O que é um amplificador valvulado? Qual a diferença entre OTL e híbrido?

Pode parecer estranho para muitos atualmente, mas um amplificador valvulado pode ser utilizado para diferentes fins. O motivo do desconhecimento pela maioria das pessoas a respeito desta tecnologia, é a mudança do padrão na arquitetura utilizada em amplificadores, onde as válvulas termiônicas, também conhecidas como "tubo de vácuo" ou "vacuum tube", foram substituídas pelos transistores, que são utilizados nos amplificadores transistorizados, também chamados de amplificadores de estado sólido (SS ou Solid State). Anteriormente, as válvulas eram utilizadas não somente no áudio, mas também em televisões, rádios e até mesmo em computadores, mas devido às mudanças nas tecnologias utilizadas, hoje há poucas fábricas em operação, restando como opção as NOS (New Old Stock), válvulas produzidas há cerca de 40 anos ou mais que nunca foram utilizadas.

O que é um amplificador valvulado?

O amplificador valvulado é aquele que utiliza válvulas termiônicas, também conhecidas como "tubos de vácuo" (vacuum tubes), para amplificar a potência ou amplitude de um sinal elétrico. A característica principal destes amplificadores são as "lâmpadas", que podem ficar acopladas no topo da estrutura, como acontece em amplificadores para fones de ouvido e para caixas de som, ou internamente, como no caso de amplificadores para guitarras, onde o objetivo é evitar que os "tubos de vácuo" quebrem, pois eles são feitos de um vidro muito fino.

Utilizados para amplificar a potência de um sinal elétrico, os amplificadores valvulados servem, no caso de um sistema de áudio digital, para amplificar o sinal analógico convertido pelo DAC (Digital to Analog Converter ou Conversor Digital para Analógico). Caso não saiba, o DAC está presente em qualquer dispositivo que reproduza arquivos digitais de áudio (exemplo: música) e tenha alto-falantes (drivers), pois para produzir som é necessário converter o sinal digital em analógico. Entretanto, para que o diafragma do driver vibre e gere som, um amplificador deve ser utilizado, pois o sinal elétrico emitido pelo DAC, após a conversão, é fraco.

Ao utilizar uma guitarra elétrica, que possui captadores para transmitir a informação do som através de impulsos elétricos, é necessário amplificar o sinal para que o som seja produzido pelo alto falante da caixa de som, pois já estamos lidando com sinais analógicos, não sendo necessária a utilização de um DAC. Para realizar essa tarefa, você pode utilizar tanto um amplificador valvulado quanto transistorizado, mas caso você já tenha experimentado ambos, deve saber que há diferenças sonoras entre eles.

Onde os amplificadores valvulados são utilizados?

Os amplificadores valvulados são utilizados hoje para aplicações que envolvem a reprodução do áudio. Atualmente você pode encontrá-los em sistemas de som para fones de ouvido, caixas de som e instrumentos musicais como, por exemplo, guitarras. Entretanto, há algumas décadas eles também eram utilizados em rádios e radares tanto em residências quanto em instalações militares, onde tinha-se válvulas identificadas como JAN (Joint Army Navy), que eram produzidas com foco na utilização do exército e da marinha.

Amplificadores valvulados para fones de ouvido

Devido ao conhecimento maior em amplificação voltada para fones de ouvido, este artigo dará um foco maior para esta área a partir daqui. Confira a seguir sobre os tipos de amplificadores (amps) valvulados para fones de ouvido.

Os tipos de amplificadores valvulados

Há dois tipos de amplificadores valvulados: os amplificadores híbridos e os amplificadores valvulados "puros" (full). Estes amplificadores podem ser projetados para lidar com fones de ouvido de baixa impedância, alta impedância ou com ambas as situações. Além disso, dependendo do projeto, a impedância de saída do amplificador pode variar muito de modelo para modelo enquanto em amplificadores de estado solido (solid state ou SS) geralmente tem impedância de saída próxima de 0 Ohm.

Sempre é desejável que a impedância de saída do amplificador seja menor que a impedância do fone de ouvido. A interação entre estas impedâncias é a chave para se ter um bom desempenho de som. No geral, fones de ouvido de baixa impedância (menos de 50 Ohms) necessitam de correntes mais altas enquanto os de alta impedância precisam que a tensão, medida em volts (V), seja maior.

Como amplificadores de dispositivos portáteis não conseguem produzir uma tensão alta, o ideal é que os fones de ouvido tenham uma impedância baixa. Entretanto, no caso de headphones planar magnéticos é diferente, pois mesmo tendo baixa impedância e alta sensibilidade, é necessária uma amplificação mais robusta.

Como você poderá ver a seguir, diferentes designs de amplificadores serão adequados para fones de ouvido com características diferentes. Por vezes pode acontecer deles não serem capazes de entregar potência suficiente para fones de baixa impedância, mas em alta impedância já ocorre uma grande produção de potência.

Amplificadores valvulados "puros" (full)

Os amplificadores valvulados "puros" (full) utilizam válvulas termiônicas, também conhecidas como "tubos de vácuo" (vacuum tubes), para aumentar a amplitude (potência) de um sinal elétrico (analógico), elevando a tensão elétrica. Como a tensão sozinha não é capaz de movimentar o alto-falante (driver), utiliza-se transformadores de saída (um para cada canal) para converter a tensão de saída das válvulas em corrente na saída para fones de ouvido. Um amplificador de estado sólido (solid state ou SS) normalmente possui um único transformador de potência e nenhum transformador de saída, enquanto os amplificadores valvulados precisam de uma alta tensão para as válvulas e como elas possuem uma alta impedância de saída, requerem um transformador.

Amplificadores valvulados OTL (Output Transformer-Less)

Os amplificadores valvulados OTL são um tipo de amplificador "puro" (full). Eles são identificados por possuírem pelo menos uma válvula grande e outra pequena. As válvulas menores, chamadas de válvulas de pré-amplificação (preamp), geralmente são posicionadas na frente do amplificador e são responsáveis pela pré-amplificação do sinal analógico enviado pelo DAC (Digital do Analog Converter), elevando-o para um nível de linha [1]. Já as válvulas maiores, localizadas na parte traseira do amplificador, chamadas de válvulas de potência (power), realizam a amplificação sinal, elevando amplitude (potência) para um nível suficiente que faça o diafragma do alto-falante (driver) fone vibrar e gerar som.

[1] Nível de linha é o nível de potência mais alto que uma conexão RCA ou XLR é capaz de ter.

Geralmente, um amplificador valvulado OTL possui uma impedância de saída alta, sendo na maioria das vezes maior que 100 Ohms. Devido a esta característica, o indicado é utilizar fones de ouvido que tenham alta impedância (250 Ohms ou mais) como, por exemplo, os headphones da Sennheiser, Beyerdynamic, AKG e ZMF. Porém, há amplificadores OTL que são capazes de lidar com fones de ouvido com impedância de 32 Ohms como, por exemplo, o Woo Audio WA3.

É interessante mencionar que os headphones de driver (alto-falante) dinâmico com alta impedância costumam se beneficiar de amplificadores valvulados OTL devido à característica de variação de impedância de acordo com a resposta de frequência. Para a reprodução de sons na região das baixas frequências (graves), por exemplo, a impedância costuma ser alta para fones de ouvido dinâmicos. Entretanto, nos headphones planar magnéticos, isso não ocorre, pois não há variação de impedância em todo o espectro do som (graves, médios e agudos).

Amplificadores valvulados híbridos

Os amplificadores valvulados híbridos utilizam um circuito de amplificação transistorizado na saída de amplificação, ou seja, aqui os transistores são os responsáveis por elevar a potência do sinal para o nível ideal para a reprodução dos sons nos fones de ouvido. Já as válvulas de pré-amplificação (preamp) são sutilizadas para pré-amplificar o sinal analógico enviado pelo DAC para o nível de linha.

O que faz os amplificadores híbridos serem um "animal diferente" comparado aos OTLs é a diferença de influência entre as válvulas utilizadas na seção de pré-amplificação e as válvulas utilizadas na amplificação de fato (válvulas de potência). O som característico dos amplificadores valvulados costuma ser mostrado pelas válvulas de potência (power), que adicionam uma tonalidade mais natural. Entretanto, isso não quer dizer que não seja válido trocar as válvulas stock (que vem junto com o aparelho) por outras mais bem feitas, como explicamos em nosso artigo sobre como escolher válvulas.

A vantagem do amplificador valvulado híbrido sobre o OTL é sua impedância de saída mais baixa. Essa característica permite que seja possível, por exemplo, utilizar fones in-ear e headphones planar magnéticos, que geralmente possuem impedância baixa e alta sensibilidade.