Este artículo describe la construcción de un mini-amplificador mono de muy baja potencia hecho con válvulas y que funciona con solamente 12V. Usa como válvula de salida la 12K5, proyectada para los auto-radios de los años 50.
Antes de empezar hago un poco de historia. Durante mi infancia, algunos aparatos que había en mi casa tenían válvulas, por ejemplo el querido tocadiscos con radio de mi madre (un armatoste) y el televisor. Ya desde chico me gustaba "hacerme el inventor" y una vez me propuse absurdamente, de intentar reparar el televisor de mi casa (yo tenía 7 años!!). La descarga eléctrica que me agarré me hizo ver las estrellas y desde entonces, siempre tuve mucho cuidado (por no decir otra cosa) con lo que yo considero alta tensión (más de 30V 🙂 ).
Los aparatos con válvulas siempre los vi como objetos fuera del tiempo, con montajes aparentemente caóticos, sin circuitos impresos, con chasis metálicos no aislados, llenos de bobinas con cera, transformadores y capacitores gigantescos. Y naturalmente, las válvulas.
Durante el período de mis estudios y después también con mi trabajo, la electrónica que yo conocía estaba hecha con transistores y circuitos integrados. Mi mundo tecnológico era fundamentalmente digital, "limpio y seguro". Nada que ver con montajes como el de la fotografía anterior.
Este interés particular por las válvulas surgió solo recientemente y no es que logro explicármelo bien. De cualquier manera, no obstante el tono vintage de estos proyectos con válvulas, no puedo evitar de moverme usando una clave más fácil y moderna (estilo Inventable) porque construir aparatos con válvulas en la actualidad es realmente muy difícil. Por este motivo, trato de trabajar con 12V, tensión casi inconcebible para los entendidos de las válvulas (que normalmente usan cientos de volts), usando circuitos impresos ordenados y prolijos, substituyendo si es posible, componentes difíciles de conseguir por otros más comunes y, no menos importante, haciendo montajes simples y más o menos elegantes. No busco características técnicas excepcionales. Para eso dispongo de miles de posibilidades que me ofrece la moderna tecnología.
Armando estos pequeños objetos pseudo-antiguos me siento un poco, como aquellos inventores pioneros que vivieron en los albores de la electrónica. Tiempos en los que se experimentaba tanto, muchas veces en el silencio de la noche, en talleres construidos en boardillas, mientras las ciudades dormían.
La versión híbrida para auriculares que he publicado tiempo atrás funciona perfectamente pero esta vez quería poder usar directamente un parlante en lugar de los auriculares. De esta manera, conectado a la salida de mi receptor valvular podría escuchar la música o los programas de radio con volumen bajo durante mi trabajo en el estudio. No quería usar semiconductores para la etapa de salida ni tampoco un transformador de audio (actualmente difícil de conseguir).
Los objetivos que me había propuesto parecían imposibles y ya me había resignado a abandonar el proyecto. Un día encontré circuitos de autoradios antiguos que funcionaban increíblemente con la tensión de la batería de los automóviles (12V). El secreto estaba en una serie particular de válvulas de salida que aprovechan un principio llamado "space charge", observado ya por Thomas Edison en sus experimentos de emisión sobre lámparas con filamento.
Sin entrar en detalles demasiado técnicos, normalmente en las válvulas se crea una nube de electrones entorno al cátodo pero si la tensión de la placa no es suficientemente alta, esta no logra atraerlos (por este motivo las tensiones de placa son tan elevadas). La solución descubierta para ayudar estos electrones a dirigiese hacia la placa consiste en agregar una segunda grilla cercana al cátodo y polarizada con una tensión positiva (10V o más). Esta grilla, proyectada en modo particular, ayuda a los electrones a llegar hasta la placa aunque si la tensión de esta última es de solo 12V.
En los años 50 los fabricantes usaron esta característica para producir las válvulas de salida de los autoradios obteniendo corrientes relativamente elevadas de salida no obstante la baja tensión de la placa. Estamos hablando de algunas decenas de miliamperes, no se imaginen mucho más. Entre los modelos conocidos estaba la 12K5. Encontrar una válvula de este tipo no era muy simple pero gracias a Internet, la pude comprar a un precio muy económico.
El segundo problema era el transformador de salida audio, necesario porque las válvulas pueden controlar cargas con impedancias de algunos cientos de ohms (en este caso entre 600 y 800 ohms) mientras que los parlantes tienen impedancias entre 4 y 8 ohms. Si conectáramos un parlante directamente a la salida de una válvula, su baja impedancia "plancharía" completamente el audio de salida y no escucharíamos nada.
Había leído que era posible usar un transformador de 220V como transformador audio pero el problema principal era la saturación del núcleo, no pensado para trabajar con un bías de corriente constante, característico de las etapas de salida. La solución que he encontrado es la de usar un transformador toroidal sobredimensionado en modo tal que la corriente de bías no saturase el núcleo.
Para poder experimentar con distintos tipos, proyecté el impreso con un conector de dos bornes donde se encuentra directamente la salida de la válvula y el positivo, es decir los dos contactos que se conectan a la entrada del transformador. Para obtener una correcta carga de la válvula es necesario que el primario del transformador refleje una impedancia entre 600 y 800 ohms sobre la placa de ella.
Un transformador presenta una impedancia de entrada en base a la carga conectada sobre el secundario y a la relación de transformación. La fórmula es:
Zprimario = relación_de_transformación2 * Zparlante
La relación de transformación es la cantidad de vueltas del primario dividido la cantidad de vueltas del secundario. Si no conocemos el numero de vueltas y usamos un transformador para alimentación podemos simplemente reemplazarlos por las tensiones. Por ejemplo, con un transformador para 220V y con salida de 24V (o 12V + 12V) la relación será:
Relación = 220V / 24V = 9,166
En el caso de un transformador para 110V podemos obtener la misma relación con una salida de 12V
Relación = 110V / 12V = 9,166
Volviendo a nuestra formula, para obtener la impedancia en el primario conectando un parlante de 8 ohms:
Zprimario = 9,1662 * Zparlante = 9,166 * 9,166 * 8 ohms = 672 ohms
Un valor de 672 ohms es aproximadamente el aconsejado por el fabricante de la válvula (entre 600 y 800 ohms) y por lo tanto lo podemos tomar por bueno. A los que se aventuran en la construcción de este amplificador les aconsejo de probar con otros transformadores, quizás tengan la suerte de conseguir uno especialmente pensado para trabajar con audio de 800 ohms a 8 ohms y potencia más baja de 1W.
Para los que les gusta profundizar sobre el tema de la salida de potencia les muestro las curvas de transferencia de la válvula 12K5 que extraje de las hojas del fabricante.
He agregado unas líneas rojas que nos muestra la variación de la corriente de placa (entre 9mA y 34mA) en base a la tensión en la grilla de control (donde entra el audio) entre -2V y 0V. Una mayor excursión de tensión en la grilla introduciría una elevada distorsión. La variación de corriente de placa con una carga de 670 ohms nos da una potencia de salida menor de 1/4W, bastante baja pero bien "escuchable".
Elenco de componentes
2 resistencias de 680 ohms
1 resistencia de 1Kohms
1 resistencia de 4,7Kohms
4 resistencias de 100K 1/4W
1 resistencia de 220Kohms
1 resistencia de 270Kohms
2 resistencias de 1Mohms 1/4W
1 resistencia de 2,2Mohms 1/4W
1 potenciómetro estéreo (o mono) 10K logarítmico
4 capacitores cerámicos no polarizados de 100nF
2 capacitores cerámicos no polarizados de 2,2uF
1 capacitor electrolítico de 470uF 25V
1 led amarillo con diámetro de 3mm
2 led azules de alta luminosidad con diámetro de 5mm
1 válvula 12AU7 (o ECC82) con zócalo para circuito impreso
1 válvula 12K5 con zócalo para circuito impreso
1 fuente regulada de 12V 2A
1 transformador 220V a 12V + 12V y 60VA
2 conectores con bornes de 2 vías (alimentación y salida transformador)
1 conector con bornes de 3 vías (entrada audio)
1 circuito impreso
2 conectores audio RCA o 1 minijack 3,5mm
Un toque de clase
Los led azules que iluminan internamente las válvulas son muy sugestivos. Para obtener este efectos es necesario modificar los zócalos de la válvulas eliminando la pata central (que no se usa). Después es necesario hacer los orificios en el circuito impreso donde van los zócalos de las válvulas con diámetros mayores de 5mm (6mm puede andar bien) y por último soldar los leds como se ve en la fotografía. Como pueden observar he ya previsto los contactos de los leds en el impreso con las respectivas resistencias.
Circuito impreso y montaje
Al final del artículo encontrarán para bajar el diseño del circuito impreso en PDF, listo para imprimir y también el diseño fuente hecho con el programa KiCad (gratis y open source) del cual ya hemos hablado muchas veces en Inventable.
Tanto en el PDF como en el diseño fuente hay dos versiones del circuito impreso, una de ellas incorpora el interruptor de encendido, el potenciómetro y el conector minijack directamente en la plaqueta mientras que la otra está pensada para montar estos componentes externamente como pueden observar en el siguiente diseño.
Aunque si en mi caso he montado la versión con todos los componentes incorporados como se ve en las fotografías del prototipo, es mejor la otra porque pueden usar cualquier tipo de conectores, interruptores y potenciómetro
¿Entrada mono o estéreo?
Como ya mencionado anteriormente este amplificador es mono pero si nuestra fuente es estéreo, para no perder sonidos del otro canal, he previsto una especie de mezclador de entrada compuesto simplemente por dos resistencias de 100K que se unen en la grilla de la primera válvula. Por este motivo, las entradas audio y el potenciómetro para la regulación del volumen que pueden ver en los diseños son estéreo. Si prefieren usar un solo conector mono de entrada y un potenciómetro simple, pueden hacerlo sin problemas dejando desconectada la otra entrada como indicado en el diseño siguiente:
Bueno, para terminar les muestro otra foto nocturna en mi estudio con el amplificador encendido, escuchando buena música jazz. Hasta la próxima!!
Gabriel
Circuito impreso PDF y fuente en KiCad (20272 descargas )
Datasheet válvula 12K5 (19452 descargas )
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Gabriel, mis felicitaciones, te ha quedado realmente muy bien.
Había visto un adelanto que hiciste en facebook y ya me había gustado, pero ahora con todos los detalles me parece espectacular.
Gracias Héctor, quedó lindo!!
Gabriel
Hola no se si aún estás en línea. Ángel es mí nombre, mí toroide es de 200 12 volts puedo usarlo ? Que impedancia debería tener mí parlante? Saludos
Hola,
como siempre proyectos mas que interesantes y mas si nos gusta experimentar con valvulas, gracias pòr eso.
Como siempre mis preguntas, aca no esta facil conseguir tranformadores toroidales, se puede tratar de hace uno especifico. he hecho algunos.
La potencia de salida es para este circuito de 1W?
Hola Jorge, no es un tema que conozco mucho, a mi también me gustaría poder construir uno específico. Para empezar tendría que encontrar un lugar donde se vendan los materiales y actualmente no sabría donde buscar. Respecto a la potencia de este amplificador es más o menos 1/4W.
hola a ambos , primero felicitaciones trajistea la forma moderna un ampli hermoso, y ahora q se esta usando otra vez calentar filamentos, =), yo estoy buscando un bobinador que me haga los trabajos, y rspecto a la potencia hay una valvula la EL·$ (6BQ5) usada en valvulares de tv, en audio y vertical que daba 5 watts seguro sobre 8 ohms , y muy lindo , buscando hay datos, en tu circuito habria q ver si el trafo tolera la corriente y la excitacion de la grilla no lo sature, es prueba y error, yo sigo buscando quien me haga las bobinas de salida , el alma del ampli, , qdemos en contacto, estoy en FB x mi nombre , saludos!
la valvula es la EL84 o 6BQ5 rectifico el error de escritura =)
Hace mucho tiempo en un foro de guitarristas españoles un chico escribió una entrada donde enseñaba a calcular y construir transformadores de salida para amplificadores a válvulas, ya fuera en configuración push-pull o single-end, buscaré la info nuevamente y se los compartiré.
EXCELENTE!!!! REALMENTE ADMIRO TU TRABAJO, ya lo hare con mi padre que el sabe de valvulas y esto le traera muy buenos recuerdos!! segui asi !!!!!
Gracias Nelson por tus palabras, espero que tu padre reflote sus recuerdos y que te transmita el entusiasmo de esos tiempos 🙂
Hola amigos.Para aquellos que no pueden conseguir el transformador,os digo que se puede hacer.Hay una formula matematica academica y una empirica.Aqui tieneis la empirica(ojo,es valable solo para 50 herzios):el numero de roscas para 1 voltio es 50(es una constante empirica,no tiene nada que ver con la frecvencia) dividida con la S(donde S es la superficie del hueso,en centimetros cuadrados).S se calcula extaiendo raiz cuadrado del la potencia del transformador.Por ejemplo,un transformador de 100 W tendra un hueso de 10 cm cuadrados,uno de 9 W de 3cm cuadrados,etc.El numero de roscas para primario se calcula multiplicando el numero de roscos para 1v por 220.El numero de roscas para secundario se determina multiplicando el numero de roscas para 1v por 1,05 por la tension secundaria.Para determinar el diametro del hilo(de cobre) hay que saber primero el coriente que circula por el hilo.El coriente es la potencia dividida por la tension.El coriente se apunta en amperios.El diametro del hilo es 0,7multiplicado por raiz cuadrado del I(el coriente) y es en mm.Por ejemplo.un hilo que tiene que aguantar 1 amperio tendra un diametro de 0,7mm.-0,7 multiplicado por raiz cuadrado de 1(que significa 1) es igual con 0,7.Os deseo exito.
PS-Gabriel,gracias para traherme bonitos recuerdos con ese trabajo que hicistes.Mis sinceras felicidades.
BUEN DATO , VALIOSO, yo estoy empezando arearmar amplis valvulares, SI OTRA VEZ, xq son hermosas cosas que no deben perderse.. veremos que sale !, gracias x el calculo ,lo guardo !
Una maravilla de proyecto, que seguro suena de lujo para nuestros oídos. Has pensado alguna vez en venderlo ? Seguro que muchos de nosotros estaríamos interesados en comprarlo. Un saludo y buenos días.
Hola Patricio, te agradezco por tus palabras pero este amplificador es más bien un experimento. El sonido es sin dudas valvular pero el nivel de distorsión es alto y la potencia muy baja. En el futuro me aventuraré en proyectos más sofisticados.
Muy bueno, Gabriel.
La verdad es que lo de utilizar alta tensión siempre echa para atrás a la hora de intentar algún diseño con válvulas, pero con éstas que funcionan a 12V es todo mucho más sencillo y seguro.
Saludos.
Así es Harry, aunque si me doy cuenta que tarde o temprano tendré que aventurarme más allá de los 12V 😯
Nice design!! Excellent amplifier.
Where can we find the GERBER file to manufacture PCB?
Also – which software was used to create this BRD file? This can not open in EAGLE.
Hi Ton, the program used is Kicad (open source and free). The link to download is http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/cao/KiCad_stable-2013.07.07-BZR4022_Win_full_version.exe
Muy bueno yo estoy reparando una radio de hogar valvular y trabaja con 12 v valvulas similares a tu circuito como soy loco x las valvulas y la potencia tengo hechos para mi ampli con 4 el34 o 6L6 unos 100 watts de salida pero ojo con las tensiones ja Saludos y a tu disposición
6L6 eso es una cosa seria , potente fiable eterna, tenes la data del trafo, vueltas ,nucleo , formas y diseño ? xq tengo parado un proyecto con 6L6 que quiero terminar saludos
no consigo los transformadores toroidales :(, podria reemplazarlos? que problema o desventaja supondria esto?
Si podrias suplir el toroidal Jesus con uno normal de alimentación adecuado ,
Uno de 220v para el primario y 24v voltios para el secundario y 2 amperios y 8 ohmios te valdria utilizandolo como trafo de salida o audio no como trafo de red claro y quizás podrias ajustar mas impedancia, aun con otro secundarios de mas o menos de V . con otro de doce tambien te va a servir ademas puedes jugar con 4/8 o 16 ohmios del cono
Pero ese te sirve.
Yo he hecho uno con la 12k5 pero moreless osea sin trafo de salida y con un cono de 800 ohmios osea salida directa al cono:
Bueno realmente he hecho 2 distintos uno de añta tension sin trafo y para guitarra +B de 300v
Y otro de baja con +B a 1
Lo puedes ver en mi pagina
https://power-and-tube.blogspot.com.es/2016/12/otl-amplificador-output-transformer.html?m=1
Con +B a 12v queria decir y sin trafo claro con una 12k5 y altavoz de 800 ohmios, de este hay muestras de sonido con guitarra en esa pagina.
Además los altavoces de 800 ohmios dan un rendimiento enorme, mas de 96 db tremendos graves con solo seis pulgadas, si no encuentras te fabricas la bobina para un 12″ y listo
Buenas:
He montado el amplificador, realmente estupendo con una potencia más que aceptable y un sonido increíblemente limpio. Con respecto al transformador he probado con un toroidal como el tuyo, también transformadores convencionales 6v, 12 y 24;
sin embargo el que mejor resultado me ha dado es un transformador de línea de 100 voltios y 15 w (para sonorización) y que tiene 5 entradas: 670, 1.000, 2.000, 4.000, 8.000 Ω y salidas de 4 y 8 Ω, aparte de tener un tamaño menor que el toroidal. Este es un transformador perfecto para otros proyectos con válvulas alimentado hasta 100 v.
Lo he adquirido en una tienda de sonido e informática, el precio no lo se (al momento de escribir el comentario), me lo han dejado para probarlo, creo que se quieren deshacer de ellos,….intentare sacarles un descuentillo por un par mas de ellos.
El transformador es de la marca FoneStart modelo CV-1715, os adjunto la dirección de la página del fabricante con los diferentes modelos que tienen diferentes impedancias y sus medidas:
http://fonestarpro.com/ES/Megafonia/Altavoces_de_sonorizacion/Transformadores_de_linea
Bueno, espero que esta información sea útil, un saludo Gabriel.
Hola Manuel, muchas gracias por tu extenso comentario y por la información que nos das sobre el transformador. La idea de usar transformadores de linea de 100V es muy buena porque son componentes que se encuentran en comercio y si dices que el sonido es de calidad, estupendo. Como están pensados para audio seguramente el núcleo no se satura. Por ejemplo, en base a tu sugerencia he encontrado en Distrelec el TR 84 de Visaton. Pienso que hayan otros modelos también.
Me gustaría mucho ver alguna foto de tu construcción. Si no dispones de un espacio en la web puedes mandarlas por mail a contactos[aroba]inventable.eu.
Hasta pronto.
Gabriel
hola , muy lindo el proyecto, quisiera saber si se puede usar transformadores de salida vertical para salida de audio,, de los que venian en los chasis de TV wells gardner y Philips , tengo varios de estos nuevos , para la valvula 6EM5 , 6DR7 , y PCL85, sabiendo que estan hechos para estas valvulas creo que no habría problemas en la resistencia de placa usando las mismas valvulas para salida , como el secundario de estos trafos iba al yugo la impedancia secundaria es casi como la de un parlante , tengo de 4 cables y de 3 cables , y quisiera aprovecharlos , alguien lo habrá hecho?ya lo he preguntado en otros lados pero no he conseguido respuestas , saludos.
Hola Gabriel.
Una pregunta, el 12K5 no lo consigo en Argentina, puede ir un reemplazo?
Hola Walter, lamentablemente no, es una válvula muy particular. 🙁
Gabriel
Yo tampoco lo consigo en Argentina
Que problema!!
Muy Bueno te felicito. Que potencia lográs? Muchas gracias
Hola Jorge, muy poca, menos de 1W.
hi have been building this tube amp and i say there is a VALVE PREAMPLIFIER WITH 12V in one of the project here. can the preamp connect to this amp? if possible how do we do it? hope someone can help me out. many thanks.
typo error above.
i have been building this tube amp and almost gonna complete it. i saw there is a VALVE PREAMPLIFIER WITH 12V in one of the project here. the question is can we connect that valve preamp to this amp? is it possible and how do we do so? hope someone here can help me out. many thanks and appreciate some help and guide.
una pregunta… podria ponerse en la salida de audio una resistencia de 800ohms y colocar un condensador electrolitico entre la placa de la 12k5 y la resistencia y de hay atacar a un ampli tipo tda2003 ??
Si quieres solo una etapa valvular te aconsejo el preamplificador valvular que he publicado, usa componentes fáciles de encontrar y se puede conectar facilmente a un amplificador integrado.
Que tal soy Gabriel Ondas, he realizado el preanplificador valvular. Al conectarlo a la tensión solo se encienden los tres leds pero las válvulas no. Miré todas las tensiones y están bien. Donde se puede mandar fotos para que lo miréis para ver si tiene algún error. Gracias, un saludo de Gabriel Ondas.
Hola Gabriel, los filamentos de la válvulas tendrían que encenderse simplemente alimentándolos. Si quieres manda las fotos a contactos [ aroba ] inventable [ punto ] eu .
buenas noches si mandare las fotos del mini amplificador valvular ya que al conectarlo funciona los led pero las válvulas no encienden los filamentos por el esquema mire las tensiones y están parece correctas
pero bueno seguro que puede ser algún pequeño error que no llego a saberlo pero realizando un puente de la resistencia de 270k a la patilla 4 de la ecc82 el filamento enciende mandarte las fotos me figuro que será -contactos@imbentable.eu sino es me lo puedes definir gracias de Gabriel ondas.
Hola, la dirección de correo es inventable con «v» corta.
ok puse el correo mal, intento mandar las fotos del mini amplificador valvular. Gracias de Gabriel Ondas.
Una consulta, por qué va un transformador de 220V en la salida de audio? No puede ir directo el parlante en la salida? Porque el circuito funciona a 12V. Esa parte no la entiendo 🙁
Hola Cesar, el motivo por el cual no se puede conectar directamente el parlante a la salida es debido a la diferencia de impedancias entre la salida y el parlante.
El transformador se usa como adaptador de impedancias tal como es explicado en el texto de este mismo artículo.
El que se utilice un transformador de poder o de alimentación, se debe a que en este caso en particular la suma de las impedancias de los bobinados secundarios del transformador son similares a la del parlante, y la impedancia del primario es similar a la de la salida de la válvula 12K5.
Te recomiendo volver a leer el artículo completo.
Saludos
HJ
Hola que tal, me animé a montar el mini amplificador. Funciona todo bien, el audio se lo paso a través del pc, pero al subirlo al máximo el volumen este me distorsiona, a mitad de volumen se comporta bastante bien. Utilicé un transformador lineal de una impedancia de 680 ohms. ¿Sabes a que puede ser debido esa distorsión? He probado con varias entradas en el primario, tiene de 500, 680, 1000, 2000 y 3000 ohms, con el de 1000 ohms se escucha mejor. Pero bueno no me llega a solucinar la distorsión del todo. Gracias por todo.
Hola Raúl, ya que has armado este amplificador aprovecho para consultarte. Se escucha a un volumen aceptable? Leí que es de 1/4 w y que es «escuchable». Desde ya, gracias!
si ud conecta el potenciometro de volumen como esta en el dibujo cuando gire en el sentido de las agujas de un reloj en lugar de aumentar el volumen lo que hara sera atenuar.
Hola Orson, soy un colaborador: tienes razón, es un error en el dibujo. Ahora mismo le aviso a Gabriel para que lo corrija. Gracias por la observación.
Saludos,
Juan
Ok, ya he modificado los dibujos, gracias Orson por el aviso y a Juan por avisarme.
Gabriel
¿Puedo usar este preamp para un micrófono condensado alimentado con 48v?
Hola Pablo: este es un amplificador. El preamp es Preamplificador valvular con 12V.
Todo depende de si los 48 son de una consola con phantom o no. ¿Qué conector tiene el micro?
Un montage qui ne sert a rien, coûteux pour un rendement extrêmement faible 1/2w
Ont peu faire mieux avec un simple petit circuit intégré à 1 euro
Es evidente que no has entendido en absoluto el espíritu de esta página.