O que são válvulas? Quais os tipos? Como escolher?

Válvulas são muito utilizadas em produtos de áudio para realizar a amplificação de tensão e/ou de corrente. Há algumas décadas, o mais comum era encontrá-las em amplificadores de mesa, mas nos últimos anos, tem surgido equipamentos portáteis. Essa mudança de foco causou uma certa confusão de entendimento para certos consumidores e neste artigo pretendo esclarecer sobre as diferenças entre as válvulas e o funcionamento delas de acordo com a função.

O que são válvulas?

Inventadas pelo engenheiro elétrico e físico John Ambrose Fleming em 1904 na Inglaterra, as válvulas foram utilizadas em TVs e rádios, além de serem utilizadas até hoje em amplificadores de caixas de som, fones de ouvido e guitarras. Também chamadas de válvulas termiônicas ou “vacuum tubes” em inglês, elas possuem uma estrutura semelhante à de uma lâmpada e utilizam o vidro e o vácuo para funcionarem.

Qual a função das válvulas em amplificadores valvulados de fones de ouvido?

As válvulas podem ser utilizadas em amplificadores valvulados de fones de ouvido para pré-amplificar o sinal de linha, que foi enviado pelo DAC, e para amplificar a potência do sinal, elevando a corrente a um nível suficiente para fazer o diafragma do alto-falante (driver em inglês) vibrar e gerar o som. As etapas de amplificação de potência e de pré-amplificação exigem válvulas com especificações diferentes e é importante saber diferenciá-las.

O que são válvulas de potência?

As válvulas de potência, chamadas de “power tubes” em inglês, realizam a amplificação de potência, que aumenta a corrente para fazer com que o sinal seja forte o suficiente para que o diafragma do fone de ouvido ou da caixa de som vibre. Elas são maiores que as válvulas de pré-amplificação e pertencem a última etapa de amplificação, antes de enviar o sinal para fora do amplificador valvulado.

As “power tubes” estão presentes em amplificadores valvulados OTL e OTC.

O que são válvulas de pré-amplificação?

As valvulas de pré-amplificação, chamadas de “preamp tubes” em inglês, são responsáveis pela amplificação de tensão, feita logo após o recebimento do sinal de linha do DAC, que chega com algo entre 2V e 4V RMS. Elas são consideravelmente menores que as valvulas de potência e pertencem à primeira etapa de amplificação.

As “preamp tubes” estão presentes em amplificadores valvulados híbridos, OTL e OTC. É importante lembrar que amplificadores híbridos realizam a amplificação de potência através de transistores ao invés de válvulas.

Qual a estrutura básica de uma válvula?

As válvulas podem contar com diversos tipos de estruturas, mas as utilizadas por amplificadores valvulados de fones de ouvido e caixas de som costumam utilizar tríodos envolvidos por vidro e pinos em sua base.

Para que serve o vidro da válvula e qual a função do getter?

O vidro serve selar a vácuo os componentes do tríodo. Para indicar se o vácuo está sendo mantido, utiliza-se o “getter”, um filamento construído com metal reativo (ex.: bário, magnésio, zircônio) que possui formato circular, quadrado ou em D.

Quando aquecido, o “getter” libera vapor de metal e impregna a parede interna do vidro, formando o “flash metálico”, mancha prateada ou cinza-escura que fica geralmente no topo das valvulas. Quando o oxigênio entra, a mancha prateada fica branca, mostrando que a válvula “morreu”. Sim, a válvula só funciona se houver vácuo.

Para quem servem os pinos na base da válvula?

Os pinos na base servem para fixar a válvula no soquete do amplificador valvulado e conectar eletricamente a válvula ao circuito. Os elementos de um tríodo estão ligados diretamente aos pinos.

O que é um tríodo?

O tríodo é a configuração mais básica de uma válvula e é composto por um cátodo, um ânodo e uma grade de controle.

Como é o funcionamento de um tríodo?

Um tríodo funciona recebendo o sinal de áudio pela grade (grid), responsável pelo controle, modulação e amplificação. Após passar pela grade, o sinal é enviado para o catodo, filamento (heater) aquecido que pode ou não ser envolvido por um tubo metálico, que envia elétrons para o ânodo, placa metálica que pode ser reta, cilíndrica ou em “U”, “H” ou “C”.

Fisicamente, a grade fica no meio do cátodo (filamento de tungstênio aquecido) e o ânodo (placa metálica), regulando a passagem de elétrons. O primeiro componente a receber o sinal de áudio é a grade, que passa a energia para o cátodo, que libera os elétrons para o ânodo absorver, realizando a amplificação de tensão.

Abaixo um vídeo explicando de forma resumida como é funcionamento de uma válvula e as estruturas da mesma.

As válvulas são produzidas ainda hoje?

Embora as válvulas tenham sido fabricadas em grande quantidade entre as décadas de 40 e 70, elas ainda são fabricadas até hoje por empresas como, por exemplo, a chinesa PSVANE, a norte americana Western Electric, a eslovaca JJ Electronic e a russa Reflector Corp (New Sensor). Em 2005, a New Sensor comprou os nomes “Mullard” e “Tung-Sol” para utilizar em seus produtos.

Existem válvulas antigas que costumam ser a preferência de audiófilos para se utilizar em amplificadores de fones de ouvido e caixas de som. As chamadas válvulas NOS geralmente apresentam maior durabilidade, melhor som e qualidade de fabricação superior se comparadas as válvulas produzidas atualmente.

O que são válvulas NOS?

As válvulas NOS são aquelas fabricadas há várias décadas, mas que nunca foram utilizadas. Por isso se utiliza a sigla “NOS”, que significa “New Old Stock” ou “estoque velho novo” ao traduzir de forma literal para o português. Elas geralmente apresentam uma construção e performance melhores do que os modelos fabricados atualmente.

Dentre as válvulas NOS, há modelos que foram desenvolvidos para fins específicos, onde as tolerâncias no padrão de qualidade são mais rígidas. Trata-se das válvulas JAN.

O que são válvulas JAN?

As válvulas JAN são fabricadas com uma margem de erro mais curta para suas especificações. O motivo disso é o uso militar, que é explicado pela sigla JAN, que significa “Joint Army Navy”. No contexto de valvulas militares, ao traduzir para o português fica “Padrão Conjunto do Exército e da Marinha”.

Ao fabricar uma válvula para fins militares procurava-se ter os seguintes aspectos:

• Consistência nas especificações medidas nos testes.
• Resistência física (choque, vibração, temperatura).
• Vida útil mais longa através da utilização materiais mais resistentes e de processos de fabricação consistentes.

Quais os tipos de válvulas?

Os amplificadores valvulados utilizam três tipos de valvulas hoje, dependo da arquitetura de amplificação adotada.

• Válvulas tradicionais
• Válvulas subminiatura (subminature tubes)
• Nutubes

O que são válvulas tradicionais?

As valvulas tradicionais são as utilizadas em amplificadores valvulados de mesa e possuem a maior capacidade de amplificação de tensão e/ou corrente de todos os tipos de valvulas. Entretanto, elas são grandes, aquecem muito e sofrerem com ruído causado por vibrações da carcaça. Consequentemente, não são adequadas para o uso em equipamentos portáteis.

A grande vantagem de se utilizar uma válvula tradicional, é a facilidade de troca de um modelo por outro. Desta forma, o usuário pode experimentar diversas válvulas que podem trazer diferentes sonoridades para o seu amplificador valvulado, principalmente as utilizadas na “amplificação de potência”, que é a etapa que mais influencia no som “valvulado”.

O que são válvulas subminiatura (subminature tubes)

As valvulas subminiatura, tambem chamadas de “pencil tubes” (valvulas lápis), surgiram no mercado na década de 1940 pela popular fabricante norte-americana Raytheon. Elas são menores que uma válvula “miniatura”, que já é menor que as valvulas tradicionais e devido às suas dimensões, não são utilizados pinos rígidos e sim fios flexíveis, que são soldados diretamente no circuito do amplificador. Um modelo muito utilizado atualmente é a Raytheon JAN 6418.

Como a estrutura interna das valvulas subminatura seguem a mesma arquitetura das valvulas tradicionais, elas são o tipo que mais preferido por fãs de amplificadores valvulados. Entretanto, como sua capacidade de amplificação é baixa, elas são utilizadas somente na etapa de pre-amplificação, que eleva a tensão, deixando a amplificação de corrente para amplificadores transistorizados.

Desta forma, o resultado sonoro proporcionado pelas valvulas subminatura é satisfatório e parecido com o que se tem em amplificadores híbridos. Entretanto, observe que ainda é completamente diferente de um amplificador OTL ou OTC, conforme expliquei no artigo “O que é um amplificador valvulado? Quais tipos existem?”.

O que são Nutubes?

As valvulas chamadas “Nutubes” foram desenvolvidas pela fabricante japonesa de instrumentos musicais eletrônicos Korg. Elas utilizam uma tecnologia exclusive de display (tela) fluorescente a vácuo desenvolvido pela Noritake, outra companhia sediada no Japão. A grande vantagem desse tipo de válvula é o baixo consumo de energia, a pouca emissão de calor e seu tamanho extremamente diminuto.

As Nutubes não sofrem com ruídos advindos de vibrações como as valvulas subminiatura ou as tradicionais. Consequentemente, elas são as preferidas para se utilizar em Digital Audio Players (DAPs). O resultado no som eu desconheço comparado às valvulas subminiatura ou às tradicionais, mas é possível dizer que as Nutubes possuem a mesma limitação de amplificação que as subminiatura.

Qual válvula comprar para o meu amplificador valvulado?

Existem vários tipos de valvulas e cada amplificador valvulado possui uma lista de valvulas compatíveis. Note que cada um dos tipos pode possuir equivalências. Exemplos de tipos e suas equivalências:

• Válvula tipo 6DJ8 (equivalentes: ECC88, E88CC, 6922, E188CC, CV4108, 7308, 6N1P, 6N23P)
• Válvula tipo 12AU7 (equivalentes: ECC82, 5814A, E82CC)
• Válvula tipo 6AS7 (equivalente: 6080)

O que são válvulas combinadas?

Valvulas combinadas (matched tubes) são pares (ou trios ou quartetos) de valvulas selecionadas para terem características elétricas semelhantes entre si.

Qual a vantagem de se utilizar válvulas combinadas?

É importante se utilizar valvulas combinadas para obter as seguintes vantagens:

• Menos distorção
• Menos ruído e microfonia
• Melhor equilíbrio entre os canais esquerdo e direito

Como saber qual é a melhor combinação entre valvulas?

Existe uma forma de saber qual é a melhor combinação de valvulas. Basta você olhar a corrente de placa (Ia) e a transcondutância (gm) medida por cada válvula.

A corrente de placa (Ia) é demonstrada por “ma” e quanto mais próximos forem os valores dos tríodos de cada válvula, melhor. Já a transcondutância (gm) representa a sensibilidade às variações de tensão que chegam na válvula. Um “gm” mais alto mostra que a válvula responde melhor a uma variação de tensão enquanto gm mais baixo traz uma suavidade na resposta às oscilações de tensão.

É importante saber os valores nominais ou comuns de “gm” para cada tipo de válvula, assim você consegue saber se a válvula está nova ou no fim da sua vida útil.

Quais as fabricantes de válvulas mais populares?

As marcas de fabricantes de valvulas mais populares em amplificadores valvulados de fones de ouvido e caixas de som são muitas, mas abaixo listei algumas como exemplo:

• Amperex
• GE
• GEC
• Mullard
• Philips
• RCA
• Siemens
• Sylvania
• Telefunken
• Tung-Sol
• Western Electric