DIFERENÇAS ENTRE AS MONTAGENS POINT-TO-POINT E PCB

DIFERENÇAS ENTRE AS MONTAGENS POINT-TO-POINT E PCB

 
texto originalmente publicado no site TubeAmps em 01/09/2005.




point-to-point, stripboard, PCB, PTP

Este artigo visa não ser extremamente técnico, apenas demonstrar um estudo imparcial. Antes de prosseguirmos, vamos estabelecer algumas pequenas convenções:
point-to-point: Tipo de montagem eletrônica onde os componentes são soldados uns aos outros, com a fiação o mais curta possível. É o tipo mais antigo existente. Mais conhecido como PTP verdadeiro (True PTP)
stripboard: Também é um point-to-point, mas utiliza uma placa (pode ser fenolite) com diversos rebites de metal soldável (nunca alumínio) onde os componentes são fixados, de forma a organizar o lay-out da montagem
PCB: Placa de circuito impresso. Os componentes são alinhados da melhor forma possível, visando economia de espaço, porém as ligações entre eles podem ser relativamente longas, dependendo de como as trilhas foram desenhadas. (não no caso de amps).
PTP: Qualquer dos dois tipos de point-to-point (pont-to-point verdadeiro ou stripboard).

Introdução

Alguma vez ouviu isto?
"Adquira um amp com fiação point-to-point porque os amps com placas de circuito impresso (PCB) não são bons. Eles não possuem o timbre de antigamente."
Quanto mais você se aprofundar no assunto, mais ficará convencido disso. São muitos técnicos e novos gurus de valvulados que afirmam isso. Eles até podem apresentar argumentos tão tênues como várias trilhas estreitas de circuito impresso demasiadamente próximas ou capacitância parasita no sinal de componente para componente e que isso tudo, de alguma forma, influi no som, no timbre, principalmente eliminando as altas freqüências e, consequentemente, os harmônicos. Esse mito possui alguma verdade?
Sim e não. A resposta mais resumida é a seguinte:
Não existem razões técnicas que indiquem que amps com PCB sejam inferiores aos PTP, tal qual afirmam os técnicos mais velhos. Entretanto, existem algumas razões para que muitos amps PCB sejam inferiores aos seus irmãos PTP e aí teve origem o mito. No fundo, os dois lados dessa questão possuem seu egoísmo e suas razões. Os fabricantes que optam pelos amps PCB, o fazem visando um barateamento da produção que o recurso realmente oferece. Mas, procuram reduzir custos de outras formas, principalmente utilizando componentes de baixa qualidade (mais baratos), tais como (um dos elementos principais de um amp valvulado) soquetes e transformadores de saída, influindo respectivamente de maneira decisiva na durabilidade e no timbre obtido. Tecnicamente, amplificadores com custos de produção baixos são os que mais apresentam defeitos, evidentemente. E, ainda por cima, os amps PCB são mais trabalhosos para consertar porque, uma vez que os componentes ficam de um lado da placa e as soldagens do outro, fica obrigatório retirar a mesma para poder-se substituir os componentes danificados. Essa operação requer um pouco de delicadeza. Já os PTP, especiamlemnte a PTP verdadeira, proporcionam maior facilidade para trocar componentes, pois existe acesso direto a eles. Outra vantagem da PTP verdadeira é a robustez: são praticamente imunes a vibrações e pancadas leves (uma queda de 1 m não é uma pancada leve!), uma vez que existe maleabilidade devido ao fato de que fios e terminais flexíveis são o suporte dos componentes.


Comparativo básico

Veja agora a tabela abaixo que compara vários tipos de montagens.

 Montagem Prós Contras
 PTP verdadeiroIdeal em termos eletrônicos;
baixa capacitância parasita e baixa distorção por intermodulação (crosstalk), desde que bem elaborado;
Extrema robustez na montagem, desde que usando-se componentes com terminais robustos e longos, não encontrados hoje em dia.
Facilidade de reparos;
Facilidade para fazer modificações.
Custo alto para projetar o lay-out;
Custo alto para fabricar;
Erros de montagem na fiação são bastante comuns;

Acabamento confuso e com componentes sujeitos a movimentos tridimensionais.
 PTP stripboardMais barato para fazer que a PTP verdadeira;
Capacitância parasita maior que a PTP verdadeira, uma vez que existem muitos fios indo e vindo para fazer as ligações entre os diversos componentes que ficam alinhados.
Baixa distorção por intermodulação, se os componentes estiverem bem orientados;
Facilidade média de reparos;
Facilidade média para realizar modificações.
Custo relativamente alto para projetar o lay-out;
Custo relativamente alto para montar cada circuito;
Erros de montagem ainda são bastante comuns, uma vez que se utiliza os fios para unir componentes.
 PCB (circuito impresso)O método mais barato de todos;
Quase imune a erros de montagem;
Reprodução em massa com índice de erros baixíssimo;
Os parasitas são conhecidos e podem até ser reproduzidos, uma vez que os circuitos são exatamente iguais entre si;
Nos amplificadores pode-se utilizar trilhas largas e curtas, minimizando os parasitas e evitando a quebra de trilhas;

Permitem a construção de amplificadores "high-tech" com mais de um canal completamente independentes e diversos recursos de todos os tipos.
Custo relativamente alto para projetar o lay-out da placa;
Dificuldade para reparos, pois exige-se habilidade e delicadeza para retirar componentes;
Placas com alta densidade de componentes podem sofrer rachaduras da placa ou, mais comumente, das trilhas, mesmo no caso de amplificadores simples.
Soldas frias são muito mais comuns. 
PTP verdadeiro

Abaixo segue uma imagem que mostra um PTP verdadeiro em um amp de guitarra.
Note a confusão existente e como isso poderia provocar inevitáveis erros de montagem, além de tomar um enorme tempo para a construção.

Uma boa montagem de PTP utiliza fios os mais curtos possíveis e nunca em paralelo, uns com os outros, além de poupar fios, soldando os componentes através de seus terminais, sempre que possível e mantendo-os o mais próximo possível uns dos outros. Doce ilusão, quando temos que ter o pré-amplificador de um lado e o power junto com a fonte do outro.

PTP stripboard

Os famosos Fender utilizavam este método. Note que existe uma maior organização dos componentes,
facilitando a montagem e diminuindo a incidência de erros.
Porém, por baixo da placa stripboard (não visível, claro) existe um emaranhado de fios que interliga os diversos componentes e favorecendo a captação de ruídos e oscilações.


PCB

Alguns amplificadores como os Peavey, Soldano e MesaBoogie utilizam PCB. Realmente deve-se ANTES fazer um bom projeto de distribuição dos vários componentes, a fim de evitar oscilações, distorções, capacitâncias parasitas e loops de terra. Mas para isso existem muitas técnicas que podem ser aplicadas. A reprodução em série é o grande atrativo deste método. A Eliminação dos fios interligando os diversos componentes é, na minha opinião, a maior vantagem deste tipo de montagem.
A verdade

Muitos amps PCB produzidos tem um timbre bem mais pobre que seus irmãos PTP. Mas isso se deve, principalmente às técnicas de redução de custos, (principalmente soquetes, potenciômetros, transformadores  e alto-falantes). Essesdois últimos fatores é que são os principais responsáveis, mas o PCB é que levou a fama, injustamente. Quem já realizou alguma manutenção num JCM800 já deve ter notado que a Marshall utilizava todas as boas técnicas para PCB, menos uma: potenciômetros soldados diretamente na placa e, ainda por cima, servindo como suporte desta ao chassis. A quebra deles é inevitável, dada a fácil torção do fino chassis de ferro.
Existem algumas técnicas para não deixar uma montagem PCB frágil, algumas delas são:

· afastamento do componente da superfície da placa, utilizando-se um pouco dos terminais do mesmo.
· Pontos largos de solda também contribuem para isso, além de ajudar muito a evitar a ocorrência de soldas frias.
· Trilhas de largura razoável.
- Não utilização de soquetes diretamente na placa, a menos que sejam específicamente projetados para essa função.

Os amps da TubeAmps, nesse sentido, são híbridos. Utilizamos PCB na fonte de alimentação. No pré-amplificador e no amplificador de potência. Sim, utilizamos PCB mas sem a soldagem dos soquetes e potenciômetros diretamente na placa, mas através de fios. As placas também são interligadas entre si através de fios. Utilizamos todas as técnicas para deixar as montagens PCB resistentes, flexíveis e sem soldas frias e com trilhas de 1.2 mm.
Note num sistema antigo da Tubeamps (F Model de 100W) a disponibilização otimizada dos componentes e como os soquetes e potenciômetros não são sustentados pela placa. Nota-se, também, que existem pouquíssimas trilhas que conduzem o sinal de audio - capacitância parasita virtualmente nula. A facilidade de manutenção foi levada em conta como prioridade, o que justifica os componentes soldados pelo lados das trilhas. O resultado é robustez, manutenção facilitada  e timbre matador.  

Capacitância Parasita. O que é isso?

Bem, é inevitável que dois condutores que possuem tensões elétricas diferentes apresentem uma pequena capacitância entre si. É um verdadeiro capacitor fantasma inserido no circuito, onde não deveria existir.
Para dois fios, o mais próximo que eles podem chegar é a soma das espessuras da própria capa isolante. A máxima área são longas conduções em paralelo, a mínima é através de um cruzamento a 90 graus. Quanto maios a área de proximidade, maior a capacitância parasita. Numa boa construção, os condutores devem estar o mais longe possível e se tiverem de estar próximos, que seja cruzando-se em ângulos retos. A pior condição possível é dois fios correrem em paralelo (ou enrolados em trança) com as superfícies isolantes tocando-se. Alguns estudos conseguiram estabelecer as capacitâncias parasitas entre dois condutores, exemplo: Para 2 fios AWG22 tocando-se pelos isolamentos a capacitância parasita é de aproximadamente 0.382pF (pico Farads) por polegada. Isso significa que 10 polegadas de fio trançados (prática muito comum nos PTP) irão apresentar uma capacitância parasita de 3.81pF, suficiente para interferir na tonalidade e reduzir os agudos e harmônicos altos de maneira significativa e bastante perceptível. Para o cruzamento desses mesmos fios em ângulo reto, a capacitância resulta em 0.008pF, valor quase insignificante para um circuito de áudio. Para PCB, a capacitância parasita resulta similar! Para duas trilhas de 0.025" espaçadas por 0.075", a capacitância é em torno de 0.317pF por polegada. Como em um circuito de amplificador não se utilizam trilhas tão finas, a capacitância subirá, mas como as distâncias entre as trilhas também são maiores(0.2 polegadas no mínimo), a capacitância diminuirá proporcionalmente. O estudo indica que PTP e PCB apresentam capacitâncias bastante similares no geral, indicando que não é essa a diferença principal entre o timbre dos PTP com os PCB.


Extraído em grande parte de Aiken Amplification www.aikenamps.com

Qual é o melhor? PCB ou Point-to-Point?

Geral
Qual é melhor, ponto-a-ponto (PTP), ou placa de circuito impresso (PCB)? Você vai encontrar fabricantes que discutem ambos os lados, algumas afirmações bizarras citando para apoiar o seu argumento, outros alegando PTP é muito melhor, então, quando eles começam a usar placas de PC, eles afirmam PCB é melhor. Qual é a verdade?
Em primeiro lugar, exatamente o que é ponto-a-ponto?
De ligação de ponto-a-ponto é o termo dado a um estilo de construção em que os componentes são montados sobre as tomadas de tubo e / ou tiras de terminais, e as conexões entre os componentes são então juntas para completar o circuito com fio de mão. Talvez o exemplo mais conhecido de ponto-a-ponto é os amplificadores inigualável, que tinham as peças montadas em tiras de terminais e ligados entre si. Carr amplificadores também usam este tipo de construção. O termo também é comumente usado para se referir a amplificadores com peças carregadas em placas ilhoses ou placas de tipo torre, com as conexões mão-fio entre eles, embora estes não são tecnicamente "verdadeiro" ponto-a-ponto. Antigo Fenders são exemplos de construção placa de ilhós, com os ilhós instalados em uma placa de papelão impregnado de cera. Hiwatts são exemplos de construção placa de torre, com todos os componentes cuidadosamente colocado para fora entre duas fileiras de torres em um pedaço de placa fenólica.
  
  


Matchless John Jorgensen (point-to-point usando ponte de terminais)


Hiwatt DR504 (turret board)


Fender '65 Vibrolux Reverb (eyelet board)

O que é uma placa de circuito impresso?
Uma placa de circuito impresso é uma peça de vidro fenólico ou epoxi-placa revestido de cobre com porções do cobre gravada fora, deixando traços de cobre que conectam os componentes em conjunto. Os componentes são soldados para "almofadas" nas extremidades dos traços. Este tipo de construção é bem adequada para a produção em grande volume, porque os componentes pode ser feita por máquinas inserido automaticamente, e todas as ligações podem ser soldadas ao mesmo tempo, passando o tabuleiro carregado por meio de uma máquina de onda de solda. A maioria dos amplificadores modernos mais baratas são a construção PCB, incluindo todos os novos amplificadores de Mesa Boogie, Peavey, Fender, Marshall, etc. Surpreendentemente, alguns muito altos preços amplificadores "boutique", como o Soldano SLO-100, também são PC bordo construção.


Soldano SLO-100 (PCB)
 

Peavey 5150 (PCB)

Ok, então o que é melhor?

Qualquer método de construção pode ser bom ou ruim, dependendo da forma como ele é feito. Nem é inerentemente bom nem mau por conta própria.
Corretamente Definiu, um amplificador de ponto-a-ponto é uma obra de arte, e é praticamente indestrutível.Indevidamente feito, eles são um verdadeiro "ninho de ratos" de fios, impossíveis de solucionar. A principal vantagem de ponto-a-ponto é a facilidade de manutenção e modificação. Os componentes são simplesmente desoldered de seus ilhós ou tiras de terminais e os novos são colocados no seu lugar. Não há nenhuma desmontagem da unidade, e o reparo é rápido e fácil. A principal desvantagem do ponto-a-ponto é a mão de obra intensiva necessária para construir o amplificador. É por isso que ele só é usado pelos fabricantes de baixo volume boutique que têm custos gerais mais baixos, e cuja amplificadores geralmente comandar um preço premium que lhes permite cobrir o custo da mão de obra extra envolvido.
Devidamente concebidos, uma placa de circuito impresso pode ser tão confiável quanto uma placa de ponto-a-ponto de boa qualidade. No entanto, a maioria dos fabricantes fazem um trabalho muito pobre de projetar a placa PC. Eles poupar na qualidade, a fim de reduzir os custos, fazendo coisas como fazer a bordo de um só lado, onde os traços são apenas de um lado, o que significa que as pastilhas tendem a ser bastante frágil, e, geralmente, puxar para cima a primeira vez que uma parte é substituído. Além disso, estes tipos de placas tendem a ter juntas de solda que se soltar muito facilmente sob vibração, como existe apenas uma ligação mecânica muito baixa de um lado da placa.Uma placa de PC adequada deve ser de dupla face, com furos metalizados-through, que permite que as partes a serem soldadas em muito melhor. Além disso, alguns fabricantes também economizam no soldermask, que é um revestimento isolante (normalmente verde escuro, ouro, ou azul), que protege os vestígios de cobre nu de calções de solda e outros curto-circuitos não intencionais. Alguns fabricantes até mesmo ir tão longe como não fornecer uma serigrafia, que é a camada de tinta que indica o designador de referência do componente como uma ajuda para solução de problemas. A principal característica de um amplificador muito barato construção é aquele que usa placas de face única sem soldermask e sem serigrafia. Incrivelmente, alguns amplificadores muito elevados preços utilizar este tipo de construção placa de PC. 
Um bom método híbrido, na minha opinião, é usar um, 1/8 "G10 / placa de circuito epóxi grossa FR-4, mas em vez de buracos apenas banhados para montar o componente leva em, terminais de torre estão montados nos buracos. Se a placa é de fabricação usando heavy 2 onças de cobre de dupla face, com furos metalizados-through, as torres podem ser estampado no para permitir uma conexão mecânica apertado sobre as almofadas superiores e inferiores, e em seguida soldada às almofadas de fundo para a condutividade absolutamente reliabable . Este tipo de construção permite a fiação extremamente consistente, um plano de terra cheio na parte superior da placa se desejado, e facilidade de remoção de componentes ou de manutenção ou modificação. os componentes podem ser soldados e desoldered das torres indefinidamente sem a possibilidade de levantar um circuito traço almofada, porque o estampada em torre em si mantém a parte superior e as almofadas de fundo e o núcleo interior banhado a meio no lugar. Além disso, uma soldermask podem ser adicionados para proteger os vestígios, e uma serigrafia pode ser adicionado para permitir uma identificação fácil dos componentes durante a manutenção. A desvantagem deste tipo de construção é que ela é ainda demorado, e não pode ser automatizado para a máquina de montagem, de modo que não é apropriado para amplificadores produzidos em massa. Também é caro para ter as placas de revólver manufaturados, para que as empresas mais pequenas podem não ser capazes de justificar o custo adicional.
 

Aiken Invader MK I
(BOAD torre com avião cheio chão, soldermask e serigrafia)
Quanto ao que é melhor, você pode argumentar PTP pode ser a melhor opção do ponto de vista de reparação / modificação, no entanto, um amplificador PCB projetado corretamente pode ser tão confiável, mas um pouco mais difícil de trabalhar, se você estiver substituindo componentes individuais. Ignorar o hype estendeu pelos "gurus" que afirmam PTP "soa melhor" do PCB, por várias razões infundadas e improváveis. Você vai encontrar muitas delas exaltando as virtudes do PTP, alegando amps PCB "tom de Rob", então, quando eles começam a fazer amps PCB para melhorar suas margens de lucro, de repente amps PCB não mais "tom rob". Tomar uma decisão informada sobre o que comprar com base na qualidade de construção, não hype. 

Comentários