Como anda a sobrevivência dos circuitos analógicos na indústria hoje em dia? O exponencial crescimento da nova indústria de eletrônicos, principalmente após o invento das novas tecnologias batizadas como “digitais”, levou grande parte da indústria de analógicos a um declínio nunca pensado alguns anos atrás.

Um exemplo de componente que teve produção reduzida drasticamente foram válvulas a vácuo, que antigamente exercia o mesmo papel dos transistores que conhecemos atualmente, isto é, basicamente amplificar o sinal aplicado à sua entrada, através do ganho de tensão. As válvulas foram bastante utilizadas nos rádios antigos, bem como em equipamentos de áudio tipo os usados com instrumentos musicais, tais quais os amplificadores e pedais de distorção e demais efeitos para guitarra e baixo. Abaixo, uma imagem de um amplificador de guitarra mostrando as válvulas desligadas;

As válvulas tinham um funcionamento que lembra o das lâmpadas incandescentes até pouco tempo atrás utilizadas, continham um filamento dentro, possuíam um envólucro de vidro e até no tamanho eram próximas. Inclusive as válvulas, ao aquecerem, acendiam, mas não com a mesma intensidade de uma lâmpada. Para entrarem em pleno funcionamento e trabalhar como REALMENTE se espera, elas precisam esquentar um pouco antes. Na próxima imagem, válvulas acesas durante o funcionamento, que chegam até a queimar a mão, se tocadas neste estado.

A válvula, no entanto, tinha algumas características muitas vezes indesejadas pelos engenheiros e usuários, como seu tamanho, sua fragilidade, o fato de que, a medida que esquentavam durante o uso, acrescentavam algumas características ao sinal, como saturação e brilho aos sinais de áudio. Na imagem abaixo, um rádio comum antigo a válvula. Perguntem aos seus pais ou avós como eram esses rádios. Não cheguei a pegar esses equipamentos, mas, pelo que soube, costumavam causar sentimentos fortíssimos que giravam entre o amor e o ódio…

O ânodo e o cátodo geralmente estão ligados à fonte de alimentação de forma que a placa fique positiva em relação ao cátodo, visando criar uma direção para os elétrons, que sempre irão se deslocar no sentido cátodo-placa. Esses elétrons são emitidos sempre através de uma parte chamada filamento (parecido com o das lâmpadas incandescentes), que são conectados numa fonte de alimentação independente, geralmente com baixa tensão (por ex., 6.3V). Quando se aquece o filamento, o material dele (tungstênio, por exemplo) cria uma nuvem de elétrons, que é direcionada através da DDP citada entre cátodo e ânodo. E não podemos esquecer ainda do elemento central da válvula, que é a grade, que encontra-se posicionada entre o cátodo e a placa, com a função de regular a corrente que chega na placa.

Porém , existem válvulas com filamento de aquecimento direto e aquecimento indireto. Nas de aquecimento direto o próprio filamento funciona como cátodo emitindo elétrons direto para o ânodo; nas de aquecimento indireto, o filamento aquece o cátodo, emitindo elétrons para ele, que consequentemente envia os elétrons para o ânodo. Vale dizer que quanto mais se aquece o filamento (ou aumenta a tensão aplicada nele) e, consequentemente, o cátodo, no caso de filamento de aquecimento indireto, mais se aumenta a corrente que transita pela válvula, porém existe um limite de temperatura para não se queimar o cátodo.

Os transistores, por outro lado, vieram para “superar” esses “defeitos” das válvulas, fazendo uma amplificação bem mais fiel do som, além de que seu encapsulamento conseguiu diminuir consideravelmente e esquentar bem menos.
O que assemelha as válvulas dos transistores são suas estruturas internas. Uma válvula desse tipo mostrado acima, que são triodos (3 elementos internos). Uma válvula triodo possui três elementos: cátodo, ânodo/placa e grade. Um transistor possui um Emissor, que fornece os elétrons; um Coletor, que recebe os elétrons; e Base, que controla a corrente. Isto é, pode-se perceber que a Base tem a mesma função da grade de válvula, o coletor a mesma função do ânodo/placa e o Emissor do cátodo.

Na imagem acima, comparativo de tamanho (o que deixa claro a desvantagem de tamanho da válvula: transistor à esquerda; válvula de potência de áudio no meio; pilha AA à direita, para referência de tamanho.

Acima, a semelhança de funcionamento entre os 2 componentes.

Como se não bastasse a chegada dos transistores, a cada dia que passa a indústria consegue reduzir mais e mais o tamanho dos componentes, como os protagonistas resistores e capacitores, que basta olhar pra eles pra saber quais são melhores… pelo menos pra determinadas aplicações:

Muito bem… diante de tudo o que falei aqui, sobre a vantagem dos transistores sobre as válvulas, pereceu bem óbvio o resultado, o fim das válvulas e dos componentes antigos… Pois bem, não foi exatamente o que aconteceu.

Quanto aos rádios comuns, a indústria em massa migrou para as novas tecnologias, porém alguns tipos de amplificadores, tipo os de guitarra, bem como pedais e efeitos para este instrumento, continuam sendo muito mais utilizados profissionalmente com válvulas e componentes do tipo mais antigo.

Quando falei mais acima que as válvulas acrescentavam algumas características ao sinal original que entrava nelas, como saturação e brilho, no caso dos amplificadores de guitarra esse é um comportamento extremamente desejado, para se criar timbres diferenciados e que costumam agradar à grande maioria. Como os instrumentistas falam, o timbre fica mais “orgânico” que em amplificadores transistorizados. Além do timbre melhor, os amplificadores valvulados costumam soar mais alto, ou passar essa impressão, que os transistorizados, quando comparados os volumes de dois amplificadores com a mesma potencial nominal em RMS.

Na verdade existe uma grande discussão e um grande “hype” nesse sentido, pois existem verdadeiros adoradores de amplificadores valvulados, não que eu não dê até certa razão, como guitarrista que já fui, pela experiência que já tive tocando neles. Mas, além dos amplificadores de guitarra, existe um certo “hype” também em amplificadores de áudio comuns, os chamados HiFi.

Abaixo deixei um vídeo sobre a diferença entre os amplificadores valvulados e transistorizados.

Então é isso, meus jovens. Como toco guitarra (ou tocava), foquei mais nesse lado voltado pra áudio, mas ainda há outras situações em que os circuitos analógicos são bem utilizados, como é o caso das fontes de alimentação e outros.
Queria comentar aqui também que podem ser utilizadas tecnologias de circuitos digitais como ferramentas auxiliares aos circuitos analógicos desses tipos de equipamentos, onde o circuito de tratamento do áudio deve ser analógico para gerar aqueles efeitos desejados que citei. Exemplos: chavear canais de pré-amplificadores, fazer potenciômetros digitais, inclusive exibindo valores em displays de 7 segmentos, por exemplo.

Enfim, meu queridos, espero ter conseguido acrescentar algo a vocês com esse texto. Qualquer coisa já sabem, só mandar e-mail pelo formulário de contato do site ou pelo e-mail contato@engenheirosdacomputacao.com.br.

Grande abraço a todos!

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FONTE: DE BIASI, Ronaldo Sérgio. CIRCUITOS A VÁLVULA E TRANSISTORIZADOS. 4ª Ed. Rio de Janeiro: Editora Record. Volume 3. Tradução do título orginalmente publicado como BASIC ELECTRICITY/ELECTRONICS (Vol. 3 – Understanding Tube & Transistor Circuits).