Συνεχίστε, σας παρακαλώ, μπας και ξεστραβωθούμε και εμείς οι ημιμαθείς.
21 Quadra, absolute respect!

Προβλήματα τροφοδοσίας

Η εξέλιξη στην σχεδίαση των κυκλωμάτων, και της ποιότητας των ενεργών και παθητικών υλικών έχει οδηγήσει στην υλοποίηση πρακτικά άριστων ενισχυτικών βαθμίδων με καλά τεχνικά χαρακτηριστικά, γεγονός όμως παραμένει ότι τα προενισχυτικά και τελικά στάδια στους τελικούς ή ολοκληρωμένους ενισχυτές, είναι αυτά που αλλοιώνουν την μουσική, παρόλη την εξέλιξη που φέρουν.

Το πρόβλημα λέγεται τροφοδοσία, και εμφανίζεται με αρκετούς τρόπους στα μηχανήματα μας.
Απαραίτητη προϋπόθεση είναι το τροφοδοτικό να μπορεί να δίνει στιγμιαία μεγάλα ποσά ρεύματος στο φορτίο χωρίς όμως η τάση τροφοδοσίας να πέφτει σημαντικά ( πρακτικά για να μην υπάρχουν ακουστά προβλήματα πρέπει η πτώση τάσης να είναι λιγότερο από 2 volt, αν και στα καλά high-end μηχανήματα η πτώση είναι λιγότερη από 1 volt ) αλλοιώς συμβαίνουν οι παρακάτω ανεπιθύμητες καταστάσεις.

1. Βόμβος συχνότητας 50 και 100 ΗΖ προστίθεται στα κυκλώματα.
2. Έχουμε προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης των παραπάνω συχνοτήτων με αυτές του μουσικού σήματος.
3. Θα μεταβληθεί το σημείο λειτουργίας των ημιαγωγών των κυκλωμάτων και θα παρουσιαστούν σημαντικές παραμορφώσεις.
4. Η τάση που εφαρμόζεται στα άκρα του φορτίου γίνεται από ημιτονική, τετραγωνική

Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ψαλιδισμός του σήματος και σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα καταστρέφει τα μεγάφωνα των υψηλών συχνοτήτων. ( έχω πει ήδη ότι τα τουίντερ καίγονται από ανεπαρκή τροφοδοτικά που παράγουν τετραγωνικό παλμό όταν αδειάζουν λόγω ζήτησης από αυτό μεγάλων ποσών ρεύματος )

Προκειμένου να κατανοήσουμε τις απαιτήσεις σε ρεύμα από το φορτίο αξίζει να υπεραπλουστεύσουμε τα πράγματα και να δεχτούμε ότι το ηχείο είναι καθαρά ωμικό φορτίο, κάτι που δεν ισχύει σε καμμιά περίπτωση γιατί η αντίσταση του μεταβάλλεται συνεχώς ανάλογα με την συχνότητα ανάμεσα στα 16Ω και στα 4Ω, τιμές που όσο και να φαίνονται παράξενες αντιστοιχούν σε ένα καλά σχεδιασμένο ηχείο.
Έτσι χρησιμοποιώντας τον νόμο του Ohm I=V/R βλέπουμε ότι για να έχουμε σταθερή και χωρίς διακυμάνσεις τάση στα άκρα του φορτίου, το ρεύμα πρέπει να είναι 4πλάσιο στα 4Ω από όσο απαιτείται στα 16Ω.

Συνεχίζεται

Η επίδραση της φάσης στην αναπαραγωγή της μουσικής

Για αλλαγή θα αφήσω προς το παρόν την τροφοδοσία και θα περάσω σε ένα άλλο εξ ίσου σημαντικό θέμα, το οποίο πρέπει να το γνωρίσουμε λίγο, είναι η φάση του ημιτονικού σήματος και η επίδραση του στην αναπαραγωγή της μουσικής. Έτσι θα δούμε πόσο σημαντικές παραμορφώσεις εισάγει ένα μη σωστά σχεδιασμένο, ή ένα μη σωστά υλοποιημένο τροφοδοτικό.

Μέχρι το 1975 όλοι είχαν επαναπαυθεί στον νόμο του Helmotz που έλεγε ότι το ανθρώπινο αυτί δεν είναι σε θέση να αντιληφθεί διαφορές φάσης, παρά μόνο πλάτους ( ισχύος ) Όμως όλοι πια ξέρουμε ότι η ακουστότητα της φάσης στα στερεοφωνικά μηχανήματα είναι σημαντικό θέμα.
Ξέρουμε ότι σε ένα ημιτονικό σήμα χ=χ. sin (2πft+φ) διακρίνουμε το μέτρο του χ, τη συχνότητά του f, και τη φάση του φ. Την επίδραση του φ θα δούμε παρακάτω.

Γνωρίζουμε ότι οι ήχοι που παράγονται από τα μουσικά όργανα έχουν χαρακτηριστικά που είναι ιδιαίτερα για στο καθένα. Ο χαρακτηριστικός αυτός ήχος ωφείλεται κυρίως στη σύσταση του σήματος που αποτελείται από μια κύρια συχνότητα και τις αρμονικές της.
Αν ρίξουμε μια ματιά στην κυματομορφή ενός φλάουτου (σχήμα 1) θα δoύμε ότι αποτελείται από ένα ισχυρό βασικό σήμα (ημιτονικό) και την δεύτερη αρμονική του ( που είναι ένα σήμα διπλάσιας συχνότητας ) Βέβαια αυτός ο ήχος μπορεί να περιέχει και μια Τρίτη αρμονική την οποία όμως μπορούμε ( για το παράδειγμα μας ) να την αγνοήσουμε.

Τώρα εάν η κυματομορφή αυτή περάσει δια μέσω ενός ενισχυτή ο οποίος προκαλεί ολίσθηση φάσης ( στη συχνότητα της 2ης αρμονικής ) τότε τα χαρακτηριστικά της κυματομορφής αυτής θα αλλάξουν (σχήμα 2). Όπως φαίνεται η παραμόρφωση στην κυματομορφή οφείλεται στο ότι η 2η αρμονική έχει μετατοπιστεί κατά 90ο προς τα δεξιά λόγω της ολίσθησης φάσης που εισάγει ο ενισχυτής.
Τέτοιες ολισθήσεις φάσης συμβαίνουν σε ενισχυτές και οφείλονται στην παρουσία στοιχείων σύζευξης όπως πυκνωτές και πηνία. ( Να γιατί παίζει μεγάλο ρόλο η ποιότητα των πυκνωτών )

Στο σχήμα 3φαίνεται ένα σχηματικό block διάγραμμα που δείχνει τις δυνατές θέσεις τέτοιων στοιχείων σε μια διάταξη ενίσχυσης. Κανονικά οι ενισχυτές με τρανζίστορς σχεδιάζονται με όσο το δυνατό μικρότερο αριθμό τέτοιων στοιχείων, ενώ η απευθείας σύζευξη εφαρμόζεται όπου είναι δυνατό μέσα στο κύκλωμα.
Μ’ αυτόν τον τρόπο μπορούν μα αποφευχθούν ολισθήσεις φάσης και να επιτευχθούν συνθήκες ευστάθειας για το κύκλωμα σε μια μεγάλη περιοχή θερμοκρασιών περιβάλλοντος. Εν τούτοις μερικές από τις συζεύξεις με πυκνωτές είναι αναπόφευκτες, παρά το γεγονός ότι μια καλή σχεδίαση του κυκλώματος μπορεί να κρατήσει τις επιδράσεις σε ένα ελάχιστο όριο.

Σε ένα ενισχυτή είπα ότι τα στοιχεία που προκαλούν ολίσθηση φάσης είναι οι πυκνωτές και τα πηνία. Ας θεωρήσουμε λοιπόν ένα τέλειο πυκνωτή – δηλ. Χωρίς αντίσταση απωλειών που οφείλονται σε ελάχιστη διαρροή στο διηλεκτρικό του, ή σε αντίσταση διάβασης των επαφών του, και ακόμα χωρίς αυτεπαγωγή που πιθανώς να οφείλεται στην κυλινδρική κατασκευή του πυκνωτή. Έάν τώρα εφαρμοστεί μια τάση στον ιδανικό αυτό πυκνωτή και τον μετρήσουμε, τότε μπορούμε να φτιάξουμε το διανυσματικό διάγραμμα τάσης – ρεύματος που φαίνεται στο σχήμα 4.

Βλέπουμε λοιπόν ότι το ρεύμα προηγείται της τάσης κατά 90ο.
Στην πράξη όμως δεν υπάρχουν τέτοια ιδανικά στοιχεία διότι οι απώλειες είναι αναπόφευκτες. Πάντα υπάρχει μια αντίσταση σειράς που οφείλετε στη διαρροή δια του διηλεκτρικού και επιπλέον στο φορτίο μέσα στο οποίο γίνεται η σύζευξη του πυκνωτή (Π.χ ένας ρυθμιστής τάσης ).

Μια πρακτικότερη κατάσταση φαίνεται στο σχήμα 5. όπου μπορούμε να δούμε από το διανυσματικό διάγραμμα ότι η τάση έχει προχωρήσει έτσι ώστε να πλησιάσει το ρεύμα, πράγμα που ωφείλεται στην εν σειρά αντίσταση R με τον πυκνωτή. Στην προκειμένη περίπτωση η γωνία μεταξύ τάσης – ρεύματος δίνεται στη σχέση: tan a=Xc/R. Έτσι βλέπουμε ότι όταν το κύκλωμα περιλαμβάνει ωμική αντίσταση τότε η διαφορά φάσης των 90ο μειώνεται, όμως στην ιδανική κατάσταση θα έπρεπε να είναι 0ο ( δηλαδή ρεύμα και τάση συμφασικά ) για όλες τις συχνότητες.

Το κλάσμα του σήματος που αναπτύσσεται κατά μήκος του στοιχείου της αντίστασης – που θα μπορούσε να είναι ένας ρυθμιστής τάσης όπως προείπα – δίδεται από τη σχέση

    Αντίσταση                                                                                                          R

συνολ. Σύνθετη αντίσταση (R2+Xc2)1/2

όπου με Χc συμβολίζουμε τη χωρητική αντίδραση και με την R την εν σειρά αντίσταση. Στην πράξη η καλύτερη τιμή λαμβάνεται σαν 0.99, πράγμα που αντιστοιχεί σε μια αμελητέα ολίσθηση φάσης περίπου 1.5ο

συνεχίζεται και ολοκληρώνεται και με τα σχέδια που αναφέρονται πιο πάνω.

Μη λες τέτοια ρε φιλαράκι, χαρά μου και ευκαιρία να τα ξαναθυμηθώ και εγώ, έχω ένα πρόβλημα με το software του scanner για να προχωρήσω, θα το λύσω σήμερα κατεβάζω τους drivers από την αρχή, και συνεχίζουμε.

Τα θέματα είναι πολλά, μετά τα τεχνικά ( βελτιώσεις και λοιπά των ενισχυτών, που θα έχει μπει και μια σειρά στις σκέψεις μας για την φύση των μηχανημάτων ) θα μπούμε στα ηχεία, pick-up και βινύλια, στην ψυχοακουστική, στις ανακλάσεις των χώρων, και, και, και όρεξη να έχουμε και θα το φάμε το 2009.

http://www.confederate.com/confederate2 ... music.html

97 τραγούδια για τον δρόμο, διαμάντια, κατεβάστε τα και απολαύστε τα !

Η επίδραση της φάσης στην αναπαραγωγή μουσικής - 2

Στο σημείο αυτό να παρατηρήσω ότι η χωρητική σύζευξη επιδρά στις χαμηλότερες συχνότητες , ενώ η αυτεπαγωγή του πυκνωτή ( που οφείλετε στην κυκλική κατασκευή του διηλεκτρικού καθώς και του αγωγού ) είναι δυνατό να επιδράσει στις πολύ υψηλές συχνότητες. Η επίδραση αυτή είναι πολύ μικρή σε σύγχρονούς πυκνωτές.
Στις υψηλές συχνότητες η επίδραση οφείλεται κανονικά στην παρουσία στοιχείων επαγωγής (πηνία δηλαδή). Ακόμα οφείλεται σε βαθυπερατά και υψιπερατά φίλτρα καθώς και σε φίλτρα ρύθμισης τόνου. Τέλος είναι δυνατόν να οφείλεται σε ηχεία, σε κυκλώματα cross-over, σε παρασιτικά πηνία και ακόμα και αυτή η καλωδίωση μπορεί να επιφέρει ολίσθηση φάσης στο σύστημα.
Το διανυσματικό διάγραμμα για ένα κύκλωμα επαγωγικής συμπεριφοράς φαίνεται στο σχ.6 όπου βλέπουμε ίτι η τάση προηγείται του ρεύματος κατά μια γωνία β, για την οποία έχουμε:
επαγωγική αντίδραση Χ1
Εφβ = --------------------------------------- = ----------
αντίσταση R
H ποιότητα της ομιλίας και της μουσικής εξαρτάται από το με πόση ακρίβεια μπορεί το σύστημα αναπαραγωγής να αναπαράγει τη μορφή της αρχικής κυματομορφής.
Το τελευταίο ρυθμίζεται από το ποσό της ολίσθησης φάσης και από το κατά πόσο η ολίσθηση είναι θετική ή αρνητική σε σχέση με τη βασική αρμονική της κυματομορφής. Σχ.1 και σχ.2
Η παραμόρφωση που οφείλεται στη φάση μπορεί να έχει μια αρκετά εμφανή επίδραση σε μεταβατικές καταστάσεις και ιδιαίτερα στην αναπαραγωγή των συμφώνων, στα ντράμς, στα πιατίνια και σε άλλους παρόμοιους ήχους.
Υψιπερατά – βαθυπερατά φίλτρα εννοώ τα ρυθμιστικά τονικότητας, τα οποία όταν βρίσκονται σε λειτουργία εισάγουν μεγάλα ποσά ολίσθησης φάσης σε περιορισμένη συχνοτική περιοχή.
Επίσης αν σε στερεοφωνική αναπαραγωγή συνδεθούν τα δύο ηχεία εκτός φάσης τότε το αποτέλεσμα θα είναι ένα κενό στα μπάσα και μια κακή στερεοφωνική απόδοση. Ο τελευταίος αυτός τύπος παραμόρφωσης φάσης είναι ο πιο γνωστός και τον συναντάμε συχνά. Παράλληλα τα ηχεία και τα κυκλώματα cross-over κατασκευάζονται από πυκνωτές και πηνία και αν δεν σχεδιαστούν σωστά ή αν δεν τερματιστούν σωστά τότε είναι δυνατόν να προκαλέσουν σοβαρή ολίσθηση φάσης και παραμόρφωση.
Ομοίως σε πολλαπλά ηχεία οι ανεξάρτητες ομάδες που τα αποτελούν θα πρέπει να είναι σε σειρά, αλλιώς θα δημιουργηθεί παραμόρφωση cross-over. Όπως φαίνεται στο σχ.7 , όπου τα επίπεδα των κώνων των μεγαφώνων είναι σε μισό μήκος κύματος, δηλαδή κατά 180ο εκτός φάσεως δημιουργώντας παραμόρφωση cross-over.
Tελειώνοντας θα πω ότι η επίδραση της παραμόρφωσης φάσης μαζί με την ανεπαρκή γνώση του ποσού της ολίσθησης φάσης που επιτρέπεται σε ένα Hi-Fi σύστημα μας δείχνει ότι τα συστήματα Hi-Fi θα πρέπει να σχεδιάζονται με την μικρότερη δυνατή ολίσθηση φάσης.

[URL=http://g.imageshack.us/img88/0005k.jpg/1/][IMG]

Συνεχίζεται

Γραφε ΔΑΣΚΑΛΕ!!! Γραφε!!!

Και μην ξεχνας ότι πρεπει να γίνουν 'βιβλίο' όλα αυτά!!!

Σταθεροποιημένα τροφοδοτικά συσκευών Hi-Fi (1)

Είναι γνωστό ότι όλα τα κυκλώματα στις συσκευές αναπαραγωγής μουσικού σήματος, χρειάζονται συνεχείς τάσεις (DC) από τις οποίες παίρνουν ισχύ για να μπορέσουν να λειτουργήσουν.
Ειδικά οι συσκευές Hi-Fi χαρακτηρίζονται από αυξημένες απαιτήσεις σε ότι αναφορά την ευαισθησία των παρεχόμενων τάσεων απέναντι σε μια σειρά από παραμορφωτικούς παράγοντες. Ο κλασσικός τρόπος μετατροπής της εναλλασσόμενης τάσης του ρεύματος της ΔΕΗ (AC) σε συνεχή (DC) με μετασχηματιστή, ανόρθωση και εξομάλυνση, συνοδεύεται από παρασιτικές εναλλασσόμενες συνιστώσες στην έξοδο του τροφοδοτικού, αλλά και από μια γενικότερη πτώση της τάσης εξόδου, όταν απαιτούνται μεγάλα ρεύματα.

Έτσι οι σχεδιαστές από πολλά χρόνια πρίν προσέθεσαν ενα κύκλωμα σταθεροποίησης της τάσης εξόδου του τροφοδοτικού, ικανό να αντιμετωπίσει τόσο τα μεταβλητά ποσά ρεύματος που απαιτεί κάθε φορά το φορτίο, όσο και τις παρασιτικές συνιστώσες της τάσης.

Ας ρίξουμε μια ματιά πίσω από την βασική ιδέα των διαφόρων κυκλωμάτων σταθεροποίησης.
Αν για παράδειγμα θέλουμε μια σταθεροποιημένη τάση στα 28 Volt, αφήνουμε το κλασσικό τρίο ( μετασχηματιστής, ανόρθωση, εξομάλυνση ) να μας δώσει μια τάση 35 Volt, με μηδενική απορρόφηση ρεύματος, οπότε το κύκλωμα απορροφά για τον εαυτό του 7 Volts, δίνοντας έτσι στην έξοδο του τα 28 Volts της αρχικής μας απαίτησης.

Στην συνέχεια και όταν απαιτηθούν μεγάλα ρεύματα από το φορτίο, η τάση εξόδου της εξομάλυνσης θα πέσει στα 32 Volts DC με μια εναλλασσόμενη συνιστώσα 2 Volts (Peak), οπότε έχουμε μια τάση που κυμαίνεται από 32-2=30 Volts έως 32+2=34 Volts.

Τώρα όμως το σύστημα σταθεροποίησης αναπροσαρμόζει ταχύτατα την τάση που απορροφά το ίδιο, με τέτοιο τρόπο ώστε να παρακολουθεί τις κυμάνσεις τις εξομαλυμένης τάσης και να δίνει στην έξοδό του πάντα μια σταθερή τάση 28 Volts.

Eπειδή ένα τέτοιο κύκλωμα σταθεροποίησης απορροφά σοβαρά ποσά ισχύος ανάλογα με τα ρεύματα που απαιτεί το εκάστοτε φορτίο του τροφοδοτικού, ποσά που ακτινοβολεί στο εσωτερικό της συσκευής υπό τη μορφή θερμότητας, γίνεται αντιληπτό ότι προκειμένου για συσκευές ενίσχυσης δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί παρά μόνο σε τροφοδοτικά που οδηγούν φορτία με μικρές απαιτήσεις ρεύματος. Για τον λόγο αυτό και δεν συναντάμε σήμερα τέτοια κυκλώματα στα στάδια εξόδου των τελικών και των ολοκληρωμένων ενισχυτών.

Αντίθετα όλες οι βαθμίδες προενίσχυσης που υπάρχουν στους προενισχυτές και ολοκληρωμένους ενισχυτές τροφοδοτούνται από – σταθεροποιημένα τροφοδοτικά συνεχούς τάσης – ( Regulated power supply units ).
Oι ολοκληρωμένοι ενισχυτές για παράδειγμα, έχουν ένα μη σταθεροποιημένο τροφοδοτικό μεγάλης ισχύος ( μετασχηματιστής – ανόρθωση – εξομάλυνση ) για τα τελικά στάδια ισχύος, και παράλληλα στέλνει μέρος της εξόδου ( μέσω διαφορετικών τυλιγμάτων χαμηλότερου βολτάζ και σε κυκλώματα σταθεροποίησης για την τροφοδοσία των προενισχυτικών βαθμίδων.

Η βάση για την υλοποίηση ενός μη σταθεροποιημένου τροφοδοτικού, μικρής ή μεγάλης ισχύος είναι σε γενικές γραμμές, ίδιος. Στο σχ.1 φαίνεται η ΄κλασσική ΄διάταξη, μετασχηματιστής – ανόρθωση, εξομάλυνση, ( ο μετασχηματιστής κατεβάζει την τάση του δικτύου, η γέφυρα εκτελεί την πλήρη ανόρθωση του ρεύματος που παίρνει από τον μετασχηματιστή, και στο τέλος οι πυκνωτές εξομάλυνσης που έχουν στα άκρα τους την συνεχή συνιστώσα του ρεύματος, )τα άκρα αυτά, αποτελούν και την έξοδο του τροφοδοτικού.

Περισσότερα έχω πεί σε προηγούμενα πόστ, οπότε προχωράμε, να πω εδώ ότι τα τρία βασικά τμήματα που απαρτίζουν το τροφοδοτικό δεν λειτουργούν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, κάτι που παρερμηνεύεται ακόμα και από τα παραδοσιακά βιβλία ηλεκτρονικής, αλλά αντίθετα αλληλεπιδρούν ουσιαστικά μεταξύ τους και σε τέτοιο σημείο που ακόμα και η οποιαδήποτε μαθηματική μεθοδολογία και προσέγγιση είναι ανεπαρκής, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις τροφοδοτικών μέσης και μεγάλης ισχύος.

Η αναφορά εδώ όμως γίνεται για τροφοδοτικά μικρής ισχύος, οπότε και οι όποιες αναφορές ΄πατάνε ΄στις μαθηματικές σχέσεις των κλασσικών βιβλίων ηλεκτρονικής, χωρίς όμως αναφορά σε αυτές γιατί ο στόχος μου είναι να καταδείξει μόνο την λειτουργία των τροφοδοτικών ώστε να γίνει αντιληπτός ο ρόλος τους για την περαιτέρω βελτίωση της βιομηχανικής τους πρακτικής, που θα πω στην συνέχεια των ποσταρισμάτων, αφού κάποια στιγμή θα πρέπει να ασχοληθούμε και με τις τεχνικές βελτίωσης των μηχανημάτων μας, αλλά νομίζω ότι πρέπει πρώτα να γίνουν κάποιες αναφορές στα βασικά.

Συνεχίζεται

Σταθεροποιημένα τροφοδοτικά συσκευών Hi-Fi (2)

Συνεχίζω με το προβλήματα που παρουσιάζει ένα τροφοδοτικό του σχ.1 Πρώτα – πρώτα τα διάφορα βιομηχανικά παράσιτα του δικτύου της ΔΕΗ, από μοτέρ, κλπ θα ήταν ελεύθερα να εισέλθουν στο πρωτεύον του μετασχηματιστή και να περάσουν στην τάση εξόδου του. Κατά παρόμοιο τρόπο οποιοσδήποτε ραδιοφωνικός θόρυβος που θα επαγόταν στα πηνία του μετασχηματιστή θα μπορούσα να εμφανισθεί στην έξοδό του κυκλώματος.

Ακόμη η διακόπτης ON/OFF που διακόπτει τα 220 volt στο πρωτεύον του μετασχηματιστή θα δημιουργούσε ισχυρούς σπινθηρισμούς κατά το σβήσιμο της συσκευής, σπινθηρισμούς που θα γινόντουσαν αντιληπτοί σαν μικροί κρότοι (spikes) στα μεγάφωνα.

Από την άλλη μεριά η διακοπτική φιλοσοφία που διέπει τη λειτουργία των διόδων της ανόρθωσης και των πυκνωτών εξομάλυνσης, με τη χαρακτηριστική επαναληπτικότητα των 100 ΗΖ, συχνά δημιουργεί ηλεκτρομαγνητικούς παλμούς με την ίδια συχνότητα οι οποίοι μπορούν να μεταπηδήσουν στα καθαρά ενισχυτικά στάδια του μουσικού σήματος, φαινόμενο που είναι πιο έντονο όταν χρησιμοποιούμε αλόγιστα μεγάλους πυκνωτές εξομάλυνσης.

Δυστυχώς τα προβλήματα δεν σταματούν εκεί αφού οι περισσότεροι μετασχηματιστές έχουν ισχυρές απώλειες μαγνητικού πεδίου που επάγουν παρασιτικές τάσεις σε άλλα σημεία της συσκευής. Παράλληλα, σε κατασκευαστικό επίπεδο, υπάρχουν ένα σωρό προβλήματα διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου των παλμών ρεύματος που διακινούνται στο δευτερεύον του μετασχηματιστή και στις διόδους ανόρθωσης και τους πυκνωτές εξομάλυνσης.

Για παράδειγμα το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο των ρευμάτων αυτών, που διακινούνται μέσα από τα καλώδια σύνδεσης του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή με το υπόλοιπο κύκλωμα, όταν τα καλώδια αυτά έχουν μεγάλο μήκος, μπορεί με ασύλληπτη ευκολία να γεννήσει θόρυβο με συχνότητα 100 ΗΖ στις γραμμές του ακουστικού σήματος.

Όλα τα παραπάνω δεν αναφέρονται σε παρασιτικές τάσεις στην έξοδο του μη σταθεροποιημένου τμήματος του τροφοδοτικού, τάσεις δηλαδή που θα απορροφηθούν από το σταθεροποιητή τάσης, αλλά αντίθετα, αναφέρονται για παρασιτικά σήματα που υπερπηδούν το κύκλωμα σταθεροποίησης και διαδίδονται μέσω ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Και δεν είναι τυχαίο ότι τέτοια προβλήματα εμφανίζονται σε διατάξεις σταθεροποιημένων τροφοδοτικών ενάντια σε ότι προβλέπει η θεωρία των κυκλωμάτων σταθεροποίησης, σύμφωνα με την οποία οι διακυμάνσεις τάσης που τροφοδοτούνται στην είσοδο του σταθεροποιητή τελικά απορροφούνται από αυτόν.

Συνεχίζεται

Σταθεροποιημένα τροφοδοτικά συσκευών Hi-Fi (3)

Ας πάμε να δούμε κάποιες σχεδιαστικές λύσεις που μπορούν να ανεβάσουν την ποιότητα της λειτουργίας στο τμήμα του μη σταθεροποιημένου τροφοδοτικού μας.

1- Η εναλλασσόμενη τάση των 220 VAC από το δίκτυο της ΔΕΗ πρέπει να οδηγείται σε ένα διπλό διακόπτη ON/OFF με τον οποίο να αποκόπτεται τόσο η φάση των 220 volts αλλά και ο ουδέτερος. Έτσι δεν υπάρχει η παραμικρή πιθανότητα που εμφανίζουν οι μονοί διακόπτες που αποκόβουν τον ουδέτερο αφήνοντας ζωντανή την επικίνδυνη φάση να είναι μέσα στη συσκευή μας όταν αυτή είναι σβηστή.

2- Αμέσως μετά το διπλό διακόπτη και πριν το πρωτεύον του μετασχηματιστή, πρέπει να παρεμβάλλουμε, παράλληλα με τους ακροδέκτες του πρωτεύοντος ένα κύκλωμα απόρριψης των ΄αναπηδήσεων ΄του πρωτεύοντος και των ΄σπινθηρισμών ΄ που δημιουργούνται, όσο και των βιομηχανικών παρασίτων που έρχονται από το δίκτυο της ΔΕΗ. Πρόκειται για ένα απλό κύκλωμα RC, με μια αντίσταση 100 Ω και έναν πυκνωτή ο.1 μf στα 1000 volts. Αυτό το δικτύωμα εμφανίζει αντίσταση περίπου 32 ΚΩ στα 50 ΗΖ του δικτύου και μόλις 100 Ω στις ραδιοφωνικές και γενικά υψηλές συχνότητες, τις οποίες απορροφά με ευκολία.

3- Στην προσπάθεια να ελαχιστοποιηθεί η ακτινοβολία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου των διαφόρων τμημάτων του τροφοδοτικού και να μεγιστοποιηθεί ο λόγος σήματος προς θόρυβο ( signal to noise ratio ) πρέπει όλα τα διπλά καλώδια μεταφοράς της παροχής του 220 VAC του δικτύου προς το διακόπτη, του διακόπτη προς το πρωτεύον του μετασχηματιστή, και φυσικά του μετασχηματιστή προς την πλακέτα με τις διόδους ανόρθωσης, να είναι στριμμένα το ένα γύρω από το άλλο. Όσο και αν αυτό φαίνεται δευτερεύουσας σημασίας, τονίζω ότι και το μήκος των καλωδίων αυτών πρέπει να είναι περιορισμένο.

4. Παράλληλα σε κάθε δίοδο μπορούμε να τοποθετήσουμε πυκνωτές της τάξης των 22 nF, ενώ προκειμένου να επιτύχουμε μια συγκεκριμένη χωρητικότητα για τους πυκνωτές εξομάλυνσης, θα πρέπει να τη μοιράζουμε σε περισσότερους από ένα πυκνωτές. Ο λόγος είναι απλός, επειδή κάθε ηλεκτρολυτικός συνηθίζει να εμφανίζει πέρα από τη χωρητικότητα του και μια παρασιτική αυτεπαγωγή, που δυσκολεύει τη λειτουργία του κατά τη διακίνηση των στιγμιαίων ρευμάτων που διακινούνται προς αυτός από τις διόδους ανόρθωσης, είναι προτιμότερο να τοποθετήσουμε δύο ή περισσότερους πυκνωτές παράλληλα, ώστε αφενός να αθροίζεται η χωρητικότητα τους και αφετέρου να υποδιπλασιάζεται η αυτεπαγωγή τους.

Μάλιστα για καλό και για κακό μπορούμε να τοποθετήσουμε και έναν τρίτο πυκνωτή παράλληλα με αυτούς τους πυκνωτές της εξομάλυνσης, ασήμαντης χωρητικότητας, μη ηλεκτρολυτικής φύσης, η παρουσία του εκεί εξασφαλίζει την απορρόφηση κάποιας ανεπιθύμητης υψηλής συχνότητας, την οποία οι πυκνωτές αδυνατούν να απορροφήσουν εξαιτίας της εγγενούς αυτεπαγωγής τους.

Το κύκλωμα φαίνεται στο σχ.2. Να πω επίσης ότι πολλοί κατασκευαστές θωρακίζουν τους μετασχηματιστές και το μαγνητικό πεδίο τους με φύλλα χαλκού που περιβάλλουν τον πυρήνα τους.

**Διάταξη σταθεροποίησης της τάσης **

Τα κυκλώματα σταθεροποίησης είναι πολύ διαδεδομένα σήμερα στα βιομηχανικά ηλεκτρονικά και διατίθενται σε μορφή απλών ολοκληρωμένων με εξαιρετικά απλή σύνδεση. Τις περισσότερες φορές οι κατασκευαστές τους επιμένουν ότι δεν χρειάζονται άλλα περιφερειακά εξαρτήματα για να λειτουργήσουν, αυτό όμως ισχύει σε γενικές γραμμές, και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί έτσι σε συσκευές ήχου υψηλής πιστότητας.

Στο σχ.3 δείχνω ένα απλό κύκλωμα με σταθεροποιητή τάσης (Voltage regulator). Είναι πολύ πρακτικό που οι κατασκευαστές τέτοιων chips παράγουν διαφορετικά μοντέλα για συγκεκριμένες τιμές τάσης. Για παράδειγμα οι σταθεροποιητές της οικογένειας 78ΧΧ συναντώνται στους τύπους 7805, 7809, 7812, 7815 κ.λ.π που παράγουν αντίστοιχα στην έξοδό τους σταθεροποιημένες τάσεις, 5,9,12,15 volts.

Eπειδή όμως τα κυκλώματα της σταθεροποίησης είναι τα σημαντικότερα στα τροφοδοτικά συνεχούς τάσης, πρέπει να τα δούμε με μεγάλη προσοχή, τόσο σχεδιαστικά όσο και κατασκευαστικά, εδώ υπάρχουν δύο προβλήματα που πρέπει να δούμε προσεκτικά.

1- Η ικανότητα του σταθεροποιητή να λειτουργεί σωστά ακόμα και αν το φορτίο ( π.χ ένας τελεστικός ενισχυτής, οι τελεστικοί ενισχυτές είναι με την μορφή chips και βρίσκονται στο πρώτο τμήμα, είναι η είσοδος που παραλαμβάνει το πολύ χαμηλό ρεύμα του ακουστικού σήματος για περαιτέρω ενίσχυση και στη συνέχεια το προωθεί προς τα τελικά στάδια) απαιτεί ρεύματα υψηλής συχνότητας ( πχ 10 ΚΗΖ ) δεν είναι απεριόριστη. Το θέμα είναι πολύ σοβαρό αφού οι υψηλές συχνότητες του μουσικού σήματος θα μπορούσαν να επιδεινώσουν τη λειτουργία του σταθεροποιητή, αν η αντίσταση εξόδου του από μηδαμινή στις χαμηλές συχνότητες γινόταν μεγάλη στις υψηλές.

2- Η επιλογή του σταθεροποιητή τάσης δεν είναι απλή υπόθεση αφού η χρήση ενός μέλους της οικογένειας 78ΧΧ δεν απαιτεί ρύθμιση της τάσης εξόδου, ούτε άλλα περιφερειακά εξαρτήματα, ωστόσο δεν έχει τόσο καλά αποτελέσματα όσο η χρήση ενός σταθεροποιητή με μεταβλητή τάση εξόδου ( π.χ LM–317 ) που όμως πάντοτε απαιτεί αρκετά περιφερειακά εξαρτήματα.

Μάλιστα όταν χρησιμοποιούμε τελεστικούς που απαιτούν απόλυτα συμμετρικές τάσεις τροφοδοσίας, η χρήση δύο συμμετρικών σταθεροποιητών της οικογένειας 78ΧΧ ( για την θετική τάση ) και 79ΧΧ ( για την αρνητική τάση ) δεν οδηγεί σε απόλυτα συμμετρικές τάσεις τροφοδοσίας αφού αυτά τα ολοκληρωμένα ( ICs) έχουν κάποιες κατασκευαστικές ανοχές.

Στη πράξη λοιπόν, εμφανίζεται το φαινόμενο σε εφαρμογές με τελεστικούς ενισχυτές το 7815 να δίνει τάση 14.85 volts και το 7915 να δίνει περί τα 15.15 volts. Στα προβλήματα αυτά οι λύσεις είναι απλές, κατ΄αρχάς παρεμβάλλουμε στην είσοδο του σταθεροποιητή ένα μικρό πυκνωτή της τάξης του 0.1 μf τανταλίου για να αποφύγουμε την ταλάντωση των δομικών στοιχείων του αν οι αγωγοί σύνδεσης του με το μη σταθεροποιημένο τμήμα του τροφοδοτικού, δηλαδή με τους πυκνωτές εξομάλυνσης, ξεπερνούν σε μήκος τα 10 εκ.

Επίσης καλό είναι να βάζουμε και ένα πυκνωτή 1-10 μf τανταλίου στην έξοδο του σταθεροποιητή ώστε να εξασφαλίζεται η χαμηλή αντίσταση εξόδου του ακόμα και στις υψηλές συχνότητες του μουσικού σήματος. Θα πρέπει να ξέρουμε όμως ότι κατά το σβήσιμο του τροφοδοτικού ο πυκνωτής εξόδου του σταθεροποιητή θα αναγκάζεται να εκφορτιστεί μέσα από το chip του σταθεροποιητή, κάτι που δεν πρόκειται να τον αφήσει ανέπαφο, οπότε παρεμβάλουμε μια απλή δίοδο συνδέοντας την έξοδο του σταθεροποιητή με την είσοδο του, ώστε να διευκολύνουμε την παράκαμψη του σταθεροποιητή κατά την εκφόρτιση του πυκνωτή εξόδου.

Σε ότι αφορά την επιλογή του σταθεροποιητή, πάντα είναι προτιμότερη όταν πρόκειται για απόλυτα συμμετρικές τάσεις, να τοποθετούμε ρυθμιζόμενους σταθεροποιητές ( πχ LM-317 για την θετική τάση, και LM-337 για την αρνητική τάση. Στ σχ.4 βλέπουμε ένα τέτοιο συμμετρικό τροφοδοτικό με τάσεις εξόδου = - 12 έως και 18 + - volts. Τα τρίμμερ των 4.7 ΚΩ ρυθμίζουν χοντρικά την τάση εξόδου, ενώ εκείνα των 22 ΚΩ μικρομετρικά.

Φυσικά όταν έχουμε και άλλα κυκλώματα πχ ψηφιακά να τροφοδοτήσουμε, θα πρέπει να έχουμε ανεξάρτητα στάδια σταθεροποίησης για τα αναλογικά και για τα ψηφιακά κυκλώματα. Να γιατί στα καλά CD Players υπάρχουν 5 ανεξάρτητα τροφοδοτικά, 2 για τα αναλογικά κανάλια, 2 για τα ψηφιακά κανάλια, και 1 για την τροφοδοσία του μοτέρ, της οθόνης, του volume αν είναι ηλεκτρικό κλπ.

Αν και η φιλολογία των σταθεροποιημένων τροφοδοτικών μικρής ισχύος είναι πολύ μεγάλη και μάλλον τετριμμένη, εν τούτοις η σχεδίαση τους απαιτεί γνώσεις γύρω από την εσωτερική δομή των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, αλλά και του τρόπου εκπομπής θορύβου συχνότητας 100 ΗΖ από τα διακοπτικά ρεύματα που διαρρέουν τις διόδους ανόρθωσης και τους πυκνωτές εξομάλυνσης.

Συνεχίζεται με τα σχέδια 1-4 μόλις τα ετοιμάσω.

sorry που είναι πρόχειρα, αλλά δεν υπάρχει χρόνος για CAD και λοιπές ομορφιές.

Τελικός ενισχυτής με τροφοδοτικό υλοποιημένο σύμφωνα με όσα έχουν αναφερθεί εδώ.
Τοροειδείς μετασχηματιστές, πολλοί μικροί πυκνωτές για αύξηση της ταχύτητας αντίδρασης του τροφοδοτικού και μείωση της αυτεπαγωγής τους, σχεδίαση Dual mono ώστε τα 2 κανάλια να είναι τελείως ανεξάρτητα, χωρίς ενδοδιαμορφώσεις και αλληλοεπηρεασμούς από το ρεύμα.
Ουσιαστικά η κατασκευή του ενισχυτή είναι 2 μονοφωνικοί ενισχυτές σε κοινό σασί. Το εμπρός τμήμα του ενισχυτή διαθέτει σταθεροποιημένο τροφοδοτικό που το επιτρέπει το κόστος,, και τα τελικά στάδια μη σταθεροποιημένα.Ο ενισχυτής είναι ο Siltech Project Eighteen, νομίζω ότι είναι ίδιος με τον Sphinx.

Πυκνωτές, μύθοι και πραγματικότητα (1)

Οι πυκνωτές υπάρχουν σε διάφορα σχήματα, μεγέθη, ποιότητες, μέχρι πριν λίγα χρόνια δεν είχε μελετηθεί σοβαρά η συμπεριφορά ορισμένων ειδών πυκνωτών στα κυκλώματα ήχου.
Σήμερα ξέρουμε ποιοί πυκνωτές είναι κατάλληλοι και γιατί για τα κυκλώματα στις συσκευές του ήχου που μας ενδιαφέρουν εδώ. Μεταξύ των πυκνωτών του εμπορίου, οι καταλληλότεροι για εφαρμογές στην ηλεκτροακουστική είναι κατά σειρά :

• Πολυτετραθφοροεθυλενίου ( PTFE, Teflon, Fluon )
• Πολυστερίνης
• Επιμεταλλωμένου πολυπροπυλενίου
• Πολυπροπυλενίου
• Επιμεταλλωμένου πολυκαρβιδίου
• Πολυκαρβονικοί
• Πολυεθυλενίου
• Μίκας
• Γυαλιού
• Ηλεκτρολυτικοί, οι οποίοι υποδιαιρούνται σε
• Ηλεκτρολυτικοί στερεάς κατάστασης ( αλουμινίου )
• Ξηρού τύπου ( αλουμινίου )
• Τανταλίου
  Οι μετρήσεις περιελάμβαναν μεταξύ άλλων την μέτρηση της παραμόρφωσης που εισάγουν οι πυκνωτές όταν αυτοί βρίσκονται στον δρόμο ( παρεμβάλλονται ) του ακουστού σήματος. Τα αποτελέσματα είναι τουλάχιστον εκπληκτικά.

Αν και οι συσκευές μέτρησης κατέβαιναν ώς το 0.005%, μόνο οι ηλεκτρολυτικοί έδωσαν ευκρινείς ενδείξεις ως τα 50 ΚΗΖ, οι κεραμικοί πυκνωτές δεν αναφέρονται εδώ γιατί βρέθηκαν εντελώς ακατάλληλοι για τα κυκλώματα του ήχου. ( θα τους δείτε στις πλακέτες στο σχήμα, το χρώμα και το μέγεθος της φακής, ξέρετε τώρα γιατί το καμάρι σας ακούγεται….. κουκουρούκου )

Ο πυκνωτής αναφοράς στην έρευνα ήταν επιμεταλλωμένου πολυπροπυλενίου, επειδή οι τύποι PTFE και πολυστερίνης υπάρχουν μόνο σε πολλοί μικρές χωρητικότητες, ( αν έπρεπε το τροφοδοτικό μας να είχε πυκνωτές Τεφλόν, θα έπρεπε να ήταν μεγάλο σαν το δωμάτιο, γιαυτό υποκύπτουμε στην….αγάπη των ηλεκτρολυτικών, για το μέγεθος και το κόστος )

Τα ποσοστά που αναφέρω παρακάτω δείχνουν την απόκλιση που προκαλούσε ο αντίστοιχος πυκνωτής σε σχέση με την απόλυτη τιμή του παλμού εισόδου. Η κύρια διαφορά μεταξύ των τύπων των πυκνωτών είναι η μη γραμμική συμπεριφορά στο θετικό μέτωπο του παλμού και η εσφαλμένη καμπύλη φόρτισης στη νέα τάση.

• Όλοι οι επιμεταλωμένοι πολυπροπυλενίου ( = ΜΚΡ ) και οι πολυστερίνης ( styroflex ) παρουσίασαν απόκλιση όχι μεγαλύτερη από 0.01%

• Οι δημοφιλείς πυκνωτές επιμεταλλωμένου polytherepthalate ( = MKS ) και οι επιμεταλλωμένοι πολυκαρβιδίου ( = ΜΚΤ ) παρουσίασαν μέση απόκλιση 0.03%.

• Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές Αλουμινίου και Τανταλίου παρουσίασαν σε όλες τις περιπτώσεις απόκλιση όχι μικρότερη από 1% και σε μερικές περιπτώσεις πολύ μεγαλύτερη.

Ο παράλληλος συνδυασμός πυκνωτών έδωσε σε όλες τις περιπτώσεις συμπεριφορά όχι καλύτερη από αυτή του χειρότερου πυκνωτή του συνδυασμού ( πχ ηλεκτρολυτικός με ΜΚΤ )

Εδώ να πω ότι όταν βάζουμε μικρής χωρητικότητας πλαστικούς ΜΚΡ επάνω στα άκρα των ηλεκτρολυτικών, δεν το κάνουμε για να καλυτερέψουμε την συμπεριφορά του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή, αλλά για να πάρουμε άμεσα το λίγο αυτό ρεύμα που είναι απαραίτητο σε ένα αδύνατο σήμα για να μην χαθεί μέχρι να περάσει το ρεύμα από τον μεγαλύτερο πυκνωτή που είναι ο ηλεκτρολυτικός και που έχει όλα αυτά τα προβλήματα που έχω αναφέρει.

Φανταστείτε στο σήμα να υπάρχει ένα φλάουτο και μια μπάσο κιθάρα, η κιθάρα θα τραβήξει το αρκετό ρεύμα που χρειάζεται ενώ το φλάουτο θα μείνει χωρίς ρεύμα και δεν θα ακουστεί, με αυτό τον τρόπο αυξάνουμε την ταχύτητα απόκρισης του τροφοδοτικού και κερδίζουμε τη μάχη του χρόνου που μας δίνει το ύφος και τις χρoιές του κάθε οργάνου.

Συνεχίζεται

Φοβερή δουλειά, μπράβο.

Όσον αφορά την 'απόκλιση', που αναφέρεις, εννοείς διαφορά [%] από την αρχική κυματομορφή ή κάτι άλλο?

Και μια λίγο άσχετη ερώτηση: Δεδομένου ότι η ποιότητα του ρεύματος τροφοδοσίας παίζει τεράστιο ρόλο στο ηχητικό αποτέλεσμα, και δεδομένου ότι τα τροφοδοτικά των προσωπικών υπολογιστών έχουν τελείως διαφορετικές απαιτήσεις από αυτά ενός σετ από Hi-Fi separates, τι επιλογές έχεις αν θες να είσαι εξασφαλισμένος από διακοπές ρεύματος της ΔΕΗ?

Ο χρήστης nidosan έγραψε:
Φοβερή δουλειά, μπράβο.

Όσον αφορά την 'απόκλιση', που αναφέρεις, εννοείς διαφορά [%] από την αρχική κυματομορφή ή κάτι άλλο?

Και μια λίγο άσχετη ερώτηση: Δεδομένου ότι η ποιότητα του ρεύματος τροφοδοσίας παίζει τεράστιο ρόλο στο ηχητικό αποτέλεσμα, και δεδομένου ότι τα τροφοδοτικά των προσωπικών υπολογιστών έχουν τελείως διαφορετικές απαιτήσεις από αυτά ενός σετ από Hi-Fi separates, τι επιλογές έχεις αν θες να είσαι εξασφαλισμένος από διακοπές ρεύματος της ΔΕΗ?

Απόκλιση από την κυματομορφή σε ποσοστό επί της %.

Των υπολογιστών τα τροφοδοτικά είναι τύπου Switching, τέτοια τροφοδοτικά έχουν και πολλές ψηφιακές συσκευές, για προστασία από την ΔΕΗ υπάρχουν συστήματα, ανάλογα με την ισχύ που χρειάζεσαι, τι θέλεις να προστατεύσεις, πόσα διαθέτεις κλπ. πάρε ένα πολύμπριζο με προστασία από τις απότομες υπερφορτώσεις, μια χαρά είναι.

Πυκνωτές, μύθοι και πραγματικότητα (2)

Όλοι τώρα ξέρουμε ότι ο πυκνωτής είναι το παθητικό εξάρτημα εκείνο με τα περισσότερα ελαττώματα, οπότε είναι φυσικό η προσοχή μας να στρέφεται σε αυτόν και να μας ενοχλεί η αλλοίωση που προκαλεί στην πορεία του σήματος, όταν πρέπει εκεί ή όταν είναι τοποθετημένοι σε ένα κύκλωμα ανάδρασης.

( τι είναι ανάδραση, feedback θα είναι στο επόμενο σημείωμα, γιατί πολλοί κατασκευαστές διαλαλούν το εμπόρευμα τους με καθόλου ανάδραση και την ξορκίζουν μάλιστα, ενώ άλλοι, αυτοί που ξέρουν, την χρησιμοποιούν με φειδώ και προς όφελος των κατασκευών τους, αλλά όπως γίνεται πάντα με τις συσκευές ήχου η αλήθεια είναι κάπου στην μέση )

Στη πραγματικότητα ένας πυκνωτής έχει αρκετά παρασιτικά στοιχεία, ικανά για την αλλοίωση του σήματος και όχι μόνο, εκτός λοιπόν από την χωρητικότητα του, έχει μια παρασιτική αντίσταση διαρροής, μια παρασιτική αυτεπαγωγή, και μια παρασιτική αντίσταση σειράς. Το κακό είναι ότι όλα αυτά τα παρασιτικά χαρακτηριστικά στους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές μεταβάλλονται μη γραμμικά, από την τάση στα άκρα τους, αλλά και από την συχνότητα.

Όλα αυτά μαζί με το γεγονός ότι δεν μπορεί να επιτευχθεί μεγάλη ακρίβεια στις τιμές χωρητικότητας που αναγράφουν, και με τα χαρακτηριστικά τους να μεταβάλλονται σημαντικά με την πάροδο του χρόνου, τους καθιστά σχεδόν ακατάλληλους ( τους ηλεκτρολυτικούς ) για τοποθέτηση στην πορεία του σήματος ή στα κυκλώματα ανάδρασης που απαιτείται ακρίβεια και σταθερότητα.

Το μοναδικό πλεονέκτημα των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών είναι οι μεγάλες χωρητικότητες που επιτυγχάνονται σε μικρούς όγκους και χαμηλό κόστος ( για να μην ξεχνιόμαστε ) ώστε είναι η μόνη κατηγορία πυκνωτών που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την εξομάλυνση της DC τάσης, με την προϋπόθεση ότι θα χρησιμοποιήσουμε και πυκνωτές απόζευξης.

Οι πυκνωτές τώρα που χρησιμοποιούν σαν διηλεκτρικό τα διάφορα άλλα πλαστικά υλικά που ήδη έχω αναφέρει, πολυεστέρας, πολυπροπυλένιο, τεφλόν κλπ, είναι απαλλαγμένοι σε πολύ μεγάλο βαθμό από τα προβλήματα των ηλεκτρολυτικών, οι ΄ηχητικές ΄διαφορές λοιπόν μεταξύ των προσιτών πυκνωτών πολυεστέρα και των πολύ ακριβών πολυπροπυλενίου δεν είναι μεγάλες, σε αντίθεση με το κόστος και τον όγκο τους που είναι δυσανάλογο με την βελτίωση, προκειμένου να πετύχουμε την συγκεκριμένη χωρητικότητα που χρειαζόμαστε.

Είναι κάτι παραπάνω από προφανές ότι οι σχεδιαστές αυτών των συσκευών λαμβάνοντας υπ΄όψη τις ιδιομορφίες και της παραμέτρους λειτουργίας του κυκλώματος καταλήγουν ισορροπώντας στο καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα κάθε φορά, αποφεύγοντας τη χρήση ογκωδέστατων και πανάκριβων πυκνωτών.

Απόδειξη των παραπάνω είναι η πληθώρα των συσκευών με άριστη απόδοση που χρησιμοποιεί κοινούς πυκνωτές αλλά και ηλεκτρολυτικούς ( αρκετές φορές μεγάλης χωρητικότητας ) στο δρόμο του σήματος και στα δίκτυα ανάδρασης του σήματος.

Όσον τώρα αφορά το θέμα των αντιστάσεων που είναι ουκ ολίγες ( περισσότερες από 500 σε ένα τυπικό ολοκληρωμένο ενισχυτή ) θα έπρεπε να είχε λήξει από τότε που έγιναν ιδιαίτερα προσιτές οι αντιστάσεις metal film που έχουν και μικρές ανοχές, αλλά και μειωμένο θερμικό θόρυβο Johnson σε σχάση με τις αντιστάσεις άνθρακος. Για τις αντιστάσεις όμως και τα άλλα παθητικά υλικά θα αναφερθώ μετά από την αναφορά για την ανάδραση.

Για τον λόγο αυτό, της εμπνευσμένης σχεδίασης, συχνά βλέπουμε ονόματα σχεδιαστών που έγιναν θρύλος στον χώρο της σχεδίασης προενισχυτικών και τελικών βαθμίδων, κάποια στιγμή θα συγκεντρώσω τα ονόματα τους, αλλά και οι σχεδιαστές των ηχείων πρέπει να αναφερθούν γιατί χωρίς την δουλειά τους τα όποια επιτεύγματα στην σχεδίαση και κατασκευή αξιόλογων μηχανημάτων, απλά δεν θα ακούγαμε τίποτα άξιο λόγου.

Γιατί αντίθετα με ότι φαίνεται συνήθως, η σχεδίαση μηχανημάτων αναπαραγωγής της μουσικής στηρίζεται σε αρχές και κανόνες που ελάχιστη ιστορικά σχέση έχουν με την επιστήμη των ηλεκτρονικών. Υπεύθυνος για τη διατύπωση των κριτηρίων ποιοτικής ή καλύτερα ΄ιδανικής ΄συμπεριφοράς των συσκευών – συστημάτων που απαρτίζουν ένα στερεοφωνικό συγκρότημα, είναι ένας κλάδος των εφαρμοσμένων Μαθηματικών και της Φυσικής που λέγεται Θεωρία Συστημάτων.

Συνεχίζεται.

Η ανάδραση στους ενισχυτές.

Δεν υπάρχει καλύτερος ταλαντωτής από ένα ενισχυτή.

Ακόμα και τα απλούστερα κυκλώματα τις περισσότερες φορές χρησιμοποιούν μία ανασύζευξη μεταξύ της εξόδου και της εισόδου προκειμένου να σταθεροποιήσουν τα χαρακτηριστικά λειτουργία τους, εξαίρεση δεν μπορούσαν να αποτελούν τα ενισχυτικά Audio κυκλώματα και αξίζει να ρίξουμε μια ματιά εδώ.

Παρ΄όλη την αλματώδη εξέλιξη στα ηλεκτρονικά και στην ηλεκτροακουστική, και κυρίως στην αποθηκευτική δυνατότητα και στις τεχνικές της συμπίεσης με τους νέους αλγόριθμους για την αποθήκευση και αναπαραγωγή της μουσικής και της πληροφορίας, το μόνο κομμάτι που παρέμεινε σχεδόν αναλλοίωτο μέσα στον οργασμό της εξέλιξης, είναι η κυκλωματική μορφή των ενισχυτικών βαθμίδων.

Οι βελτιώσεις που έγιναν τα τελευταία χρόνια αναφέρονται κυρίως στην ποιότητα των υλικών, ενεργητικών και παθητικών, ταχύτεροι ημιαγωγοί, αντιστάσεις ακριβείας, πυκνωτές πολυεστέρα κλπ. Παρά την στασιμότητα όμως στη σχεδιαστική εξέλιξη, κατάφερναν να υπερτερούν σε απόδοση συγκριτικά με τα υπόλοιπα μηχανήματα της αναπαραγωγής της μουσικής, μιας και τα ενισχυτικά είναι ο μόνος καθαρά ηλεκτρονικός κρίκος αυτής της αλυσίδας.

Γεγονός πάντως είναι ότι εντοπίζονται με ευκολία ηχητικές διαφορές μεταξύ δύο όμοιων υλοποιήσεων, οι δύο βασικοί λόγοι που βοηθούν στην αποκάλυψη της ηχητικής ταυτότητας των ενισχυτικών βαθμίδων είναι η βελτίωση στη συμπεριφορά των ηχείων, στους τομείς της γραμμικής και ομαλής λειτουργίας των μεγαφώνων και της φασικής τους συμπεριφοράς γύρω από τη συχνότητα cross-over.

Η καθιέρωση της ψηφιακής τεχνολογίας βελτίωσε σημαντικά την ποιότητα της πηγής του σήματος κυρίως στον τομέα του θορύβου, οπότε και έγιναν αντιληπτές οι παραμορφώσεις πολύ χαμηλής στάθμης το ενισχυτή που παρέμεναν ΄κρυμμένες΄ μέσα στο φάσμα του θορύβου που προερχόταν από την πηγή του σήματος.

Έγινε λοιπόν φανερό ότι μόνο τα συμβατικά τεχνικά χαρακτηριστικά ( απόκριση συχνότητας, ονομαστική ισχύς, αρμονική παραμόρφωση ), δεν αρκούν για να φωτίσουν πλήρως την απόδοση ενός ενισχυτή μιας και τα αποτελέσματα των μετρήσεων δεν συμφωνούσαν πλήρως με αυτά των υποκειμενικών, και μέχρι ενός σημείου, αξιόπιστων ακουστικών δοκιμών.

( Το έχω πει ξανά, υπάρχουν μηχανήματα που μετράνε τέλεια στον πάγκο του εργαστηρίου και ακούγονται απαίσια, και υπάρχουν μηχανήματα που μετράνε χάλια και ακούγονται υπέροχα ).

Σήμερα η αναντιστοιχία μεταξύ των μετρήσεων και της ακουστικής απόδοσης έχει διερευνηθεί επαρκώς και έχουν καθιερωθεί διαδικασίες μέτρησης που απεικονίζουν με επάρκεια την απόδοση των ενισχυτικών βαθμίδων, παραμένουν όμως μερικά σκοτεινά σημεία που καλλιεργούν τις λανθασμένες εντυπώσεις στον καταναλωτή και παράλληλα τροφοδοτούν με διαφημιστικό υλικό τους υπεύθυνους μάρκετινγκ των εταιριών.

Ένα από τα κύρια αυτά σχεδιαστικά σημεία που πολλοί κατασκευαστές συσκευών Hi-End διατυμπανίζουν σαν υπεύθυνο για την εξαιρετική επίδοση των συσκευών τους είναι η απουσία αρνητικής ανάδρασης στο κύκλωμα του ενισχυτή, απουσία που μόνο για λόγους διαφημιστικούς αναφέρεται, αφού στην πραγματικότητα αναπόσπαστο λειτουργικό μέρος των περισσότερων κυκλωμάτων είναι κάποια μορφή ανάδρασης.

( Η ανάδραση στα κύκλωμα του ενισχυτή είναι ότι είναι και το αμορτισέρ στον τροχό του αυτοκινήτου, του απαγορεύει την ταλάντωση )

Πάμε να διαφωτίσουμε μια πλάνη, ένα σκοτεινό σημείο των ενισχυτών, μιας και αντίθετα από ότι πιστεύεται, η κατανόηση της δράσης της ανάδρασης τουλάχιστον σε ένα πρώτο επίπεδο είναι προσιτή και απαιτεί χρήση απλών μόνο μαθηματικών σχέσεων, κάτι που εδώ θα αποφύγω, η αναφορά θα είναι μόνο στον μηχανισμό της, τι είναι και τι κάνει, είπαμε, εδώ θα τα πούμε απλά, δεν είναι επιστημονικό φόρουμ φυσικής και ανώτερων μαθηματικών, έτσι ?

Τι είναι λοιπόν αυτή η περίφημη ανάδραση ?

Ανάδραση υπάρχει σε κάθε περίπτωση που ένα μέρος από το σήμα εξόδου επιστρέφει πίσω στην είσοδο και έτσι τροποποιεί το σήμα εισόδου. Αυτό το σήμα ανατροφοδότησης ανάλογα με τη φάση του σε σχέση με το σήμα εισόδου προστίθεται ή αφαιρείται από αυτό. Να πω εδώ ότι ανάδραση εμφανίζεται σε κάθε κύκλωμα. Ακόμα και σε κυκλώματα που δεν υπάρχει φανερή ανασύζευξη μεταξύ εισόδου και εξόδου, τα στοιχεί που πολώνουν το κύκλωμα είναι ένας έμμεσος δρόμος ανάδρασης που φυσικά επηρεάζει τα χαρακτηριστικά της βαθμίδας.

Ανάλογα με το αν το σήμα ανάδρασης προστίθεται ή αφαιρείται από το σήμα εισόδου, έχουμε δύο είδη ανάδρασης, την αρνητική όταν το σήμα ανάδρασης αφαιρείται από το σήμα εισόδου, και την θετική όταν αυτό προστίθεται στο σήμα εισόδου. Στα ενισχυτικά χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά αρνητική ανάδραση αφού η χρήση θετικής ανάδρασης ευνοεί τη δημιουργία αστάθειας του κυκλώματος ( ταλαντώσεων ) κάτι που είναι ανεπιθύμητο στη λειτουργία ενός γραμμικού κυκλώματος όπως είναι ένας ενισχυτής.

Η αρνητική ανάδραση επιδρά σχεδόν σε όλα τα χαρακτηριστικά του κυκλώματος με ευεργετικό τρόπο, τουλάχιστον σε θεωρητικό επίπεδο. Πρακτικά όμως η βελτίωση που επιφέρει σ΄ένα κύκλωμα είναι άμεσα συνυφασμένη με την ταχύτητα αυτού του κυκλώματος και στην περίπτωση που αυτή είναι χαμηλή η εφαρμογή μεγάλων ποσοστών ανάδρασης συνοδεύεται από αύξηση των δυναμικών παραμορφώσεων.

Συνεχίζεται

**Η ανάδραση στους ενισχυτές **( συνέχεια )

Από τα πρώτα χρόνια έγινε εκτεταμένη χρήση της αρνητικής ανάδρασης αφού έτσι μειωνόταν δραστικά η αρμονική παραμόρφωση του κυκλώματος και παράλληλα αυξανόταν το εύρος του ενισχυτή.
Αν και τα χαρακτηριστικά του ενισχυτή στις μετρήσεις ήταν καλά, η απόδοση του στην πραγματική μουσική, τις περισσότερες φορές δεν ήταν ικανοποιητική.

Από τις αρχές του ’70 ο Φινλανδός καθηγητής Μ. Otalla εντόπισε την αιτία του προβλήματος στο γεγονός ότι δινόταν έμφαση στην απόδοση του ενισχυτή υπό στατικές συνθήκες με σήμα εισόδου που διατηρείται αμετάβλητο για μεγάλο χρονικό διάστημα, πράγμα, που φυσικά, δε συμβαίνει με το σήμα της μουσικής που διακρίνεται για τα έντονα μεταβατικά περάσματά του.

Μελετώντας τη δυναμική συμπεριφορά των ενισχυτών κατέληξε στο συμπέρασμα ότι με τη χρήση αρνητικής ανάδρασης μειώνεται μεν η στατική παραμόρφωση του κυκλώματος, αυξάνονται όμως οι δυναμικές παραμορφώσεις.

Αιτία αυτής της αύξησης των δυναμικών παραμορφώσεων είναι το γεγονός ότι υπάρχει, μοιραία μια ελάχιστη καθυστέρηση μέχρις το ανατροφοδοτούμενο σήμα επιστρέψει στην είσοδο του ενισχυτή, καθυστέρηση που αυξάνεται αν στο βρόγχο της ανάδρασης υπάρχουν μεγάλης χωρητικότητας πυκνωτές
( να πάλι μπροστά μας τα καταραμένα εξαρτήματα )

Έτσι υπάρχει μια αδυναμία του ενισχυτή να παρακολουθήσει απότομες στιγμιαίες μεταβολές . Παραμόρφωση που αποτέλεσμα αυτής της αδυναμίας του ενισχυτή, είναι η μεταβατική παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης ( Τ.Ι.Μ – Transient Intermodulation Distortion - ) και εμφανίζεται όταν ο ρυθμός ανόδου ( slew rate ) του σήματος ξεπεράσει αυτόν του ενισχυτή.

Μετά από αυτή την αποκάλυψη για ένα διάστημα άρχισαν να εμφανίζονται σχεδιάσεις που χρησιμοποιούσαν μικρά ποσά αρνητικής ανάδρασης πετυχαίνοντας έτσι καλύτερη μεταβατική συμπεριφορά του ενισχυτή.

Όμως η συνεισφορά της ανάδρασης στη γραμμικοποίηση του ενισχυτή κάθε άλλο από αμελητέα είναι και έτσι όλοι σχεδόν επέστρεψαν στη χρήση σημαντικών ποσοτήτων αρνητικής ανάδρασης με μια σημαντική όμως διαφορά : Έδιναν ιδιαίτερη σημασία στο ρυθμό ανόδου ( slew rate ) του κυκλώματος μιας και όπως διαπιστώθηκε ένας ΄γρήγορος ΄ενισχυτής ελαχιστοποιούσε τα προβλήματα που δημιουργούσε στη μεταβατική συμπεριφορά το δικτύωμα ανάδρασης.

Ο ρυθμός ανόδου ( Slew rate ) καθορίζει και τη μέγιστη συχνότητα σήματος που ο ενισχυτής μπορεί να δεχτεί χωρίς να εμφανιστούν μεταβατικές παραμορφώσεις ( Τ.Ι.Μ ). Αυτή η συχνότητα είναι ανεξάρτητη από το εύρος ζώνης του ενισχυτή. Άρα συμπεραίνουμε ότι ένα κύκλωμα με ικανοποιητική ταχύτητα μπορεί να ωφεληθεί από την εφαρμογή αρνητικής ανάδρασης χωρίς να εμφανιστούν δυναμικές παραμορφώσεις.

Αγαπητέ '21 Quadra' θα ήθελα να μου πεις εάν έχεις τελειώσει τη σπουδαία αυτή δουλειά, γιατί θα ήθελα να κάνουμε μια συζήτηση επί συγκεκριμένης σχεδίασης τροφοδοτικού (δεν θα ήθελα να διακόψω...)