10.2003, Elektronika dla wszystkich
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Skrzynka
Porad
W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na pytania nade-
słane do Redakcji. Są to sprawy, które, naszym zdaniem,
zainteresują szersze grono Czytelników.
Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie jest w stanie
odpowiedzieć na wszystkie nadesłane pytania, dotyczą-
ce różnych drobnych szczegółów.
Czy triak może działać na prąd stały?
Tak. Jednak trzeba pamiętać, że otwarte tyrystor i triak będą przewo-
dzić do czasu, gdy prąd przewodzenia spadnie poniżej niewielkiej
wartości, zwanej prądem podtrzymywania (typowe wartości podane
są w katalogu). Właśnie ze względu na trudność wyłączenia triaka
i tyrystora rzadko stosowane są one przy prądzie stałym.
zwłaszcza w układach eksperymentalnych. Tymczasem niektórzy
Czytelnicy mają nieuzasadnione przekonanie, że elementy elektro-
niczne są bardzo trwałe i tylko ewidentny błąd spowoduje ich uszko-
dzenie. Tymczasem generalnie rzecz biorąc, półprzewodniki są deli-
katne i do ich uszkodzenia niekiedy wystarczy niewielki ładunek sta-
tyczny, gromadzony w ciele człowieka. Niestety, ryzyko uszkodzenia
elementów jest duże, zwłaszcza w układach, gdzie występują wyso-
kie napięcia i duże prądy. Bardziej doświadczeni elektronicy wiedzą,
że warto mieć zawsze co najmniej dwa egzemplarze danego elemen-
tu półprzewodnikowego, żeby w razie uszkodzenia jednego, nie szu-
kać usterki po omacku. Naraża to wprawdzie na dodatkowe wydatki,
ale trzeba się pogodzić z takim stanem rzeczy i w miarę możliwości
nie kupować pojedynczych egzemplarzy.
Mam problem ze wzmacniaczem gitarowym. Zamiast
wstawić końcówkę mocy (TDA2030), zastosowałem osob-
ny wzmacniacz (TDA7294) i podłączyłem go do „nóżki”
wejścia TDA2030. Wszystko gra.... Ale jest słychać lekkie
buczenie w głośniku i jak dam trochę głośniej i uderzę
strunę A (440Hz), to w głośniku pojawia się dziwny
szum, trzask i syczenie. (...) Może przyczyną są potencjo-
metry po 47kA?
Przyczyny mogą być różne, ale na pewno nie obecność potencjome-
trów o charakterystyce A - liniowej. Opis sugeruje, że problem może
leżeć w zasilaczu (zbyt mała wydajność, bardzo słaba filtracja). Przy-
czyną może też być samowzbudzenie: albo ciągłe, albo pojawiające
się w szczytach wysterowania – to trzeba sprawdzić oscyloskopem.
W tym wypadku prawdziwym źródłem kłopotów może być nieprawi-
dłowe prowadzenie obwodu masy i/lub słabe odsprzęganie zasilania
dla wysokich częstotliwości.
Sam wzmacniacz warto sprawdzić, podając na wejście czysty sy-
gnał wprost z wyjścia odtwarzacza CD (przez potencjometr). Jeśli
wzmacniacz będzie pracował poprawnie, przyczyną może być sam
przedwzmacniacz lub nieprawidłowe połączenie masy przedwzmac-
niacza.
W EdW 2/2001 umieściliście układ o nazwie „Wskaźnik
wysterowania kolumny”. (...) nie do końca rozumiejąc za-
sadę działania wyżej wymienionego (...) pomyślnie i pra-
widłowo wytrawiłem PCB. (...) Okazało się, że układzik
prezentuje istotnie bardzo ciekawy i „bajerancki” efekt
wizualny, ale... żeby tak się działo, trzeba ustawić dosyć wy-
soki poziom głośności dźwięku. I tutaj mam pytanie. W ja-
ki sposób wzmocnić napięcie (np. z wyjścia Line Out kom-
putera) tak, aby układ działał wpełnym zakresie. Czy mu-
szę użyć w tym celu transformatora?! Mówię o komputero-
wym wyjściu Line Out, ponieważ wpadłem na pomysł
umieszczenia wskaźnika z przodu w zaślepce na obudowie.
Myślę, że uatrakcyjniłoby to wygląd mojej „szarej skrzyn-
ki”.
Wskaźnik wysterowania kolumny zawiera diody LED i w sumie po-
trzebuje znacznego napięcia i znacznej mocy, żeby te diody zaświe-
ciły. Problem w tym, że do zaświecenia jednej diody potrzebne jest
napięcie około 2V. Dla kolejnego zaświecania kilku diod napięcie
musi być znacznie wyższe. Właśnie dlatego we wzmacniaczu
trzeba
ustawić dosyć wysoki poziom głośności
. Do tego dochodzi problem
mocy: świecąca dioda pobiera do 10...30mA prądu, co daje moc rzę-
du kilkudziesięciu miliwatów. Dla wzmacniacza dużej mocy te dodat-
kowe kilkadziesiąt czy kilkaset miliwatów dosłownie nic nie znaczy.
Z wyjściem liniowym sprawa jest inna. Po pierwsze, występują
tam sygnały o napięciu rzędu 1V, czyli za małe do zaświecenia diody.
Po drugie, ważniejsze, wydajność prądowa (moc wyjściowa) jest zni-
koma (prądy rzędu pojedynczych miliamperów, moce rzędu pojedyn-
czych miliwatów). Zastosowanie transformatora podwyższającego na-
Zbudowałem generator wysokiego napięcia według pod-
stawowego schematu z numeru 4/02 EdW. Wykorzystałem
tylko inny tranzystor. Uzyskałem wyładowanie 1cm, ale po
jakimś czasie wyładowanie powstawało tylko przy 2mm
odległości elektrod. Czy cewka zapłonowa mogła się prze-
bić? Używałem napięcia 12V.
Odpowiedź brzmi: tak, cewka mogła się przebić. Ale przyczyny mo-
gą być inne. Najczęściej uszkodzeniu ulegają nie elementy bierne,
tylko półprzewodnikowe.
Podobnych pytań pojawia się wiele. W tym i podobnych przypad-
kach pytanie nadesłane do redakcji nie rozwiąże problemu. Rzetelnej
odpowiedzi dostarczy jedynie wymiana elementów. Praktyka poka-
zuje, że elektronik musi liczyć się z rozmaitymi uszkodzeniami,
10
Elektronika dla Wszystkich
Skrzynka porad
pięcie nic nie pomoże, właśnie ze względu na znikomą moc takiego
wyjścia. Można wprawdzie transformatorem dowolnie podwyższyć
napięcie, ale wtedy wydajność prądowa transformatora będzie rzędu
mikroamperów, co na pewno nie wystarczy do zaświecenia diody
LED. Trzeba więc zastosować inne rozwiązanie: układ wskaźnika
wysterowania zasilany zewnętrznym napięciem (w komputerze łatwo
dostępne są napięcia +12V i +5V o dużej wydajności prądowej).
rzania szkodliwych prądów zmiennych o takiej właśnie częstotliwo-
ści.
Na zachowanie membrany mają więc wpływ dwa źródła: wzmac-
niacz i cewka głośnika. Wpływ prądów indukowanych w cewce moż-
na zlikwidować, jeśli wyjście wzmacniacza będzie „sztywne”, to zna-
czy jeśli wyłącznie wzmacniacz będzie decydował o napięciu na gło-
śniku, tłumiąc niejako napięcia powstające w cewce. W praktyce
oznacza to, że oporność wyjściowa wzmacniacza powinna być jak
najmniejsza. Każda oporność wtrącona między wyjście wzmacniacza
agłośnik będzie pogarszać sytuację. I tu dochodzimy do współczyn-
nika tłumienia: jest to po prostu stosunek oporności głośnika (kolum-
ny) do całkowitej oporności wyjściowej wzmacniacza. Na tę opor-
ność (impedancję) wzmacniacza składa się zarówno impedancja wyj-
ściowa samego wzmacniacza, jak też oporność kabli. Nietrudno się
domyślić, że współczynnik tłumienia DF zmienia się w funkcji czę-
stotliwości. Przyczyną jest nierównomierna charakterystyka impe-
dancji głośników oraz wzrost impedancji wzmacniacza w funkcji
częstotliwości.
Współczesne wzmacniacze tranzystorowe mają bardzo wysoki
współczynnik DF – do kilku tysięcy. I często w materiałach reklamo-
wych podaje się go jako dowód na wierne brzmienie wzmacniacza.
Trzeba pamiętać, iż w takim przypadku poważny wpływ na wypad-
kową wartość DF będzie mieć oporność kabli. Wzmacniacze lampo-
we mają zaskakująco niski współczynnik tłumienia: DF w poniżej
10, a panuje powszechna opinia, że grają one znakomicie. Oznacza
to, że nie można przeceniać znaczenia parametru DF. Zawsze warto
Co to jest damping factor?
Damping factor, często oznaczany skrótem DF, to po prostu współ-
czynnik tłumienia. Jest to istotny parametr wzmacniaczy mocy audio.
Wzmacniacz audio steruje pracą głośnika, a membrana głośnika ma
znaczną bezwładność mechaniczną. Głośnik jako konstrukcja zawie-
rająca elementy sprężyste ma też jakąś częstotliwość rezonansową,
wynikającą zwłaściwości mechanicznych samego głośnika i zastoso-
wanej obudowy. Wskutek tego ruch membrany nie odzwierciedla do-
kładnie kształtu impulsu na wyjściu wzmacniacza i wytworzony im-
puls akustyczny nie odwzorowuje oryginału.
Ściślej biorąc, ruch membrany i cewki głośnika powoduje powsta-
wanie w tej cewce napięcia (ruch cewki w polu magnetycznym). Moż-
na sobie wyobrazić, że wzmacniacz chce kontrolować ruch membrany,
ale własne napięcie indukowane w poruszającej się cewce przeciwstawia
się temu w specyficzny sposób, związany ze wspomnianą częstotliwo-
ścią rezonansową i w efekcie powoduje zniekształcenia. Problem ten
ujawnia się właśnie w pobliżu częstotliwości rezonansowej głośnika,
bo jakakolwiek pobudzona cewka głośnika ma tendencje do wytwa-
Elektronika dla Wszystkich
11
Konkurs
Na rysunku przedstawiony jest układ z czte-
rema diodami.
Oryginalny układ pochodzący z czechosło-
wackiego oryginału pokazany jest na rysun-
ku poniżej.
temperatury mogą wpłynąć na czas gaśnię-
cia żarówki.
Kilku Czytelników nie mając pewności
zmontowało ten układ i wypróbowało go
praktycznie. Przekonali się, że istotnie jest to
układ opóźniający. Jeden z nich napisał na-
wet:
Pierwszy raz biorę udział w konkursie
„Jak to działa?”, a to dlatego, że w końcu za-
interesował mnie schemat przedstawiony
w zadaniu nr 6
.
Większość uczestników trafnie określiła
działanie i przeznaczenie układu. Ale były też
odpowiedzi ewidentnie chybione. Jeden
z uczestników chce w roli obciążenia zastoso-
wać głośnik, bo w jego opinii układ
jest pro-
stym generatorem relaksacyjnym
.
Inny stwierdził, że
jest to układ całkujący,
ale jakby nie do końca
. Ma reagować na stro-
mość zboczy i pełnić rolę filtru dolnoprzepu-
stowego dla przebiegów sinusoidalnych.
Jeszcze inny Kolega napisał, iż jest to
układ ogranicznika prądu
.
Nagrody za najlepsze odpowiedzi otrzy-
mują:
Rafał Dolatta
- Trzciano,
Tomasz Jadasch
- Kęty,
Stanisław Urban
- Sośnica.
Jak zwykle
zadanie kon-
kursowe pole-
ga na rozszy-
frowaniu
Jak działa i do czego służy taki układ?
Nie trzeba szukać ścisłych odpowiedników
tranzystorów: T1 może być dowolnym tran-
zystorem mocy PNP o prądzie kolektora co
najmniej 1A. T2 może być dowolnym ma-
łym tranzystorem NPN, np. BC548. Zamiast
potencjometru warto zastosować dobrany
eksperymentalnie rezystor stały. Zależnie od
czasu gaśnięcia, w tranzystorze T1 będzie
się wydzielać różna ilość ciepła – w razie
potrzeby należy dodać niewielki radiatorek
zmałego kawałka blaszki. Ze względu na
fakt, że układ pozostaje przez większość
czasu pod napięciem, kondensator może być
zwykłym aluminiowym „elektrolitem”.
W spoczynku jest on naładowany, zaformo-
wany i zawsze gotowy do pracy. Ewentualne
zmiany pojemności pod wpływem zmian
Odpowiedzi, koniecznie oznaczone dopi-
skiem
Jak10
, należy nadsyłać w terminie 45
dni od ukazania się tego numeru EdW. Nagro-
dami w konkursie będą kity AVT lub książki.
Rozwiązanie zadania z EdW
6/2003
Przedstawiony
układ z dwoma
tranzystorami jest
sterownikiem ża-
rówki – układem
opóźniającym, za-
pewniającym płynne gaśniecie lampki
oświetlającej wnętrze kabiny samochodu.
12
Elektronika dla Wszystkich
+
Projekty AVT
2 6 8 0
Przedwzmacniacz
gramofonowy RIA A
Czarna płyta winylowa wróciła do łask,
a w związku z tym niebywale rośnie popular-
ność gramofonów. Nie każdy współczesny
wzmacniacz ma wejście PHONO do podłą-
czenia gramofonu. Wejście to współpracuje
z przedwzmacniaczem o specyficznych para-
metrach. Opisywany moduł jest takim
wzmacniaczem. Nadaje się nie tylko do wbu-
dowania we wzmacniacze nieposiadające
wejścia i przedwzmacniacza gramofonowe-
go. Moduł ma na tyle dobre parametry, że
podłączony jako zewnętrzna przystawka do
wejścia liniowego AUX z powodzeniem za-
stąpi w popularnym sprzęcie wbudowany
przedwzmacniacz gramofonowy, który praw-
dopodobnie ma gorsze właściwości.
Zdecydowana większość gramofonów
wyposażona jest w tak zwaną wkładkę ma-
gnetyczną. Uzyskiwane z niej sygnały są nie-
wielkie, rzędu pojedynczych miliwoltów. Po-
nadto odczytany sygnał jest proporcjonalny
do prędkości ruchu igły poruszającej się
w rowku płyty. O właściwościach sygnału
decyduje też charakterystyka korekcyjna za-
stosowana podczas nagrywania. W sumie
oznacza to, że czym większa częstotliwość,
tym większy jest sygnał użyteczny uzyskiwa-
ny z wkładki. Sygnał zwkładki musi być też
silnie wzmocniony, a charakterystyka często-
tliwościowa wzmacniacza ma przywrócić
prawidłowe proporcje tonów niskich i wyso-
kich. Biorąc rzecz najprościej, przedwzmac-
niacz do gramofonu magnetycznego silnie
wzmacnia niskie częstotliwości, a znacznie
słabiej – wysokie. Aby proporcje były prawi-
dłowe, charakterystyka wzmacniacza korek-
cyjnego musi odpowiadać ustalonym wiele
lat temu wymaganiom.
Od roku 1953 płyty są nagrywane w ten
sposób, żeby przy odtwarzaniu prawidłowo
współpracowały ze wzmacniaczem o charak-
terystyce ustalonej przez RIAA (Recording
Industries Association of America - Amery-
kańskie Stowarzyszenie Producentów Prze-
mysłu Płytowego). Oryginalna charaktery-
styka RIAA z roku 1953 jest zaznaczona na
rysunku 1
kolorem czerwonym. Później
(1976) europejska organizacja IEC wprowa-
dziła modyfikację, polegającą na obniżeniu
wzmocnienia dla (różnych zakłócających)
przebiegów o częstotliwościach poniżej
20Hz. Zmodyfikowana charakterystyka
RIAA-IEC zaznaczona jest na rysunku 1 ko-
lorem niebieskim. Różni się od „starej
charakterystyki RIAA tylko w zakresie naj-
niższych tonów. W praktyce taka różnica nie
ma żadnego znaczenia.
Przebieg charakterystyk RIAA oraz
RIAA-IEC określają konkretne wzory,
w których występują stałe czasowe 3180µs,
318µs, 75µs oraz 7950µS. Na przykład wzór
na „starą” charakterystykę RIAA to:
stotliwości.
Tabela 1
zawiera wyliczenia
z oryginalnych wzorów. Znormalizowanym
wynikiem dla częstotliwości 1000Hz powin-
na być liczba 0,00 i inne wyniki powinny być
odnoszone do tej częstotliwości. Odchyłka
0,09dB nie ma żadnego praktycznego zna-
czenia, a poza tym w rzeczywistości sygnał
uzyskiwany z wkładki jest mały i przy czę-
stotliwości 100Hz wzmocnienie musi wyno-
sić co najmniej kilkadziesiąt razy.
Prezentowany projekt to wysokiej jakości
przedwzmacniacz korekcyjny dla analogo-
wego gramofonu z wkładką magnetyczną,
realizujący charakterystykę pośrednią mie-
dzy „starą” i „nową” charakterystyką. W ra-
zie potrzeby zmiana jednego elementu po-
zwala uzyskać przebieg dokładnie według
jednej albo drugiej charakterystyki.
Ponieważ młodzi Czytelnicy Elektroniki
dla Wszystkich na nowo odkrywają zalety
dźwięku analogowego i czarnych płyt, warto
przypomnieć w skrócie historię zapisu
dźwięku. Trwają prace nad przygotowaniem
artykułu do działu MEU, przedstawiającego
wiele interesujących faktów z tej dziedziny.
Rys. 1
Jak to działa?
Ponieważ układ taki może stać się samo-
dzielną przystawką, jak też zostać wbudowa-
ny w istniejące urządzenie, przewidziano
dwie wersje: jedną do zasilania napięciem
symetrycznym w zakresie ±5...±15V i drugą
zasilaną napięciem pojedynczym 10...24V.
Każda z wersji może być zmontowana na tej
samej płytce drukowanej.
Rysunek 2
poka-
zuje schemat ideowy wersji zasilanej napię-
ciem symetrycznym, a
rysunek 3
– napięciem
Praktykowi takie wzory do niczego się nie
przydadzą. Bardziej potrzebne mogą się oka-
zać tabele zawierające informacje, jak zmie-
nia się wzmocnienie dla poszczególnych czę-
Elektronika dla Wszystkich
13
Projekty AVT
pojedynczym. O ile to możliwe, najlepiej jest
zrealizować wersję według rysunku 2 i zasi-
lać układ napięciem symetrycznym, stabili-
zowanym, z zakresu ±12...±15V.
Wkażdym przypadku sercem urządzenia
jest znakomity, a przy tym bardzo popularny,
łatwo dostępny i zaskakująco tani wzmac-
niacz operacyjny NE5532. Opracowany
został wiele lat temu i może dlatego oraz ze
względu na niską cenę jest niedoceniany
przez niektórych. Ten popularny układ sca-
lony optymalizowany jest właśnie pod kątem
zastosowań wukładach audio. Był i nadal
jest doskonałym „klockiem” do budowy róż-
norodnych urządzeń audio, a ultranisko-
szumne wzmacniacze opracowane później
mają mniejsze szumy tylko przy współpracy
ze źródłami sygnału o rezystancjach niższych
od 50Ω. Kostka NE5532 ma małe szumy na-
pięciowe i prądowe (typowo 5 nanowoltów
na pierwiastek z herca i 0,7 pikoampera na
pierwiastek z herca), a tzw. kolano charakte-
rystyki gęstości szumów napięciowych leży
nisko, w okolicach częstotliwości 100Hz.
Układ NE5532 jest szybki (SR=9V/µs, pa-
smo jednostkowe 10MHz, pasmo pełnej mo-
cy 140kHz) i ma dużą wydajność prądową
wyjścia (może pracować z obciążeniem
600Ω). Układ ten ma na tyle dobre parame-
try, że do budowy zdecydowanej większości
układów audio nie ma potrzeby szukać
wzmacniacza operacyjnego o lep-
szych parametrach. Potwierdze-
niem jest szerokie stosowanie tej
kostki w aparaturze profesjonal-
nej.
Iwłaśnie na układzie scalonym
NE5532 zrealizowany jest dwuka-
nałowy wzmacniacz korekcyjny
o charakterystyce zgodnej ze zna-
nymi od pięćdziesięciu lat zalece-
niami RIAA (oraz RIAA ze zmia-
nami zaproponowanymi przez
IEC).
Oryginalna charakterystyka
RIAA zawiera obwody o stałych
czasowych 3180µs, 318µs, 75µs –
w omawianym układzie realizują
je elementy R3, R3, C4, C5.
Zmiana wprowadzona przez IEC
polega na dodaniu obwodu filtru
górnoprzepustowego o stałej cza-
sowej 7950µs, co odpowiada czę-
stotliwości 20Hz. W omawianym
układzie realizuje to obwód R1C1.
Wartość R1 jest taka, żeby zapew-
nić wkładce magnetycznej gramo-
fonu standardowe obciążenie
(47kΩ). Także C2 jest standardo-
wym obciążeniem wkładki
(100pF). Ściślej biorąc, producenci
wkładek wysokiej jakości zalecają
Często-
Wzmocnienie
Często-
Wzmocnienie
RIAA IEC
RIAA IEC
[Hz] [dB]
[dB]
[Hz] [dB]
[dB]
20
19,36
16,35
1200
-0,52
-0,52
22
19,24
16,62
1250
-0,65
-0,66
25
19,04
16,89
1300
-0,79
-0,79
28
18,83
17,04
1500
-1,31
-1,31
31,5 18,57
17,09
1600
-1,55
-1,55
35
18,29
17,06
1700
-1,80
-1,80
40
17,88
16,91
1900
-2,27
-2,27
44
17,54
16,73
2000
-2,50
-2,50
50
17,03
16,39
2100
-2,73
-2,73
55
16,61
16,07
2400
-3,39
-3,39
63
15,94
15,52
2500
-3,61
-3,61
70
15,37
15,03
2700
-4,04
-4,04
80
14,59
14,33
3000
-4,65
-4,65
89
13,93
13,72
3150
-4,95
-4,95
100
13,18
13,01
3400
-5,43
-5,43
110
12,54
12,39
3800
-6,17
-6,17
125
11,65
11,54
4000
-6,52
-6,52
140
10,85
10,76
4300
-7,02
-7,02
160
9,90
9,83
4800
-7,82
-7,82
190
8,67
8,62
5000
-8,12
-8,12
200
8,31
8,27
5400
-8,70
-8,70
240
7,04
7,01
6100
-9,64
-9,64
250
6,77
6,74
6300
-9,89
-9,89
315
5,27
5,25
6800
-10,50
-10,50
340
4,80
4,79
7600
-11,39
-11,39
380
4,16
4,15
8000
-11,81
-11,81
400
3,87
3,86
8500
-12,30
-12,30
430
3,49
3,48
9500
-13,22
-13,22
480
2,93
2,92
10000
-13,65
-13,65
500
2,74
2,73
11000
-14,44
-14,44
540
2,38
2,38
12000
-15,17
-15,17
610
1,86
1,86
12500
-15,52
-15,52
630
1,73
1,73
13000
-15,85
-15,85
680
1,43
1,43
15000
-17,07
-17,07
760
1,02
1,02
16000
-17,62
-17,62
800
0,84
0,84
17000
-18,14
-18,14
850
0,63
0,63
19000
-19,09
-19,09
950
0,26
0,26
20000
-19,53
-19,53
1000
0,09
0,09
21000
-19,95
-19,95
1100
-0,23
-0,23
Tabela 1
Rys. 2
Rys. 3
14
Elektronika dla Wszystkich
tliwość
tliwość
[ Pobierz całość w formacie PDF ]