Lampowy korektor graficzny

Korektor graficzny - no cóż schematów takich układów jest całe mnóstwo. Czym więc wyróżnia się ten który prezentuję w tym miejscu? Otóż w przeciwieństwie do wszystkich znanych tobie układów jest to rozwiązanie, jak przystało na elektronikę w stylu retro, oparte na lampach. Korekcja sygnałów audio dokonuje się w nim w sposób można rzec archaiczny ale przez to dla miłośników układów lampowych fascynujący.    Jeśli jesteś więc zainteresowany budową takiego układu to zapraszam do bliższego zapoznania się z tą konstrukcją.    W tabelce poniżej umieszczam schemat ideowy lampowego korektora graficznego. Plik ze schematem ideowym zawiera niezbędną bibliotekę, a sam schemat narysowany jest w formacie programu CircuitMaker 2000.

Autorem tekstu i schematów jest: Aleksander Zawada
Zmiany jakich dokonałem w stosunku do oryginału były podyktowane stylem i układem mojej strony.

Niniejszy opis dotyczy układu opublikowanego w EP8/02.

Zasada działania
Prezentowany korektor graficzny, którego schemat blokowy ilustrujący działanie pokazany jest na rys. 1, to zespół filtrów środkowoprzepustowych o regulowanej dobroci, które albo bocznikują do masy przepuszczane przez siebie częstotliwości albo bocznikują dla tych częstotliwości obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego. W pierwszym wypadku następuje tłumienie sygnału, natomiast w drugim podbicie dla tych częstotliwości.

Ponieważ zależy nam na przenoszeniu całego pasma częstotliwości między 16 Hz a 15000 Hz (a nawet więcej) to oczywiste jest, że filtry nie mogą mieć dużej dobroci. Gdyby filtry miały zbyt dużą dobroć a tym samym zbyt dużą selektywność nie udałoby się ustawiać dowolnych charakterystyk korektora - regulacja byłaby skuteczna tylko dla wybranych częstotliwości. A chodzi przecież o to, aby regulacja przebiegała łagodnie w całym paśmie przenoszonego sygnału. Można to zrealizować przez pogorszenie selektywności filtrów, aby ich charakterystyki przenoszenia częściowo się pokrywały. Można w takim wypadku uzyskać w miarę płaską charakterystykę przenoszenia. Jest więc oczywiste, dlaczego korzystnie jest stosować dużo filtrów - im jest ich więcej, tym większe są możliwości kształtowania charakterystyki i w efekcie uzyskanie bardzo płaskiej charakterystyki przenoszenia.
   Jako filtr środkowoprzepustowy nadaje się dobrze szeregowy obwód RLC z rys. 2. Rozpatrzmy pracę takiego obwodu.
Oporność zespolona (moduł impedancji) obwodu opisuje wzór:

Jego częstotliwość rezonansowa:

Dobroć obwodu

Powyższy wzór na dobroć jest wzorem przybliżonym, gdyż zakłada się ,że tangens kąta stratności kondensatora C (tgδ) jest równy 0. W naszym przypadku można założyć, że straty w kondensatorze nie mają znaczenia dla wartości dobroci. Na oporność R składa się zarówno rezystancja czynna cewki jak i rezystancja dołączonego opornika. Szerokość przenoszonego przez obwód rezonansowy pasma można wyznaczyć ze wzoru:

 W układzie wzmacniacza na triodzie z rys. 3 ujemne prądowe sprzężenie zwrotne wytwarza się w obwodzie katody lampy przy włączeniu w jej obwód rezystora R_k. Bocznikując ten rezystor filtrem środkowoprzepustowym, np. szeregowym obwodem RLC eliminujemy ujemne sprzężenie zwrotne dla sygnału o częstotliwości środkowej (rezonansowej) filtru. Wskutek tego następuje zwiększenie wzmocnienia układu dla tej częstotliwości. Jeżeli wartość oporności R w obwodzie RLC będzie regulowana, to można zmieniać dobroć obwodu, a tym samym wielkość wzmocnienia.
   Jeśli filtr zostanie włączony między anodę a masę układu wzmacniającego (rys. 3), to filtr będzie zwierał do masy sygnały o częsttliwości równej i bliskiej częstotliwości rezonansowej. Spowoduje to zmniejszenie udziału składowych o tych częstotliwościach. Tłumienie można regulować tak jak poprzednio - zmieniając wartość oporności w obwodzie RLC. Pewna wada układu jest związana z koniecznością zastosowania elementów indukcyjnych, których wykonanie może sprawiać nieco kłopotu.

Opis układu
Praktyczny schemat układu korektora przedstawiono na rys. 4.
Potencjometry montażowe P1...P4 w obwodach katod i anod umożliwiają wyrównanie asymetrii tłumienia tak, by regulacja była skuteczna w granicach 12 dB (poziom względny). Potencjometry montażowe P5...P14, włączone w obwody filtrów służą do ustalania ich dobroci na poziomie Q=4. Przełączniki służą do włączania odpowiednich filtrów między masę a katodę lub między masę a anodę lampy. Nie jest to może najlepsze rozwiązanie, ale lepszego nie wymyśliłem. Można uniknąć stosowania przełączników, lecz konieczne stałoby się wówczas zastosowanie tylu lamp, ile jest filtrów. Układ można rozbudować, stosując więcej filtrów.
    Kondensatory C9 i C27, włączone w obwody katod "pierwszych" triod zapobiega wzbudzaniu się układu, co miało miejsce w wersji prototypowej (zmontowanej próbnie "w powietrzu"). Układ z drugą lampą stanowi wtórnik katodowy, który nie wprowadza wzmocnienia napięciowego (K_u=1), charakteryzuje się natomiast niewielką impedancją wyjściową. Zadaniem tego wtórnika jest odseparowanie zespołu filtrów od wyjścia układu. W układzie zastosowałem lampy ECC81, której rozkład wyprowadzeń przedstawiono na rys. 5.

Montaż i uruchomienie
Podczas montażu korektora, oprócz typowych kłopotów z montażem mechanicznym podzespołów i wykonaniem obudowy, największe problemy może sprawić wykonanie elementów indukcyjnych. Cewki nawijałem na rdzeniach kubkowych, a o te ostatnie dość trudno. Tak więc rdzenie każdy pewnie będzie dobierał na własną rękę. W poniższej tabeli zamieszczono najważniejsze wytyczne dotyczące liczby zwojów poszczególnych cewek.

Tabela wartości elementów obwodów filtrów korektora graficznego
częstotliwość [Hz]	indukcyjność [mH]	pojemność [µF]	liczba zwojów	przenikalność rdzenia [AL]
60	703	10	890	800
170	248	3,5	310	800
310	136	1,9	170	800
600	70,3	1	90	800
1000	42,1	0,6	53	800
3000	14,1	0,2	224	63
6000	7	0,1	115	63
12000	3,5	0,05	56	63
14000	3	0,042	39	63
16000	2,6	0,037	22	63

 Praktyczne wartości pojemności różnią się od podanych w tab.1. Wynika to z faktu dobierania tych wartości "na słuch" przy braku możliwości dokładnego wyznaczenia indukcyjności nawiniętych cewek . Z tego względu nieco inne są też częstotliwości środkowe filtrów, co jednak nie ma dużego wpływu na działanie korektora.. Filtry i wszystkie potencjometry montażowe zostały zamocowane na oddzielnej płytce drukowanej, co było związane z niemożnością zamocowania cewek bezpośrednio na metalowej podstawie korektora. Transformator zasilający powinien mieć napięcie anodowe około 200 VAC przy prądzie 50 mA, napięcie żarzenia 6,3V przy prądzie 1A (podałem ze sporym zapasem). Ja użyłem stary transformator sieciowy TS 30/1/676 ze starego odbiornika lampowego. Transformator z mostkiem prostowniczym i filtrem zasilacza jest umieszczony na płytce drukowanej. Zasilacz warto zaekranować pudełkiem z żelaznej blachy miękkiej magnetycznie. W rozwiązaniu modelowym użyłem w tym celu obudowy od starego zasilacza PC. Całość zamontowana została na podstawie stalowej z blachy 1,5 mm o długości 550 mm, szerokości 200mm i wysokości 60mm. Płytka drukowana o wymiarach 200 x 135 mm z filtrami zamocowana jest na czterech śrubach od spodu podstawy. Nie podaję układu ścieżek płytek (wykonanych zresztą ręcznie) ,gdyż układ ścieżek jest bardzo prosty i będzie zależeć od posiadanych rdzeni ferrytowych i transformatora. Należy pamiętać o dobrym ekranowaniu połączeń filtrów z resztą układu i połączeniu z masą jednego z przewodu żarzenia . Zapobiegnie to przydźwiękowi sieci i pasożytniczym sprzężeniom .

Wykaz elementów
Nazwa elementu	Symbol	Ilość
100nF/400V	C1,C12,C14, C15,C23,C25	6
1µF/400V	C2,C3,C6, C16,C17,C20	6
6,8µF/250V	C4,C18	2
2,2µF/250V	C5,C18	2
150nF/250V	C7,C21	2
100nF/250V	C8,C22	2
1,5 nF/400V	C9,C27	2
100µF/350V	C10,C26	2
100µF/400V	C11	1
100 0,6W	R2,R12	2
5,6k 0,6W	R3,R4,R13,R14	4
100k 0,4W	R5,R6,R15,R16	4
100k 0,6W	R7,R17	2
10k 0,6W	R8,R18	2
1M 0,6W	R1,R9,R11,R19	4
2,2k 0,6W	R10,R20	2
10k potencjometr montażowy	P1...P4	4
2,2k potencjometr montażowy	P5...P14	10
10k potencjometr logarytmiczny	P15...P24	10
mostek prostowniczy 1A/1000V lub 1A/800V	M1	1
ECC81	V1,V2	1
przełączniki trzybiegunowe		10
włącznik dwupozycyjny	W1	1
bezpiecznik WTA-T 500mA	B1	1
bezpiecznik WTA-T 200mA	B2	1
Transformatory i cewki wg opisu

---