HAZMAN ISTV AN-:-MARKUS LENK FERENC TRANZISZTOROS HI-FI EROSITÖT. EP l TüNK. '",_-)r;~ MAGYAR HONVtDELMI SPO~TSZÖVETStG 1963

HAZMAN ISTVAN-:-MARKUS LENK FERENC

TRANZISZTOROS HI-FI EROSITÖT

EPlTüNK

MAGYAR HONVtDELMI 1963

SPO~TSZÖVETStG

'",_-)r;~

MAGYAR HONVJ!:DELMI SPORTSZOVETSEG RADIOAMATÖR FűZETEI

69. SZAM

Szerttesztl: KUN JÖZSEF

Kfadi&

'M'ai!Yar Hon'Vt"delmJ Sportszö'Vetsé!l'. R4k6f'zl Laokiadó Kladá~ért felel: Kádár Albert M1lszak1 felelős· S1mC>r< 7o1tán Készült 4650 példányban. U>'5) méretben. 4 i'V tetiedelemben, az MSZ 5601-59 ~~ !lll MSZ ~~02-5~ S21, szabványo~ "'zectnt. Abrá~ száma: 57 63.3308/1 - Zrinyi Nyomda, Budapest. Felelős vezető: Bolgár Imre igazgató !l

Az egyszerű és bonyolultabb hangerősítő kapcsolások rengetegében kivánunk új csapást vágni a nagyigényú fono-amatőr számára is jónak mondható tranzisztoros hangerősítő leírásával, múködésének, felépftésének ismertetésével. Az ismert, nagy hanghűségű erősítők általában elektroncsövekkel működnek, ezért hallani néha, hogy a tranzisztor nem is alkalmas a minőségi átvitel megvalósítására. A valóságban egyetlen hátrányt a tranzisztor magasabb beszerzési ára jelent, helyesebben: több tranzisztort vagyunk kénytelenek alkalmazni az igen gyakran két független rendszert tartaJmazó elektroncsövekhez képest. Ezt az egyetlen hátrányt a telepes alkalmazásoknál busásan kár· pótolja a kisebb üzemi költség. Hálózati üzemmód esetén viszont a bonyolultabb, több funkciót ellátó, nagy minőségi követelményű berendezések megépítésénél csökken a viszonylagos többletbefektetés. Jelen füzetben is egy ilyen sokoldalú, szinte kis házi-stúdióként használható, vagy azzá könnyen továbbfejleszthető erősítót ismertetünk, mely egyúttal példázz,a a tranzisztorok kifogástalan alkalmazhatóságát a hangfrekvenciás erősítéstechnikában. Ugyanakkor, a lehető legegyszerűbb változatában felépítve, mérsékelt költséggel is jól használható erősitő birtokába juthatunk, építés közben kifogástalanul elsajátítva a tranzisztor iluen ;jellegű alkalmazásának csínját-bínját.

A szerzó't

•

l. BEVEZETÉS Mangfrekvenciás rétegtranzisztorokkal múködő nagy hanghű­ leírásával: tervezése, megépítése, bemérése menetének ismertetésével több célt kívánunk elérni. Az elsődleges cél természetesen az, hogy egy jól használható berendezéssel bővítsük az amatőrök felszerelését. A következőkben részleteiben ismertetett erősítő az élethű gépzenét kedvelő fanoamatőr házistúdiójának- alapját képezheti, akár pontosan leírásunkat követve, akár azt önállóan továbbfejlesztve kerill is megépítésre. ségű erősítőberendezés

A

kivehető

teljesítmény

Nézzük, mit is követelhetünk meg egy ilyen jellegű erősítőtól Mindenek előtt elegendő kistorzítású elektromos teljesítményt szalgáltassan hangszóróink számára. Nem követjük a nyugati divathóbortot és nem akarunk egy zenekart 50-100 W hangerővel hallgatni a lakószobában. Tudomásul vesszük, hogy közepesen jó hatásfokú hangszóróval 10-12 W teljesítménnyel is bőven biztosíthatjuk a 80-90 fon átlag hangerőt, ennél többet pedig még zajos társalgással telített lakásban sem kíván meg fillünk! · Az igaszág kedvéért nyomban meg is jegyezzük, hogy a közkézen forgó (pl. TUNGSRAM OC 1016) teljesítmény tranzisztorokkal egyszerű kapcsolásban nem is tudunk nagyobb teljesítményű erő­ sitót építeni. S hogy a legfontosabb illesztési kérdést is rögtön tisztázzuk: erősítőnk 4-5 ohmos hangszóróhoz vagy hangszórórendszerhez illeszkedik. ;Más impedanciájú hangszóró esetében illesztőtranszformátort alkalmazunk, hogy ugyanazt a teljesítményt torzítatlanul kivehessük.

Mire használható az

erősítő?

Elsősorban hangosításra. Mint ilyen, dinamikus vagy kristály hangszedőhöz, mikrofonhoz, ill. rádió-kimenethez közvetlenül csatlakoztatható, akár összetettebb, akár egyszerűbb változatában építjük is meg. Magnetofon lejáts:;;ófejhez csak külön korrektoros elő­ erősitővel csatlakozhatunk, az erről leszedhető kis feszültséget ugyanis soha nem vezetjük tovább közvetlenül, ezt az elő­ erősítót mindig a lejátszófej közvetlen közelébe helyezzük. (Egy

4

~4

ilyen, kb. 200 mV feszhl'fséget szolgáltató, kis s2alagsebességre könnyen átalakítható előerősítő leírása megtalálható pl.: Házman István: Tranzisztoros filmtechnikai erősítők, Kép- és Hangtechnika, VII. évf. 3. sz. 88-94. oldal, 1961 június.) Rádiókészülékek demodulátora után csatlakoztatva erősítőnket lehetőség nyílik az erő­ sítő nagyobb hangteljesítményének hasznosítására, de inkább az a célunk, hogy az átlagos vevőkészülékeknél jobb hangminőséget nyújtó, ún. nagyhanghűségű hangoló-egység után csatlakozva, igen jó hangminőséget nyerjünk. Mit tud az

erősítő?

Helyesebben mit tudjon? Nyújtson lehetőleg szélessávú, torzítatlan átvitelt! A széles sáv 30-15 OOO herzig terjed. Ezen túl hangszóróink úgysem adnak vissza és a felvételeken sincs több. Biztosítsa a hanglemezek vágástechnikájából és a lejátszófej fizikai mű­ ködéséből adódó helytelen frekvenciamenet lehető tökéletes korrekcióját, -rendelkezz~n természetesen hangerőszabályzó szervvel, esetleg hangkeverésre adjon lehetőséget. Rendelkezzen lehető széles skálájú hangszínszabályzással az egyéni ízlés, szebaakusztika kielégítésére, valamint a lehetőséghez képest tartsa távol a zavaró jeleket. Végül pedig tartalmazza a dinamika-megbontás, mégpedig expanzió lehetőségét, mint a hanghatást fokozó megoldást. Hogyan építsük fel az

erősítőt?

Vizsgáljuk először elektromos szempontból! A végfokozat kényes, ebből csak egyetlen receptet közlünk, amit lehetőleg pontosan tartsunk be. Ennek ~ialakításától függ az egész erősítő torzításmentessége, minősége. A feszültségerősítő fokozatokból több változatot - egyszerűbbet és bonyolultabbat - ismertetünk, melyeket építő­ kocka-jelleggel rakhatunk össze. Az elektromos felépítést követi a mechanikai. A végfokozat és a stabilizált tápegység teljesítménytranzisztorait hűtőlapra, fémsasszéra kell szerelni, valamint ehhez a két áramkörhöz ésatlakoznak a szükségszerűen nagyméretű alkatrészek: transzformátorok, elkók stb. ltpitsük tehát ezeket egy közepes méretű fémsasszéral . A feszültségerősítő fokozatokat - lehetőleg miniatűr alkatrészekkel - pedig építsük kis szigetelő-lemezkékre, melyeket fejlesztés, bővítés esetén könnyen cserélhetünk. A következőkben először a végerősítő felépítését ismertetjük: mégpedig lehető alaposan. Az ezzel egyidejűleg megépítendő hálózati tápegység leírása a füzet v~gére marad, mint elvi szempontból alárendelt feladat. A végerősítő után a feszültségerősítő fokozatok 5

egymásutáni ismel'{etése következik. Valamennyi fokoaat Q1egjsmerése után az összeépítés, variációs lehetőségek, továbbfejlesztés szempontjai kerülnek tárgyalásra. Ebben a részben adunk tömbvázlatokat, melyekben az egyes rész-áramkörök egybekapcsolása az alapáramkörök kapcsalási rajzain szereplő, illeszkedő összekapcs9-o lási-számok szerint történik.

2. A VÉGERűSíTű FOKOZAT 2.1. A "B"-osztályíj

vég~rósítő

fokozat

főbb jellemzői.

A h~ngfrekvenciás technikában a nyugalmi munkappnt beállítása szempontjából két erősítő típust használnak: "A"-, ill. "B".,.osztályút. lVIindkét típus alkalmazható végfokozat építésére. Külőn kihangsúlyozzuk, hogy alkalmazható! A gyakorlat azonban azt m1.1-ta•.ia. hogy nagyobb . teljesítmény elérésére inkább a "B"-osztályú erősttót használják. Ez a tény azzal magyarázható, hogy "A"-osztályban dolgozó erősítőnél a nyugalmi kollektoráram olyan nagy, hogy a kelet~ező hőt a tranzisztor nem tudná eldisszipálni, még igen nagy hűtőfelü­ let esetén sem. Mi pedig azt akarjuk, hogy minél kisebb hűtőfelü­ lettd minél nagyobb hangteljesítményt kapjunk! A "B"-osztályú erősítővel ezt kit(inően megvalósíthatjuk. . A "B"-osztályú erősítőnél a bázisnak elvileg nem adunk elő­ feszítést, tehát, ha nincs vezérlés, akkor sem a báziskörbeil, sem a kollektorkörben nem folyik áram, (l. ábra.) Helyesebben a kollektorkörben <:fiak a p..A nagyságrendű Iceo maradékáram folyik.

-J,

1. áb:l'a. "B"~oszttilyú üzemmódban folyó áramok

~aposoljunk a bázis."emhier közé saim.tszos vt;~a~rlő jel~! Azt tapasztaljuk, hogy a kollektorkörben csak a negativ félperióqpaban jelenik meg áram. Könnyen belátható, hogy azért van így, mert amikor a házii-emitter dióda pozitív jelet kap, akkor ·lezár. Az I c kollektoráram és az Ie bázisáram viszonya adja a p áram:. erősítést.

Látjuk tehát, hogy az ilyen erősítő csak a váltakozó jel félperiódusát víszi át. A másik fél erősítéséhez egy tranzis.rtor szük.y séges, amely hasonló kapcsolásban van mint az előbbi, de a vezérlése ellentétes azzal. Másképpen úgy mondjpk, hogy a két tranzisztort ellenütemben vezéreljük. (2. ábr~;~..)

' 2. ábra. A két

ellenütemű

"félje!" összeadása

A vezérlő jel negatív félperiódusa alatt a felső tranzisztor kollektorárama átfolyik a Tr2 transzformátor felső tekercsén, és az Rr terhelő ellenállásen megjelenik egy indukált fél-s.zinusz alakú áram. A pozitív félperiódus alatt az alsó tranzisztor kollektorárama folyik át a transzformátoron, de most az alsó tekercsen. Az ábrán jól látható, hogy a két tranzisztor árama ellentétesen folyik a trafó két féltekercsén. Mivel a két tekercs menetszáma megegyezik, úgy lehet tekinteni, mintha egy darab n 1 menetszámú cséve lenne, és azon folyna hol az egyik, hol a másik irányban az áram. Ez viszont azt jelenti, hogy a két félperiódus összeadódott, amit az Rr ellenállásra kapcsol~ oszcilloszkóppal láthatóvá if; tehetünk.· Miután tisztáztuk a "B"-osztályú erősítés folyamatát, rátérhetünk annak a vízsgálatára, hogy mitől is függ tulajdonképpen a kivehető maxín1ális teljesítmény, és hogyan számítjuk ki azt. A tervezés szempontjából fontos adat a tranzisztorra megengedhető (UceJmax maximális kollektor-emitter feszültség és az (Ic)max maximálís kQllektorárqm.

'!

4z Uec tefupfeszfiffség nem ienet nagydj6;
mhrt a tranzisifott

Uaa-= (UoE)mar. -

A primer

Uoo (la)mu

2

terhelőellenállás

áttranszformált

értC'~~p· '\\.evellh e et

minimálisan

egyenlő:

n 1 ) 2 =R1!:=, Uaa .. RT(

n2 (la)mn Az Ucc és az R'T ismeretében meghatározhatjuk a maximáJisan kivehető teljesítményt:

U~a

(Pzt)ideil:lis

R''l'

2R''l'

(Az U cc tulajdonképpen egyenfeszültség és ezért teljes kivezérlés esetén csak a csúcsfeszültség érheti el ezt az értéket. Szinuszos ve-zérlésről lévén szó, az Ueff effektív váltófeszültség a csúcsértéknek 1/V 2-szerese.) Vegyünk egy számpéldáU OC 1016-os tranzisztorral szeretnénk 10 W-os végerősítót építeni. A katalógusból kiolvasható, hogy (U ce)max =30 V. és (Ic) max= 3 A. Először ki kell számítani a használandó U cc telepfeszültséget.

U

co-=

30

(UaE)max 2

"2=15V.

Ezután áz R'T értékét határozzuk meg. Biztonsággal, legyen Ucc = 12 V!

, U~a · 144 RT= 2 P~ut 2()= 7,2 O. Vegyük ezt kereken 50-nak. Nagy hibát nem követünk el, legfeljebb 10 W-nál nem vezérlődik ki teljesen a végfokozat, ami a torzítás szempontjából még előnyös is. Az R'T megválasztása után ellenőrizzük, hogy csúcsáram szempontjából megfelel-e a tranzisztor. A fellépő csúcsáram:

U oa Ia=-,R!l.'

12

-=2,4 .A,

5

ez kisebb a katai6gusllan engettelyezett 3 A maximifis ~ Tehát az OC 11}16 megfelel céljainknak. Még hátra van a kimenő transzformátor áttételének kiszámítása az ismert képlet segítségéveL Ehhez természetesen ismernünkl kell az RT -ellenállás értékét. Tegyük fel, hogy egy 5 Q -os hangszó.OO .lesz a terhelés. Ebből az áttétel:

. a= tehát a

:=V!; VI=l,

kimenő trafó áttétele 1+1:1.

2.2. Aramerősítés növelő alapkapesolás. Torzítás oka.

A nagyteljesítményű tranzisztorok meghajtásához viszonylag nagy teljesítmény szükséges. Keresnünk kell egy olyan megoldást, ami lehetövé teszi a kis teljesítményű meghajtó tranzisztor alkal· mazását. Ezt pedig a katódkövetővel analóg módon, emitterkövető alkalmazásával oldjuk meg. (3. ábra.)

3. ábm. Az

emitterkövetővel

megnövelt végtranzisztor

áramerősítésü

Az 1. tranzisztor emitterkörében az I 81 bázisáram (l+ p 1)-szerese folyik ez egyúttal a 2. tranzisztor bázisárama, ami a kollektorkörben ,8 2-szeresen jelenik meg. Tehát:

laz I BI

- = (l +PI) Pz ~{31· Pz

az eredő áramerősítés, ugyanakkor a vezérléshez szükséges feszültség alig változik. Beszélnünk kell még a tranzisztoros erösítőnél fellépő nemlineáris torzításróL Az előző rajzokban úgy tüntettük fel az Icji 8 karakterisztikát, mint egy egyenest. A valóságban nem így van, mert növekvő kol-

fokozatosan csökken. Nékünk ez a~(jélettd; högy szintű részeit jobban erősíti, mint a csúcsát. Nyótnott jel jön létte, ami igen csúnya torzítast jelent. A 4. ábrán a "Bjj-osztályu erósitónel fellépő jela1ák torzulAst lE!lttot'llrlimnál a

13

a: szinusz görbe kis Abr:izoltult.

,

tidá

l

l l

, Ltftt~ · •

\./

par

4. ábra. Az áramerősítés es~sé étédm~nyeként létrejövo

torzított jelalak

Az ellenkező félperiódust egy másik tranzisztor és emiatt más lesz a torzítása is. 2.3. Kis torzítású

emitterkövető

erősíti,

és

fokozat.

Az előbb említett torzítást mindenképpen csökkenteni kell. Erre egyetlen lehetőség van, mégpedig a negatív visszacsatolás. Alkalmazása más előnyökkel is jár, mégpedig a stabilitás növekszik, átvitel egyenessé válik stb. Kétféle negatív visszacsatolási módot használunk: a soros és a párhuzamos visszacsatolást. A soros (feszültség) visszacsatolt fokozatot leggyakrabban al-

'------'---·+ 5. ábra. Emitterkövető fokozat 1()

kEdmázott formájában az 5. ábrán mutatjuk be. A térhelé~t "' tran• zisztor emitterébe kötött Rr ellenállás képezi. Ez alacsony frekven .. cián igen kis torzítású erősítő. A vezérlő Ube váltakozó feszültség gyakorlatilag megegyezik az uki feszültséggel: uk; = Ube ~ UsB, mivel use Ub;; a bázis és az emitter között kicsi a feszültségesés. Minél nagyobb váltakozó feszültséget akarunk a kimeneten, annál nagyobb feszültséget kell a bázisra adnunk. Ez elég nagy hátrány,: mert- "B"-osztályú végfokról lévén szó- nagyon nagy menetszdmú meghajtó transzformdtor keZZ. s il megtekercsdése is bonyolult. A végfokozatnak még egy rossz tulajdonsága van: kb. 3000 Hz felett torzítani kezd. Emellett az erő­ sítése is kicsi. Némileg segít ezeken a hibákon a 6. ábrán feltüntetett kapcsolás.

<

6. ábra.

Emitterkövető

végfokozat

E kapcsolásban a nagy vezérléífeszültség szükségletet az emitterköri ellenállás megosztásával csökkentettük, mégpedig oly módon, hogy egy kis részét a kollektorkörbe kötöttük. Feltétlenül jegyezzük meg, hogy az ne+ ne= állandó, és megegyezik a visszacsatolás nélküli ne-vel, ugyanakkor az emitterkövetős rendszerrel megnöveltük az áramerősítést. A torzítás csökkent ugyan, de 1:1 megépítés nehézségei változatlanul megmaradtak. Ugyancsak szükséges a nagy menetszámú meghajtótranszformátor is. A transzformátorokat, a szórt induktivitás kis szinten tartása Jhiatt osztottan kell tekercselni. Ez megnehezíti az építést. Kb 3000 Hz felétt az ilyen kapcsolású erősítő is torzítani kezd. A hibák hangsúlyozásával azt akál'juk bizönyítafil, hagy nertl

li

érdemes a soros visszacsatolásó erősítővel komolyan foglalkozni, mert az előnyei elenyészőek a hátrányokkal szemben. Ha a végfokozatot valaki - ennek ellenére - így szeretné megépíteni, akkor a Radioschau 1958-as 8. füzet 315. oldalán* egy 4 W kimenőteljesítményű erősítő teljes leírását megtalálhatja. ~.4.

Kis torzítású

kollektorkövető

fokozat.

A torzitás csökkentésének egy másik, és lényegesen egyszerűbb formája a párhuzamos visszacsatolás. Ezzel a visszacsatolási móddal , tulajdonképpen az eredő áramerősítési tényező görbülését línearizáljuk.' A 7. ábrán R'r a terhelő ellenállást, Rv pedig a visszacsatoló ellenállást Jelenti. Az eredő áramerősítés

, Tm

Rv

Ibe

Rv

A,=-~-,. ha

Rv -R, ~fl= (fJI·fJz) v

/

Természetesen ez csak akkor van így, ha /li . fh szorzata ennél a hányadosnál jóval nagyobb. Gyakorlatilag flt . (32 ;;:;::; 2000 és a végerősítő fokozattól 200-nál nagyobb áramerősítést nem szoktunk kívánni. (Kb. 10-szeres arány.) Tehát az Rv!R'r = 200 választás szükséges, hogy elhanyagolható legyen a fJ 1 • fJ 2 áram függvényébeni változása. Nagyon lényeges az, hogy a párhuzamosan visszacsatolt végfokozatot áramgenerátorral hajtsuk meg. Ha nem így teszünk, akkor az Rv visszacsatoló ellenálláson folyó áram nem a bázisra hat, hanem a generátorra, és ez esőkkenti a visszacsatolás mértékét. A B. ábrán egy párhuzamosan visszacsatolt végerősítő fokozat leegyszerűsített kapcsolása látható.

. ú-n 7. ábra.

Kollektorkövető

fokozat

• A kmföldi szakfolyóiratok megtalálhatók az Országos Műszalei KönyvtáTban, ahol kívánságra a kapcsolásí rajzokról fényképmásolatole ía beszerezhetők. - A szerk. megj.

Számftsuk ki egy adott példán az Rv visszacsatoló ellenállás értékét! V~yük ismét az l. fejezetben számított 10 W-os végfokozatot, ahol a transzformált terhelőellenállás RT = 5 ohm volt. Ennek a felhasználásával: Rv ;= 200 . 5 1000 ohm 1 kohm.

=

=

It"

8. ábra.

Kollektorkijvető

végfokozat

Az 1. fejezetben kiszámítottuk, majd korrigálva 5 ohmnak vettük az R'T transzformált terhelő ellenállást. Emiatt a kimenőtrafó áttétele 1+1:1 lett. Nézzük meg hogyan lehetne transzformátor helyett valami olcsóbb és egyszerűbben kezelhető megoldást találni l Kétféle mód is kínálkozik: a két telepes és az ún. egymásra ültetett tranzisztoros megoldás. "Két telepes" végerősítő fokozat látható a 9. ábrán. Magyarázatképpen csak annyit mondunk, hogy az egyik félperiódusban az egyik, a másik félperiódusban a másik tranzisztor kollektorárama folyik át a hangszóró lengőtekercsén. Ebben a kapcsolásban a transzformátor elhagyása helyett semmiféle új elemet nem kellett alkalmazni, ami igen előnyös.

9. ábra. Hídkapcsolás-4 végfokozat

Nem használhatjuk azonban 8.l!l osztott télepes rendszert nagyobb teljesítményű erősítőknéL Amíg a kis teljesítményű végfok~ nál elég volt két db lapos zseblámpaelem, addig a mi 10 W-os erő­ sítőnk 2 db stabilizátort kívánna, ami a- berendezést nagyon megdrágítaná. Ezért alkalmaztuk az .,egymásraültetett-tranzisztoros" végerősítő fokozatot, amelynek elvi kapcsalási rajzát a 10. ábra mutatja. Rögtön szemünkbe tűnik, hogy a hangszóró - amit itt Rrvel jelöltünk - egy C kondenzátoron keresztül csatlakozik a vég-

10. ábra. E(f!l telepes hídkapcsolás-ü kollektorkövet6 végfokozat

fokra. Egyenfeszültségi szempontból ez a kapacib~i a teljes feszültség felére (Ucc/2) van feltöltve. Feladata a hangszóró egyenáramú leválasztása. A transzformátor helyett tehát egy jóval )!:i~bb terjedelmű és olcsóbb alkatrészt használtunk fel. . Vizsgáljuk meg most az erősítés folyamatát! Bontsuk két részre a kapcsalási rajzot, mégpedig a 11. és a 12. ábrára, és külön-külön elemezzük. Az egyik félperiódust a felső tranzisztor erősíti, mégpedig úgy, hogy az áramkör váltakozóáramú szempontból a C kondenzátoron és az Rr ellenállásan keresztül záródik. Az áram iránya lefelé mu- (JIC

11. ábra. Az ewik félpariódus altitt a felső tf'aDZiBztor ~ti

eu

•

ár~toot

tat. Ugyanekkor az alsó trazisztor zárva marad. A másik t'élpf'riódus az alsó tranzisztort nyitja meg, és most a felső zár le. A hangfrekvenciás áram most ís a C-n és az Rr-n záródik, de iránya ellt?ntétes az előbbível, vagyis felfelé mutat. A kapacitá~t úgy foghatjuk fel, mint egy telepet, amelynek feszültsége U c ci 2. A C értéke attól függ, hogy mekkora a legkisebb erősiteni kívánt frekvencia. Altalában egy 2000,uF-os kondenzátor minden igényt kielégít, mert 30 Hz-en kb. 1 dB-t ejt. Ennél alacsonyabb frekvencia átvitelére aligha van szükségünk.

1~.

ábra. A m41odi1c félperiódus alatt az aZ,6 dolgozik

trt~.t'lzisztor

Az egymásra ültetett tranzisztoros végfok hátránya, hogy a telepfeszültséget kétszeresére kell emelni.. Előnye viszont az, hogy 'kisebb áram kell, és elmarad a kimenőtranszformátor, ami még anyagi szempontból is előnyös. Miután tisztáztuk a végfokozat elvi műk:ödését, rátérhetünk konkrétan a 10 ,W-os Hl-FI erősítő teljesítményerősítő részének tervezésére. 2.5. Kivitelezett áramvisszacsatolt végfokozat meghajtóvaL Felépítjük a 10 W-os végfokozatot. Először is meg kell néznünk, hogy mílyen végerősítel típus felel meg legjobban céljainknak. Kis torzítást szeretnénk, ezért okvetlenül visszacsatolást kell alkalmaznunk. A feszültségvisszacsatolás nem jó, mert bonyolult. Marad tehát a párhuzamos visszacsatolás. Jó hatásfok is célunk, amit pedig a "B"-osztályú erősítő nyújt. Egyszerűsítsük a kimenőkört és hagyjuk el a kimenőtransz­ formátort. Mivel a 10 W már nagy teljesítménynek számít, nem építhetjük erősítőnket két telepes megoldással. fgy csak az egymásra ültetett tranzisztoros kapcsolást alkalmazhatjuk. Más szempontot nem veszünk figyelembe, ezért a megépítendő végfokozatunk

.,B" osztályú párhuzamosan visszacsatolt, egymásra ültetett tranzisztoros kapcsolású lesz. Ezek után áttérhetünk a tervezésre, amit részleteiben fogunk elvégezni, főleg azért, hogy aki megépíti az erősítőt, az a minden· kor rendelkezésére álló anyaghoz tudjon alkalmazkodni. . A 13. ábra a t~ljesítményerősítő fokozat teljes kapcsalási rajzat mutatj~.

2~ 12/15V

1 )

11

sn,1fJW

13. ábra. A végfokozat tel;es kapcsolásí rajza.

a) Először a végfokozat kímenőkörét tervezzük meg. Ezt a munkát azonban már részletesen elvégeztük a 2.1. fejezetben. Ezek szerint R'r ·= 5, és emiatt erősítőnkhöz csak 5 D-os hangszóró hasz· nálható. Ha kisebb ellenállást alkalmazunk, akkor nagyobb lesz ugyan a kivett hangteljesítmény, de a torzítás erősen megnő, és a nagyobb áram miatt esetleg tönkremennek a tranzisztorok. Figye'[em! Nagyon vigyázzunk arra, hogy a hangszóró kivezetés hüvelyeit nehogy rövidre zárjuk, mert ez a tranzisztorok halálát jelentheti!!

Hátra van még a tranzisztorok kiválasztása. Az I. és IL-nek nagyon megfelel a Tungsram gyártmányú OC 1016 pár, ami a kereskedelemben 2 x OC 1016 néven kapható. Alkalmas ezenkívül minden olyan külföldi tranzisztor pár, amelynek (U dma x = 30 V, és Udmax = 3 A. Gondoskodnunk kell az I. II. tranzisztorok hűté­ séről is. GyakoriíJ-tilag jól bevált az l dm 2-es alunúnium-lemez hűtő­ lap. Ennél nagyobbat használhatunk, de kisebbet nem, mert túlságosan kicsi hűtőlap esetén a tranzisztor károsan túlmelegszik, és tönkremegy. Mindkét tranzisztort feltehetjük egy lemezre, de akkor gondosan ügyelni kell arra, hogy elektromosan elszígteljük őket a hűtőlaptól, amelynek nagysága ebben az esetben legalább 2 dm2. Szigetelésnek megfelel egy igen vékony csillámréteg. A III. és IV. emitterkövető tranzisztornak megfelel a 2 x OC 11)1'2, 2 x OC 1074, és a régebbi gyártmányú 2P6. Itt is alkalmaz-

hatunk olyan más tranzisztor típusokat, amelyeknél (lc)max 100 mA.

=

b) Hogyan állítjuk be a nyugalmi munkapontot?

Eddig azt állítottuk, hogy "B"-osztályú erősítőnél nyugalmi állapotban elvileg nem folyik áram. Nos, ha ez így volna, akkor kis kivezérlésnél egy igen csúnya torzítás lépne fel - az ún. "B"-osztályú torzítás - ami csak erre az erősítő típusra jellemző. Ha viszont egy minimális nyugalmi áramot folyatunk át a tranzisztorollj akkor ez a torzítás teljesen eltűnik.

l

14. ábra. Az egyenáramú munkapont beállításához

Esetünkben a nyugalmi áramot 51)..-100 mA-ra kell választanunk. Vizsgáljuk meg most, hogy miként oldjuk meg az előfeszítést, és miből áll az előfeszítő áramkör! A 14. ábra a fél végerősítő fokozat elvi rajzát mutatja. A r.yugalmi áram a bázisosztó nagyságától függ. A felső tag az. áramviszacsatoláshoz szükséges Rv =lk .Q. Az alsó tag a meghajtótranzisztor szekunder tekercsének ohmos ellenállása (Rszek). Ha ez nem lenne elég, akkor alkalmazzuk az R ellenállást is, ami lehető­ leg egy 50 .Q-os huzalpotenciométer legyen. Két potméterre van szükségünk, mert a rajzon nem szereplő másik végtranzisztor beállításához is szükséges egy. Ezek segítségével kényelmesen beo játszhatjuk a kívánt nyugalmi áramot, és azt, hogy a két végtranzisztoron egyforma <egyen a feszültségesés. Azaz, a felső tranzisztor emittere 12 V-ra álljon be. · Ha rendelkezésünkre áll 2 db kb. 10 Q-os hűtőlapos tárcsatermisztor, akkor a végerősítő fokozat hőstabilitását nagyon megnövelhetjük. Mindössze azt kell tennünk, hogy az R ellenállásokkal párhu2 Tranzisztoros

17

~mosan kötjük őket. A nyugalmi áram beállítását ebben az esetben is a fent leírt módon végezzük. A termisztorok alkalmazása nem feltétlenül szükséges, mert az erősítót általában csak szebahőmérsékleten használjljji!. Előfordulhat az az eset, hogy R alkalmazása néfftül is túl nagy a nyugalmi áram. Ezen a 330 Q csökkentésével segítünk, amellyel legfeljebb 150 Q-ig mehetünk le. Ha ez sem elég, akkor az Rv vis:z;szacsatoló ellenállást növeljük meg. Ezt azonban csak különlegesen "meredek" tranzisztoroknál tehetjük. Csak addig szabad az Rv-t növelni, amíg a torzítás nem kezd emelkedni. Ha még ez sem segít, akkor nincs más hátra, mint a meghajtó transzformátort nagyobb vasmagra és vastagabb huzalból tekercselni. A végfokozat megtervezése után lépjünk egy fokozattal előre, és tervezzük meg a meghajtó, fokozatot és a meghajtó transzformátort. c) A meghajtó transzformátor adatai.

A meghajtó transzformátor áttételének megválasztását nem részletezzük. Mindössze annyit említünk meg, hogy az áramgenerátoros Qleghajtáshoz elég az l :1+1 transzformációs viszony Ilyen áttétel esetén számítsuk ki, hogy mekkora áram és feszültség szükséges a végfok meghajtásához, és mekkora legyen a trafó induktivitása. Az áramerősítés (At= 200) és a. kimenő csúcsáram (Ic= 2,4A) ismeretében Imegb

.

Ez megfelel:

Io

2,4

=-=--=12mA Ai 200

t=;:

=8,5 mA

csúcsban.

effektív áramnak.

A teljes kivezérléshez szükséges feszültség Upr = 6-800 mV, attól fí\ggően, hogy milyen nagy a bázisosztó ellenállása. E két adatból kiszám:itható. a bemenő ellenállás: 800 ~100 Q 8,5 - Ehbe2: a 100 Q-hoz kell méretezni a transzformátor indutivitását a 2.n • fa . L = Róe összefüggés szerint, ahol fa a legkisebb átvinni kivánt frekvencia. 30 Hz falsó-hoz kb. l H induktivitású trafára van szükségünk.

18

Két fajta vasmaghoz adjuk meg az adatoka.t: M 55 és M 48-li<& M 55-ös tf'anszformátor tekercsetési adatai: Primer: 800 me 0 0,25 mm Cu.t.. 82:ekunder: 2 x 800 me 0 0,25 nun CuL. M 48-as:

Primer: 600 me 0 0,2 mm CuL. Szekunder: 2 x 600 me 0 0,2 mm Cu.t..

'

Mindkét trafó vru;magja négyzetes, légrés nélküli. A sz6rtinduktivitás csökkentésére a tekercseket osztottan helyezzük el. Az egyes tekercsek sorrendj~ l. 1fa primer 2. 2 x 112 szekunder (együtt tekercselve) 3. 1f3 primer 4. 2 x 1f2 szekunder (együtt tekercselve) 5. 1!3 primer. A tekercsek sorai között kondenzátorpapír szigetelést használjunk a zárlatveszély csökkentésére! A fenti két transzformátor frekvencia átvitele 3Q-l!i OOO llz-ig, illetve az utóbbié 60-15 OOO Hz-ig egyenes.

d) A meghajtó fokozat tervezése. Tudnunk kell, hogy a kimenő jelet állandó szinten tartva a meghajtó transzformátor primer tekercsébe táplált feszültség, ill. Aram a frekvencia függvényében változik. A trafó sönt induktívitása miatt alacsony frekvencián nő a meghajtó áramszükséglet. Magas frekvencián pedig a szórtinduktivitás sorba kapcsolódik a végfokkal, és emiatt nagyobb feszültség kell a kivezérléshez. (Az utóbbi hatás csökkentésére kellett a trafót szendvicselni.) A növekvő áram és feszültség miatt az V. tranzisztor áramá1 kb. Ic = 35 mA-ra, kollektor-emitter feszültségét legalább Uce = = 6 V -ra állitjuk be. A keletkező hót el kell disszipálni a tranzisztornak. Ezért olyan típust kell választani, amelyik a Po =6 X 35= = 200 mW-ot képes elvezetni. Megfelel célunknak a TUNGSRAM gyártmányú OC 1074 hűtőzászlós tranzisztor. Csak hűtőlapra csava-rozva használható! Jobb eredményt érhetünk el a PHILIPS/VALVO gyártmányú OC 30-cal, melyet nem szükséges hűtőlapra szerelni, mert jobb a hóvezetése, mint az előző típusnak. Magasabb határfrekvenciája pe-dig 10 kHz felett kisebb torzítást nyújt. 19

A meghajtó tranzisztor emitterkövetője a VI. számú tranzisztor. Erre a helyre megfelel egy jó ,8-jú, kisteljesítményű magyar példány is. Lehet OC 1070, OC 1071, OC 1075, vagy a régebbi gyártmányú P13A. Számítsuk ki az V. és a VI. tranzisztor Re emitter ellenállásait! Az V. tranzisztort 50 mA-re állítjuk be, az Uce feszültséget pedig 6 V-nak vesszük. Ezek segíts,ével 17~50

(Reli+56),

ebből

17 .Be5=-l0S-50=294.Q ~270 .Q. 50 . --

A VI.

tranzisztort kb. 1,7 mA-re kell beállítani. Az emitteren feszültség kb. 17 V legyen, mert az V. tranzisztorral közvetlenül csatoltuk, és annak a bázisfeszültsége alig különbözik az emitlevő

terfeszültségtőL

Az emitterellenállás tehát:

.

17.

R 66 = - ·lOs= IOk.Q. 1,7 Vizsgáljuk meg röviden e két tranzisztorból álló meghajtófokozat működését! A VI. tranzisztor az V -re feszültségmeghajtóként hat, amelynek emitterkörében létrejön kb. ugyanakkora torzitatlan feszültség az átblokkolatlan 56 .Q-on, amelynek eredményeként torzítatlan e'llitteráram folyik. Ugyanez a váltakozóáram folyik a kollektorkörben, a transzformátor primertekercsén is. Létrehoztuk tehát az impedanciától független, pentóda jellegű árammeghajtást; két tranzisztorral átalakítottuk a feszültségmeghajtást árammeghajtássá . . A teljes ki vezérléshez a VI. tranzisztor bázisán durván 2í3 V váltakozó feszültség szükséges. A meghajtót megelőző fokozatok már mind közönséges feszültségerősítők lehetnek. e) Hogyan mérjük be a végfokot? A kis torzítás eléréséhez elengedhetetlenül szükséges a párosított végtranzisztorok alkalmazása. Nincs probléma akkor, ha hozzájuthatunk a kereskedelemben kapható 2 x OC 1016 típushoz. Ezeket gyárilag válogatják össze. Előfordulhat, hogy nem rendelkezünk ilyen párokkal, vagy hasonló külföldi tranzisztorainkat szeretnénk felhasználni. Ebben az esetben kénytelenek vagyunk saját magunk elvégezni a párosítást. 20

A válogatás ~érdésével később foglalkozunk részletesen, most feltételezzük, hogy már rendelkezün{,' páros tranzisztorokkaL Következő lépés a végfokozat nyugalmi áramának beállítása, amelynek az elvégzéséhez egyenáramú feszültségmérő és árammérő szükséges. Az I. tranzisztor kollektorkörébe az árammérót, az I. és ll. közös pontjára pedig a feszültségmérőt kapcsoljuk. A báziskörben levő két potméter segítségével addig változtatjuk az áramot, amíg 50100 mA-ra beáll, és a közös ponton 12 V mérhető. ['/.]

A nyugalmi munkapont beállítása után a végfok hangfrekvenciás jellemzőinek mérését végezhetjük. Ehhez le kell zárnunk a kimenetet 5 Q -mal és ugyancsak a kimenetre csővoltmérőt, oszcilloszkópot és esetleg torzításmérőt kapcsolunk. A transzformátor primer tekercsére pedig hanggenerátort csatlakoztatunk az 5000 Q-os kimenetrőL

Három frekvend.án felvesszük a torzításgörbét a Pki kimenóteljesítmény függvényében. A három frekvenciát úgy válasszuk meg, hogy képet nyerhessünk a teljes erősíteni kívánt frekvenciatartományra! Mi a 60, 1000 és 10 OOO Hz-et ajánljuk. Jó ,B-jú páros tranzisztorokkal a 15. ábrán vázolt görbékhez hasonlót kell kapnunk. Figyelem!! Körülbelül 6000 Hz felett a felvett átlagáram nőni kezd, és a tranzisztor túlmelegszik. Emiatt a 10 OOO Hz-es mérést célszerű kb. 2 W teljesítménynél abbahagyni, nem szabad tartósan kivezérelni a végfokatTI Megemlítünk egy pár hibát, amelyek a bemérésnél szaktak elő­ fordulni. Egyik oldalon nyomott jel: a tranzisztorok nem párosak. Adódhat az 1.-11., illetve a III.-IV. tranzisztor eltérésébőL Mindkét oldalon nyomott jel: a tranzisztorok áramerősítése

~~

nagy áramnál csökken. Kiküszöbölhető nagyobb p-jú tranzisztorok alkalmazásával. "B"-osztályú torzítás: kicsi a nyugalmi áram. Növelési módjával már foglalkoztunk. Ha a végfokozat transzformátorról meghajtva normálisan mű­ ködik, akkor egy lépéssei előre mehetünk, és a meghajtó fokozattal együtt mérhetjük a végerősítőt. A 13. ábrán szaggatott vonallal rajzoltuk a VI. tranzisztor bázisosztóját. Ezzél jelképezni akartuk, hogy csak ideiglenesen lesz az erősítőben. A bemérés alkalmával szükséges a bázisosztó a VI. tranzisztor munkapontja beállításához.

0,7t---+--;'--+~i----+-T-~---+--~rr--;

JQS

f {l/z}

l6. ábra. A végfokozat átviteli görbéje

Miután ezt tisztáztuk, következhet a meghajtó fokozat beiktatása az erősítési láncba. Első teendőnk a tranzisztorok munkapontjának ellenőrzése. Ha ez rendben van, akkor a VI. tranzisztor bázisára a hanggenerátor 5 Q-os kimenetéről elválasztó kondenzátoron keresztül jelet adunk. Szúrópróbaszerűen lernérjük néhány ponton a torzítást. Ha csak 0,1-0,2% a változás az előző méréshez képest, akkor rendben van, következhet az átviteli görbe mérése. A bemenetre állandó nagyságú jelet adunk és a frekvencia függvenyében felrajzoljuk a kimeneten mérhetó feszültséget. Tipikus átviteli görbét mutat a 16. ábra. Ezt is ajánlatos kis kimenóteljesítménynél mérni! Itt is megemlítünk egy hibalehetőséget: meghajtó riélkül jó, meghajtóval egyik oldalon hamarabb vág az erősítő. A hiba az V. tranzisztor kis árama, vagy kis U CE feszültsége miatt lép fel. Kíküszöbölhetó az V. tranzisztor helyes· munkapontba állításával.

22

f) TranzlsztOTok párosítása.

A tranzisztorok párosításának kétféle módja ismeretes: a statikus és a dinamikus. A dinamikus módszer a jobb, de a statikus a könnyebben kivitelezhető és gyorsabb. Emiatt gyári válogatásra szívesebben használják az utóbbit. Ha módunkban van, akkor célszerű a gyárilag párosított tranzisztorokat dinamikusan is ellen-őrizni.

Statikus párosításnál tranzisztoronként lernérjük az IB bázis, = -2 V feszültség mellett. Az lB-Ic

~s Ic kollektoráramot Uc11

.... 11~

ábra. Párválogató kapcsalási rajza

összefüggés alapján kiszámítjuk a p-t. Ha találunk két olyan tranzisztort, amelyek p-ja 2 A-ig kb. 10°/o-ra megegyezik, akkor ezeket pároknak tekintjük. A dinamikus párosítás elvi és elrendezési rajz:át a 17. ábra mutatja. A mérés nagyon egyszerű, hiszen az oszcilloszkópon egyszerre látható a két !J görbe, és az összehasonlítást szemmel elvégezhetjük. Az átlagosan felvett áramot nem szabad 1,5 A fölé engedni, mert a tranzisztorok tönkremennek! · A fenti méréseket az I. és II. tranzisztorok mérésén keresztül mutattuk be. A III. és IV. tranzisztorokat hasonló módon párosítjuk. azzal a különbséggel, hogy a maximálisan megengedett Ic = = 100 mA lehet. g) Végül néhány általános jellemvonását ernlitjük meg a végerősítő fokozatnak. Ez az erősítő legkényesebb része, mondhatjuk úgy is, hogy a lelke. Gondos megépítésétől függ, el tudjuk-e érni a Hl-FI köve-

telményeinett megfelelő k<:2% torzítást. Ezért is foglalkozunk ilyen részletesen tervezésével és beméréséveL Nagyon érzékeny a végfok - a csöves ellenütemű erősítőkhöz hasonlóan - a jól válogatott tranzisztorokra. Figyelem!! Ha a végfokozat kimenetét néhány másodpercig rövidre zárjuk - tönkremegy!! Meg kell említenünk még, hogy a végfokozatból kivehető maximális teljesítmény a frekvenciával fordított arányban csökken, 10 kHz-en már kb. csak 5W teljesítményt tud leadni. Ezt is csak rövid ideig és nem bírja a nagyfrekvenciás túlvezérlést. A gyakorlatban ez nem jelent hátrányt, mert nincs az a hangszer, amelynek felharmonikusai 5 W erővel jönnének akkor, amikor az alapjel 10 W-os. Jó közelítéssel max 2 W teljesítményt ' kell kiadni az erősítőnek 10 OOO Hz felett. · Ezzel a végerősítő tárgyalását befejeztük, és az ezt megelőző fokozatok tervezésére térhetünk rá.

3. FESZűLTSIDER0slT0 FOKOZATOK TERVEZf:SE. A:z előző fejezetben kiszámítottuk, hogy a végfokozat teljes kivezérléséhez durván 2i3 V-ot kell bevezetni. Azok közül a berendezések közül, amelyek jeiét erősíteni akarjuk, a mikrofon adja a legkisebb jelet. úgy kell tehát az erősítőláncot méreteznünk, hogy a mikrofon jele is kivezérelje a végfokot. A feszültségerősítő láncot célszerű a következő szempontok figyelembevételével építeni: · 1. A bej.övő kis jelszintról azonnal fel kell emelni a jelet, és az erősítés folyamán 10 mV alá nem szabad csökkenteni, hogy a jel/zaj viszony ne romoljon. 2. A hangerőszabályzót olyan helyre kell tenni, ahol még a maximális bejövő jel sem okoz túlvezérlést, vagy torzítást. Nem tehetjük pl. a meghajtófokozat két tranzisztora közé, mert maximális jelnél az első tranzisztor túlvezérlődne. 3. A jelkeverés, expanzió, hangszínszabályozás, fiziológiai hangerőszabályozás 10-100 mV jelszintén történjen'a torzítás alacsony szinten tartása . miatt. Az erősítés folyamán a jel/zaj viszony a bejövő jelhez képest nem romlik több, mint 6 dBlel és a torzítás sem lesz nagyobb, mint a végfokozaté, legfeljebb 0,1-0,3%-kal. A feszültségerősítő áramköröket a következő három csoportra osztjuk: 1. Elóerősítő: közvetlenül a különböző jelforrásokhoz csatlako-

zik, ennek megfelelően bemenete változatos módon van kialakítva. Alapvető feladata, hogy a kapott jel frekvenciamenetét "egyenesre" állítsa be, azaz itt végezzük a különböző hangkorrekciókat. A kis jeJszint miatt a tranzisztort lehetőleg kiszajú beállításban müködtetjük. Mivel semmiféle hangerőszabályzás nincs, szükséges, hogy a maximálisan bejövő jelnél se vezérlódjék túl. . Kimenőjele 50 mV, maximálisan l V normálszint, egyenes frekvenciamenet. 2. A hangképet alakító fokozatok, úgymint a keverés (hangerószabályzás), dinamika expanzió, hangszín- és fiziológiai hangerő­ szabályzás, szürés. Együttesen azt a cél szolgálják, hogy az egyenes frekvenciamenetü hangképet az egyéni ízlés szerint alakítsák. 3. Feszültség-végerősítő-fokozat, amely a jelszintet a végfok kivezérléséhez szükséges szintre emeli. Néhány szót még erről a furcsa névről, hogy "feszültség-végerősítő fokozat". Azért nevezzük így, mert a jelet emeli arra a végső szintre, amellyel a meghajtó fokozattal ellátott végerősítót vezéreljük. Utána a végerősítő következik. Ezután az általános ismertetés után rátérhetünk a részletes tervezésre, amit a következő sorrendben végzünk: l. Feszültség-végerősítő fokozat 2. Feszültség-végerősítő fokozat szürővel 3. Univerzális előerősítő 4. Többcsatornás előerősítő 5. Keverő áramkör 6. Expander áramkör 7. Hangszín- és fiziológiai hangerőszabályzó fokozatok. 3.1.

Feszültség-végerősítő

fokozat.

A feszültség-végerősítő fokozattal kapcsolatban megtárgyaljuk azt az alaperősítő típust, amely az összes feszültségerősítő fokozat magvát képezi. Az alapkapcsolás két tranzisztoros soros és párhuzamos negatív visszacsatolást tartalmazó erősítő. Azért választottuk ezt a tipust, mert a fokozat erősítése játszi könnyedséggel számolható. Magát a kapcsalási rajzot a 18. ábra mutatja. A két tranzisztor DC csatolásban van egymássaL Ebből következik az, hogy az I. egyenáramú beállításától függ a II. tranzisztor munkapontja. A II. tranzisztor emitterén megkívánt egyenfeszültség megegyezik az L tranzisztor kollektorfeszültségéveL A IL tranzisztort l mA-re kívánjuk beállítani, és mivel ehhez a fokozathoz DC csatoltuk a meghajtót, kollektorfeszültségének a meghajtófoko-

zat V. tranzisztorának emitterfeszültségével ken megegyezni. Az I. tranzisztor emitterfeszültségét pedig célszerűen mi választhatjuk meg, legalább 2-3 V U ce. feszültséget hagyva. Ezt a tranzisztort kb. 200 p.A-re állítjuk be. Atlagosan 40-es fi-t tételézünk fel, és ennek segitségével a kollektoráramból az ismert összefüggés alapján kiszámítható a bázisáram. Az egyenfeszültségek és egyenáramok ismeretébert már egy.. szerű osztással kiszámíthaták a szükséges munkapontbeállító ellenállások.

18. ábra. A feszültségvégerósftó kapcsolási ra;za

A rajzon feltüntettük az összes feszültség és áramértéket. Minden fokozatnak külön szűrést biztosítunk az l k.Q ellenállás és az 50 t.tF kondenzátor segítségéve!. Ezután rátérhetünk a fokozat váltakozó-áramú viselkedésére. Az Au feszültségerősítést negatív visszacsatolással állítjuk be. (19. ábra.) számítása nagyon egyszerű:

A. R"I +Rv2 Rt/2

19. ábra. A visszacsatolt fokozat

erősítésének

számításáho:

ahol az Rvt a n. tranzisztor kollektoráról az I. emitterére csatol vissza, az Rv2 pedig az I. tranzisztor emitterkörében levő átblokkolatlan cllenállás. Esetünkben 20-szoros erősítést kivánunk elérni, ezért A,.= Rvi + Rt12= IO' +470 ~ 20 R 112 470 Fokozatunk igen nagy bemenőellenállású, mivel a bázisosztó sem terheli a bemenetet. Ugyanis az osztó tagjai nem közvetlenül, hanem az emitter és kollektorkörben levő átblokkolatlan ellenállásokon keresztül csatlakoznak a "földre", amely ellenállások ér:-, téke a báziskörben sokszorosan feltranszformálva jelentkezik. Au = 20 és Rv2 = 470 ohm mellett a bemenőellenállás kb. 100-150 kohm-ig változik a beépített tranzisztorok ,8-jától függően. Kimenőellenállása ugyanakkor kb. l kohm. Ha az erősítést akarjuk változtatni a bemenőellenállás kis változása mellett, akkor az Rv 1-t cseréljük! Ha a bemenőellenállás növelése a célunk, akkor az Rv 2-t növeljük! 2,2 kohm esetén kb. 500 kohm - l Mohm-os bemenetet kapunk. A feszültség-végerősítő fokozatha bármilyen kisteljesítményű hangfrekvenciás tranzisztor felhasználható. Ugyanez vonatkozik a többi feszültségerösítő fokozatra is. Egyetlen követelmény csupán, hogy a tranzisztorok lehetőleg kis zajúak legyenek. A fokozat munkapont-stabilizáló kapcsolású lévén bármilyen tranzisztort teszünk is bele, mindegyik az előre számított munkapontba fog beállni. Erről a bekapcsalás után rögtön győződjünk meg. Ha a munkapontoknál valami rendellenességet tapasztalunk, első dolgunk ne a tranzisztor kicserélés~ legyen, hanem az alábbi néhány fő hibatipus segítségével és egy kis gondolkodással próbáljuk a helyes munkapontot beállítani. a) A tranziztor "leül", azaz emitterén, kollektorán és bázisán köze] azonos feszültség mérhető. A hibát a bázisra jutó túl nagy negatív feszültség okozza, ami a bázisosztó alsó tagjának szakadásából, vagy a felső tag zárlatából adódhat. Esetenként döntsük el, hogy melyik a rossz és cseréljük ki. Ha ez nem segít, akkor valószínűleg a tranzisztor rossz. b) Az I. tranzisztor kollekiora a teljes negativ feszü1tségen, emittere "földön" van. Oka: a bázisosztó alsó tagjának "földzárlata", vagy a felső tag szakadása. Ugyanez a jelenség a tranzisztor kollektor-emitter szakadása esetén is, azza] a különbséggel. hogy ilyenkor a bázison és az emitteren közel azonos,. de nem O feszültség mérhető. c) A II. bázison és emitteren a munkapontnak megfelelő fe27

szültség mérhet6, és a tranzisztor meg1s "leül". Oka: az emitterkomplexum valamelyik tagjának zárlata, vagy hibás a tranzisztor. Ha a munkapontokat rendben találjuk, ellenőrizhetjük még az átviteli görbe menetét is, de nem szükséges, mert jó alkatrészek esetén 30-15 OOO Hz-ig 0,3 dB-en belül kell maradni az eltérésnek az 1000 Hz-es szinthez képest.

3.2.

Feszültség-végerősftó

fokozat

szúrővel.

Nem valószínű, hogy erősítőnkkel mindig Hi-Fi minőségú músort akarunk erősíteni. Előfordulhat, hogy régi tűzörejes lemezt kell lejátszanunk, ami kellemetlenül sistergő hangot hallat. A zajt az okozza, hogy a gyakori használat folyamán a tű felkarcolta a barázda belsejét, ami nagyfrekvenciás zörej alakjában válik hallhatóvá. Ha élvezhetövé akarjuk tenni az adást, akkor az erősítő­ láncba aluláteresztő szűrőt kell beiktatnunk, a zaj azon legfelsőbb frekvenciájú részei levágására, amelyek a hangképet különösebben nem befolyásolják. Ezt a feladatot egyszerűen úgy oldjuk meg, hogy a feszültségvégerősítő fokozat visszacsatolásait frekvenciafüggővé tesszük. Kibővíthetjük még a magas vágást mély vágással is, amit arra használhatunk, hogy az erősítő bemenetén bejutó 50 Hz hálózati búgást lecsökkentsük, ill. megszüntessük. Ez a művelet már befolyásolja a hangképet, mert a brummal együtt a mély hangokat is kiszűri.

20. ábra. A szűrővel kibővített feszültségvégerősítő

kapcsolási rajza

A teljes, magas- és mélyhang-vágóval ellátott feszültségfokozat kapcsoJási rajza a 20. ábrán látható. A nagyfrekvenciás vágó-áramkör vázlatos rajzát a 21. ábrán mutatjuk be. A meredek magasvágás érdekében három frekvenciafüggő elemmel 18 dB/oktávos meredekséget valósítunk meg. Az első tag: a bemeneten levő RC szürő, amí 6 dB/oktávos meredekséget ad. végerősítő

21. Ibm. A magashang-vágó áramkör

A második, m: I. tranzisztor emitterkörében levő L szintén 6 dB-t jelent. A harmadik tag a párhuzamos visszacsatolásban levő RC szürő. A három vágás együttesen 18 dB/oktávos meredekségú vágást létesít. A variációs lehetőségek növelése érdekében a szűrést nem állandó jelleggel építettük be. Egy kapcsoló segítségével három vágáshatár állítható be: 4 kHz, 8 kHz, és 12 kHz. Ugyanezzel a kapcsolóval szükség esetén teljesen megszüntethetjük a magas-vágást. Az 1. tranzisztor emitterében levő induktivitás tekercselésí adatai: Vasmag: AL 160-as ferrit-csésze. Atmérője lényegtelen. 4 kHz-es tekercs: 300 me. leágazás 8 kHz-hez: 210 me. leágazás 12 kHz-hez: 160 me. A huzalátmérőt a csésze nagyságától függően a lehető legnagyobbra válasszuk. A mélyvágó áramkör vázlatos rajzát a 22. ábrán mutatjuk be. Brumm-szűréskor nemcsak az 50 Hz-et kell lecsökkenteni az erósitőben, hanem a · felharmonikusait is. Éppen ezért 250 Hz-re méreteztük a szürőt. Két lépésben végezzük a vágást, ami 12 dB/oktávos ,meredekséget jelent. Az egyik mélyszűrőt az I. tranzisztor, a másikat a II. 29

tranzisztor emitterkörében helyeztük el. (A kondenzátor nagyságától függ a legalacsonyabb átvinni kívánt frekvencia.) !. brumm-szürőt általában csak beszédnél használjuk, mert zeneszámnál a mély hangok hiánya zavarólag hat. A brummvágás kapcsolására a magas-vágó kapcsolót használtuk fel. Középállásban mindkét szűrésfajta kikapcsolásával a frekvenciamenet egyenessé tehető.

ZZ. ábra.. A mél1Jhang-vág6 áramkör

A 20. ábra alapján, a kapcsol6 állásától függő átviteli görM. ket a 23. ábrán láthatjuk. l - 3 : magasvágás 4 : egyenes 5 - 7 ·: magas és mélyvágás. u., l• 'J

u., [mVJ

\\~j

l

l'"' ll 10'

12 111•

so J

f["ij

L

JO

-

l

l~

.5

150

a, 23. clbra. a) A magashang-vágó ls b) 4 mllyhang-vágó átviteli görbét

3,3. Univerzális A

feszültség-végerősítő

előerősítő

fokozat tárgyalása során tisztáztuk a alapját képező kétfokozatú visszacsatolt erő­ sítő elvi működését. Megfordítjuk a fokozatok vizsgálatánál eddig követett visszafelé haladó sorrendet és most az erősítő bemenetéhez közvetlenül csatlakozó előerősítőre térünk át. Először a kisebb igényeket kielégitő univerzális előerősítővel foglalkozunk. Célunk az, hogy két bemenet alkalmazásával megoldjuk a különböző kimenőellenállású berendezésekhez való illesztést. Egyszerűbben mondva, minél több berendezés jeiét erősíthessük. Az előerősítőnek nagyon kis zajtényezővel kell rendelkeznie, mivel kimenőjele az összes többi fokozaton átmegy. Éppen ezért kivitelezéséhez csak nagyon kiszajú tranzisztorok alkalmasak. A magyar kisteljesítményű hangfrekvenciás tranzisztorok zajtényezője kisebb mint 12 dB. Ezek közül ki kell keresni a legalább 6 dB-es darabokat. A külföldi tranzisztorok közül kiválóan alkalmas az OC 603 típus, amely kisebb, mint 5 dB zajtényezővel rendelkezik. Altalában azok a berendezések, amelyekhez az erősítót csatlakoztatni akarjuk, különféle átviteli görbével rendelkeznek. Feladatunk az, hogy egy korrektor segítségével valamennyi karakterisztikát egyenessé tegyük. Olyan korrektort kell választanunk, amely a lehető legtöbb berendezés kimenőjelét korrigálja. Természetesen igy az történik, hogy sok berendezéshez nagyjából jó az erősítő, de csak egyhez tökéletes. Kapcsolástechnikai szempóntból az előerösítő kétfokozatú visszacsatolt erősítő, ugyanúgy, mint az előző fejezetben tárgyalt feszültség-végerősítő egység. Nagyon előnyös, hogy a karakterisztika alakja, egyszerűen a visszacsatoló áramköri elemek változtatásával alakítható. A zaj kis szinten tartása miatt, kis áramra állítjuk be a tranzisztQ:okat. Lényeges jellemvonása az elóerősítőnek, hogy igen tág határok közötti váltakozó feszültséggel vezérelhető, a túlvezérlés veszélye nélkül. Ugyanúgy használható az 5-10 mV szintű mikrofon-jel, valamint az l V nagyságrendű· kristály pick-up jelek erő­ sítésére. A 24. ábrán· az univerzális előerősfUi kapcsolási rajzát mutatjuk be. Az l. bemenet a kisebb ellenállású, értéke közelitőleg 10 kohm. Ide csatlakoztatjuk a kristály és a mágneses hangszedőt, valamint feszültségerősítő-lánc

a dinamikus mikrofont, a rádiót és a magnetofont trzékenysége erről a bemenetről kb. 10 mV. A 2. bemenetre csatlakoztatható a kristálymikrofon és a rádió nagyohmos kivezetése. (Pl. közvetlenül ·a dióda.) Erről a bemenő pontról jóval nagyobb jel kell az erősítő vézérléséhez, mivel a bemenő ellenállást egyszerűen egy soros ellenállással növeltük meg az l. bemenethez képest.

Z4. dbm. 'Az 'tt'ldverzális elóerösitó kapcsolám ra§zt~

A minimális HI-FI igények kielégítésére a következő korrektor típusok beépítése elengedhetetlenül szükséges: 1. állás: egyenes frekvencia menet, 50-szeres erősítés. 2. állás: 50/500 Hz töréspontú görbe, normál lemezekhez. 3. állás: 50/500/2000 Hz töréspontú görbe, New Ortophonic vágású lemezhez. 4. állás: 50/500/3160 Hz töréspontú görbe, IEC vágású lemezekhez. (Az új magyar lemezek már ilyen eljátással készülnek.)

2'5. ábra, Az wmverzális

ellíerősítő

átviteli gl5rbéi

A korrektor különböző állásaihoz tartoz6 görbék a 25. ábrán láthatók. Figyelem! A 2.3.4. kapcsalóállásokat csak az L bemenethez használjuk! Az átviteli görbék alapszintje 1000 Hz-en 50 mV. Ehhez viszonyítjuk a magasabb, illetve alacsonyabb frekvencíákon mért kimenőfeszültségeket. (A bemenőjelet ugyanakkor állandó színten kell tartani.) A kimenőfeszültség mérésére hangfrekvenciás cső­ voltmérőt használjunk! 3.4. Többcsatornás

előerősítő

fokozat.

Lényeges eltérése az előbbi típushoz képest az, hogy a különberendezésekhez a nekik legJobban megfelelő karakterisztikát és illesztést biztosítja. Ezáltal a leggyakrabban alkalmazott berendezések kimenőjelénél mutatkozó szint eltérések egyenessé tehetök.

böző

a,

b, 26. ábra. A hanglemez-1wrrektor erósítőj~nek (a) és az kapcsolódó korrektor (b) kapcsalási rajza

3 Tranzlsztor.oe

anho~

33

Kapcsolástechnikailag ezt úgy oldjuk meg, hogy több k6zönséges előerősítót építünk, amelyek kimenőjelét keverjük. Hátránya a módszernek, hogy tetemesen megnő az anyagfelhasználás. Az alábbi négyféle előerősítő építését javasoljuk: l. pick-up előerősítő, 2. mikrofon (dinamikus is) előerősítő 3. tranzisztoros-rádió előerősítő 4. nagy bemenőellenállású előerősítő. A fenti típusokat úgy választottuk ki, hogy a legkevesebb anyag felhasználásával minden igényt kielégitő előerősítő-rendszerhez jussunk. A p. u. előerősítő kapcsoJási rajzát a 26. ábrán láthatjuk. Ez is ~gy közönséges kétfokozatú erősítő. Talán soknak tÜník egy kicsit a korrekció ka~oló 10 állása. Kénytelenek voltunk ennyi korrektor-típust beiktatni, mert a közeli és a kissé távolabbi múltban, nemzetközi szabvány híján ilyen "változatos" módszerekkel gyártották a hanglemezeket. Természetesen a régi típusok közül csak a legismertebb cégek gyártmányait vettük figyelembe. A korrekció kapcsoló állásal a következők: l. Angol "Columbia", "His Master's Voice,., régi amen"kat normál. 2. "Capitol", "Telefunken" normál. 3. "N AB" karakterisztika. 4. "LP Columbia" (amerikai) 5. Normál "Columbia" (amerikai) 6. "RCA - Victor" normál. 7. AES (RCA - Victor LP)",

'"

~~~·~-----~-~y

mitr.

l

8. "FFRR - Decca". 9. "New Ortophonic", 10. "IEC" (Legújabb nemzetközi szabvány). A mikrofon előerősítő szintén kétfokozatú visszacsatolt erő­ sítő. Frekvencia-korrekciója nincs, erősítése kb. 50-szeres. Kapcsalási rajza a 27. ábrán látható. Megemlítjük, hogy az előbbi két előerősítót esetleg össze is lehet vonni. Megvalósítható úgy, hogy a korrekció kapcsoló 11. állásában sorba kötünk a visszacsatoló 5,6 kohmos ellenállással 22 kohmot és igy kb. l mV-os érzékenységű mikrofon erősítót kapunk. Tranzisztoros-r4dió elöerősitő: nagy bemenőállású, korrekció nélküli, visszacsatolt egyfokozatú erősítő. Érzékenysége 10 mV,

franzisztoros rdt:tió

l 28. dbra. A tran.ztsztoros rádióhoz csatlakozó

elóerősitó

50p12/15V

l

rajzo

@ @

50mV"'

{maz IV.,

Z9. 4bra. A Mgyohmos el6er6sít6 kapcsolá.sí rajza 35

bemenőellenállása kb. 50 kohm. Kapcsolási rajza a 28. ábrán látható. A 29. ábrán mutatjuk be utolsó előerősítő típusunkat: a nagy bemenőellenállásút. A többihez hasonlóan ez is kétfokozatú viszszacsatolt erősítő. Frekvencia korrekcíót itt sem alkalmaztunk, mert feltételeztük, hogy a bejövő jel egyenes karakterisztikájú. (Pl. a rádió diódájáról jövő jel.) · A nagy bemenőellenállást úgy értük' el, hogy igen erősen viszszacsatoltuk az erősítőt. Az eddig 5,6-22 kohmig változó visszacsatoló ellenállás itt O-ra csökken. Az erősítés egységnyi, ami nagy vezérlőfeszültséget tesz lehetövé. A nagy jel/zaj viszony elérésére az összes elOerősítő fajtánál válogatni kell a tranzisztorokat. Maximálisan 6 dB zajtényezőjűt építhetünk be. Ugyancsak a zaj kis szinten tartása miatt szükséges a munkaponti áramot 200-300 pA-ra beállítani.

3.5. Keverő és infrahangvágó fokozat. Az előerősítőből jövő hangfrekvenciás jelet nem vezetjük közvetlenül az elválasztó fokozat bázisára, mert ha már négy csatornánk van - élni akarunk az általa adott variációs lehetőségek­ kel. Gondolunk itt arra, hogy egyszerre két, vagy több csatorna is működhet. Az egyik a fő műsort erősíti, a másik pedig az aláfestést. Tehát az egyiknek nagy, a másiknak kis kimenő jelet kell leadni. A szintkülönbség létrehozásához szintszabályozót, közismert nevén keverőt kell beiktatni az előerősítő és az elválasztó fokozat közé. Ezáltal ~ · egyes előerősítőket függetlenítjük egymástól. Esetünkben a keverő 4 potméterből áll, melyek egy-egy elő~ erősítőhöz csatlakoznak. A csúszkájukat kellene közösíteni a keverési cél érdekében. Nem csinálhatjuk ilyen egyszerűen, mert ha az egyik potméteren csökkentenénk a jelet, akkor a többi csúsz-

*

:

~~-~

· 30. ábra. A keverő-áramkör leosztásánrr1é számfl!ísához · 36

kán is csökkenne. "Szekunder oldalaik" párhuzamosan kötése miatt egymásra hatnak a potméterek, azaz terhelik egymást. Úgy küszöbölhetjük ki ezt a hibát, hogy a potméterek csúszkáit csak R ellenállásokon keresztül egyesítjük. Vigyázni kell, hogy R~ P legyen!

31. dbra

Az R ellenállások beiktatásával akaratlanul lecsökkentettük a 30--50 mV-os jelszintet, a negyed részére. Magyarázatul nézzük a 30. ábrát. Az R P viszony miatt a P ellenállásértékek elhanyagolhaták az R-hez képest, ami gyakorlatilag az utóbbiak parakli kapcsolódását jelenti. A rendszer t8hát úgy fogható fel, mint egy osztó. (31. ábra.) A róla levehető feszültsfg u/n, ahol u a potméter csúszkáján levő feszültség nagyságát jelenti, n pedig a kevert csatornák s:lláma. Ezért csökken négy csatornás elő­ erősítő építése esetén a 30-50 mV-os jelszint a negyedére, azaz kb. 8--12 mV-ra. . A tervezésnél tehát gondoskodjunk arról, hogy az előerősítót ne nagyon terhelje a potméter, a potmétert az R ellenállás és az R-t az elválasztó fokozat bemenetel Mivel az előerősítő kimenőellenállása kb. l kohm, ezért a potméter ellenállása 10 kohm lehet. Az elválasztó fokozat bemenő­ ellenállása kb. 200 kohm, ezért az R ellenállás értékét 47 kohmra választjuk. (Így a potmétert sem terheli.) Tökéletesebbé tehetjük erősítőnket azáltal, hogy a · keverő mellett infrahangvágó fokozatot is alkalmazunk. 'Különösen lemezjátszásnál vesszük hasznát, amikor a lemezjátszómotor .,rumpliját" eltünteti. Ezenkívül csökkenti az alacsonyfrekvenciá~ gerjedés veszélyét, ugyanakkor 20 Hz-es töréspontjával a legmélyebb hangok erősítését sem zavarja. A meredek vágás elérése érdekében háromtagú RC szürőt alkalmaztunk. A vágás meredeksége így 20 Hz alatt kb. 18 dB'oktáv. , Az utolsó C tagot úgy választottuk meg, hogy az elválasztó fokozat bemenőellenállásával RC = 1/100 mp-t adjon. A keverő-infrahangvágó fokozat egyesített rajzát a 32. ábrán láthatjuk. potméterről jövő

37

.A három RC-szűrő ellennllás tagjait úgy választottuk m.eg, hogy sem az előttük, sem az utánuk következő elemeket, sem pe~ dig egymást ne terheljék. A kapacitástagokkal kevesebb a prob~

32. ábra. Négycsatornás

keverő

rajza

léma, mert ott mindössze egy kikötést teszünk: a legkisebb C értéke legyen nagyobb, mint 50 nF, vagyis C > 50 nF. Ehhez kell az elválasztó fokozat bemenőellenállását méretezni a f = 1/RC összefüggés alapján. Eredményül Rbe = 200 kohm-ot kapunk, ami az elválasztó fokozat tervezésének egyik kiinduló alapja. 3.6.a) Elválasztó fokozat.

A keverő és infrahangvágó fokozat által lecsökkentett jelet a hangszínszabályzás végrehajtására meg kell növelnünk. A hangszínszabályzást célszerű kb. 50 mV jelszinten végezni. Az infrahangvágó fokozatból kijövő jel kb. 5-10 mV nagyságrendű. Tehát kb. 10-szeres feszültségerősítésre lesz szükségünk. Az elválasztó erősítőbe táplált jel egyenes frekvenciakarakterisztikával rendelkezik. Mivel a hangszínszabályozó fokozatha szintén egyenes karakterisztikájú jelet kell bevezetni, az elválasztó fokozat visszacsatoló láncába semmiféle frekvenciafüggő elemet nem szabad beépíteni. A kétfokozatú típus-erősítőnk bemenőellenállása gyakorlati-: Jag a soros vis~zacsatoló-ellenállás értékétől függ. Kiszámításával

nem foglalkozunk, mert a gyakorlati közelítt5 számítás ·is bonyolult. Az Rbe = 200 kohm eléréséhez a soros visszacsatoló tagot, l kohmra vegyük. A 10-szeres erősítés miatt a párhuzamos visszacsatoló ellenállás <értéke 10 kohm legyen. Az elválasztó erősítő kapcsalási rajza a 33. ábrán látható.

33. ábra. Elválasztó er6dt6 kapcsalási rajza

Az eddigi gyakorlatnak megfelelően ez az erősítő is kétfokozatú, soros és párhuzamos visszacsatolást tartalmazó, megemelt bemenőellenállású erősítő. ltpítéséhez felhasználhatunk minden újabb típusú kisteljesítményű hangfrekvenciás TUNGSRAM vagy más gyártmányú tranzisztort. Céljainknak legjobban megfelel az OC 1070, OC 1071 és az OC 1075. A régebbi típusok közül csak a P 13 B használható. Természetesen ezek híján beépíthetünk ha~ sonló specifikációjú külföldi tranzisztort is.

3.6.b) Expander. Az infrahang'l!ágó fokozatból jövő jel erősítésére és egybe!! hanghatások elérésére dinamíka-expandert használhatunk. Az expander elvi és építési problémáit e~y kicsit részletesebben fogjuk tárgyalni. Altalában közismert dolog, hogy a rádióadások és a hanglemezek legerősebb és leghalkabb részlete közötti különbség - a dinamika - nem felel meg az eredeti hanganyagnak. Az eltérés abból adódik, hogy a felvételek készítésekor a fortisszimókat leszabályozzák, komprimálják. A szabályzást kézzel, szubjektív mó~ don végzik. Az expanderrel az lenne a célunk, hogy az P.redet. dinamikát visszaállítsuk. A kézi szabályzással történt kompressziót azonban semmilyen automatikus berendezéssel sem tudjuk tökéletesen ellensúlyozni, így az expanderrer sem. újszerű

De vajon óhajtjuk-e minden esetben az eredeti hangot hallani? Hányszor nyúlunk jó felvételeknél az eredeti hangkép dinamikájához, a felvétel plasztikusabbá tétele érdekében. Gondol,. junk például a slágerénekesre, aki az újszerű hanghatást csak a mikrofonba "suttogva" tudja elérni. A keverőasztal jóvoltából az énekes a zenekar fölé emelkedik, holott a mikrofon kikapcsolásával hangja elveszne a zenekar mögött. így pedig olyan hatást ér el, mintha a fülünkbe suttogva csak nekünk énekelne. Tehát építsünk-e expandert vagy ne? Igen, de ne az eredeti hangkép visszaállítására, legalábbis általánosságban nem, hanem érdekes hanghatások elérésére. Ha ezt ésszerűen végezzük, nem hamisítjuk meg a zenét, hanem többet "hozunk ki" belőle, mint ami a felvételen van. Mire használjuk az expandert? Hangszeres zenéhez, főleg nagyzenekarhoz. Előnyben részesítjük a tömör, színes hangszlkelésű és valóban "összenyomott" felvételt a kamara jellegűvel szemben. Tánczenei felvételhez használva a zenét színesebbé, csillogóbbá teszi. Minden különösebb hangszín mesterkedés nélkül nagyon kellemes hanghatást kapunk. Mire ne használjuk az expandert? Két dologra ne! Az egyik: az eredeti hangkép visszaállítására, mert úgysem sikerül. A másik: énekhangra. Ugyanis az énekes kis hangerőváltozásait "széthúzza" és a hol halk, hol ordító hang természetellenesen hat. Ugyanez a helyzet a szóló jellegű hangszerrel is. Miután az expander célját megállapítottuk, áttérhetünk a gyakorlati megvalósításra. Először azt kell eldöntenünk, hogy kapcsolástechnikailag helyes-e az elválasztó fokozat helyére tenni? Három dolgot kell figyelembe venni! Az egyik: az expander egyenes frekvenciamenetű, felvételi sajátosságoktól mentes jelet kapjon. Ezt biztosítja az elő­ erösítő ~okozat. A másik: az expander 5 mV-nál nagyobb jelre túlvezérlőrlik! Ennek elkerülésére hangerőszabályzót kell tenni eléje. E célra a keverő fokozat szintszabályzója nagyon megfE-lel. A harmadik: a hangszínszabályzó az expander után legyen! A fentiek alapján tehát az elválasztó fokozat helyére nyugodt lelkiismerettel expandert is építhetünk. Ezek előrebocsátásával ismertetjük az expanderáramkört, amely a 34. ábrán látható. Nézzük hogyan működikl Az l. tranzisztor elválasztófokozat.. ként működik és emitterkövetőként vezérli a .2. tranzisztort, kollektorköréből pedig a szabályzó rendszer vezérlőjelét vesszük le. A 2. tranzisztor :földelt emitteres feszültségerősítőként műkö-

dik. Erősítését az emitterkőri visszacsatolóellenállás szabályzásával változtatjuk. Az expanziót oly módon hajtjuk végre, hogy a bejövő jellel arányos feszültséget a 3. tranzisztor bázisára vezetve felszabályozzuk annak egyenáramát, így a 2. tranzisztor emitterk:örébe kapcsolódó visszacsatolóellenállás csökken, nő annak er&. liÍtése. -IlV IZ/ISV

fOlt

.!Sk

'

5,5k

l

OA 115()

34. ábra. Az expander kapcsolási ra:}za

A szabályzó jel kialakítása a 4. feszültségerősítő, az 5. kis impedanciát adó emitterkövető fokozatok után kapcsolt diódás egyenirányító segítségével történik. Az időállandót a Cs - C9 - C10 kondenzátorokkal és a hozzájuk tartozó ellenállásokkal állítjuk be. Az expanzió mértékét a P2 potméterrel szabályozhatjuk. Maximálisan 10 dB emelést tudunk beállítani az eredeti felvételhez képest. Az expander-áramkör frekvenciamenete néhány tized dB-en belül egyenes, torzítása expanzió nélkül 0,2% alatt marad az l. tranzisztor bázisára betáplált 5 mV nagyságú bemenőjelig. A maximálisan elérhető jeVzaj viszony 50-55 dB. Felhasználható tranzisztorok: az l. és 2. helyen· kiszaj ú, a 3. helyen bármilyen kisteljesítményű hangfrekvenciás típus. Fel- és lefutási idő:
41

tép visszaállítására szölgál, hanem érdekes, a felvétel mí:ivészi értékét nem rontó hanghatások elérését célozza. Ugyanakkor egy gomb elfordításával kiiktatódik a járulékos expanzió és közönséges feszültségerősítőként müködik.

3.6.c)

Egyszerű hangerőszabályozó

potméter, emitterkövetós elvíilasztással.

Azok számára, akik univerzális előerősíteivel kivánják megoldani a hangkorrekciót, közöljük, a keverő-infrahangvágó, valamint az elválasztó fokozatok összevont, egyszeriisitett kapcsolását, ami még kielégíti a Hi-Fi követelményeket. Külön kihangsúlyozzuk,· hogy csak univerzális előerősítő után használható; többcsatornás előerősítő után nem!

o

35. ábra. Hangerőszabályozó emitterkövetővel

Vizsgáljuk meg áramkörileg az összevont fokozatot! KapcsoJási rajza a 35. ábrán látható. Az ábrából jól leolvasható, hogy a keverő fokozat közönséges potméterré redukálódott. A kétfokozatú erősítő pedig emitterkövetövé egyszerűsödött. Kihagytuk az infrahangvágó fokozatot, mint luxuscikket. Nincs szükség a potméter és az elválasztó fokozat közötti 47 kohmos elválasztó ellenállásra sem. Bizonyára észrevették Olvasóink, hogy bár a kollektorról vettük le a kimenő jelet, mégis emitterkövető néven említettük az elválasztó fokozatot. Figyelmesen megnézve az ábrát rögtön meg is találják a magyarázatot: a kollektort és az emittert váltóáramú szempontból azonos színre hoztuk a 10 és a 100 pF-os kondenzáto110k segítségéveL Miért szükséges látszólag feleslegesen komplikálni a kapcso42

lást? A Ba:xandall-hangszínszabályzó (olv.: Bekszendel) miatt. Ugyanis - amint a következő fokozat tárgyalásánál látni fogjuk - a Baxandall ,.túlsó vége" 16 V egyenfeszültségen van. Mármost ha az elejét is ugyanilyen szintre tudjuk beállítani, akkor nem kell elválasztó-kondenzátort használni: az elválasztó fokozat emittere 10 V-on, kollektora viszont a kérdéses 16 V-on van, tehát a közvetlen csatolást létrehozhatjuk. Tervezésnél figyelembe kell venni, hogy az elválasztó fokozat bemenete ne terhelje a potmétert. Emiatt alkalmaztuk a megemelt bemenőellenállású fokozattípust. A 2,2 kohmos átblokkolatlan emitterkőri és az 5,6 kohmos kollektorkörl ellenállások kb. 500 kohmos bemenőellenállást biztosítanak. Mégegyszer hangsúlyozzuk, hogy az összevont fokozat csak az univerzális előerősítő után kapcsolható! Az emitterkövetős elválasztó fokozatot pedig kizárólag ebben az összevont kapcsolásban használhatjuk!

IC'

30

liO

10'

36. ábra. Hangsztnszabályozási görbék

•

f[ll:]

3.7. Hangszínszabályzó fokozatok. Vizsgáljuk meg, milyen feladata van a hangszínszabályozásaaki Fülünk frekvenciaérzékenysége nem egyenletes. A hangnyomás és az érzékenység közötti összefüggést az ismert Fletehergörbék tartalmazzák. A fül érzékenysége 3000 Hz tájékán a legnagyobb, a magas és a mély hangok felé nagymértékben csökken. A frekvenciafüggőségre a hangerő gyakorol hatást. Elektroakusztikai szempontból "csak" a hallásküszöb és a fájdalomküszöb közé eső erősségű hangok lényegesek. A hal1ásküszöbnek az olyan erősségű hangot nevezzük, amelyet még éppen 43

hallunk. A fájdalomküszöböt elérve a hangerő olyan: nagy, hogy fizikai fájdalomérzetet vált ki belőlünk. A fül frekvenciafüggősége a hallásküszöbön a legnagyobb. A hangerősség növekedésével a frekvenciafüggőség csökken, a fájdalomküszöb közelében 30-6000 Hz között a hangosság csaknem független a frekvenciától. Az érzékenység amplitudófüggősége a hangvisszaadás szempontjából következményekkel jár. Ha a hangvisszaadás erőssége eltér az eredeti hangkép intenzitásától, a frekvenciamenetet meg kell változtatni ahhoz, hogy a hang színezetét természetesnek halljuk. Ha pl. lakásban az eredetileg 80 dB erősségű zenei hangképet 50 dB-es szinten akarjuk megszólaltatni, akkor a mélyhangok szubjektív erőssége kevés lesz. A:z eredeti hangkép helyreállításához a mély hangokat kb. 20 dB-lel nagyobb erővel kell visszaadni, azaz 20 dB-es mélyemelés szükséges. E rövid bevezető után nézzük meg, hogy milyen általános tulajdonságokkal kell rendelkeznie egy HI-FI erősítő hangszínszabályozóján. Legfontosabb követelmény, hogy külön-külön lehessen szabályozni a magas- és mélyhang-emelést, ill. vágást. Kétgombos hangszínszabályzás alkalmazásával teljesen az egyéni ízlésnek megfelelően lehet beállítani a hangvisszaadás tónusgazdagságát. Mi a feladata a hangszínszabályzónak? Két feladatot kell ellátnia. Az egyik: a terem és az egyéni ízlésnek megfelelő hangszín beállítása. A másik: a hangerő csökkentésével, a halkítás mértékével fordított arányban a mélyemelés növelése. (Fiziológiai hangerőszabályzás.)

Ezt a kettős feladatot két részben oldjuk meg. Magát a hangszínszabályzást a régebbi kapcsolásokból ismert "H"-taggal, népies nevén "lepkével", valamint a valamivel újabb keletű Baxandallféle hangszínszabályzóval végezzük. A fül mély hangok felé csökkenő érzékenységét - ami a hangerősség csökkenésével együtt jár a fiziológiai hangerőszabály­ zával ellensúlyozzuk. 3.7.a) "H"-tagos hangszínszabályzó.

A jó hangszínszabályzótól megköveteljük, hogy mind a mély, mind a magas hangoknál a 20 dB emelés, ill. vágás elérhető legyen. Nem elég ilyen általánosan venni, hogy mély, vagy magas hang. Magas hang alatt általában a 12 kHz-t értünk, mély hang 44

alatt pedig a 60 Hz-t. E két szélső értéken kell a szabályzási tartományt ± 20 dB-re érteni. 60 Hz alatt, ill. 12 kHz felett a berendezés erősítéS€ csökken és az átviteli görbe letörik. (36. ábra.) Vágásnál nem, de emelésnél nagyon jól látszik, hogy 60 Hz-en és 12 kHz-en a görbék maximumot adnak. Az összehasonlítási alapul szolgáló 1000 Hz-es "alapszint" elvileg nem változik. Gyakorlatilag, a hangszínszabályzák állásától függően, kismértékben "elmászik". A változás olyan kicsi, hogy füllel nem érzékelhető. A .,lepke" kapcsolási rajza a 37. ábrán látható..

37. ábra. H-tag hangszínszabályz6

Ahhoz, hogy a 20 dB-es (10-szeres) magas és mély-emelést biz. tosítani tudjuk, az 1000 Hz-es alapszintet az elválasztó fokozatból jövő jelhez képest ÍO-ed részére kell csökkenteni. A mély hangszínszabályzó egyenes frekvenciamenetét a 100 kohmos potenciométer alulról számított 10 kohmos állásában kapjuk. Az egyenletes szabályzás miatt célszerű logaritmikus potmétert használni. Ugyanez a helyzet a magas hangszínszabályzónáJ is, ahol az alapszintcsökkentést a mély-szabályzó l kohmos és 10 kohmos tagja, a potmétert átblokkoló 1:10 arányú kapacitások, valamint a két szabályzó rendszer közötti 10 kohmos ellenállás határozza meg. Mindkét hangszínszabályzó potméter felcsavart állásnál emelést, lecsavarva pedig vágást létesít. Ezzel a tulajdonképpeni hangszínszabályzót befejeztük. Már csak a szintcsökkenést kell egy kétfokozatú visszacsatolt erősítő­ vel ellensúlyozni. Az erősítő kapcsalási rajza a 38. ábrán látható. A 27 kohmos párhuzamos és a 3,3 kohmos soros visszaésatoló ellenállások 10szeres erősítést biztosítanak. Tehát a hangszínszabályzó fokozat bemenetére adott 50 mV-os 45

38. ábrG.

A.lapszíntvisszaáUít6-erlisítő

hangfrekvenciás feszültség a "lepkén" 5 mV-ra csökken, az erősi­ tőn pedig újra 50 mV-ra erősödik. Összevetve: a hangszínszabályzó fokozaton belül erősítés nincs. A "lepkét" és az erősítót együttesen tekintjük egy fokozatnak, ezért csatlakozási pontot csak a "II''-tag bemenetére, valamint az erősítő kimenetére tettük. Megemlítjük, hogy a .± 20 dB-es szabályzási tartomány az erő­ sítő bemenőellenállásától, az pedig az alkalmazott tranzisztorok p-jától is függ. Ha tehát 2-3 dB eltérés mutatkozik a várt és a valóságos eredmény között azt - kapcsolási elemek érték-szórásan kívül - a tranzisztorok alacsony p-ja okozza. Kis szabályozási tartománynál tehát kézenfekvő megoldás a nagyobb p-jú tranzisztorok beépítése. 3.7.b) A Baxandall-hangszínszabályzó. Ugyanazt az eredményt adja, mint a "lepke". Eltérés csak az elvi müködésben számottevő. A:;:ok a minimális különbségek, amelyek Baxandall mellett szólnak - nem tetszik indokolttá a "H"-tagos hangszínszabályzó mellőzését. Ilyen különbségek: a szabályzási tartományon belül a karakterisztika változásának linearitása, a tor:;:ítás, a jelszint-csökkenés stb., amelyek együttesen sem adnak füllel érezhető különbséget. Mivel mindkét hangszínszabályzé-típus kielégíti a H!-FI követelményeket, akármelyiket beépíthetjük az erősítőbe. Anyagköltségük kb. ugyanakkora. A Baxandall kapcsalási rajzát a 39. ábra mutatja. Vizsgáljuk meg röviden az elvi működést. 46

89. ábra. Baxandall-f~f.e· hangszin&2Jabályzó kapcsalási rajztJ

~

Lényegét az ún. "hinta-erősítő" képezi, melynek visszacsatoló áramkörét változtathatóra és frekvenciafüggővé kialakítva hangszínszabályzóvá képezzük kL A hinta-erősítő egy nagy negatív erősítésű és nagy bemenőellenállású erősítő fokozatból és visszacsatoló áramkörből áll a 40. ábra szerinti elrendezésben. Ha az erősítő Au-vaJ jelölt visszacsatolatlan erősítése elegendően nagy, úgy a visszacsatolt erősítés u21'ut = Z 1/Z2 alakjában közelíthető.

40. ábra. A

hinta-erősítő

számításához

Tehát Zt és Z 2-t a "H"-tagnál megismert áramkörhöz hasonlóan kialakítva, hangszínszabályzót nyerünk. Közepes frekvencián a fokozat erősítését Z2!'Z1 = l-re állítjuk be, ehhez képest létesítünk mély és magas hangoknál emelést és vágást. A mélyhang-szabályzó áramkör a 41. ábrán látható. Közepes és magas hangoknál az Rt = R2 ellenállás egységnyi erősítést álLit be, a szabályzó ellenállást a C1 = ·C2 kondenzátorok rövidrezárják, mély hangoknál pedig a P 1 potméter állásától függően 26 dB emelést, ill. vágást kapunk. A Pt potmétert akár egy 100 kohmos lineáris potenciométerből, akár a 39. ábrán bemutatott ll állású kapcsalóból alakítjuk ki.

41. ábra. A mé!yhang-szabályz6 múködéséhez

A magashang-szabályzó áramkör felépítése (42. ábra.) bonyolultabbnak tűnik. Figyelmesen megnézve az ábrát, láthatjuk, hogy a P 2 potméter állásától függően a C3 kondenzátor vagy az r1 vagy az r 2 ellenállással kapcsolódik párhuzamosan, így magas hangokra 48

vagy 6 dB7oktáv meredeb~gú eme]ést, ilL vág:!i;:;t f!redm~nyez. Az és r 2 ellenállásokat nem kell beépíteni, ezek a mélyhac.g-sza- · bályzó Rt és R2, valamint az R3 ellenállásokból adódnak. A. P2 potméter ellenállás-sorozatból való kialakítása esetén a középpont leföldelése nem okoz nehézséget, potenciométer alkalmazása esetén

rt

I 42. ábra. A magashang-szabályzó múködéséhez

a 43. ábra szerinti módon létesíthettünk földpontot. A hangszínszabályzó erősítőjét szintén két tranzisztorból építjük feL Az első nagy bemenőellenállású emitterkövető, a második pedig feszültségerősítő. Az egyenfeszültségek célszerű megválasztásával. elkerülhető az elválasztó és a Baxandall-fokozat közötti leválasztókondenzátor használata.

4~. ábra. Potenciométe1' középmegcsapolás-póüó' á1'amkö1

3.7.c) Fiziológiai

hangerőszabályzó.

A fül mélyhang érzékenysége kis hangerőnél romlik a középhangokhoz képest. Kiküszöbölésére használjuk a fiziológiai hangerőszabályzót. Kapcsolási rajza a 38., illetve a 39. ábrán a hangszírszabályzó fokozatok után látható. Az ellenállásokkal sorbakapcsolt l p,F -os kondenzátor mélyemelést végez. Ennek eredményeként a hangerőszabályz6 állásától függetlenül azonos erővel jönnek a mélyhangok.

4

T:ranz1sztoros

'9

4. ÖSSZEf;P!Tf:S, VARIACIÓS LEHETOSÉG EK. Megismertük az erősítő egyes fokozatait, önálló egységeknek tekintve azokat, elvégeztük a tervezési munkát, megbeszéltük a felépítés, bemérés szempontjaít. Bár az egyes részáramköröket logikusan összekapcsolva szinte magunktól is rájövünk a helyes öszszeépítésre, mégis helyénvaló a pontos összekapcsoJási rajzok megadása és az összeépítéssel kapcsolatos tudnivalók tisztázása. Végfokozatból csak egyetlen típusú áramkört ismertettűnk, amely - véleményünk szerint - a legalkalmasabb az amatőr számára. Jól összeválogatott tranzisztorokkal megépítve, gondosan kivitelezett meghajtó transzformátorral, valamint a nyugalmi munkapont helyes beállításával biztositva van a kis torzítású~

44. ábra. A

legegyszerűbb felépttésű erősítő

egyenes frekvenciamenetű teljesítmény-erősítő rész. Megépítése nem nehezebb, mint bármely elektroncsöves ellenütemű erősítőé, amelybe ugyancsak összeválogatott csövek,et kell beépíteni, a megvalósított szimmetría azok öregedésével azután könnyen megromlik. (Megemlítjük, hogy az összeválogatott tranzisztorok is megváltoztatják paramétereiket, ha erősen túlmelegítjük, tartósan túlterheljük őket. Vigyázzunk, a kimenő kapcsokat ne zárjuk ri>vidre!) Az erősítő megépítését, mint a bevezetőben már említettük, a végerősítő és a tápegység megépítésével kezdjük, s csak ha már ezek kifogástalanul működnek, akkor folytassuk a feszültségen>sítő fokozatokkaU Legegyszerűbb változatában úgy építjük fel az erósft6t, hogy a végerősítő elé kapcsoljuk az univerzális előerősítőt, utána alkalmazunk egy hangerőszabályzó potmétert, melynek leszedőjére közvetlenül a feszültség-végerősítő csatlakozik. Az elrendezés váz,. lata a 44, ábrán látható. A "Be 1." bemenethez csatlako?tatjuk a kristály vagy mágneses hangszedőt, ill. dinamikus mikrofont, (a lezáró 10 kohm ellenállásra csak kristály p. u. esetén van szükséa). a "Be 2"-höz pedig a kristálymikrofont vagy a csöves rádió diódakörét. Az erősítő két gomb segitségével szabályozható: az univerzális előerősítő frekvenciamenetét beállitó kapcsoló és a hangerószabályzó potenciométer kerül az előlapra.

Az erősítő liangszínszabályzó nélkül csonka. Következő lépésoen bővítsük ki ezzel! E célból a hangszínszabálfZó potenc16méter után €lválasztó-emitterkövetőt kapcsolunk, melynek kimenetére az ismertetett két hangszínszabályzó áramkör valamelyikét kapcsoljuk (45. ábr-a.) Most három szabályzó szervvel bővült az erő­ sítő: a magas- és mélyhang, valamint a fiziológiai hangerőszabály·

45. ábra. A hangszínszabályozó beépítése

ióval. Tulajdonképpen két hangerőszabályzónk van, hogyan ke.;; zeljük őket? A hangerőszabályzó potmétert úgy állitjuk be, hogy a fiziológiai szabályzó felcsavart állásában teljesen kivezérlődjék az erősítő, majd a kellemes1 megfelelő hangerőt a fiziológiai. szabályzóval állítjuk be. Ez utóbbi változatában az erősítő teljesnek mondható. A további bővítések kűlönleges feladatok megoldását szolgálják. Első­ nek ernlitjük a mély- és magasfrekvenciás zavarszűrő beépítését. Ez külön erősítőfokozatot nem igényel, a feszültségvégerősítőt bő­ vítjük ki frekvenciafüggő elemekkel a 20. ábrán látható módon. Különleges hanghatások elérésére dínamika-expandert eprtünk be (46. ábra.) a hangerőszabályzó után. Az áramkör .leírása

46. ábra. Az expander beépítése

a 3. fejezetben, részletes leírása a Rádiótechnika 1963. ápr.-máj. számában megjelent cikkben (Házman István: A dinamika expanzióról) található. Az erősítő alkalmazhatóságának további bővítését a többcsatornás bemenet és keverő áramkör beépítésével végezhetjük el. Egy négycsatornás bemenetet ismertettünk, ami igen sokoldalúan használható (47. ábra). Ezt lényegében véve az univerzális előerő­ sítő helyére kapcsoljuk, de természetesen az egyszerű hangerősza­ bályzót is ki kell c~erélni a 32. ábrán látható keverő-áramkörrel, mely után csatlakozik a:z; expander árarnkör. Expander nélküli erösítőben a keverő és a hangs:dnszabály<~ó közé s. 33. ábrán bemu.. 4*

tatott elválasztó-fokozat kerül, ami a keveréssei járó szintveszteséget pótolja. A négycsatamas bemenet jó kihasználhatósága érdekében gondosan kell kialakítani a bemenő csatlakozásokat. Egy célszerű elrendezést a 48. ábrán mutatunk be. A négy különböző előerősítő­ höz összesen hat csatlakozót létesítettünk, mel.yek a következő módon használhatók:

47. ábra. Négycsatornás keveri) beépítése

1. d1namikus míkrofon (kb. l mV érzékenység), 2. mágneses vagy keramikus hangszedő, 3. krístály ·.hangszedő (csatlakozó kábelba a nullpont és a tO kohm csatlakozópontja közé rövidzárat teszünk!) 4. Tranzisztoros rádió demodulátora (kb. 10 mV érzékenység), 5. nagyohmos bemenet max. 1 V jelhez, 6. nagyohmos bemenet max. 5 V jelhez (2-3 közé rövidzár!) Háromeres csatlakozók alkalmazása lehetőséget nyújt arra, hogy a tápegységből a -24 V feszültséget a fennmaradó harmadik éren kivezetve, járulékos (tranzisztoros) berendezéseket ezzel üzemeltessük. A tápegység 1-200 mA többlet-terhelést jól elbír. ily módon külön tápegység nélkül üzemeltethető pl. a 4. bemenetre csatlakoztatható tranzisztoros nagyfrekvenciás hangoló-egység, valamint az 5. bemenethez · csatlakoztatható, fentebb említett magnóelőerősítő stb. Felépítés. Elrendezési rajzokat nem közlünk, egyrészt a rendelkezésre álló alkatrészek bizonytalan mérete miatt, másrészt. mert nem is túlzottan szükséges. Az áramkörök nem kényesek az elrendezésre, az egyetlen, amire ügyelni kell: az egységek összeföldelése, a helytelen összeföldelésből adódó gerjedékenység (alacsonyfrekvenciás "belengés") elkerülése. Vegyük ugyanis figyelembe, hogy a végerősítő amper-rendű árammal dolgozik, az elő­ fokozatok pedig mV érzékenységűek, tehát milliohm-rendű közös vezetékből adódó ellenállás bajt csinálhat. Helyes elrendezés ese,. tén a nagy áramú végfokozatot közvetlenül a tápegységhez csatlakoztat.}uk. a ~zatnál létesítünk földelési pontot, igy az

'·

48. ábra. Négycsatornlis

keverő

bemeneti elrendezése

előerösítőket valóban jól összeföldeltük. Konkrét felépítés esetén természetesen lehet, hogy má~ elrendezéssei kell az egymásrahatást lecsökkenteni. , Az előerősítőket célszerűen 6-10 cm széles szigetelő anyagú lemezekre szereljük. Jól bevált a képeken is bemutatott szerelési mód, mely szerint az alkatrészeket a lemezbe erősített csőszege­ csekbe forrasztjuk egy ol.dalról, a bekötéseket pedig az ellenkező lemezoldalon létesítjük. Kis kombinációs munkával elkerülhetjük a keresztezéseket, ez esetben szigetelés nélküli drót is használható

53

az elkötésre. fgy rtjl'omtatott áran' 1-0rhöz hasonló, nagy stabilitású, jót áttekinthető szerelvényeket ka•·•..mk. · A tápegységet és a végfokozatot fémlemezre szereljük a tranzisztorok és diódák jó hútése érdekében. Ügyeljünk a két transzformátor kölcsönös helyzetére (legyenek egymásra merőleges tengellyel szerelve!), valamint arra, hogy a hálózati transzformátor az előerősítökre ne szórjon mágnesesen! A teljes erősítót szereljük lapos dobozba, melynek előlapján a szabályzószervek találhatók, e mögött a függőleges helyzetű elő­ erősítő-lemezek, majd az "erősáramú" rész. A csatlakozók a két oldalra szerelhetők. A célszerű méretek megválasztásához segítséget nyújt a 49. ábrán látható fénykép, 'mely egy csak lemezjátszós bemenetű hangszínszabályzás változatú (lényegileg a 4!5. ábra szerint felépítve, de az előerősítő még egyszerűbb benne), erősítót mutat, valamint az 50. a. ábrán látható fénykép, mely egy még laposabb végerősítő és tápegység felépítést mutat.

49. ábra. Megépített erdilító fényképe

• 50. ábra. Végerósitó- és tápegység fényképe

5. TÁPFESZÜLTSÉGFORRAS Az erősítőtípus kiválasZtása után gondoskodni kell a 'táplálásról is. Akár egy egyszerűbb, akár egy bonyolutabb rendszert kívánunk megépíteni, a legnagyobb teljesítményt igénylő fokozat - végfok valamennyinél azonos. Mivel a feszültségforrás méretezésnél a végfok teljesítményszükséglete a mérvadó, a közölt stabilizátor bármelyik erősítő táplálására alkalmas. A berertdezés táplálása ingadozás nélküli 24 V -os feszültséget kíván. A nagy áramfelvétel miatt olyan kis belsőellenállású feszültségforrás szükséges, ami csak feszültségstabilizátorral valósítható meg. Stabilizátor alkalmazásával - nagy áram esetén is maximálisan 200 mV-tal változik a 24 V-os feszültség, ami durván l %-os ingadozást jelent. De nemcsak a kis . belsőellenállás szükségessége szól a stabilizátor építése mellett, hanem a hálózati ingadozils kiküszöbölése is.

51. ábra. Tápegység kapcsalási rajza

A teljes kapcsalási rajzot a 51. ábrán mutatjuk be. Áramkörileg két fő részre osztható: hálázatí, ill. stabilizátor részre. Először a hálózati egység problébáival foglalkozunk, amely a hálózati transzformátorból és az egyenirányító egysegből tevő• dik össze. A hálózati transzformátor méretezésével nem foglá.lkozunk, de akik nem rendelkeznek az általunk használt vasmaggal, azok számára közöljük a más méretű trafó tervezéshez szükséges kiin• duló adatokat. A szükséges feszültség és áramértékek: 55

I. tekercs: 220 V II. tekercs: 24 V III. tekercs: 6,5 V B = 8000 gauss.

0,15 A 1

A

0,5

A.

A fenti adatok birtokában adott vasmaghoz méretezní lehet a trafót. A hálózati transzformátor tekercselési adatai: Vasmag: EI - 82. Kötegvastagság: 30 mm I. tekercs: 1575 me 0 0,3 mm Cui. II. tekercs: 180 me 0 0,6 mm CuL III. tekercs: 50 me 0 0,4 mm CuL. A tekercselést a szám:ozás szerinti sorrendben végezzük. A sorokat kondenzátorpapírral, a rétegeket pedig olajpapírral szigeteljük el egymástól. Az erősítő hálózati búgása csökkentése érdekében a trafó indukcióját 8000 gaussnak választottuk. Ezáltal csökkent a vasroagon kívül záródó erővonalak száma, ezzel együtt az alkatrészekben ke-letkező hálózati feszültség. Mi a feladata az egyes tekercseknek? Az I. tekercs a transzformátor primer tekercse, a II. látja el - a stabilizátoron keresztül - az erősítót árammal, a III. pedig a világításhoz és a stabilizátor működtetéséhez szükséges többlet-feszültséget szolgáltatja. Hálózati egyenirányítáok germamum teljesítménydiódákból álló, Graetz kapcsolású egyenirányító. Építéséhez felhasználható a Konverta gyártmányú GDK-1 jelzésű germánium dióda, valamint bármilyen, hasonló jellemzóvel bíró dióda. A GDK-1 megengedett maximális zárófeszültsége 50 V, megengedett maximális átlagárama 0,3 A. Ennél magasabb határadatokkal rendelkező diódákat használhatunk. Diódaként felhasználható még olyan kollektor-emitter zárlat tos tranzisztor is, melynek (UcsJmax""""' 40 V és (Ic)max =-- 2 A. 'A diódákat a káros túlmelegedés elkerülésére hűtőlapra kell szerelnil A négy diódához kb. 0,5 dm2 nagyságú alumínium lemez szükséges. Hűtés nélkül a diódák tönkremennek! Stabilizátor. A 24 V-os' fix feszültség előállítására az ún. soros feszültségstabilizátort alkalmazzuk. Az egyenirányítóból jövő kb. 30 V-os feszültség az áteresztő tranzisztor kollektor-emitter ellenállásán áthaladva 24 V-ra csökken. A kollektor-emitter ellenállás 56

a tranzisztor bizonyos fok1i nyitásával változtatható, aml viszont a bázisra adott feszültségtől függ. , Nézzük a működést! Tegyük fel, hogy a kimeneten levő 24 V lecsökken. Emiatt kisebb lesz a IV. (szabályzó) tranzisztor bázisára jutó feszültség, aminek következtében csökken a nyitás mértéke. Kisebb lesz az átfolyó áram, tehát a IV. tranzisztor kollektorfeszültsége a III. és II. tranzisztorból álló emitterkövető-láncon áthaladva növeli az áteresztő tranzisztor bázisfeszültségét, csökken a kollektor-emitter ellenállás, vele együtt a rajta keletkező feszültségesés is, - tehát nő a kimenőfeszültség. Pontosan addig fog emelkedni, míg el nem éri a beállított 24 V-os szintet. Természetesen mindez a pillanat törtrésze alatt játszódik le.: Ugyanez a •folyamat ismétlődik meg, de ellenkező előjellel akkor, amikor a kimenőfeszültség megnő. A stabilizálás jósága nagyrészt attól függ, hogy a IV. tranzisztor emitterén levő egyenfeszültség a szabályzás előtt, alatt és után állandó értéken marad-e. A változatlan szintet csak az ún. referencia-telep beiktatásával tudjuk biztosítani, amelyen a feszültségesés az átfolyó áram nagyságától független. A referencia adja azt a fix feszültséget, amelyhez a szabályzá-tranzisztor a be-: jövő feszültséget hasonlíthatja. A referencia-telep kialakítható Zener-diódából, zseblámp~ elemből, vagy pedig pár darab sorbakötött gombakkumulátorbóL: Zener-dióda használata esetén - így esetünkben is - biztos~ taní kell a megfelelő nagyságú nyitófeszültséget és áramot a "nagy minuszra" kötött 3,3 kohmos ellenálláson keresztül. Az átfolyó nyugalmi áram kb. 8 mA. Elem, vagy akkumulátor használata esetén nincs szükség kü-; l ön töltőfeszültségre, mert a .tranzisztoron átfolyó áram tölti őket: A:z. akkumulátort néha ki kell venni a tápegységből és kisütve; majd újratöltve visszatenni. Zseblámpa-elemet használva ritkán szükséges ujjal kícserélni, mert az elem legfeljebb l[tllásában megy tönkre. Az elvi működés tisztázása után néhány építéssel és bemérég..; sei kapcsolatos tanácsot szeretnénk adni. Az építéssel kapcsolatban nagyon lényeges, hogy az átereszt6 tranzisztort hűtőlemezre tegyük. Lehet a végtranzisztorokkal egy lemezre építeni, gondosan ügyelve arra, hogy vékony csíllámlemezzel elszigeteljük őket egymástól és a hűtőlapból. Természetesen ilyenkor a hűtőlapot megfelelő nagyságra méretezzük. Biztosítani kell a tranzisztorkénti l dm2-es hűtőfelületet. Ha módunkban áll, első bekapcsoláskor ne adjuk rá a stabilizátorra a teljes hálózati feszültséget. Először álljunk kb. liOV-ra

52. ábra. A megépített

erősítő

fényképe

53. ábra. A szerelő panell fényképe hátulróZ

A

kimenőfeszültséget

mérve ilyenkor már meg kell jelenni egy a P potméter állásától - 15-20 V -os feszültségnek. Ha a potenciométer elforgatásával megváltozik a kimeneten mért feszültség, már majdnem biztos, hogy jó a stabilizátor. Növeljük tovább a hálózati feszültséget egészen 220 V-ig. Allítsunk be a 'potméter változtatásával 24 V-os kimenőfeszültséget, majd terheljük le a stabilizátort 0,1 A-ra, majd ha így jó l A-re. Jó stabilizátor esetén a 24 V-os kimenőfeszültségnek alig 0,1-0,3 V-tal szabfld csak csökkenni. A terhelést hirtelen meg!JZÜntetve a stabilizált feszültség alig mehet a névleges szint fölé. Mé:gemlítünk még két gyakran előforduló hibát. Terhelés nélkül nagyon jól szabályozható a kimenőfeszültség, terhelve pedig hirtelen lecsökken. Oka: az áteresztő tranzisztor kollektor-emitter szakadása, ami azonban csak nagyon ritkán for-

-

58

Gyakoribb eset, hogy egyszerűen elfelejtettük bekötni az tranzisztort. : :"sik gyakori eset az, hogy a kimenetet ha csak pár pillanatra is - rövidrezárjuk és utána megszűnik a stabilizálás. A feszoJltség beállító potmétert hiába csavarjuk bármerre, a kimeneten ;.; ::: 30 V mérhető. A hiba legvqlószínűbb oka az áteresztő tranzisztor tönkremenetele. Ezt kivéve, megvizsgálva, jónak találjuk, akkor vagy a U. vagy a III. tranzisztor, vagy mind a kettő emit!'2. -~ollektor zárlatos. Kicserélve őket helyre kell állni az eredeti st.abilitásnak. Zener-dióda referenciaként való alkalmazása esetén, még ez is meghibásodhat a kimenet rövidrezárásakor. Az 54. és 55. ábrán egy minden igényt kielégitő komplett erő­ sítő fényképe látható. Az előző fejezetekben felsorolt fokozatok közül csaknem valamennyit beépítettük. Négycsatornás bemenettel rendelkezik. A fokozatok további sorrendje a következő: keverő­ mélyhangvágó, feszültségerősítő, Baxandall-hangszínszabályzó, fe~ültségerősítő szűrővel és a végfokozat. A felsorolásból kitűnik, hogy mindegyik fokozatnál a bonyolultabb megoldást választottuk. Ezzel megsokszoroztuk az erősítő használhatóságát. Míg a 49. ábrán bemutatott erősítő csak lemezjátszóhoz csatlakoztatható és azon belül is csak IEC szabványú lemezek játszhatók, addig ez a változat igen sokoldalúan használható fel. Felépítésénél ügyeltÜnk a nagyfokú mechanikai st$lbili1;ásra és emeJlett a modern formára is. A közölt fényképek ezen erősítő paneljeiről készültek.

dul

elő.

áteresztő

54. A négy csatornás bemenetil erii~Sít!5. f~ny"kéPe eUHr()l

'

55. A,z- erősítő hátsó rés:l:e

Fotoamatőrök

figyelmébe!

A

RÁDIÓTECHNIKA c. havonta

megjelenő

folyóirat

rendszeresen közöl tranzisztorral foglalkozó elméleti és gyakorlati cikkeket.

Hi-Fi és sztereo-erősítők csövekkel és tranzisztorokkal, tranzisztorok adatai, építési leírások stb. találhatók a

RÁDIÓ'l ECHNIKÁ-han.

60

JóL BEVALT TRANSZFORMATOR

N~LKULI ER6StTű

A lOW-os In-FI 1 erősítőhöz hasonló jellegű erősítót közó1 a ,.Telefunken Röhren und Halbleitermitteilungen" 2. száma, amit rövidén összefoglalva mi is ismertetünk, mivel ez egy jól bevált 4 W-os transzformátor nélküli erősítő. (56. ábra.) Felépítését tekintve az erősítő nagyon egyszerű. Egy bemenettel rendelkezik, ami viszonylag érzéketlen. (Semmiféle korrekció nincs beépítve, tehát csak kristály p. u.-hoz használható). Majd két visszacsatolt feszültségerősítő után a hangszínszabályzó következik. Ezt a fokozatot az ún. lepkével, azaz a "H" tagos rendszerrel tervezték, amivel a 3., 7. a. fejezetben részletesen foglalkoztunk. Hasonlóság csak az elvi megoldásban van, mert más értékű elemekkel építették meg, mint mí. A szabályozási tartomány itt is + 20 dBi azonban a következő tranzisztor kis bemenőellenállása miatt jóval kisebb értékű ellenállásokkal hozták létre a szükséges 10-szeres 'szintcsökkentést. Ugyancsak a kis bemenőellenállás az oka annak; hogy a szabályozási tartomány lecsökkent, és az elvi 20 dB-lel szemben 18 és 16 dB-t tudnak létesíteni. Az erősítő további felépítését tekintve a hangszínszabályzó fo-: kozat után még három tranzisztorból álló feszültségerősítő, majd a végfokozat következik. Fel kell hívnunk a figyelmet egy érdekességre: nemcsak a ki-; menőtranszformátor, hanem a meghajtótranszformátor is hiányzik az erősítőbőL A fázisfordítást úgy végzik, hogy a meghajtó tranzisztor kollektoráról, ill. emitteréről veszik le a végfokozat meghajtásához szükséges ellenütemű jelet. Ezzel a módszerrel kiküszöbölik ugyan a frekvenciaátvitelt alacsony és m~gas hangoknál elrontó transzformátor alkalmazását, viszont kivezédési problémák állnak elő. Tehát az egyenes frekvenciamenetért a hatásfok csökkenésével fizetnek. :.€rdekes módon oldották meg a végfokozat egyenáramú stabili..; zálását is. Nem termisztorok, hanem pozitív hőfoktényezőjű izzólámpák beiktatásával biztositják a végtranzisztorok hőmérséklet­ től független nagyságú nyugalmi áramát. Dyen 24 V -os 50 mA-es skálaizzák nálunk is kaphatók, úgyhogy a megépítés lehetőségével nincs probléma. Figyelem! Az erősítő 2-2, 5 ohmra adja le á 4 W -ot! Tehát csak 2 ohmos, vagy pE>dig két párhuzamosan kötött 5 ohmos hangszóró csatlakoztatható a kimenetre. Az erősítő teljes kapcsalási rajza az 56. ábrár,l látható. 61

2 OC604

f-;;'JJJ '

OC604

OC604

' '

12/15V

t

c

.on.. T.. A• u

T

T

OC604

g

r

oc 604

'OC604

f

00603

spec.

l

•r

IW)J

'

'lql~Y

f

OC604 00603

f

l

0

00603

II)IIC:.

~T~.-+=;

=-.__i 56. ábra. Jó minőségű 4 W-os, meghajtó és kimenőtTanszformátor nélküli Hi-Fi erösitö kapcsolása

Táplálásához 12 V egyen-feszültség szükséges, amit nem stabilizátorról, hanem az 56. ábrán megadott h&lózati alaptervről vesszük le. A stabilízátor elmaradása nagymértékben csökkenti az építés költsé~eit.

Az

erősítő

technikai

Tranzisztorok:

5x OC 604 3x OC 604 spec 3x OD 603

l!:rzékenység

420 m V eff

Bemenőellenállás:

::=:::

40ű

jellemzői:

kohm

a dB

Frekvencia.átvitel:

33 Hz ... 30 kHz-ig -+

Hangsz!nszabályzó:

50 Hz-nél: 18 dB... - l~ dB, 15kHz.. nél: 15 dB... 12 dB G W l kHz-nél, és 1,5 WlO kHz..nél

Kimenóteljesltmény: Torzítás: Kimenőimpedancia:

Aramfelvétel:

+

+

1,5 % l kHz-nél (5 W) és 2% 10kHz-nél (1,5 W) l ohm kivezérlés nélkül 0,5 A kivezérelve 0,7 A

f{6Jnér~ékleti határok:- 20' •.•

+ 45°

C

63

TARTALOMJEGYZ:ll:K Oldal l. Bevezetés A kivehető teljesítmény Mire használható az erősítő? Mit tud az erősítő? Hogyan építsük fel az erősítőt?

2. A

végerősítő

2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.

-,-

5

fokozat

fokozat főbb jellemzői 6 alapkapcsolás. Torzítás oka 9 Kis torzítású emitterkövető fokozat 10 Kis torzítású kollektorkövető fokozat 12 Kivitelezett áramvisszacsatolt végfokozat meghajtóval. Felépítjük a 10 W-os végfokozatot 15 A "B"-osztályú

végerősítő

Aramerősítés növelő

Feszültségerősítő fokozatok tervezése Feszültség-végerősítő fokozat Feszültség-végerősítő fokozat. szűrővel Univerzális előerősítő Többcsatornás előerősítő fokozat Keverő és infrahangvágó fokozat

3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7.

4 4 5

Elválasztó fokozat Hangszínszabályzó fokozatok

-

4. Osszeépítés, variációs

lehetőségek

5. Tápfeszültségforrás

-

-

24 25 28 31 33 36 38 43 58

-

6. Jól bevált transzformátor nélküli

55 erősítő

·

61

Ára: 5,GO Fi

l MIGYIR HONVÉDELMI SPORTSZÖVETSÉG

A SOROZAT EDDIG M.fi:GJELENT SZÁMA.!:

G sz. Mit

boi találok? (6,60) sz. GYURKOVICS: Televíziós készülékek javítása (VIIL) (602-603) (6,00) @ sz. RADV ANYI: MagnetofonkészÜlékek korszerúsftése (4,20) @ji. sz. NANASI: Tv-készülékek javítása (IX.) (AT 611) (4,90) sz. KARPATI-NAGY: Gyári tranzisztoros készülékek adatai (7,-) sz. GONDA: Amatör mérések (1.) (6,30) §,!sz. KARPAT!: Tranzisztoros készülékek javítása (5.60) sz. FARAGO-BlRO-ÖRDöG: A rövidhullámú amatör ismeretet. (I.) (6,30) ;"'sz. FARAG0-B1RO-öRDöG: A rövidhullámú amatl'ir ismeretei (Il.) (5,60) @sz. ROZSA-VERESZKY: Amatör elekironikus műszerek építése

1,'W

~ft

X ,,

(9,10)

~ sz. DR. FLORIAN: Mit kell tudni a rádióhullámok terjedéséről (8,40) @sz. KOVACS: Tranzisztoros mdszer tv hangoláshoz (4,20) ;'3J sz. TIBORC: Am't a rádióalkatrészekről tudni kell (III.) (Nagyfrekvenciás tekercsek) (7,-) (63; sz. ZILLICH: Hangfrekvenciás transzformátorok és kimenök sz. KARPAT!: Magnetoron készütékek javítása (TERTA) [$ sz. GONDA: Amatör mérések (II.) (4,90) ·,fE!, sz. GYÖRGY~banikai alkatrészek és szerelvények (5,00) .fi?. sz. LENGYEL: A kis rádiós rókavadász (4,20) ~ sz. GYURKOViCS: A talaliHasok a tv keszülékben ~sz. HAZMAN-MARKUS: Tranzisztoros Ri-Fi erösitőt épitünk

?'ij:

(5,60)

ELlJKÉSZOLETBEN: Hálózati transzformátorok Számitsuk ki! Tranzisztoros mllszerek építése A fU7etsorozat számai beszerezbetlik a KISZ rádióamatör és ezermester boltJaiban és a könyvesboltokban, vagy postán megrendelhetők az amatörbolt eimén: Budapest. VI., Lenin körút 92.

..