| |
 |
| |
Υπερφόρτωση (overload) |
|
Eνας προενισχυτής
απoτελείται από μία σειρά ενισχυτικών σταδίων. Το κάθε στάδιο
έχει κάποιο κέρδος, πολλαπλασιάζει δηλαδή την στάθμη εισόδου του με
κάποιο αριθμό και το εμφανίζει στην έξοδο. Αυτό βεβαίως ακούγεται
απλό, στην πράξη όμως τα πράγματα περιπλέκονται... |
|
Tα
Βασικά, Ρυθμιστικά στάθμης και ισορροπίας,
Βηματικοί εξασθενητές
(attenuators), Ρυθμιστικά
τονικότητας, Προενίσχυση
phono, Περιθώρια υπερφόρτωσης
(overload), Παθητική
προενίσχυση. |
| |
|
|
Ο τυπικός προενισχυτής είναι ουσιαστικά
ένας ενισχυτής τάσης, οπότε εδώ δεν μας απασχολούν θέματα
ισχύος. Μας απασχολεί όμως κάτι διαφορετικό. Η
πρόβλεψη που πρέπει να κάνουμε για το σήμα εισόδου. Μία
τυπική φωνογραφική κεφαλή κινητού μαγνήτη (ας πούμε με ευαισθησία
3,5mV, στο 1kHz/5cm/sec) μπορεί, θωρητικά να "βγάλει" σε ορισμένους
δίσκους μέχρι και 10mV ή και παραπάνω! Υποθέστε, τώρα ότι εμείς
έχουμε στην διάθεσή μας έναν στοιχειώδη προενισχυτή ο οποίος πρέπει
να οδηγήσει έναν τελικό με ευαισθησία 1V (για την μέγιστη
ισχύ). Ποιό θα πρέπει να είναι το κέρδος του προενισχυτή μας;
Αποφασίζοντας να είμαστε συντηρητικοί αρκούμεθα ο τελικός να
οδηγείται σε πλήρη ισχύ για είσοδο κάτι λιγότερο από την ευαισθησία
της κεφαλής μας, στα 3mV, άρα το στάδιο προενίσχυσης πρέπει να έχει
κέρδος (20log(1000/3)) 50,45dB. Το 1Vrms στην έξοδο του
προενισχυτή αυτού σημαίνει τάση κορυφής 1.41V, δηλαδή τάση εξόδου
από κορυφή σε κορυφή κάτι λιγότερο από τρία βόλτ! Αρα μία τροφοδοσία
3V αρκεί. Δύο μπαταρίες ΑΑ και καθαρίσαμε! Το πρόβλημα βέβαια,
είναι τα γεγονότα μετά από την αγορά ενός δίσκου τύπου "1812" (όσοι
έχουν τον γνωστό δίσκο της Telarc μπορούν να δούν την διαμόρφωση στο
αυλάκι με γυμνό μάτι!) οπότε ξαφνικά η κεφαλή μας παράγει 10mV στην
έξοδο.(Είναι αυτό εφικτό; είναι! Διαβάστε
ΕΔΩ... (*) ). Ο ενισχυτής μας των 50+
dB πολλαπλασιάζει τα 10mV επί 333 οπότε η έξοδος θα πρέπει να είναι
3,3Vrms ήτοι 4,7V κορυφής ή 9,4V από κορυφή σε κορυφή. Μάλλον
εκείνες οι μπαταρίες δεν θα φτάσουν... Στο συγκεκριμένο και
κάπως τραβηγμένο αυτό παράδειγμα, ο ενισχυτής για να αποδώσει τα
δεόντα χωρίς να ψαλιδίσει το σήμα στην έξοδο, θα έπρεπε να έχει λόγο
υπερφόρτωσης x3 με άλλα λόγια να έχει ένα σεβαστό τροφοδοτικό! Το
πρόβλημα γίνεται πιο σύνθετο και πιο πραγματικό όταν μιλάμε για
ενισχυτές πολλαπλών σταδίων. Εδώ, κάθε στάδιο θα
πρέπει να αντέχει στην υπερφόρτωση που του επιφυλάσσει το
προηγούμενο, κι όλα αυτά χωρίς να ξέρει ο σχεδιαστής τι
ακριβώς θα συνδέσει ο χρήστης στην είσοδο! Για τους λόγους
αυτούς τείνουμε να χαιρόμαστε όταν μία σχεδίαση έχει τροφοδοσία με
υψηλές τάσεις ή όταν ο κατασκευαστής ανακοινώνει ότι η μέγιστη τάση
εξόδου του προενισχυτή του είναι (ας πούμε) 10Vrms, ενώ βεβαίως
είναι ελάχιστοι οι τελικοί ενισχυτές που θα ζητήσουν πολύ πάνω από
1Vrms για πλήρη ισχύ. Φυσικά, με αυτή την λογική κάθε επόμενο
ενισχυτικό στάδιο θα έπρεπε να λειτουργεί κάτω από υψηλότερες
τάσεις. Ωστόσο εδώ βοηθά το ρυθμιστικό στάθμης, το
οποιο και μας φέρνει στο σχήμα. |
|
 |
Σε έναν προενισχυτή πολλών σταδίων, η θέση
του ρυθμιστικού εξασθένησης είναι σημαντική. Οσο εγγύτερα είναι αυτό
στην έξοδο, τόσο μικρότερο μη ελεγχόμενο θόρυβο θα έχουμε στην
έξοδο. Ωστόσο, οι απαιτήσεις μας για τα ενισχυτικά στάδια πριν
το ρυθμιστικό αυξάνουν. |
|
|
|
Εκεί υπάρχει ένας προενισχυτής
τριών σταδίων κάθε ένα από τα οποία έχει κέρδος G και δημιουργεί
έναν θόρυβο Ν. H θέση του ρυθμιστικού έχει την σημασία
της. Οσο δεξιότερα στο σχήμα τοποθετηθεί, δηλαδή όσο πιο κοντά
στην έξοδο, όπως στην εκδοχή "Α", τόσο μικρότερος θόρυβος
εμφανίζεται στην έξοδο για μικρές στάθμες. Στο συγκεκριμένο
παράδειγμα, μόνο το τρίτο στάδιο συμμετέχει στον θόρυβο που λαμβάνει
ο τελικός, σε μία υποθετική κατάσταση μηδενικού σήματος. Στην εκδοχή
"Β", έχουμε το άθροισμα των θορύβων από δύο στάδια. Βεβαίως,
τίποτε δεν γίνεται δωρεάν. Η εκδοχή "Α" απαιτεί δύο στάδια με
μεγάλα περιθώρια υπερφόρτωσης (αφού δεν υπάρχει δυνατότητα ρύθμισης
της στάθμης, οπότε οφείλουμε να είμαστε σίγουροι) ενώ η εκδοχή "Β"
μόνο ένα. Το σχήμα προσφέρει δύο διδάγματα: Πρώτον ένας
προενισχυτής με εξαιρετικά περιθώρια υπερφόρτωσης, δηλαδή ισχυρό
τροφοδοτικό κατά βάσην, και το ρυθμιστικό στάθμης όσο το δυνατόν
εγγύτερα στην έξοδο, έχει λόγους να είναι καλύτερος, από
έναν αναιμικό προενισχυτή που για λόγους ασφαλείας έχει το
ρυθμιστικό στάθμης κοντά στην είσοδο. Δεύτερον αν
έχετε δύο προενισχυτές σε σειρά με ρυθμιζόμενη εξασθένηση(για
παράδειγμα έναν εξωτερικό phono και έναν line) προσπαθείστε, όσο
αυτό είναι δυνατόν, να ρυθμίζετε την συνολική στάθμη με το δεύτερο
σε σειρά ρυθμιστικό, έχοντας το πρώτο στην μικρότερη δυνατή
ρύθμιση. Ετσι, μειώνετε τον αριθμό των ενισχυτικών σταδίων που
τροφοδοτούν με θόρυβο σταθερής στάθμης τον τελικό ενισχυτή στα
χαμηλά περάσματα. |
|
|
|
|
|
(*) Μία αριθμητική
προσέγγιση αυτού του υπολογισμού έχει ως εξής: ευαισθησία 3.5mV
1kHz/5cm/sec ισοδυναμεί με έξοδο 0,7mV σε ταχύτητα 1cm/sec. Με βάση
μία εργασία του J. Walton που δημοσιευθηκε στο Wireless World το
1967, και πίνακα της οποίας αναδημοσιεύει ο J.L. Hood στο "Τhe Art
of Linear Electronics" σελ. 167, η μέγιστη στάθμη εγγραφής σε ένα
αυλάκι δίσκου με ακτίνα 7,5cm -δηλαδή περίπου στην μέση- είναι
περίπου 30dB με αναφορά το 1cm/sec. Μία υποθετική έξοδος 10mV
ισοδυναμεί με στάθμη 23dB, άρα είναι εφικτή |
|
| |
|
