A musica e a distorção

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Quando falamos em distorção na música, quase que automaticamente, remetemos nosso pensamento às guitarras. Hoje, inserida por plugins especializados em softwares de produção musical, a distorção é utilizada como recurso para a gravação de outros instrumentos e vocais, com a intenção de “esquentar” e diferenciar o timbre.

Como o assunto é muito extenso, vamos direcionar este tema às guitarras e seu parceiro inseparável, o amplificador. O amplificador, assim como o alto-falante, é parte integrante do instrumento musical Guitarra Elétrica. Concebido inicialmente com a tarefa de amplificar de forma fiel o som do instrumento, logo foi percebido pelos músicos que a saturação do sistema produzia timbres diferentes e agradáveis aos ouvidos, que deram origem a variados estilos de música como o Rock & Roll, inimaginável sem aquela característica guitarra distorcida.

Existem vários tipos de distorção audível pelo ser humano, mas, vamos nos limitar a distorção harmônica, você ja deve ter visto como parâmetro de qualidade em amplificadores a sigla THD (Total Harmonic Distortion), seguida de um numero precedido por zero(s), como percentual desta distorção, sendo que quanto menor, maior fidelidade tem o amplificador. No caso dos amplificadores para guitarra, o sentido é inverso, maiores taxas de THD, podem proporcionar timbres mais agradáveis. Este é um dos motivos da preferencia dos guitarristas por amplificadores que utilizam válvulas termoiônicas (tube amplifiers), ja que estes apresentam Distorção Harmônica Total por volta de 10%, muito mais alta que a de amplificadores de estado sólido.

Mas afinal o que é distorção harmônica? Vamos dizer logo, antes que você desista de ser guitarrista ou de simplesmente ler este texto.

O que diferencia o apito de um sinal senoidal puro de uma nota de um instrumento musical como o piano, trompete, guitarra ou mesmo voz, entre outros fatores, são seus harmônicos. Tanto em quantidade, como intensidade. Harmônico é um múltiplo inteiro da frequência fundamental. Por exemplo a nota Lá de um instrumento com frequência fundamental em 440 Hertz  pode ter harmônicos como 880, 1320, 1760, 2200 Hertz e assim por diante.

Na pratica um circuito amplificador pode modificar a intensidade dos harmônicos, ceifa-los totalmente ou até cria-los. Hoje, tudo isto pode ser modificado facilmente por software e circuitos DSP (Digital Signal Processors) embarcados nos novos amplificadores de guitarra, aplicativos e pedaleiras. Mas, por saudosismo, modismo ou por realmente serem melhores para esta aplicação, empresas como a Fender, Marshall, Vox, Mesa, Orange Soldano entre muitas outras continuam fabricando amplificadores Valvulados para guitarra. E por este motivo vamos falar sobre eles.

Podemos classificar em dois tipos os amplificadores valvulados:

Os SE (Single Ended) cujo estagio de saída normalmente possui uma única valvula. Ex: (Vox Ac4, Fender Champ, Marshall Class 5). Sendo que a classe de operação deste tipo de amplificador é a A, que em seguida explicaremos. E sua potência, no máximo fica na casa de uma dezena de Watts, o que direciona sua aplicação para estúdios ou estudo, no máximo pequenos shows.

E os PP (Push Pull) como diz o nome, o empurra e puxa tem um ou mais pares de valvulas que amplificam as metades superior e inferior do sinal. Operando normalmente em classe B ou AB, nesta classe de amplificação é produzido mais um tipo de distorção, que é a distorção por cruzamento (Crossover Distortion), causada pela passagem pelo ponto zero, quando o sinal passa de um dispositivo para o outro, causando uma pequena interrupção no sinal. Proporcionam potências na casa de uma centena de watts e tem aplicação em grandes shows e estúdios.

Classes de operação:

  • Classe A – o dispositivo eletrônico válvula ou transistor conduz durante os 360 graus do sinal.
  • Classe B – o dispositivo eletrônico válvula ou transistor conduz durante apenas 180 graus do sinal, em push pull um lado amplifica os 180 superiores e o outro os 180 inferiores.
  • Classe AB – situam-se entre os amplificadores de Classe A e os de Classe B, de forma que o dispositivo eletrônico válvula ou transistor conduz durante mais do que 180 graus do sinal de entrada.

Para você ter idéia 1 Watts já é suficiente para incomodar seus vizinhos, com 10 Watts eles chamarão a polícia e com 100 contratarão um matador de aluguel para pegar você.

Por este motivo é comum hoje em dia a utilização de circuitos atenuadores de potência, mesmo em pequenos amplificadores para a obtenção do timbre do amplificador saturado em volumes baixos. É um recurso válido, mas, não devemos esquecer do Sr. alto-falante. Responsável por boa parte do resultado final, e que também apresenta resultado ótimo em uma determinada faixa de operação.Obviamente seus ouvidos não conseguirão enganar seu cérebro, fazendo-o acreditar que um full-stack (amplificador e duas caixas 4×12) saturado no máximo tem o mesmo timbre quando atenuado. Enfim, o recurso do atenuador serve para que você consiga a desejada distorção das valvulas de saída com volumes baixos. Sem ste, no máximo você conseguirá distorção de pré-amplificador, que em muitos casos fica “abelhuda” em comparação à distorção dos estágios de saída.

Finalmente chegamos ao que interessa, depois de tudo. Pense no seguinte: os estágios de saída, de um amplificador para outro não tem muitas diferenças, óbvio que existem diferenças entre um estagio de saída de amplificador com valvulas 6l6’s e outro com El34’s, com alto-falantes diferentes também, mas, repare que no final, é o pré-amplificador o que mais diferencia um amplificador de outro. É é dele que vamos falar daqui em diante.
Um pré-amplificador valvulado para guitarras, tem normalmente de um até quatro estágios de pré amplificação, utilizando em cada estágio um triodos de valvulas miniatura, normalmente as 12ax7 que possuem dois triodos de elevado ganho (ganho 100). Algumas configurações de pré utilizam valvulas pentodo, diferente dos triodos, que possuem somente anodo (positivo) catodo (negativo) e grade (controle) , as pentodo  possuem mais uma grade de blindagem (screen), presente também nas tetrodo e mais uma grade auxiliar (supressora) O que possibilitou que as pentodo eliminassem os inconvenientes da triodo que é cortar os agudos e das tetrodo que é a distorção.

Pré-amplificadores com valvulas pentodo são vistos em circuitos como de alguns modelos de Vox Ac4, Ac15 e Ac30, sendo que um único estágio pentodo tem ganho maior que dois estágios de triodo, estes circuitos possuem somente uma valvula, a mais conhecida e utilizada é a EF86, que produz um clean muito rico, cristalino e sensível ao toque. Mas o assunto não é distorção? Sim, empurre as pentodo com um estágio de pré-amplificação e ficará surpreso com o resultado, distorção típica de estágios de saída.

Outro exemplo de pré pentodo com sonoridade muito agradável e característica são os primeiros Fender Champ que utilizam um pentodo 6SJ7 com o catodo ao terra e polarizada pela grade, o que confere altíssima sensibilidade ao toque.

As pentodos no pré estão caidas em desuso por conta da grande popularidade dos triodos, mas, vale experimenta-las, já que é simples e barato montar um pré amplificador com elas para ser plugado entre o send e return do seu amplificador ou até mesmo empurradas por um pedal de over-drive.

Voltando às triodos, temos pré amplificadores de baixo ganho, com dois estágios de amplificação, como o Fender Bassman ou seu quase clone Marshall JTM45. De médio ganho como o Marshall JCM800 que tem 3 estágios triodo assim como o Orange Graphic MK2. Ou de alto ganho como o Soldano SLO com quatro triodos como também no Mesa Dual Rectifier.

E o céu é o limite? Não. A cada estagio, alem do aumento do ganho, aumentam os ruidos, a instabilidade e obviamente as distorções. O que obriga os projetos de hi-gain a diminuir da largura de banda, para cima evitando apitos de altas frequências e consequentemente eliminando harmónicos altos e para baixo limitando o bottom end para que as notas mais graves não fiquem com aquele som embolado. Por este motivo o clean de amplificadores de alto ganho não soam tão bem quanto os de médio ou baixo ganho.

Alguns truques: estágio frio (cold clipping), visto no JCM800 seu segundo estágio é polarizado com ganho bem baixo, por conta do resistor de catodo de 10 Kilo Ohms, o que quando saturado, produz clipagem assimétrica que no final conferem distorção com mais características de valvulas. O Soldano SLO também usa o mesmo recurso, ainda mais frio, com resistor de catodo de 39 Kilo Ohms no terceiro estágio. Você pode notar também que os capacitores de by-pass dos catodos dos hi-gain são bem menores, para diminuir o bottom end (graves). Assim como capacitores de by-pass  são usados nos resistores de placa para limitar as altas frequências, evitando oscilações e apitos e ruidos indesejados.

Outro “macete” utilizado pela Orange e Mesa em alguns projetos, é deslocar os controles de tom (tone stack) para os primeiros estágios,  o que permite modelar a tonalidade do sinal antes de distorce-lo. Recurso que em conta partida, reduz drasticamente o ganho do estagio que precede o tone stack, ja que este precisa de um estágio de baixa impedância como é o seguidor de catodo (catode follower) dos Marshall JCM800 por exemplo.

Por fim, temos também a distorção do inversor de fase (phase splitter) dos amplificadores push pull que também serão saturados e imprimirão alguma diferença na assinatura do timbre do amplificador, mas este assunto fica para uma próxima, assim como a re-alimentação negativa, que proporciona maior linearidade ao conjunto.

Agora você ja pode analisar as diferenças nos diagramas esquemáticos e ouvir opniões em um incontável numero de foruns e se aventurar na montagem de alguns circuito, modifica-los, mistura-los e quem saber, tornar-se o próximo Guitar Hero ou Guitar Guru. Lembre-se que Jim Marshall era baterista e Leo Fender não tocava guitarra.

Saudações e até a próxima.

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