TEHNIKI FAKULTET RIJEKA Sveuilini preddiplomski studij elektrotehnike

Izborni projekt Elektronika 2 Izrada predpojaala za glazbene instrumente

Denis Selimovi, 0069056504 Milan Rado, 0069057015

Andrej Berkari, 0069060103

Rijeka, 13.02.2015.

SADRAJ: 1. UVOD ..................................................................................................................... 1 1.1. OPENITO O PREDPOJAALU ................................................................................ 1 2. RK 3765 STEREO PREDPOJAALO S TDA1524A ....................................................... 3 2.1. KARAKTERISTIKE SKLOPA.........................................................................................3 2.2. SHEMA SPAJANJA I SADRAJ KOMPLETA DIJELOVA.....................................................4 2.3. OPIS ULOGA KOMPONENATA SHEME.........................................................................6 3.OPENITO O KOMPONENTAMA ................................................................................... 7 3.1. OTPORNICI ........................................................................................................ 7 3.2. POTENCIOMETRI .................................................................................................. 8 3.3. KONDENZATORI .................................................................................................... 9 3.4.INTEGRIRANI KRUGOVI(IC) .................................................................................... 12 4. PRAKTINA IZVEDBA ............................................................................................. 13 5. ZAKLJUAK .......................................................................................................... 15 LITERATURA ............................................................................................................ 16

.

1

1. UVOD

1.1. OPENITO O PREDPOJAALU

Predpojaalo slui reprodukciji signala ujnog podruja. Ono ima zadau da vrlo slabe naponske elektrine signale mikrofona i glazbenih instrumenata uz to nii um pojaa na razinu dostatnu za daljnje pojaanje u predojaalu, s tonskim korektorima ili niskofrekvencijskom pojaalu snage koje treba pobuditi zvunik na reprodukciju. Premda su se pretpojaala do prije nekih dvadesetak godina izvodila preteno u diskretnoj izvedbi s bipolarnim silicijskim tranzistorima, analogna pretpojaala se danas izvode u integriranoj izvedbi s operacijskim pojaalima. Niskofrekvencijska pretpojaala, naroito kada se koriste kao ulazni sklopovi za pojaanje niskih razina elektrinih signala koje daju mikrofoni s niskom izlaznom elektrinom impedancijom koriste na svom ulazu niskoumne integrirane krugove u izvedbi operacijskih pojaala. Predpojaalo za prikljuak mikrofona s niskom izlaznom impedancijom predvieno je za prikljuak mikrofona sa simetinim izlazom i izvedeno s diferencijalnim pojaalom na ulazu, to je u pogledu potiskivanja elektromagnetskih smetnji daleko kvalitetnije rjeenje od asimetrinog prikljuka mikrofona. Idejno rjeenje pojaala ima simetrian ulaz na koji se dovodi elektrini signal koji je u protufazi u odnosu na referentni potencijal pojaala (masu). Naponsko pojaanje simetrinog ulaza odreeno je omjerom elektrinih otpora R2/R1, a prema prikazanom rjeenju ulazni elektrini otpor bio bi izrazito i nepotrebno velik to se u stvarnoj izvedbi rjeava spajanjem otpornika nie vrijednosti elektrinog otpora paralelno svakom od neinvertirajuih ulaza. Posljednje operacijsko pojaalo u sklopu pretvara simetrian izlazni napon na izlazu prvog i drugog operacijskog pojaala u asimetrian napon prikladan za daljnje pojaanje. Prijenosne karakteristike takvoga sklopa odreene su prijenosnim karakteristikama operacijskog pojaala i jainom negativne reakcije ostvarenom unutar sklopa.

Prikazanom konstrukcijom pretpojaala, a uz optimalan izbor elektronikih komponenti, mogu se bez nekih konstrukcijskih potekoa dosegnuti karakteristike koje udovoljavaju visokokvalitetnoj reprodukciji zvuka.

.

2

U potrazi za to vjernijom reprodukcijom zvuka niskofrekvencijska pojaala su prola dug razvojni ciklus, od prvih pretpojaala s elektronskim cijevima, preko pretpojaala s bipolarnim i/ili unipolarnim tranzistorima pa sve do pretpojaala koja koriste operaciona pojaala. Premda se danas u profesionalnoj studijskoj tehnici i komercijalnim primjenama koristi digitalni oblik procesiranja elektrinog tonskog signala, vrhunski ljubitelji visoke vjernosti reprodukcije nerijetko i dalje posiu za tradicionalnim rjeenjima kao to su to pretpojaala i pojaala snage s elektronskim cijevima. Dakle, prvo imamo mali napon i struju (pickup), to ide na visokoomski ulaz pretpojaala, koje pojaava napon na razinu koja "pae" pojaalu snage (najee uz apliciranje EQ-a, presencea, reverba i ostalih pizdarija). Onda takav signal ide u pojaalo snage koje dodatno pojaava i napon i struju, ime ga priprema za niskoomski "potroa", tj. zvunik.

.

3

2. RK 3765 STEREO PREDPOJAALO S TDA1524A

2.1. KARAKTERISTIKE SKLOPA Ovo stereo predpojaalo omoguava regulaciju jaine tona, regulaciju niskih i visokih tonova te balans regulaciju, a ima slijedee karakteristike:

Izvedeno je na najsuvremeniji nain sa IC krugom. Danas se veina gradnji radi sa specijalnim IC krugovima. Imamo cijeli prijemnik u jednom IC krugu, digitalni voltmetar u jednom krugu, ekvalizator sa pet kanala, NF pojaala i sve regulacije u jednom krugu TDA 1524 i slino.

Tako je i Philips proizveo krug TDA1524A za stereo podeava pojaala u prijemnicima i pojaalima. Proizveo ga je tako, da se sve podeava mijenjanjem DC napona na krugu. Znai nigdje nema potenciometra u polju NF signala. Potenciometri samo reguliraju tonove. Nema duplih potenciometara, nema uma, nema brujanja, odnos signala um dostie 85 dB, a kod novijeg ekvivalenta TDA1526 i cijelih 90 dB. Inae ovaj spoj omoguava regulaciju jaine zvuka za +20 dB to je pojaanje od sto puta. Takoer, moe se smanjiti ulazni level signala do -80 dB to je 10 000 puta manje odnosno skoro apsolutna tiina. Iz zvunika ostaje samo um. Regulacija balansa radi neovisno od regulacije jaine zvuka. Ona omoguava da se jedan kanal oslabi u odnosu na drugi za -46 dB.Opseg podeavanja visokih tonova je +-15 dB, to je uobiajena vrijednost koja se trai od podeavaa. Takoer se niski tonovi mogu regulirati, ali u opsegu +17 dB do -20 dB.Predopojaalo prati karakteristiku ljudskog uha. To se ogledau tome da je ono osjetljivije kod tihih tonova na visoke nego na niske frekvencije. Znai karakteristika pojaala nije linearna.

Napon napajanja 8-15 V Struja napajanja 35 mA Izlazni NF napon Max. 3 V Stupanj podeavanja jaine zvuka -80 do +21.5 dB Podeavanje niskih tonova -19 do +17 dB Podeavanje visokih tonova -15 do +15 dB Podeavanje balansa -4 do +4 dB Izoblienje 0.3 %

.

2.2. SHEMA SPAJANJA I SADR

ADRAJ KOMPLETA DIJELOVA

4

.

5

Na gornjoj slici prikazana je shema predpojaala, a na donjoj, prikazana je kompletna shema spajanja predpojaala pri emu je na lijevi i desni ulaz predpojaala spojen izvor signala, dok je na lijevi i desni izlaz spojeno stereo pojaalo. Mijenjem otpora potenciometra mjenjamo karakteristike zvuka koje naknadno idu na navedeno stereo pojaalo. U slijedeoj tablici dan je sadraj kompleta dijelova potrebnih za izradu ovog stereo predpojaala RK 3765 koje moemo vidjeti na shemi predpojaala koja je prikazana slikom 1.

tampana ploica 1 IC krug TDA1524 1 IC podnoje 18 pina 1 R1, R2, Otpornik , 10 Kohma (smea-crna-naranasta-zlatna) 2 R3, R4, Otpornik , 1 Kohma (smea-crna-crvena-zlatna) 2 R5, R6, Otpornik , 47 Kohma (uta-ljubiasta-naranasta-zlatna) 2 C1, C2 , Elektrolitski kondenzator, 2.2uF, 25V, stojei 2 C3, C6 , C9, C14, Vieslojni kondenzator, 0.1uF = 100nF 4 C4, C15, Poliester kondenzator, 0.015uF = 15nF = 153 2 C5, C7,C10,C11 Poliester kondenzator, 0.056uF = 56nF 4 C8, C16, Elektrolitski kondenzator, 100uF, 25V, stojei 2 C12, C13 , Elektrolitski kondenzator, 4.7uF, 25V, stojei 2 P1, P2, P3, P4, Potenciometar , linearni , 47Kohma 4

.

6

2.3. OPIS ULOGA KOMPONENATA SHEME

Dio koji slui za regulaciju boje tona sastoji se od pasivnih komponenata (otpornika, potenciometara, kondenzatora), a zadatak ovog sklopa svodi se na izdizanje, odnosno potiskivanje niskih (eng. Bass), srednjih (eng. Middle) ili visokih (eng. Treble) uestalosti tonskofrekvencijskog spektra. Izdizanje ili potiskivanje pojedinih tonova vri se prema individualnoj elji u skladu sa time da li se slua glazba, govor,specijalni zvuni efekti, kao i s kakvog snimljenog materijala se signal reproducira. Iako neke neeljene tonove ne moemo u potpunosti eliminirati, ipak moemo ih barem djelomino potisnuti do neke odreene veliine.

Na shemi izmeu pinova 5 i 6 i pinova 13 i 14 , nalazi se samo jedan kondenzator od 56 nF. Na shemi gotovog ureaja po kojoj gradimo ovo predpojaalo imamo dva kondenzatora i jedan otpornik koji grade dvostruki low-pass filter za basove, tzv. T filter ili engleski bass emphasis.

Zaprljanost klizaa potenciometra ovdje ne utjee na ton i nema nikakav ometajui efekt. Paralelni kondenzatori klizaima potenciometra automatski eliminiraju pucketanje, a nemaju nikakav utjecaj na frekvencijsku karakteristiku. To su kondenzatori C3, C6, C9, C14. Kod duplih potenciometara dolazi do loe sinkronizacije otpornosti potenciometra koja mora biti manja od +- 3 dB. Ovdje taj problem uope ne postoji zato to se koriste mono potenciometri.

Efektivna vrijednost ulaznog i izlaznog napona je oko 2.5 V. Ako nam je taj level na izlazu prevelik moemo ga smanjiti poveanjem vrijednosti otpornika R3 i R4 na, recimo, 4.7K ime se izlazni napon prepolovljuje.

.

7

3. OPENITO O KOMPONENTAMA

3.1. OTPORNICI Uobiajeno je da otpornici manjih snaga (zakljuno sa 2W snage) imaju otpornost obiljeenu bojama. Otpornici preko 2W snage su uobiajeno iani otpornici u keramikom kuitu. Postoji i posebna vrsta otpornika , a to su NTC otpornici ija se otpornost mijenja u ovisnosti o temperaturi. Oznaavanje otpornika bojom, prva boja s lijeve strane je vrijednost otpora, druga boja je drugi broj, trea boja je multiplikator, tj. odreuje koliko nula treba dodati nakon prva dva broja. etvrta boja je tolerancija vrijednosti otpora. Veina otpornika ima zlatnu boju, to znai da je vrijednost unutar +/- 5 % nazivne vrijednosti. Otpornik se postavlja tako da mu je zlatna ili srebrna boja na desnoj strani. Vana je i boja kuita otpornika, te boje su bijela i plava. One su oznake za nezapaljive i/ili otpornike s osobinama osiguraa. Vano je to znati kako ih ne bi zamijenili s obinim otpornicima. Nezapaljivi se nee zapaliti ako se pregriju i vano je da ih se ne zamijeni s obinim jer to moe izazvati poar. Otpornici s osobinama osiguraa su obino bijele boje s jednom crnom trakom po sredini kuita. Obino su vrijednosti manje od 0,1 .

.

8

3.2. POTENCIOMETRI

Pored opisanih fiksnih otpornika, postoje i promijenjivi otpornici, potenciometri. Potenciometar funkcionira kao razdjelnik napona. Na njegovoj provodnoj povrini nalazi se kliza ijom se promjenom pozicije na provodnoj povrini mijenja otpor na krajevima potenciometra. Potenciometar ima tri izvoda od kojih je jedan pomian Promijenjivi otpornici se koriste kada elimo mijenjati stanje u nekom ureaju upravo promjenom njihove otpornosti. Primjerice, pojaamo glazbu na pojaalu, ili popravimo zvunu sliku na predpojaalu tako to odvrnemo basove, ili jednostavno mijenjamo brzinu okretanja nekog motora. U naoj izvedbi koristimo standardni linearni mono potenciometar.

.

9

3.3. KONDENZATORI

Korisitimo ih u el. krugu kada imamo vie signala koje je potrebno uskladiti, ili kao filter visokih frekvencija, ili kao elemente za odvoenje vika napona i slino. Takoer, funkcija kondenzatora je zadrati elektricitet. Kondenzatori proputaju izmjeninu struju, a blokiraju istosmjernu. Kada dovedemo istosmjernu struju u kondenzator, struja tee dok se kondenzator puni. Onoga trenutka kada se napuni, protok prestaje. Uobiajene vrijednosti kondenzatora su pF, n Fi uF. Nepolarizirani kondenzatori su uglavnom veliine pF-a pa do nekoliko desetaka tisua mF. Interesantno je da se vrijednost mF ne koristi.

Jo jedna bitna veliina je radni napon kondenzatora, te moramo paziti da ukoliko u strujnom krugu imamo napon od npr 20 V, ne upotrijebimo kondenzatore koji imaju radni napon od 16V. Obiljeavanje je specifino, koristi se eksponencijalni zapis, pa tako za primjerice 10nF, zapis je 103 budui to predstavlja 10X10exp3 pF. Vieslojni keramiki kondenzatori imaju dielektrik graen iz vie slojeva pa su zato dobili takav naziv. Uobiajene vrijednosti su od 4.7nF do 1uF. Takoer, uslijed vrlo malih dimenzija se koristi eksponencijalni zapis prilikom zapisivanja. Vrlo su malih dimenzija, ak su manji od keramikih. Poliester kondenzatori imaju dobru temperaturnu stabilnost, pristojnu toleranciju, a kapacitet ide do 33 mF i radni napon do 2000V.

.

10

Postoje i polarizirani kondenzatori, kod kojih nije svejedno kako ih okreemo, tj. imaju jasno obiljeen plus i minus pol.

Elektrolitski kondenzatori imaju jasno obiljeen polaritet. Najee su stojei, tj. izvodi sui m radijalno postavljeni, a rjee su leee, kada sui m izvodi aksijalno postavljeni. Kod stojeih, uglavnom je to red malih minusa sa one strane gdje se nalazi minus izvod, a kod leeih pored minusa, nalazi se i prsten koji obiljeava minus pol. S obzirom na polarizaciju, znai da se na elektrolit dovodi iskljuivo istosmjerni napon. Potrebno je biti oprezan pri ugradnji kako se nebi krivo okrenuli polovi, jer moe do do pucanja elektrolita. Puni naziv ovih kondenzatora je aluminijski elektrolitski kondenzatori jer imaju ploe od aluminija i dielektrik od oksida na aluminijskim provodnicima. Imaju veliki kapacitet, nestabilni sun a temperaturne promjene. Takoer, oni su komponenta koja najbre stari. Prednost im je nia cijena, a in a tritu ima sve vie specijaliziranih, primjerice za radnu temperature do 105 C stupnjeva.

.

11

3.4. INTEGRIRANI KRUGOVI

Integrirani krug moe se zalemiti direktno na tampanu plou ili ubaciti u odgovarajue leite. Zbog svoje prirode , IC-i moraju imati vie prikljuaka(izvoda, noica ili pinova) da bi se povezala sa ostalim komponentama. Jedan izvod je napajanje, drugi uzemljenje, trei ulazni signal, etvrti za izlazni signal i tako redom. Funkcija svakog izvoda ovisi u rasporedu izvoda. Taj raspored se ne tampa na gornjoj strani ipa. Po konvenciji, izvodi IC-a broje se u smjeru suprotnom od kretanja kazaljke na satu, poevi od gornjeg lijevog izvoda najblieg referentnoj oznaci (eng. Clocking mark). Ta oznaka je obino neka rupica, bijela traka ili traka u boji. Izvodi se obiljeavaju od vrha integriranog kruga prema dolje, poevi od broja 1.

.

12

.

13

4. PRAKTINA IZVEDBA

.

14

.

15

4. ZAKLJUAK Izraeno predpojaalo sa integriranim krugom TDA 1524A nam daje iroku mogunost primjene u audio tehnici od audio sustava automobila, kunih Hi-Fi sustava te glazbenih instrumenata zbog svoje mogunosi regulacije niskih i visokih tonova, balansa te jaine glasnoe. Zbog same izvedbe integriranog kruga sve se to ostvaruje regulacijom istosmjernog napona ime se izbjegava rad potenciometa u NF podruju tj. nema umova. Izrada predpojaala vrlo je jednostavna, a dijelovi su jeftini i lako dostupni, te se mogu kupiti u Elektronik shopu. Upravo iz navedenih razloga ovo predpojaalo ima odlian omjer cijene, kvalitete zvuka i uloenog truda koji je potreban da se ovakvo predpojaalo izradi.

.

16

LITERATURA:

TDA1524 datasheet fromPhilips (Stereo-ton/volume control circuit) September 1987. Vladimir Krsti, eljko Krsti Mala kola elektronike 4. dio, Gradnje s integriranim

krugovima, Beograd 1975. Electronies for dummies, Gordon McComb, Earl Boysen, 2005. www.wikipedia.hr