elektroncso.hu - Erősítők és előerősítők vezérlései, frontendjei, távvezérlései

Miközben építgetem az erősítőket úgy gondolom nem elégedhetek meg a jó, vagy inkább a megcélzott, kiváló hangminőséggel. Egy mai (ne felejtsük 2008-van, ezekre az időkre pár író, már űrkorszakot jósolt ...) erősítőnek legalább olyan fontos a körítése is, mint maga a belbecs. Igenis hozzá tartozik a jó erősítőhöz a sok és ésszerű szolgáltatás, persze úgy, hogy az a hang minőségének romlásához ne vezessen. Ha csak olyan irányba tekintünk is, hogy a hangnak át kell mennie egy meglehetősen bizonytalan érintkezést biztosító potencióméteren, mint hangerő szabályzón, kapcsolón. Az persze senki számára nem lehet titok, hogy a legjobb ALPS potencióméterek is csapnivaló együtt futással bírnak, és az áruk sem elhanyagolható. A hangerő szabályozók területén a HiFi vagy még inkább a HighEnd területén egyre inkább elharapódzik a forgótárcsás kapcsoló (Yaxley) alkalmazása. Sajnos ezeknek a kapcsolókanka is meg van a hátrányuk, mert bár segítségükkel kiváló lesz a két (vagy több) oldal együttfutása és a hang erejének csökkentésére nekünk tetsző gyártmányú alkatrészeket ültethetünk be, de egy olyan kapcsoló beszerzése amely menetközben nem engedi a kimenetét lezáratlanul, vagy megfelelően precíz mechanikával bír, esetleg a kontaktusa is a nekünk megfelelő anyagú, szintén sokba kerül, nem beszélve a beszerezhetőségéről sem. Kézenfekvőnek látszik a forgótárcsás kapcsolót jóminőségű relékkel kiváltani. (Ez a megoldás nem éppen olcsó, de stabilan hozzá lehet jutni, és nem kiváltság - természetesen legalább aranyozott ezüst érintkezőjű példányokra gondolok)
Mindezen technikai megfontolásoknak eleget téve és szem előtt tartva belefogtam, hogy kifejlesszek egy saját izlésemnek megfelelő erősítő vezérlő elektronikát. Mint említettem, szerintem 2008-ban igenis hozzá tartozik az erősítőhőz és az igényességhez a távszabályozós kivitel, számomra elengedhetetlennek számít a megjelenésben a Vákuum Floureszensz kijelzők használata és a logikus, nem a "buta ember" barát kezelés. (Nem, nem vagyok amerika ellenes, de ha helyettem gondolkodik egy gép ez eleinte csak mulatságos, aztán kényelmetlen, majd fárasztó lesz és megszabadulni igyekszem tőle, nem pedig hallgatni akarom).

Végerősítő vezérlések
A végerősítőket manapság, célszerűen elkülönítve, önálló egységként illik megépíteni, és hát valjuk be ha tisztességesen van megépítve, nem is nagyon fér el benne egy aktív előerősítő. Ha viszont a végerősítő kiszorul az előerősítő dobozából kényszerűen távol kerül a vezérlés lehetőségeitől is. Még akkor is ha csak a "ki" illetve a "be" kapcsolásáról lenne is szó. A "ki" és a "be" jelzőket azért illettem idézőjellel, mert az a viszonylag egyszerű funkció is rejt némi aggodalomra okot, ha tüzetesebben megvizsgáljuk a kérdést. Egyrészt kényelmi okból is, mert ha már távráncigáljuk a hangerőt meg a bemeneti választást, akkor csak futhatná a végerősítő bekapcsolására is. Igaz, futja. Tüzetesebben megnézve azonban további kérdések is felmerülnek. Ha a kérdéses erősítő csöves (miért, léteznek nem csöves erősítők is? :), joggal merülhet fel a kérdés, hogy ha van kétlépcsős bekapcsolási rendszerem, nem lehetne ezt is távráncigálni? De, lehet, miért ne. Egy csöves készülék első körben szereti, sőt meglehetősen kíméli a csővet és így a pénztárcánkat is, ha mindenféle elektron röptetés előtt rendesen felfűtött katóddal állhat a starthoz. (Mint ismeretes a még hideg katód nem azonnal és nem teljes felületén kezd emittálni, emiatt a kezdeti áram azon a kicsi katód felületen igyekszik kialakulni, ami már elég meleg az elektronok emissziójához. Ez azt szokta eredményezni, hogy az adott pontban túlterhelődik és "megsüketül" a katód emittáló rétege, csökkentve ezzel a hatásos felületet.) Ahhoz, hogy a csövek fűtése előbb érkezzen meg, mint az anód feszültségük, régóta bekapcsolási késleltetést, illetve külön kapcsolót használnak. Ha jól tudom elöszőr a hangszer erősítőkben terjed ez el, mert gyakori, hogy a próbák során hosszabb szünetek iktatódnak be, és jobb egy meleg erősítővel újrakezdeni próbálni, mint megvárni a teljes felfűtést, ugyan akkor a "pihi" alatti holtidőben ne ketyegjen a cső élettartama. Ezért külön kapcsolóval kapcsolhatóvá tették a csövek fűtését és külön kapcsolóval az anód tápfeszülzségét. (Ne tévesszen meg bennünket a fűtés és a felmelegedés két külön dolog. A fűtésre a csövek emissziójához van szükség, ehhez normális esetben egy perc szükséges. Szélsőséges esetben, amikor is a fűtések sorbakapcsoltak, ennél jóval több is lehet, de ekkor sem szokott több lenni, mint pár perc. A bemelegedésen azt érthetjük, amikor is a cső már felfűtve, be áll a termikus és az elektromos egyensúlyába, vagy is a hangja már nem változik (kevéssé változik), kikapcsolásáig ezt a hang minőséget produkálja. Ez általában 15-20 perc is lehet, csőtípusonként változó.)

A Hibryd 2 vezérlés

A HYB2 erősítő bekapcsolási vezérlés

Az első megközelítésben ezeket az alapvető feladatokat szerettem volna ellátni egy vezérléssel. Nevezetesen két lépcsőben kapcsolja be az erősítőt, elöszőr a fűtést, majd a megfelelő idő elteltével az anód feszültséget. Közben pár alapvető dolog kialakult bennem. Ha az áram útjába valami félvezetőt teszek mindjár meghallható a hangja tehát kerülni kell. A végerősítőim toroid transzformátorokat használnak a mágneses sugárzások és zavarok alacsony szinten tartása miatt. Sajnos a toroid transzformátoroknak vannak igen kellemetlen tulajdonságaik is, nevezetesen bekapcsoláskor meglehetősen nagy lökéssel indulnak, ami gyakori biztosíték kicsapásához vezetnek, főleg ha nagyobb telejsítményű típusokról van szó. Meg kellett tehát oldani, hogy a toroidok és így az erősítő "lágyan" induljon, figyelve a hálózati feszültséget, és annak megfelelő pillanatában kapcsolódjon rá. Ehhez azonban félvezetőket kellett használni, mert a relés megoldások egyrészt nem bírják kontaktussal, másrészt lassúak a precíz időzítéshez. Mivel félvezetőt kellet használni azt így, mindenképpen a trafók primer oldalára száműztem - gondolván, hogy a táp szűrés szűrje a félvezető(k) zaját is, és azért trafók mert a primer oldalról már csak külön - külön lehet vezérelni az anód és a fűtés transzformátorát. Mivel a szekunder oldalon már nem avatkozhat félvezető az elektronok áramlásába, így azt a célomat, hogy maga az anód feszültség is lassan alakuljon ki, csak egy közbeiktatott kapcsolási lépcsővel és az azt megvalósító relés furfanggal oldottam meg. Ez azt jelenti, hogy az egyenirányítót alig terhelve feltöltünk egy kisebb kapacitású kondenzátort majd ezt kapcsoljuk a további szűrő fokozatokra, úgy hogy a névleges anód feszültség csak lassan alakuljon ki. Amikor kialakult viszont semmi olyan dolog nem maradhat a jel útjában, ami szűkítené a keresztmetszetet, ezért az egész furfangot egy relé zárja rövidre, így iktatva ki az elektronok útjából. Persze olyan finomságok is közre játszottak a fejlesztésnél, mint hogy a relék stabilan, csak a nem vezérelt állapotukban használhatóak jel vezetésre mert ekkor a viszonylag stabil rugó határozza meg az érintkezési pogácsák erejét és nem a digitális zajjal -a vezérlés zajával- terhelt vezérlő áram.
Ezeket a feladatokat oldottam meg a HYBRID-nek nevezett elektronikával. Később ezt tovább fejelsztettem és ebből született meg a HYB2 ami immáron képes infra távvezérlő jelét is fogadni, ugyanakkor megmaradt az egy gombos előlapi vezérlés is.

A Hibryd 3 vezérlés
Minekután a HYB2 beváltotta a reményeimet tovább kellett lépni. A harmadik lépcsős relés megoldást ki akartam váltani egy sokkal elegánsabb megoldással. Ez abban áll, hogy az anód feszültséget fázis hasításos módszerrel szépen lassan "lopom" fel a megfelelő szintre, úgy hogy nem előre beállított módon, hanem az áramkör sajátosságait automatikusan vegye figyelembe, vagyis ha a szűrő kondenzátor értékeit megváltoztatom is a megadott időre álljon talpra a rendszer ne "siessen", vagy "késsen". Ez sajnos nagyobb tudást igényelt, mint amit a régi mikrokontroller ki tudott volna szolgálni, ezért egy mikrokontroller vér firissítés is bekerült az újabb elektronikába. Ez a vezérlés tehát mindenben ugyanazt tudja, mint a HYB2 csak éppen ezzel a fázis hasításos módszerrel többet. (Még fejlesztés alatt)

Előerősítő vezérlések
A vezérlések szempontjából a valamire való feladat az előerősítő kiszolgálása. Hagyományosan az előerősítő feladata a több műsor forrásból érkező jeleket a végegerősítő felé tovább irányítani (bemenet választó), valamint a hangerőt szabályozni. Ezen feladatok köre bővíthető hiszen ha a műsor források között van egy a rögzítésre is alkalmas készülék rögtön szükségessé válhat egy monitor funkció is, amivel a rögzített műsor kerülhet a hangszóróra mintegy ellenőrzésként. Ha az előerősítő tartalmaz lemezjátszó fogadására is alkalamas előerősítő részt (hát tulajdonképpen ez a lényeg) nem árt, átkapcsolhatóvá tenni az MC, és az MM hangszedők között. Természetesen a hangerő szabályozást a megfelelő képpen relés kialakítással végezze, de valamivel nagyobb lépésben mint a forgótárcsás kapcsolóknál megszokott 12, vagy 24 lépés, ami általában kevés.

Az első előerősítő vezérléssel működő GADP02 előfok, még karakteres VFD kijelzővel, hagyományos potenciométeres hangerő szabályozóval

Az én esztétikai szempontjaimból fontos volt továbbá, hogy a működésről adott tájékoztatót Vákuum Floureszensz kijelzőkkel valósítsam meg, mert nonszensznek érzem, hogy a sok százezerbe kerülő készülék egy csúnyácska, igénytelennek tetsző, lusta LCD-n jelenítse meg mondanivalóját. Már a kezdetektől fogva ebben gondolkoztam. Fontos volt továbbá, hogy bár a műszaki életben igen elterjedtek a külföldi szak szavak használata, én azonban szerettem volna ezeket kiváltani a nekik megfelelő magyarral. Gondolok itt olyanra, hogy azt írja már ki, hogy Lemezjátszó ha egyszer azt hallgatom és ne azt, hogy phono stb. Ezt a kezdeti karakteres megoldásokban alkalmaztam is, de mára (tudjuk már 2008-van:) inkább a rajzos, ikonokkal kommunikáló megoldásokat részesítem előnyben. Ami sokkal beszédesebb és látványban is kellemesebb. (lásd. grafikus VFD cikk.)
A hangerő szabályozás egy meglehetősen fogas kérdés és én nem is akarok ebben új dolgokat mondani. A hangerő szabályozás rendszerint egy potencióméter segítségével valósul meg. Ebben az esetben a bejövő jel egy a potenciométer ellenállásán keresztűl jut el a jelföldjére, mint egy megteremtve ezzel a jelforrás lezárását. Erről, a potencióméter csúszkájáról azután tovább halad a jel a végerősítő (vagy a következő erősítő fokozat) bemenetére. A potenciométer csúszkájának állása szerint az söntöli (párhuzamosan kapcsolódik) a végerősítő bemeneti impedanciájával, ami visszahat a jelforrás kimenetére is, hiszen annak lezárása ezzel a párhuzamos kapcsolással is változik. Laikusan azt gondolhatnánk, hogy a 100kΩ-os petencióméter tehát 100kΩ-os lezárást biztosít. Ez mint az előbbiekből is láthattuk nem teljesen igaz. Ennek a hibának a csökkentésére szokásos egy a bemenő jelforrással sorosan kapcsolni egy további ellenállást, ezt söntmodú hangerőszabályozónak nevezik. (Természetesen vannak akik ennek a hangját, és van akik a hagyományosnak a hangját kedvelik jobban, de ez még mindig független magától a potencióméter hangjátol, ami lehet rossz is) A körtárcsás kapcsolókkal megvalósított hangerőszabályozók tipikusan sorbakapcsolt ellenállásokból állnak. Ezzel utánozzák a potenciométeres megoldásokat, illetve annak hibáit javítják ki oly módon, hogy a kapcsolók kontaktusa sokkal jobb, mint a csúszó érintkező a potencióméterekben, és mivel a felhasznált ellenállások anyaga bármilyen lehet választásunk szerint, így a minőséget és a hangját magunk választhajuk meg. A két csatorna pontossága és együtt futása összemérhetetlenül jobb bármely potencióméternél. Hátrányaként jelentkezik, hogy ahány ellenálláson át megy a jel annál több zajt visz be, de a bemeneti impedancia állandó. A másik megoldás a már említett sönt megoldás, itt jel csak két ellenálláson halad át így a lehető legkevesebb a zaj, de a bemenet felől az impedanciája változó. A harmadik használt eljárás a "létra". Ekkor szintén csak két ellenálláson halad át a jel, de minden lépcsőhöz külön ellenállás párok kellenek. Ebben az esetben állandó a bemeneti impedancia, de iszonyú mennyiségű, pontos alaktrészre van szükségünk hozzá. A relés megoldásokban rendszerint a D/A átalakítókból átvett bineáris lépcsősor megoldásokat szokás használni. Ennek is megvan a maga hátrányos tulajdonsága. Az előerősítő hangerőállító megoldásában igyekeztem ügyes kompromisszumot kötni, minden irányban. Ezért a hangerőszabályozó megoldás egy létra és egy soros megoldás kombinációjaként épűl fel. 36 lépésben 2dB-es lépésközökkel -70dB csillapítás érhető el. Ez többnyire, több mint elég, ugyanakkor nem változtatja alkatrésztemetővé a készüléket (18db relé).

Jelenleg három féle távszabályozó rendelhető hozzá:

SAFE3 távránciga: alap verzió - csak az előerősítő funkcióinak

SAFE3 távránciga: normál változat - a végerősítő ki- bekapcsolásához

SAFE3 távránciga: full extra változat - a két további extragombbal

SAFE3 távránciga: a gombok funkciói

Vezérlés az akkumulátoros előfokozathoz

Az akkumulátoros előerősítő a PAFE3-al - bekapcsoláskori logo

Az előbbiekben felvázolt PAFE3 vezérlő rendszer adaptálása akkumulátoros előerősítő számára. A többlet igényeket az akkumulátoros üzem kívánta meg. A panel úgy lett kialakítva, hogy ezt is és a következőket is egy alappanel kiszolgálja pusztán a mikrokontrollerbe sütött program más. Az akkumulátorok töltését és az erősítő vezérlését, tápfeszültségét ellátó áramköri részletek egy további panelen kaptak helyet, így teljesen elválasztott a hang résztől.

PAFE3

2db akkumulátor kezelése
konstans áramú és konstans feszültségű töltés
töltés közben a feszültség ellenőrzése
üzem közben az akkumulátorok feszültségének ellenőrzése
felcserélhető akkumulátor konfigurációk az egyenletes terhelés elosztása miatt (A akkumulátor -fűtés vagy B akkumulátor - fűtés)
tápfeszültség ellátás az akkumulátoros DAC részére (a buffer tápja)
figyelmeztető ablak, az akkumulátorok kimerülésének esetére

Vezérlés a hálózati előfokozathoz
A PAFE3 rendszer adaptálása hálózati -normál- üzemű előerősítők számára. Tulajdonképpen semmi extra tudással nem kellett felvértezni, hiszen az alap konfigurációban mindent tudott amire szükség lehetett. Kiegészült egy óra funkcióval is, így a hálózati részt (két csatorna) időzítetten lehet vele kapcsolni.

Integrált erősítő vezérlése

A PAFE3-al felépített integrált erősítő a GAD001

Az integrált erősítő változatában tulajdonképpen csak a végerősítő doboza határozza meg a képességeit. Én a 6C33C-B erősítő mellé szántam eredendően, így a hangszedő erősítő kimarad a repertoárból (az ikonja beállítható), helyette egy USB-s DAC kapott teret. Nem is titkolt szándékkal, hiszen a végerősítő ideállis a jelenkor felhasználóinak, ahol a digitális hangforrások egyre kevésbé megkerülhetőek. A vezérlés ennek megfelelően kiegészült a végcsövek áramának ellenőrzési lehetőségével, a végcsövek üzemidejének mérésével. A végcsövek áramának figyelése lehetővé teszi, hogy figyelmeztető ablakot jelenítsen meg ha a beállított értéket meghaladja a végcső árama, így annak elállítodására figyelmeztet. Az óra funkciót az előző előerősítőből hozta magával. Beállítható a fűtési idő vagyis az ennek megfelelő késleltetés.

A PAFE4 - moduláris erősítő és előerősítő vezérlés, DAC frontend

Az első PAFE4-el felépített integrált erősítő az E130L teljesen Tungsram erősítőt

Eredetileg DAC frontendnek készült, ugyan is még a mai DAC-ok is igénylik az analóg hangerő szabályozást. A korábbi frontend ezt jól teljesítette, hiszen egyedi ellenállásokkal mindenki a neki megfelelő módón skálázhatta a minőség és a beépített alkatrészeket. A legjobb relés megoldást alkalmazva az analóg rész kompromisszum nélküli megoldást ad. A panel lehetőséget biztosít arra is, hogy a kapcsoló relék vezérlő feszültséget szabadon szabályozzuk meg adva így a nekünk tetsző meghúzó és tartó áramot. Mivel a DAC média szerveren keresztül használatos, így a hangerő szabályozó modul képes csak egymagában a média szerverrel együtt működve ellátni feladatát: a tökéletes hangerő szabályozást, és bemeneti csatorna választást. (valamint képes hőmérséklet mérésre, és feszültség mérésre is - ezzel a készülék mintegy őreként viselkedni.) A feladatok közben nőttek és fontos volt, hogy a tudás az igényeknek megfelelően bővíthető legyen. Így kiegészült egy érintős, színes kijelző modullal - a korábbi vezérlések Vákuum Floureszensz kijelzősek voltak ami jelentősen megdrágították bár nagyon esztétikussá is tették a berendezéseket. Az modernkor azonban lassan átlépi ezeket, ugyan akkor lehetővé teszi, hogy teljesen gombmentes előlapot hozhassunk a segítségével létre. Valamint kiegészült egy kapcsoló és távvezérlő modullal is. Ez modul hivatott arra, hogy önállóan a média szerver nélkül is működő képes legyen a megoldás, infra távvezérlő segítségével a funkciók elérhetővé váljanak illetve, hogy a készülék áramtalanítható legyen. Ez a modul tehát képes kapcsolni két 230V-os hálózati eszközt egy relén keresztül kisebb áramköröket, valamint képes ellenőrizni fűtőfeszültség meglétét, illetve ellátni a félvezetős erősítőkben szokásos védelmet. Úgy mint a be-kapcsoláskori késleltetett hangszóró bekapcsolást, valamint a hangszórók megvédését az egyenáramú túlterheléstől. Az infra modulja képes NEC és Philips RC5, RC6 kódú távvezérlők jelét is fogadni, azt megtanulni. Kiegészítő áramkörrel RFID jelet venni ezzel akár gyerekzár funkciót is ellátni. Mivel a modulok egy buszon keresztül kommunikálnak egymással, így egyszerűen kivitelezhetőek a későbbi bővítések pl. a szimmetrikus bemenet, vagy a több csatornás választási lehetőség. De a pontosság kedvéért nézzük meg a modulok képességeit egyesével.

Attenuator - a hangerő-szabályozó modul:

R2R típusú relével kapcsolt hangerő-szabályozó 64 lépéssel. (1dB-es lépések. Az ellenállások szabadon választhatóak normál nem SMD típusúak lehetnek, sokkal többet számít az ellenállás anyag mint az SMD szereléssel nyert alacsony induktivitása)
3 csatornás bementi választó.
minden kapcsoló elem, nagy megbízhatóságú ezüst-aranyozott érintkezőket használó relés megoldás, ami biztosítja a jó és torzítás mentes jelátvitelt.
több modul sorba/párhuzamosan kapcsolható a bemeneti választók csatorna száma növelhető, párhuzamosítható pl. szimmetrikus bemeneteknél.
a relék meghúzó/tartó árama szabályozható
teljesen elválasztott digitális és analóg rész
feszültség mérő (50-voltos két tizedes pontosságú vagy 500V-os egy tizedes pontosságú)
hőmérő (-50 ... +85oC-os 3 tizedes pontosságú hőmérséklet mérés)