Hi-Fi svět

Web převážně vážně nejen o zesilovačích a počítačích.

L

Nejnovější

Korekční zesilovače

Neaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnocení

 

Úvod

Po článcích Hi-Fi předzesilovač HQQF-55-506Kst, Hi-Fi předzesilovač HQQF-55-506Kst pokračování a Hi-Fi předzesilovač HQQF-55-506K pokračování II  nezbývá než představit i pohled na přední panel.

 

 

 

 

Sestava

Ukázka celkové konstrukce, kde Hi-Fi předzesilovač HQQF-55-506K je namontován přímo na předním panelu, který může být součást výkonového zesilovače.

 

 

 

 

Diskuse

 

 

 

 

 

Hodnocení uživatelů: 5 / 5

Aktivní hodnoceníAktivní hodnoceníAktivní hodnoceníAktivní hodnoceníAktivní hodnocení

 

Úvod

K napsání tohoto článku mne vedlo mnoho přetrvávajících konstrukčních nejasností a hlavně neznalostí kolem tónových korektorů. O mnohých topologiích a jejich vlastnostech jsem se již zmínil v článcích:

 

Podívejme se co elektrotechnici a rádoby Hi-Fi_sti kupují či staví, jaké mají možnosti, jak se jejich technický a hlavně teoretický základ projevuje na jejich výběru a tvůrčí práci. Oprostíme se od planých internetových tlachů a podíváme se nejenom na náhledy hotových výrobků, ale hlavně na jejich vlastnosti a naměřené hodnoty.

Zjistíme, že když dva dělají totéž nemusí to být ještě totéž, že není korektor jako korektor a často doslova zblblí různými internetovými fóry ani netušíme na čem vlastně hrajeme a co aniž bychom o tom něco věděli odmítáme.

 

Tónový korektor EZK

  

Stručná charakteristika a komentář k naměřeným hodnotám:

  • 1.       Jde o klasické čítankové zapojení standardně dodávané stavebnice či osazeného modulu EZK.
  • 2.       Za prvním OZ je nevhodně volena vazební kapacita, volba dalších prvků není rovněž optimální.
  • 3.       Nevhodně volené jak hodnoty součástek tak použité OZ!
  • 4.       Ve výsledku je rozsah regulace značně nesymetrický a to jak co do rozsahu regulace tak do poměru basů a výšek!
  • 5.       Vrchol zdůraznění basů o +16dB je na frekvenci 40Hz, pod tuto frekvenci následuje rychlý pokles úrovně, potlačení basů na 40Hz je o 55dB!
  • 6.       Zdůraznění výšek na 20kHz je o +10dB, potlačení výšek na 20kHz je o 64dB!
  • 7.       Rovná charakteristika vykazuje na obou koncích pásma pokles o -5dB!

 

 

 

 

 

 

 

     

Tónový korektor Sinclair (Leoš Malaník) BA100

  

Stručná charakteristika a komentář k naměřeným hodnotám:

  • 1.       Jde o klasické čítankové zapojení jednotranzistorového korektoru, jehož verzi se rozhodli na audiowebu dotáhnout do hromadné výroby.
  • 2.       Nešťastně volené nastavení zesílení před prvním tranzistorem, stejně jak malý pracovní proud prvního tranzistoru!
  • 3.       Pokus o subsonický filtr realizovaný druhým tranzistorem, rovněž malý pracovní proud druhého tranzistoru, navíc subsonický filtr hrubě zasahuje do spodního akustického pásma!
  • 4.       U třetího tranzistoru je to obdobné, obrovská teplotní závislost pracovního bodu, dva ze tří vazebních kondenzátorů jsou obráceně polarizovány, je sice snaha to napravit přidáním dalšího odporu, který by měl zaručit jejich správnou polarizaci, ale spíše přetěžuje korektor, stejně jak přidání odporu báze-emitor!
  • 5.       Chyby z dob jednotranzistorových korektorů typu TW40 se jen opakují a násobí.
  • 6.        Konečně se dostáváme k naměřeným hodnotám, kde je na první pohled jasně vidět všechny již zmíněné chyby, stejně tak naprosto nevhodná volba součástek, což je důvodem couráni nahoru a dolů středu pásma o 3dB!
  • 7.       Ve výsledku je rozsah regulace dost nesymetrický a to jak co do rozsahu regulace tak do poměru basů a výšek!
  • 8.       Vrchol zdůraznění basů o +13dB je na frekvenci 40Hz, pod tuto frekvenci následuje rychlý pokles úrovně, potlačení basů na 40Hz je o více jak 20dB!
  • 9.       Zdůraznění výšek na 20kHz je o cca +15dB, kdežto potlačení výšek na 20kHz je pouze o 12dB!
  • 10.   Rovná charakteristika vykazuje po celé dolní polovině pásma pokles o -4dB a pod frekvencí 40Hz prudký pád!

 

 

 

 

 

 

 

 

Tónový korektor QQF topologie Federmann

 

Stručná charakteristika a komentář k naměřeným hodnotám:

  • 1.     Jde o klasické čítankové zapojení Baxandallova korektoru, kde autor použil namísto OZ konstrukci z diskrétních prvků.
  • 2.     Oproti dvěma předchozím korektorům je mechanická konstrukce výrazně miniaturizovaná, což se příznivě projevuje na potlačení rušení.
  • 3.     Konstrukce je omezena velikostmi a roztečemi potenciometrů, použity odpory R204.
  • 4.     Dokonale volené hodnoty součástek a pracovní body tolik typické pro Topologii Federmann, střed pásma stojí naprosto pevně na svém místě, snad jen vinou menších hodnot potenciometrů není střed přesně 1kHz ale o něco více.
  • 5.     Ve výsledku je rozsah regulace perfektně symetrický a to jak co do rozsahu regulace tak do poměru basů a výšek!
  • 6.     Vrchol zdůraznění i potlačení basů o ±23dB je na frekvenci 16Hz, totéž platí pro 20Hz, korektor jde naprosto ukázkově symetricky a v celém akustickém pásmu již od 16Hz!
  • 7.     Zdůraznění i potlačení výšek na 20kHz je o ±20dB, rovněž jde naprosto ukázkově symetricky řešenou regulaci v celém akustickém pásmu do 20kHz a ještě kousek výše!
  • 8.     Rovná charakteristika se hravě vejde do ±0,5dB v celém rozsahu od 10Hz až do 20kHz!

 

 

 

 

 

 

Tónový korektor HQQF topologie Federmann

 

Stručná charakteristika a komentář k naměřeným hodnotám:

  • 1.     Jde o klasické čítankové zapojení Baxandallova korektoru, kde autor použil tentokráte naprosto špičkové OZ a přidal řadu dalších vychytávek.
  • 2.     Přestože rozměr korektoru poněkud narostl, jeho miniaturizace oproti QQF ještě pokročila, jen SMD nenahraditelné prvky zůstaly v klasickém provedení.
  • 3.     Korektor je převážně postaven v SMD provedení. Oproti běžným korektorům je doplněn o síťový zdroj, regulaci citlivosti a měření úrovně v kanálech.
  • 4.     Dokonale volené hodnoty součástek a pracovní body s čímž se můžeme setkat jenom u Topologie Federmann, střed pásma opět stojí naprosto pevně na svém místě, snad opět jen vinou menších hodnot potenciometrů není střed přesně 1kHz ale o něco více.
  • 5.     Ve výsledku je rozsah regulace opět perfektně symetrický a to jak co do rozsahu regulace tak do poměru basů a výšek!
  • 6.     Vrchol zdůraznění i potlačení basů o ±20dB je na frekvenci 16Hz, totéž platí pro 20Hz, korektor jde naprosto ukázkově symetricky a v celém akustickém pásmu již od 16Hz!
  • 7.     Zdůraznění i potlačení výšek na 20kHz je o ±19dB, rovněž jde naprosto ukázkově symetricky řešenou regulaci v celém akustickém pásmu do 20kHz a ještě kousek výše!
  • 8.     Naprosto rovná charakteristika v rozsahu 20Hz až 90kHz!
  • 9.     Při rovném nastavení pro pokles pouhých -0,1dB je šířka přenášeného pásma neskutečných 10Hz až 100kHz, pro pokles -1dB je šířka přenášeného pásma 4Hz až 350kHz a pro pokles -3dB je šířka přenášeného pásma 2Hz až 600kHz!

 

 

 

 

 

Závěr

Článek ukazuje další pohled na Hi-Fi fóra a jejich postavení v ČR-SR, tentokráte na jejich technickou úroveň a konstrukční schopnosti. Jsou srovnávány defakto jen tři typy korektorů:

 

Korektor EZK

První je od společnosti EZK, kde je korektor slušně prostorově navržen, ale jeho elektrické parametry za mechanickou částí poněkud zaostávají.

 

Korektor BA100

Jako druhý korektor je slavný Sinclairův BA100 jehož autorem a propagátorem je Leoš Malaník. Pomiňme mechanickou konstrukci se v podstatě moc od korektoru EZK příliš neliší, charakteristiky značně nerovnoměrné a o míře šumu ani nemluvě.

 

Korektor QQF

Jako třetí korektor je stařičký korektor QQF topologie Federmann od téhož autora. Mechanická konstrukce je dost stísněna, přesto ovládací prvky velmi dobře rozmístěny.

 

Korektor HQQF

Ještě řešení poslední, zde jde rovněž o topologii Federmann od téhož autora, jenže s označením HQQF, tedy s tvorby v a pro III. tisíciletí, kde první písmeno značí High!

Pokud korektor QQF porážel svou konkurenci EZK a BA100 svými vlastnostmi o dvě třídy, pak korektor HQQF přidává minimálně třídu další a to jak svým prostorovým uspořádáním, tak elektrickými a poslechovými parametry!

 

Diskuse


 Psáno pod čarou

Bojovat s nepohodlnou konkurencí jejím soustavným špiněním, vymýtáním, všemožným potlačováním, mazáním a BANováním se konkurenční weby samy dostaly do izolace a situace, že zůstaly poněkud pozadu, měřené hodnoty jednotlivých korektorů to jenom potvrzují.

Při různých internetových debatách si čtenář nemá možnost uvědomit mnoho faktů, obzvláště pokud se mnozí vymlouvají na dopředu simulované hodnoty a neumí si v tom sami udělat jasno o čemž byl článek Nebuďte negramotní, aneb SPICE Compatibile programy.

Pokud se dají vedle sebe fotografie hotových výrobků, obzvláště jejich naměřených charakteristik, pak zůstává opravdu rozum stát, jak propastný rozdíl může být mezi jednotlivými výrobky a schopnostmi jejich konstruktérů!

 

 

 

 

 

Hodnocení uživatelů: 5 / 5

Aktivní hodnoceníAktivní hodnoceníAktivní hodnoceníAktivní hodnoceníAktivní hodnocení

 

Popis zapojení

Zapojení vychází z principu popsaném v modelu „zapojení Federmann“. Zapojení jako takové bylo modelováno v prostředí MC7 a provedeno nespočet praktických zkoušek.

Na obrázku 1 je celkové schéma zapojení popisovaného korekčního zesilovače. Schéma bylo vytvořeno v prostředí „EAGLE“. Tuto informaci uvádím poněvadž všechny použité grafické znaky nemusí odpovídat běžným zvyklostem a platným normám. To však pro většinu zájemců nemusí nutně znamenat snížení srozumitelnosti.

.

 

 

Zesílení celého korekčního zesilovače jsem volil 2x tj. +6dB. Rozsah regulace zesílení pak pomocí balancí od +3dB do +9dB, pomocí regulace basů a výšek pak o ±20dB a více. Skutečnost je zřejmá z naměřených veličin. Zde je třeba si uvědomit, že rozsah regulace je extrémně vysoký a je zapotřebí ji používat vždy přiměřeně.

Aby bylo možno dosáhnout maximálního rozkmitu výstupního napětí je nutno velikost referenčního napětí volit dostatečně malou. Zde tato hodnota není tak kritická jako u koncového stupně. Referenční napětí se nám pak objeví na odporech R7, R2, R3, R8, R9, R12, R13, R14, R20, R21, R22, R23, R27, R28, R30, R33. R34, R35, R41 a R42,  Jako prvotní zdroj referenčního napětí jsem volil úbytek napětí diodě Led, je vhodné použít červenou, není však podmínkou. Od úbytku napětí na Led diodě je odvozena prvotní reference a následně jsou odvozeny všechny proudy. Skutečná reference je pak vytvořena na odporu R6, jako úbytek napětí vytvořený proudem IR4. proud IR4=ULed/R4.

Typický konstantní klidový odběr celého korekčního zesilovače je cca 30mA v závislosti od napětí Led diody. V kladné větvi o IR4 a IR5 tj. cca 3 mA méně. Zapojení je dokonale funkční již od napájecího napětí 2x5 V až po průraz tranzistorů tj. více jako 2x65 V. Osobně doporučuji příliš nepřekračovat napájecí napětí 2x35 V, při kterém jsou ztrátové výkony výstupních tranzistorů na cca 50% dovoleného výkonu. . Pro napájení z vyššího napětí doporučuji do napájecí cesty zařadit další odpory, kde vznikne konstantní úbytek odvozený od konstantního odběru proudu korekčního zesilovače.

Volba zesílení

Pomocí odporů R10 a R11 (R31 a R29 ) lze nastavit libovolné zesílení. Toto zesílení je zapotřebí upravit dle vlastních potřeb. Zesílení se bude lišit od použití, pro jaké účely budeme korekční zesilovač používat. Uvedené hodnoty platí pro citlivost 0dB, tj. 775mV a požadované výstupní napětí +6dB, tj. 1.55V.

Pokud použijeme jako zdroj signálu např. PC s výstupním napětím cca  400mV a požadujeme výstupní napětí +6dB, tj. 1.55V, musíme vstupní citlivost zvětšit na -6dB, tj. ještě 2x. Dosáhneme toho zvětšením R10 a R31 na hodnotu 68kΩ.

Pro případ zdroje signálu s výstupním napětím -26dB, tj. cca 50mV použijeme zesílení 20x, odtud odpory R10 a R31 o velikosti cca 330kΩ.

Konstrukce

Konstrukci jsem volil jako jednostrannou klasickou montáž, součástky jsou na vrchní straně jednostranného plošného spoje. Použité prvky jsou zcela běžné a finančně nenákladné, jedno z konstrukčních kritérii jsem volil cenu.

Plošný spoj je o síle 1,5mm, tloušťka mědi 35μm, otvory vrtané CNC, nepájivá maska, cínováno, na vrchní straně potisk.

Na obrázku 2 je renderovaný obraz, tudíž 3D obraz vytvořeny pomocí prostředí 3D EAGLU. Ne všechny prvky jsou zobrazeny správně (konektory) a potenciometry jsem nezobrazoval (omezení knihovnami).

  .

 

 

Odpory jsou typu TR204. kondenzátory s uvedeným napětím jsou elektrolytické a ostatní jsou keramické, vyjma kondenzátorů tvořících frekvenční charakteristiku, které jsou kondenzátory svitkové s tolerancí 5%.

Dále jsem použil miniaturní přímé konektory pro snazší manipulaci, ale i menší riziko poškození PS při manipulaci a oživování. PS lze přišroubovat na libovolný nosič pomocí dvou šroubů M3, mimo to lze PS uchytit i prostřednictvím potenciometrů. Je vhodné před osazováním spoj upravit na přesný rozměr minimálně na straně potenciometrů, nebo použít na hřídele potenciometrů podložky.

Vlastní PS je vytvořen v prostředí Eagle, je vyráběn profesionálně včetně potisku, nepájivé masky, pocínování a vrtání všech děr, což je v amatérských podmínkách jen špatně proveditelné. Při pájení postačí transformátorová pájka a dostatek zručnosti. Pro ty, kteří ji ještě nezískali je vhodné si nejdříve pájení odzkoušet na nějakém zkušebním spoji.

Odpory je vhodné pájet pomocí podložky. Všechny součástkové vývody je vhodné nejdříve zkrátit cca na 1 mm nad spoj a pak zapájet. Není vhodné zkracovat vývody až po pájení, dochází k poškozování spoje jako takového v horším případě i odtržení vodivé cesty.

Oživení

Oživení je jednoduché, připojíme napájecí napětí, kde nám postačí 2x5 V a překontrolujeme výstupní napětí jednotlivých částí, nejlépe na zpětnovazebních kapacitách C2, C11, C14 a C20. Typicky by mělo být výstupní napětí do 1V. Pokud tomu tak není pak musíme překontrolovat všechny referenční napětí na odporech R7, R2, R3, R8, R9, R12, R13, R14, R20, R21, R22, R23, R27, R28, R30, R33. R34, R35, R41 a R42, které by mělo být cca 0,8 V Na odporu R4 by mělo být 1,6 V. Klidový odběr celého koncového stupně by měl být cca 30 mA. V záporné větvi o IR4 a IR5 tj. cca 3 mA více. Nyní je vhodné překontrolovat průchod signálu pomocí obdélníkového signálu o kmitočtu 1 kHz, kde můžeme překontrolovat změnu tvaru při pohybu potenciometrů basů a výšek. Pokud máme potenciometry uprostřed, měl by obdélníkový signál procházet tvarově nezměněn, pouze zesílen o +6dB.

Na obrázku 3 je naměřená přenosová charakteristika korekčního zesilovače při nastavění potenciometrů uprostřed. Charakteristika byla naměřena měřícími přístroji HP, které jsou zřejmé s obrázku. Přístroje byly ovládány z počítačového prostředí VEE.

Je zřejmé, že pro pokles -3dB lze použít charakteristiku s takto nastavenými potenciometry až do 70kHz.

  .

 

Zkreslení

Zde je nutno podotknout, že korekční zesilovač byl proměřován až do frekvencí 3MHz!! Po čas celého měření, na všech frekvencích nevykazoval žádných tvarových změn výstupního signálu, vždy se jednalo pouze a pouze o změnu úrovně, velikosti signálu!

Při měření jiných konstrukcí korekčních zesilovačů tato vlastnost neplatila, většina korekčních zesilovačů již tvarově deformuje signály v pásmu pod 20kHz.

Tato skutečnost mne právě vedla k řešení korekčního zesilovače v „zapojení Federmann“. Většina konstruktérů se doslova honí za skreslením koncového stupně daleko pod 0,1% na straně jedné a vůbec jim na straně druhé nevadí zkreslení vytvořené v předchozích stupních a to běžně na kmitočtu 20kHz zkreslení vyšší než 10%!!!

Pokud považuji za potřebné přenášet běžně pásmo od 5Hz a ž po minimálně 200kHz, pak je nutné v celém rozsahu zaručit i zkreslení řádově 0,1%. Všechny uvedené konstrukce jsou konstruovány tak aby tyto hodnoty byly splněny pro všechny použité prvky v celé přenosové cestě!! Korekční zesilovač toho není výjimkou.

  .

 

 

Na obrázku 4 je opět naměřená přenosová charakteristika korekčního zesilovače. Je zde zřejmé zesílení v okolí 1kHz cca +6dB, ale také převýšení zesílení od této úrovně na kmitočtech 20Hz a 20kHz. Červeně je znázorněna hranice +6dB. Mimo to je zřejmé i zesílení na ostatních kmitočtech.

  .

 

Na obrázku 5 je opět naměřená přenosová charakteristika korekčního zesilovače. Je zde zřejmé zesílení v okolí 1kHz cca +6dB, ale také pokles zesílení od této úrovně na kmitočtech 20Hz a 20kHz. Mimo to je zřejmé i zesílení na ostatních kmitočtech.

Zapojení

Pokud jsme již korekční zesilovač oživili pak jej můžeme napevno zapojit. Při zapojení je vždy kritické zapojení zemí, kde nesmíme vytvořit spolu s ostatními zapojenými díly smyčku. Platí obdobně jako je tomu u koncového stupně. Zem je nutno připojit dle možnosti jenom jednou.

Upevnění

Upevnění je vhodné si rozmyslet před vlastní konstrukcí. Dále pak spoj upravíme před započetím jeho osazování. Rozměr ořezaného plošného spoje je 25x157mm (25x169mm).

Pokud použijeme upevnění za potenciometry, pak je vhodné správně zarovnat obrys plošného spoje, hlavně v přední části. Pokud jme tak neučinili použijeme pod potenciometry podložky, čímž se nám oddálí plošný spoj od předního panelu. Při tomto uchycení můžeme spoj ze stran zkrátit.

Jako další možnost je uchytit plošný spoj za k tomu přichystané otvory ø3mm. Pokud jsme již tuto část plošného spoje neodstranili.

Závěr

Na obrázku 6 je pohled se strany součástek shodný s potiskem plošného spoje. Jedinou odlišností od potisku je použití tandemových potenciometrů. Ve vlastním návrhu byly použity, z důvodu srozumitelnosti schématu, potenciometry dva jednoduché, odtud i jejich značení 2A-2B a 3A-3B.

  .

 

 

Na obrázku 7 je obrazec plošného spoje, je nutno uvést že většina vodivých cest je provedena o šířce 0,25 či 0,3mm! Otvory jsou opět ve většině případů ø0,7mm.

.

 

Seznam součástek

Kondenzátory

  • C1       10u/35
  • C2       15
  • C3       47u/16
  • C4       470u/35
  • C5       47u/16
  • C6       10u/35
  • C7       10u/35
  • C8       2n2±5%
  • C9       2n2±5%
  • C10      18n±5%
  • C11      68
  • C12      M1
  • C13      10u/35
  • C14      15
  • C15      10u/35
  • C16      10u/35
  • C17      2n2±5%
  • C18      2n2±5%
  • C19      18n±5%
  • C20      68
  • C21      M1
  • C22      470u/35

Diody

  • D3       4148
  • U$1      R 3mm          LED3MM

Potenciometry

  • P1            25k/N, P162ML
  • P2A-B     2 X 100k/N, PS16SL
  • P3A-B     2 x 100k/N, PS16SL
  • P4            2 x 25k/G, PS16SG

Odpory

  • R1       100k
  • R2       2k7
  • R3       2k7
  • R4       1k
  • R5       22k
  • R6       470
  • R7       560
  • R8       100
  • R9       100
  • R10      22k dle textu „volba zesílení“
  • R11      10k
  • R12      2k7
  • R13      2k7
  • R14      560
  • R15      39k
  • R16      6k8
  • R17      39k
  • R18      6k8
  • R19      2k7
  • R20      100
  • R21      100
  • R22      2k7
  • R23      2k7
  • R24      120
  • R25      100
  • R27      560
  • R28      100
  • R29      10k
  • R30      100
  • R31      22k dle textu „volba zesílení“
  • R32      100k
  • R33      2k7
  • R34      2k7
  • R35      560
  • R36      39k
  • R37      6k8
  • R38      39k
  • R39      6k8
  • R40      2k7
  • R41      100
  • R42      100

Konektory

  • SL1                     MSH02-5P
  • SL2                     MSH02-5P

Transistory

  • T1       BC639
  • T2       BC639
  • T3       BC639
  • T4       BC639
  • T5       BC640
  • T6       BC639
  • T7       BC640
  • T8       BC639
  • T9       BC639
  • T10      BC639
  • T11      BC639
  • T12      BC640
  • T13      BC639
  • T14      BC639
  • T15      BC639
  • T16      BC639
  • T19      BC640
  • T20      BC639
  • T21      BC639
  • T22      BC639
  • T23      BC639
  • T24      BC640

PS:

Lze objednat na: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

 

Diskuse

Plošné spoje 

 

 

 

L

Nejnovější

Copyright © 2019 Hi-FI svět. Všechna práva vyhrazena.
Joomla! je svobodný software vydaný pod licencí GNU General Public License.

B

Hi-Fi svět - ISSN 1803-733X

Stránky vydává Bohumil Federmann, Kunovice 7, 75644 Loučka, Česká republika, federmann@seznam.cz