Võimendi
projektHelisagedusvõimendiStruktuurIga
võimendi koosneb eelvõimendist ehk pinge- ja reguleervõimendist,
ning võimsusvõimendist ehk lõppvõimendist. Eelvõimendi põhilised
plokid on struktuurskeemil näidatud. Konkreetses võimendis võivad
mõned struktuurskeemil näidatud plokkidest puududa. Üks aste võib
täita mitut ülesannet, näiteks töötada korraga tämbri
regulaatorina ja pingevõimendina, ka plokkide järjestus võib olla
teistsugune, näiteks pingevõimendusaste võib olla
tämbriregulaatorist
eespool . Stereovõimendi puhul on kaks
samasugust kanalit A ja B
kanal . Stereovõimendis töötavad rööbiti
kaks võimenduskanalit ja lisandub stereotasakaalu
regulaator ehk
stereobalanss.
Helisagedusvõimendi
struktuurskeemi määravad temale esitatavad nõuded. Neid
väljendatakse kvaliteedi parameetrite ehk tunnussuuruste kaudu.
Olulisemad
parameetrid on:
- Väljundvõimsus
- Modulatsioonimoonutus ehk ebalineaarmoonutus
- Talitussagedusala ehk läbilaskeriba laius
- Müratase
VäljundvõimsusHelisagedusvõimendit saab
iseloomustada mitut liiki väljundvõimsustega:
- Nimiväljundvõimsus (Pn) – ehk siinusvõimsus või püsivõimsus ning ruutkeskmine (RMS), mida võimendi annab 1000 Hz-lise siinuselise sisendpinge korral nimiväljundkoormusele tingimusel, et väljundpinge harmooniliste moonutustegur (Kh) ei ületa etteantud suurust. Nimiväljundvõimsuse saab vajaliku helirõhutaseme järgi arvutada (Jaotises 7.11 esitatud metoodika järgi Abo raamatus).
- Maksimaalne väljundvõimsus (Pmax) – on selline võimsus, mille puhul Khmax ulatub 10%-ni. Mõlemat neid võimsusi peab võimendi taluma kestvalt (kehvade puhul vähemalt 10 min. aga korralik võimendi lõpmatuseni). Püsiva siinusvõimsuse korral on võimendi stabiliseerimata toitepinge madalam kui nõrga signaali puhul, sest stabiliseerimata toide hakkab kõikuma tarbitava voolu taktis. Muusika signaalipinge sisaldab impulsse, mille amplituud on kuni 10 korda suurem signaalipinge kesksuurusest, selliste impulsside ajal ei jõua toitepinge alaldi suuremahtuvusega filterkondensatoritel (silukondensaatoritel) langeda, mistõttu impulsside väljundvõimsus niinimetatud muusikaväljundvõimsus (Pm) on suurem kui nimiväljundvõimsus püsisignaali puhul. Näiteks võimendi raadiotehnika 020 stereo Pn = 50W, Kh = 0,5%, Pmax = 60W, Kh = 10, Pm = 70W. Stabiliseeritud toitepinge korral on nimivõimsus ja muusikavõimsus võrdsed.
Mittelineaarmoonutus ehk
ebalineaarmoonutusEbalineaarmoonutusi
iseloomustatakse harmooniliste
teguriga (Kh). Transistorvõimendite
Kh ei ületa keskmistel
sagedustel 1%. Teatud lülitustehniliste
võtetega on saavutatav palju parem tulemus, kus Kh = 0,01%.
Talitussagedusala alumise ja ülemise piiri
alas harmooniliste tegur
teataval määral suureneb. Signaaliallika ja võimendi baasi
karakteristikud ei ole alati täpselt teada ja seetõttu loetakse, et
nende harmooniliste tegurid liituvad geomeetriliselt.
Kui
näiteks võimendisse, mille Kh1 = 1% anda
signaal magnetofonist,
mille Kh2 = 2%, siis võimendi väljundsignaali Kh =
ruutjuur (Kh1
ruudus + Kh2 ruudus).
SagedustunnusjoonMäärab alumise ja ülemise
piirsageduse, millel sagedusmoonutus jääb etteantud
piiridesse .
Tehniliselt ei
valmista raskusi teha võimendi sagedusalaga mõnest
Hz-st kuni 100 kHz-ni, kuid valdava enamiku heliallikate
sagedused koos ülemtoonidega mahuvad sagedusalasse 40...14 000 Hz. Seetõttu
võimendi oluliselt laiem talitussagedusala ei paranda kuigivõrd
heli kvaliteeti. Nimetatud sagedusalast väljaspool olevad
infra - ja
ultraheli sageduslikud mürakomponendid koormavad võimendit ning
põhjustavad lisamoonutusi ja tekitavad häireid ka kuuldavas
sagedusalas. Seepärast tuleb võimendi talitussagedusala laius
valida lähtuvalt võimendatavast signaalist, see tähendab tema
sagedusspektri laiusest.
Piirsagedused valitakse standardsageduste
reast. Vahemikus 100 Hz...1000 Hz on nendeks sagedusteks 100, 112,
125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560,
630, 710, 800, 900, 1000 Hz.
Sagedusvahemikus 1...100,
1000...10 000 ja 10 000...100 000 Hz vastavalt kordsed teguriga
0,1, 10 ja 100.
Võimendi talitussagedusala on
soovitav valida kummaltki poolt ühe kuni kolme astme võrra laiem
signaaliallika sagedusalast. Seejuures tuleb valida nii, et võimendi
sagedusmoonutus piirsagedustel ei ületaks 3 dB.
MürataseSuhtelist
mürataset väljendatakse tegeliku mürapinge ja seadme
nimiväljudnpinge suhtena dB-des. Võrgutoitega seadmetes võib
võimendi müra olla põhiliselt tingitud alaldatud toitepinge
pulsatsioonist, kui
silufilter on puudulik.
Seljuhul kasutatakse veel
suhtelise võrgumürataseme (Avm).
Kui näiteks helisagedusvõimendi
nimiväljundpinge koormusel on 10V ja võrgumüra pinge 10mV, siis
Avm = 20log x (0,01 / 10) = -60 dB. Helisagedusvõimendi müratase
peabki olema vähemalt -60 dB.
On käibel ka signaali ja müra
suhte mõiste. Seadme signaali ja müra suhe dB-des on
absoluutväärtuselt sama suur kui suhteline müratase, kuid
positiivse märgiga.
Sisend - ja
väljundparameetridSignaaliallikaid
ja võimendeid toodetakse enamasti
omaette üksustena, et erinevate
firmade poolt toodetud aparaate oleks võimalik normaalselt, see
tähendab moonutusvabalt ja kaovabalt, omavahel ühendada on
rahvusvahelise standardiga kindlaks määratud nende sisend- ja
väljundtakistused ning vastavad
pinged .
Helisagedusvõimendi
sisendtakistus kΩ-des järgmiste signaaliallikate ühendamiseks:
- Gramofoni magnethelipea (47kΩ +/- 10%)
- Biesoelektriline helipea (470 kΩ)
- Tuner, raadiodetektor, magnetofoni pingeväljund (220 kΩ)
Tuneri,
detektori ja magnetofoni pingeväljundi väljundtakistus ei tohi olla
üle 22 kΩ. Järgmise aparaadi sisendtakistus peab olema 10 korda
suurem eelmisest aparaadist.
Signaaliallikate väljundpinged
voltides on vähimate lubatud suurustena järgmised:
- Gramofoni magnethelipea, nominaalne 0,005V (0,002V min.)
- Biesoelektriline helipea, nominaalne 0,5V (0,2V min.)
- Tuner, raadiodetektor, magnetofoni pingeväljund, nominaalne 0,4V (0,2V min.)
Mikrofonide
ja nende ühendussisendite nõutavad parameetrid on tabelis
6.1 Abo raamatus.
Helisagedusvõimendi
eelvõimendite väljundtakistus võib olla mitte rohkem kui 1 kΩ ja
võimsusvõimendi sisendtakistus peab olema vähemalt 10 kΩ (10
korda suurem). Eelvõimendi
standartne väljundpinge ja
võimsusvõimendi vähim sisendpinge, millele vastab
nimiväljundvõimsus võimsusvõimendi väljundis, mis on 1V.
Võimsusvõimendi
väljundtakistus (Rv) peab olema vähemalt 3 korda väiksem kõlari
nimitakistusest (Rk). Seljuhul summutab võimendi väljundtakistus
rahuldavalt kõlarite võnkesüsteemi vabavõnkumisi nende
resonantssagedusel. Tegelikult on saavutatav väljundtakistus
kümnendikes Ω-des, kuid erilülituste abil saab väljundtakistuse
muuta 0-ks või negatiivseks. Kõlari summutamise teguri (Fd = Rk /
Rv) arvutamisel tuleb arvestada ka juhtmete takistust.
Nimisisendtakistusteks on kõlaritel 4 Ω ja 8 Ω ning kuularitel
16 Ω. Kuularite takistused võivad olla ka 8, 100, 200, 300, 600,
1000, 2000 ja 4000 Ω. Võimendi kuulari takistus peab olema 120 Ω
+/- 20% ja võimsus selles väljundis vähemalt 0,1W ehk 100mW. Kui
võimendi väljundvõimsus on alla 10W, siis kuulari väljundi
takistust ei normita.
Stereovõimendite
eriparameetridKanalite võimendused ei või erineda omavahel rohkem kui 2 dB vähem
nõidlikkel, mitte rohkem kui 3 dB, helitugevusregulaatori mistahes
asendi puhul. Ka kanalite sagedustunnusjooned ei või erineda
teineteisest üle 2 dB, vähemnõudlikkel mitte üle 3 dB,
tämbriregulaatori mistahes asendi puhul. Kanalite vaheline sumbumus
sagedusel 1000 Hz peab olema vähemalt 40 dB, vähemnõudlikkes
vähemalt 30 dB.
Võimendi astmete nõutavad
parameetridAmatöörkonstruktor
koostab amatöörskeemi mitmest allikast saadud skeemidega astmetest.
Et need omavahel
sobiksid peavad nende sisend- ja väljundtakistused
ning sisend- ning väljundpinged, kuid ka mitmed muud parameetrid
olema teatud kindlate suurustega (tabel 6.2 Abo raamatus on esitatud
struktuurskeemile vastavate plokkide soovitatavad parameetrid).
Parameetrid on esitatud kolmel tasemel. Algtaseme parameetritega
plokkidest saab koostada võimendi, mis
rahuldab näiteks standardiga
DIN 45500, Hi-Fi parameetritega aparatuurile miinimumsuurustena. Kui
plokid on keskastme parameetritega on võimendi tunnussuuruste
poolest samal tasemel
parimate Hi-Fi klassi võimenditega, mis on
toodetud umbes 25 aastat tagasi, see tähendab 80-ndate aastate
algul.
Kõrgtaseme parameetrid on
mõeldud perspektiivsetele võimenditele. Võimendi on soovitav
valmistada ühe kvaliteedi tasemega plokkidest.
Eelvõimendus astmed Eelvõimendi astmed võimendavad
signaali allika pinge samale
tasemele signaalidega mis saabuvad
teistest sisenditest.
MikrofonivõimendiVäikese
sisendpinge tõttu peab
mikrofoni võimendi nagu ka gramafoni
võimendi olema võimalikult madala müratasemega seepärast tuleb
kasutada võimalikult väikese omamüraga ja suure h21E suurusega
räni transistore(nt KT3102DE , tema vanem varjant on KT342D).
Transistorid on vaja rakendada tööle mikrovoolu reziimis st nõrga
kollektor vooluga
valides IC
suuruseks. Ic=25...250μA. Suurema takistuslike mikrofonide korral
tuleb valida väiksem Ic suurus. Autonoomse toitega võimendus aste
6.2A ABO lk 302 on mõeldud mikrofonide tundlikuse suurendamiseks ja
ühendatakse väikese
plekk varje sisse paigutatuna mikrofonijuhtme
ja selle pistiku vahele. Madala mürataseme saavutamiseks tuleb
eelnimetatud
skeemil takisti R1 abil seada transistori toitevooluks
0,15-0,25mA. Müravaese transistori võimendusastme (6.2B joonisel)
sisend transistoril VT1, Ic kollektorivool on ainult 2,5μA mistõttu
mürategur ühevoldilise väljundsignaali suhtes on vähemalt -78dB.
Võimendi sisendtakistus on 200kΩ mistõttu mikrofoni takistus võib
olla kuni 50kΩ ja talitlus
sagedusala 20Hz -20kHz, vajalik
võimendustegur Ku=R4/R3 le.Takisti R4 skeemis muudab tagasisidet.
Pingejagur moodustab R4 jast ja R3 est. Mikroskeemiga K548YH1. Selle
mikroskeemi eelised üldotstarbeliste OP võimendite sees on väiksem
omamüra ja väike modulatsiooni moonutus Kh 0,1%,tal on 1
polaarne toide ja tema sees on
integraalne pinge
stabilisaator ja või peale
panna 9-15V ini ja sagedus
korrektsioon on ka sees. Selle mikroskeemi
kummagi võimendi kummagi sõltumatu võimendus kanali talitlus
sagedusala on 20Hz-20kHz ebaühtlusega -1dB, nimi sisendpinge 1mV.
Suurim lubatav pinge on kuni 30mV. Nimi väljundpinge on kuni 250mV,
signaali ja müra suhe vähemalt 69dB. Harmooniliste tegur
väljundpingel 5V 0,2%. Skeemi 6.2C l on näidatud ühe kanali skeem.
Piesohelipea
Pieso
helipea sobitamisel võimendi sisendtakistusega tuleb arvestada ,et
pieso element kujutab endast kondensaatorit mahtuvusega umbes
500-700pF. Selle kondensaatori
mahtuvus takistus olles rööbiti
piseso elemendi kui voolu generaatoriga ongi piesoelemendi sise
takistuseks sageduse tõustes kondensaatori mahtuvustakistus Xc
väheneb, nt sagedusel 100Hz Xc=3MΩ ja sagedusel 16kHz=20kΩ ,siis
väheneb vastavalt ka helipea väljundpinge. Siis väheneb vastavalt
ka helipea väljundpinge sõltuvalt mikrofoni sisetakistusest ,seega
on mikrofoni pea heliülekande sagedus
tunnusjoon päris lähedal
standartsele sagedus tuunusjoonele(6.3).
Pieso
helipea tunnusjoon langeb kogu talitlus sagedusalas enamvähem
ühtlaselt vaid tingimusel ,et võimendi sisendtakistus on vähemalt
1-2MΩ kuid ka sellegi takistuse korral, tekib madalamatel
sagedustel alla 500Hz teatav võimenduse langus kuid see on võimalik
kompenseerida tämbri regulaatoriga.
Magnet helipeaMagnethelipea tunnusjooneks on
enamvähem rõhtsirge st et väljundsignaal on nõela
teraviku konstantse kiiruse korral sagedusest sõltumatu. Seepärast on sellel
helipeal väljundisgnaali tingimatta tarvis sageduslikult
korrigeerida . See signaal on väga nõrk, 2-5mV ja vajab umbes 100*
võimendust. Transistoridega korrektsioon võimendi on joonisel 6.5A.
Helitugevus ja stereo tasakaaluregulaatoridHelitugevus
regulaator võimaldab valida sobiva heli põhiliselt selleks ,et
muuta takistit pinge jagurina potensiomeeter lülituses.
Helitugevusgeneraatori kavandamisel tuleb pidada silmas kaht
kuulmisfüsioloogilist omadust: Talutav helivaljudus on tekitavast
füüsikalisest helirõhust ja sellega võrdelisest helitugevusest
logaritmilises sõltuvuses, st helirõhu tõusmisel heli suureneb. Et
heli valjuks muutuks reguleertakisti liuguri ühtlasel pööramisel
või lükkamisel lineaarselt peab reguleertakistil olema
logaritmilisele
vastupidine reguleertunnusjoon, see tähendab
reguleertunnusjoon peab olema
eksponentsiaalne . Selleks sobivad on
takistid:
λ1/λn
Kui B tunnusjoonega regulaatori
liugur on keskasendis, siis tema väljundpinge Uv = 0,1.
Kui
püsiva helirõhu taseme korral tõsta signaali sagedust sagedusest 2
kHz kõrgemale või vähendada sagedusest 500 Hz madalamale, siis
kuuldav helivaljusus väheneb ja suhteliselt seda enam, mida madalam
on helirõhu tase keskmistel sagedustel, seetõttu helivaljususe
vähendamisel kaovad helist madalad ja nõrgenevad kõrged sagedused.
Niisugune sagedusmoonutus helitugevuse reguleerimisel ei ole
täielikult kõrvaldatav tämbriregulaatori abil ja see oleks ka
ebamugav kui helitugevuse reguleerimise järel peaks reguleerima ka
helitämbrit.
Et
madalate ja kõrgete sageduste õige tasakaal kesksageduste suhtes
jääks sõltumatuks heli tugevuse regulaatori asendist, tuleb
helitugevuse regulaatori ülekandeteguri vähendamisel, see tähendab
liuguri lähendamisel ühisjuhtmele peab suurendama võimendust
kõrgetel
ja eriti madalatel sagedustel.
Sellega kompenseeritakse nendel sagedustel kõrva tundlikkuse
vähenemisest põhjustatud helivaljususe vähenemine
kuulmishaistinguna. Selleks mõeldud lülitusi nimetatatakse
sageduskompenseeritud ehk kuuldeõigeteks helitugevusregulaatoriteks.
Sageduskompenseeritud ehk
kuuldeõige helitugevusregulaatorSelleks
kasutatakse enamasti ühe või kahe lisaharundiga reguleertakistit.
Harunditega ühendatakse sageduskorrektsioonelemendid. Kui
regulaatori liugur läheneb harundi kohale osutuvad
korrektsioonielemendid ühendatuks regulaatori väljundklemmiga. Mida
madalam on sagedus, seda suurem on kondensaatori reaktiivtakistus ja
seda suurem ka regulaatori väljundpinge. Kõrgetel sagedustel tõstab
signaali suhtelist taset helitugevue vähendamisel reguleertakisti
ülemise viigu ja liuguri vahele ühendatud kondensaator.
Korrektsioonelementide orienteeruvad suurused on toodud skeemidel.
Reguleertakisti teistsuguste takistuste puhul tuleb
korrektsioonelementide suurusi täpsustada arvutuse teel või
katseliselt vastavate diagrammide järgi (joonis 6.7. lk. 309).
Helitugevust saab kuuldeõigelt
reguleerida ka ilma harunditeta takisti abil (joonised 6.8. ja 6.10.
lk. 310 ja 311). Soovitatav kasutada harunditega.
Et
sageduskompensatsioon oleks õige peab helitugevuse tase regulaatori
suurima helitugevuse asendis olema lähedane 90-
nele foonile (võib
olla vahemikus 85...90 fooni), sest suurtel helitugevustel on
samavaljusjooned võrdlemisi sirged. See helivaljus tase on soovitav
konkreetses kuulamisruumis välja reguleerida nivoomõõturi
(müramõõturi) abil, muutes helisagedusvõimendi pingevõimendust
eel- või võimsusvõimendis. Helitugevusregulaator peab seejuures
olema maksimaalsele helitugevusele vastavas asendis. Mõõteriista
puudumisel on võimalik etteantud helirõhu taseme saavutamiseks
vajaliku väljundvõimsus ligikaudselt määrata jaotises 7.11.4
toodud valemiga.
Sageduskompensatsiooni elemendid
on otstarbekas varustada lülititega, et neid saaks tarbe korral
välja lülitada kuularite
kasutamisel , mikrofonist saadava signaali
võimendamisel ja muudel
juhtumitel .
Helitugevusregulaatori
asukoht ja selle takistusHelitugevusregulaator
paigutatakse signaaliallikate ümberlüliti järele, harilikult enne
või pärast filtreid. Regulaatori abil helitugevuse vähendamisel
nõrgeneb regulaatorile eelnevate astmete omamüra ehk kahin. Need
eelnevad astmed peavad seljuhul olema suutelised taluma suurt
ülekoormust, seejuures signaali moonutused peavad jääma
võimalikult märkamatuks.
Helitugevusregulaatorit
tuleb vaadelda eelneva signaaliallika suhtes koormusena ja järgneva
astme suhtes signaaliallikana, seepärast on soovitav et
helitugevusregulaatori takistus (R) oleks vähemalt 10
korda suurem
temale eelneva astme väljundtakistusest ja sama palju
kordi väiksem
järgmise astme sisendtakistusest. Näiteks tabelis 6.2 on toodud Rv
= 1 kΩ ja
Rs
= 100 kΩ korral peaks olema helitugevusregulaatori takistus R = 10
kΩ. Kui Rv = 1 kΩ ja Rs = 1 mΩ võib valida heliregulaatori
takistuse piirides R = 20...51 kΩ. Kui nimetatud takistuste
vahekord osutub väiksemaks kui 10 korda, siis halveneb helitugevuse
reguleerimise sujuvus ja sageduskompensatsioon.
Helitugevuse
elektronregulaatoridNeed
regulaatorid on tavalistest
ehk mehaanilistest regulaatoritest märksa töökindlamad. Ka nende
häirekindlus on suurem, sest regulaatori võib paigutada vahetult
järgneva võimendusastme sisendi juurde. On lihtne kasutada
helitugevuse distantsjuhtimist. Reguleerelemendina kasutatakse
põhiliselt väljatransistori, sest tema kanali takistus sõltub
oluliselt paisupingest (Ugs).
Joonisel 6.8 on antud üks
sensorlülitiga elektronregulaatori võimalikke
skeeme leheküljel
310 (ei ole soovitatav kasutada).
Stereotasakaalu regulaatorSee on vajalik väljundvõimsuse
ümebrjaotamiseks stereokõlarite vahel, et viia helipildi näiv
asukoht kõlarite vahelise
ruumiosa keskpunkti .
FilterlülitusedHea helikvaliteedi saavutamiseks
peab võimendi talitlussagedusala olema laiuselt vähemalt võrdne
võimendatava signaali spektri laiusega. On teada ,et
ultra lühilainel edastatavate raadiosaadeta ja helisalvestuste sagedused
ulatuvad 30Hz-50kHz ini mis tagab kõrge helikvaliteedi ka
muusika saadete puhul. See vastu pikk, kesk ja lühilaine saatjate vastuvõtul
piirdub sagedusala 5-8kHz iga kõrgemate sageduste poolt.
Kõne on arusaadavam kui
sagedustunnusjoon hakkab
langema sagedusest 200 Hz ja madalamatel
sagedustel.
Paljud
raadiolüöitused ja helisalvestusseadmed tekitavad väljaspool
kasulikke sageduste riba häireid. Näiteks transistoridele on omane
laiaribaline kahin ehk niinimetatud valge müra. Näiteks kramafoni
plaadi ajur tekitab vibratsiooni tõttu madalsageduslikke ja
allapoole kuuldepiiri jäävaid
infraheli sagedusi. Magnetlindile ja
heliplaadile salvestatuga kaasneb kahin ka kõrgemast helisagedusest
ülalpool, sealhulgas kuuldepiirist kõrgemal, see tähendab
ultraheli sagedusel. Kõik need häired põhjustavad peale otsese
segava müra ka intermodulatsioonimoonutusi, see tähendab et need
sagedused omavahel tekitavad veel uusi sagedusi.
Neil põhjustel on kasulik ära
lõigata, see tähendab välja
filtreerida , signaali kasulikust
sagedusalast alla- ja ülespoole jäävad sagedused. Selle tarbeks on
kõige kohasemad aktiivsed, see tähendab transistoride või
operatsioonvõimenditega Rc
filtrid . Selliste filtrite arvutusmeetod
on esitatud Abo raamatus jaotises 1.10 ja 1.11. (ka lk. 319 punkt
6.5.2).
Juuresoleku filter See
võimaldab kõnest ja laulutekstist paremini aru saada, sest
esineja nagu tõuseks esiplaanile. Selline filter suurendab võimendust
300-st kuni 3000 Hz-ni. Selleks sobib näiteks OV-ga vastuside
ahelasse ühendatud kaksik T-sild häälestussagedusega umbes 2000
Hz. Takistiga R3 (joonisel 6.20 Abo raamatus) saab muuta filtri
sagedustunnusjoone kallet piirides 0...12 dB. Selle lülituse
modulatsioonimoonutustegur sagedusel 1 kHz ja väljundpingel 10V ei
ületa 0,1%.
Ümberlülitavad filtridLk. 322 punkt 6.5.7. Abo raamatus
Sisendkommutaatorid
ja pingevõimendusastmedSisendkommutaatoridVõimendit
kasutatakse tavaliselt mitmest allikast saadava signaali
võimendamiseks, et oleks lihtne üle minna ühelt signaaliallikalt
teisele tuleb võimendi sisendisse teha iga signaaliallika jaoks
omaette sisend pesa ja üldine signaalide ümberlüliti. Nii
moodustuva signaali kommutaatori üks võimalikke skeeme on joonisel
6.26 Abo raamatus. Peasde kontaktid tuleb ühendada vastavalt
standardile
(peab ära näitama kontaktide
numbrid ).
Kui stereomikrofoni asemel on
kaks monomikrofoni, siis tuleb pesa (X1) asendada kahe pesaga,
kasutades mõlemal kontakte 1 ja 2. Mikrofoni
sisendile järgneb
stereofooniline mikrofonivõimendi.
Vana tüüpi transistorraadiote
detektorväljundpinge on 25 mV. Kui soovitakse võimendada ka sellise
vastuvõtja signaali on vaja lisaks tuuneri pesale (X2), kuhu antava
signaali pinge on vähemalt 250 mV veel raadiopesa koos eelvõimendi
ja ümberlüliti sektsiooniga. Eelvõimendi võimendab 25 mV-lise
raadio väljundsignaali vähemalt 250 mV-ni.
Muidugi
võib vastavalt vajadusele lisada sisendpesasid teistegi
signaaliallikate jaoks, näiteks teleri heli või mitmesugused
elektri muusikariistad. Kõigi signaaliallikate pinged
sisendkommutaatori väljundis peavad olema vähemalt 0,2 V. Signaali
tasemete ühtlustamiseks võib lisada pistiku
pease järele
seadetakistid. Näide on toodud joonis 6.26 A Abo
raamtus .
Ümberlülitiks sobib sõltuva fikseeringuga lüliti P2K, mille igal
sektsioonil on kaks ümberlülituskontakti. Sisselülitamata lülitid
ühendab lüliti ühisjuhtmega, et nende signaal mahtuvussidestuse
kaudu võimendi sisendisse ei pääseks.
PingevõimendusasteVõimsusvõimendi
vajab umbes 1V-list sisendpinget. Eelvõimendis võib tõsta pinge
sellele tasemele näiteks tämbriregulaatori juurde
kuuluvas võimendusastmes või siis eraldi pingevõimendusastmes. Kui see on
eraldi astmes tehtud, siis nimetatakse seda normivaks võimendiks,
sest ta viib väljundpinge vastavusse normitud suurusega. Selle astme
võimendus on soovitav teha muudetavaks seadetakisti abil, et oleks
võimalik täpselt välja reguleerida vajalik väljundpinge, mis
antakse võimsusvõimendi sisendile ning võrdsustada mõlema
stereokanali võimendus. Et saada madalam mürataseme ja väikese
sagedus- ja modulatsioonimoonutusega võimendit kasutatakse
harilikult kahe otsesidestuses transistoriga tugevasti
vastusidestatud lülitust.
Eelvõimendite näitedAbo raamatus lk. 324...328.
Vastavalt struktuurskeemile
kombineerides saab koostada mitmesuguseid eelvõimendeid (6.7.1. on
antud kahekanaliline eelvõimendi).
- Ekvalaiseriga eelvõimendi – eelvõimendi nimiväljundpinge on tavaliselt 1V. Kui väljundtakistus on umbes 100 kΩ, siis võimsusvõimendiga sobitamiseks tuleb kasutada emitterjärgurit, sest võimsusvõimendi sisendtakistus on palju väiksem ja otseühenduse puhul ei sobitu eelvõimendi väljundtakistusega.
VõimsusvõimendiSelle
ülesandeks on anda kõlarisse nõutud võimsusega signaal.
Võimsusvõimendi koosneb üldjuhul sisendastmest, tüürastmest ja
väljundastmest. Sisendastmesse antakse eelvõimendist võimendatav
signaal ja võimsusvõimendi väljundist vastuside signaal. Tüüraste
võimendab signaali pinge väljundastme läbitüürimiseks vajaliku
amplituudini. Nii sisend- kui tüürastme ülesannet võib lihtsaimas
võimendis täita üks
transistor või operatsioonvõimendi.
Väljundaste võimendab põhiliselt voolu. Mõnel juhul vähesel
määral ka pinget. Põhiline pingevõimendus on teostatud sisend-
või tüürastmes.
Et
kõlari saaks ühendada võimendi väljundisse ilma väljundtraffota,
peab väljundastmel olema väike väljundtakistus. On soovitav et see
takistus oleks 3...10 korda väiksem kõlari nimitakistusest, sest
siis sumbuvad kõlari membraani vabavõnked kiiremini. Takistuse
edasisel vähendamisel pole summutamise seisukohalt mõtet, sest
võnkeid summutava väljundtakistusega jääb järjestikku kõlari
enda takistus. Ühtlasi suureneb väljundtakistuse vähenedes
kõlarisse kanduv võimsus, see tähendab paraneb energia ülekande
kasutegur.
Vastastakt – väljundasteEmitterjärgurina
toimiva väljundastme kasutegurit saab suurendada kuni kolmekordseks
kui viia transistor B klassi režiimi, see tähendab vähendada
kollektorvoolu lähtetööpunktis umbes 5%-ni maksimaalsest
suurusest . Sellises režiimis võimendab npn transistor ainult
sisendsignaali positiivseid poolperioode, sest ainult sellise
polaarsuse korral on transistori emittersiire päripingestatud, see
tähendab transistor
avaneb .
Sisendsignaali
negatiivsete poolperioodide võimendamiseks tuleb rööbiti
transistoriga VT1 ühendada teine pnp transistor VT2 põhinev
emitterjärgur. Nii saadud lülitust nimetatakse vastastakt
lülituseks, sest ta töötab kahetaktilises režiimis, see tähendab
kummagi õla transistorid juhivad sisendsignaali poolperioodide kaupa
(vaheldumisi), see on võimsusvõimendi väljundastme tüüplülitus.
Kui transistoridel on ühesugused tunnusjooned siis signaali
puudumisel tekitab transistoride nõrk algvool (jõudevool) on nõrk
ja pingelangud transistoridel võrdsed, siis pinge punktide m ja n
vahel puudub, see tähendab emitterite ühenduspunktil on ühisjuhtme
potensiaal . Koormust läbivad transistoride emittervoolud on seljuhul
täpselt võrdsed ja vastassuunalised. Tegelikult erinevad
väljundastme õlgade parameetrid kuigivõrd teineteisest, mille
tagajärjel kõlareid läbib teatav
alalisvool , ka sisendsignaali
puudumisel. See vool nihutab kõlari võnkepooli püsivalt
keskasendist kõrvale. Punkti
m potensiaali nullistamiseks rakendatakse sellest punktis
alalispinge vastusidet võimsusvõimendi sisendastmesse.
Sellele
vaatamat tekib astme väljundis tugev alalisvoolu
impulss võimendi
sisselülitamisel. Samuti püsib alalisvool ühe õla transistori
rikke tõttu. Et need voolud ei vigastaks kõlarit varustatakse
võimendi sageli kaitselülitusega. Väljundastme ebasümmeetria
puhul katkestab kaitselülitus kõlari toite vooluringi.
Võimsusvõimendi toideSkeemil
B oleva vastastakt lülituse puhul on vaja kahte võrdset kuid
vastandpolaarsusega
toiteallika pinget. Vastastakt astet on võimalik
toita ka ühest toiteallikast, seljuhul jääb transistoride
emitterite ühenduspunkti pool toitepingest. Eralduskondensaatori
mahtuvus (mikrofaradites) tingimusel, et võimsus koormustakistil Rk
ei väheneks madalam piirsagedusel Fa rohkem kui 1 dB. Ce peab olema
suurem või võrdne 10 astmel 6 / π x Fa x Rk.
Elektrolüütkondensaatori
kasutamisel sidestuselemendina tuleb arvestada järgmisi iseärasusi:
- Elektrolüütkondensaatorit läbiv lekkevool normaalse polaarsuse korral on tühine, kuid vastupidisel polaarsusel on lekkevool suur, seetõttu on tal teatav ventiili toime (nagu dioodil ), mistõttu teda läbivale siinusvoolule lisanduvad põhisagedusele harmoonilised sagedused
- Lisaks sellele elektrolüütkondensaatoritel kasvab energiakadu sagedustel üle 2...3 KHz järsult. See vool sõltub omakorda veel kondensaatorile rakendunud alalispinge komponendist. Sellist moonutust saab vähendada kui ühendada elektrolüütkondensaatoriga rööbiti paberkondensaator või plastkondensaator, sest nendel on ka kõrgetel helisagedustel dielektriku kaonurga tangens vähemalt 10 korda väiksem ja puudub ventiili toime. Elektrolüütkondensaatori mittelineaarsed omadused ilmnevad eriti just kõrgetel sagedustel (üle 3 kHz) ja temaga rööbitise paberkondensaatori mahtuvus võib elektrolüütkondensaatori mahtuvusest olla 10...100 korda väiksem.
Võimsusvõimendit
võib toita stabiliseerimata või stabiliseeritud toiteallikast.
Stabiliseerimata toiteallika kasutamisel on soovitav, et toitealaldi
sisetakistus oleks niivõrd väike, et võimendi väljundvõimsuse
suurendamisel nimisuuruseni ei langeks toitepinge mitte rohkem kui
10%. Kuna võimendi suurim väljundvõimsus on võrdeline toitepinge
ruuduga, siis selleks et stereovõimendi kummagi kanali maksimaalsed
väljundvõimsused oleksid teineteisest sõltumatud toidetakse
paremates stereovõimendites kumbagi kanalit eraldi alaldist.
Stabiliseerimata alaldi silufiltri kondensaatori mahtuvus tuleb
valida madalamast helisagedusest ja lubatavast võrgusagedusliku müra
tasemest lähtudes, see on tavaliselt piirides 5000...10 000
mikrofaradit või veelgi rohkem. Stabiliseeritud alaldi ei vaja suure
mahtuvusega filterkondensaatoreid väljundis. Stabilisaator halvendab
kogu toiteploki kasutegurit võrreldes stabiliseerimata toitega.
Võimsusvõimendi
kahepolaarse toiteallika ühepoole pinge E sõltuvalt
nimiväljundvõimsusest Pn ja kõlari nimitakistusest Rk peab olema
stabiliseeritud alaldi korral
E
= 2 x (ruutjuur Pn x Rk) ja stabiliseerimata puhul Est = 2,5 x
(ruutjuur Pn x Rk). Ühest allikast toidetava võimendi toitepinge
peab olema eeltoodud valemitega arvutatust 2 korda kõrgem.
Väljundaste
mille kummaski õlas on vaid üks transistor võib anda koormusele
arvutatud väljundvõimsuse. Suurema väljundvõimsuse saamiseks
asendatakse üksiktransistorid kahest ja suuremalvõimsusel kolmest
või neljast transistorist koosneva lülitusega. Kummaski õlas
võivad olla ühesuguse juhtivustüübiga transistorid. Kui ei ole
kasutada erineva juhtivustüübiga võimsustransistoride
komplementaarseid
paare nagu KT814 (pnp), KT815 (npn) ja KT816, KT817
ja KT818, KT819. Võib kasutada ka kvaasikomplementaarse
väljundastme, selle ühes õlas on liittransistori komponendid
ühesugust juhtivustüüpi teises erisugust juhtivustüüpi.
Meenutame et liittransistoril on see sama juhtivustüüp mis on tema
kõige väiksema võimsusega transistoril. Harilikult kasutatakse
lõppastmes kesksageduslikke ränitransistore, näiteks KT803, KT805,
KT808.
Kvaasikomplementaarne
aste on elektriliselt ebasümmeetriline, sest tema ühes õlas on
sisendi ja ühisjuhtme vahel kaks emittersiiret, teises õlas aga
ainult üks. Koormusega on ühendatud ühe väljundtransistori
emitter ja teise kollektor. Seetõttu on tema modulatsioonimoonutus
suurem kui päris komplementaarseil astmeil ja seda ühe tugevuse
vastuside korral. Kvaasikomplementaarsed väljundastmed on kasutusel
integraallülitustes, kus eritüüpi juhtivusega võimsustransistoride
valmistamine on seotud
tehnoloogiliste raskustega.
Kõik kommentaarid