Digitaalinen vahvistin Pekka Ritamäki 1
Johdanto Vahvistinluokat Analogia ja digitaalivahvistimien erot digitaalivahvistimen peruskytkennät Prosessoriohjatut audiovahvistimet Keskustelu aiheesta 2
Aikataulu Vahvistin tekniikan perusteet ja historiallista taustatietoa A-luokan vahvistimet B-luokan ja AB-luokan vahvistimet C-luokan vahvistimet D-luokan vahvistimet 3
Analogia == ==-> Digitaali Vahvistimet ja prosessoritekniikka eivät ole perinteisesti liittyneet yhteen Digitaalinen audiosignaalinkäsittely on nykyaikaa VOIP GSM MP3 kotiteatterijärjestelmät Analog Teksti Teksti Digita l Teksti Teksti Teksti Teksti Teksti 4
Termit Analoginen signaalinkäsittely Digitaalinen tiedonsieppaus Digitaalinen tiedonsiirto Digitaalinen tiedonkäsittely Digitaalinen vahvistin Digitaalinen analogiaohjaus Aikadiskreettien ohjelmointi 5
Perinteiset audiovahvistimet Sir Ambrose Fleming keksi diodin eli koko elektroniikan peruskomponentin 1890-luvulla Teslan mekaaninen vahvistin Unkarin puhelinlaitoksella 1870-luvulla ja Chicagon maailman näyttelyssä New York 1893 Vahvistavan elektroniputken keksi amerikkalainen Lee de Forrest 1915. Hän yritti kiertää tanskalaisen professorin Poulsen laulava valokaari -patentteja. Vahvistin otettiin käyttöön ensimmäisenä merikaapelilinjoissa 6
Fender Bassman kytkentäkaavio kaavio 7
Fender kitaravahvistimien ulkonäkö on tunnettu tavaramerkki 2 * 25W päätepukista sai ammattiorkesterin Aikadiskreettinen työkalun. ohjelmointi 6L6 on Euroopassa EL37 8
Fenderin vahvistin on asennettiin vääv äärinpäin koteloon 9
Putkivahvistimet 50 W putkivahvistin sähkökitarapojille Radioamatööri toveri avustivat: Seppo Sisättö OH1VR, ja Reino Anttonen OH1TN, Pekka Alhola OH3PP Rolling Stones Satisfaction levy 10W transistorivahvistin Hiukkasten lavalle. 10 Watin vahvistimen transistorisoundi suuressa salissa 10
Särömittauksista Normaali yhden signaalin särö mitataan 1 khz signaalilla. TIM, Ristimodulaatiosärömittauksen keksi oululainen prof. Matti Otala Kaiutinkaapelisärö, kullatut, paksut kaapelit, pakanauskoa on Suomessakin Bob Pease tutkinut paksuja kaapeleita Kaapelien vaikutus äänenlaatuun = ei mitään 11
Audiovahvistimien luokkajako A-luokan vahvistimet yksinkertaisia Yli puolet tehosta jää vahvistimeen Vain pieni osa kuormaan Pieni särö Käytetään vain etuasteissa < 1..5W 12
A-luokan vahvistin A-luokan vahvistimen virta on aina keskimäärin puolet maksimivirtasta Pääteaste biasoidaan puoleen käyttöjännitteestä Kapasitiivinen tai muuntajakytkentä kuormaan Esivahvistimissa paikallaan 13
3 W hyvälaatuinen A-luokan A vahvistin 14
B-luokan vahvistin B-luokan vahvistimessa käytetään vain toista puolijakso hyödyksi Kaksi komplemettaarista B- luokan transistoria muodostaa PUSH- PULL pääteasteen Hyötysuhde alle 50% 15
B-luokan pääp ääteasteen kytkentä 16
B-luokan biasointi Puhtaalla B-luokan vahvistimella tulee säröä nollapisteen ympärillä Särö on niin paha, että käytännössä, ei puhdasta B-luokan vahvistinta ole käytössä 17
Tietokoneohjaus vahvistimissa Staattinen matriisiohjaus Digitaaliset potentiometrit ja äänensävysuotimet LCD-näytöllä asetukset Digitointipyörällä ohjaus Painonapit Audio in Audiomatriisi CPU ohjaus Audio out 18
C-luokan vahvistin C-luokassa on vahvistin toiminnassa vain osa signaalin jaksoa Tämä luokka on harvinainen. C-luokkaa sitä käytetään radiotekniikassa kun halutaan erityisesti kehittää säröä. Sekoittajien yhteydessä tarvitaan taajuuskertojia Niissä kehitetään säröä eli harmonisia komponentteja. Näistä valitaan suodattimella haluttu komponentti 19
D-luokan vahvistin ja takaisinkytkentä D-luokassa pääteasteen komponentit toimiva ON/Ei kytkiminä, ei lineaarisella alueella Analoginen signaali digitoidaan vahvistetaan ja muutetaan taas analogiseksi D-luokan toimintaan liittyy oleellisesti kolmioaaltogeneraattori ja komparaattori 20
D-luokan toimintalohkokaavio luokan toimintalohkokaavio Analogiatulo Digitointi FET-ohjaimet TehoFET pari tai kaksi paria Alipäästösuodin Kaiutin ja teholähde 21
Täysin hardwarepohjainen D-luokan vahvistin Ei kolmioaaltogeneraattoria, vaan integraattori ja analogiatason tunnistus, tasonsiirto, hiladriveri ja FET-pääteaste 22
Kahdella komplemettaaripää ääteasteella varustettu D-luokan D vahvistin 23
50 W D-luokan D pääp ääteaste yksityiskohtainen kytkentä 24
50W D-luokan D särö/tehoks /tehokäyrä 25
D-luokan vahvistimen lohkokaavio Valmis moduuli Push-pullpääteaste Kolmioaaltooskillaattori 26
PWM/D-luokan toimintakaavio 27
PWM luontiperiaate Audiosignaalia verrataan komiaaltoon Siitä luodaan pääteastetta varten PWM-signaali 28
29
Teholähde hde <> D-vahvistin 30
Yläfetin ohjausongelma Q1 FET:in ohjaus kelluu maata vasten Se vaatii enemmän käyttöjännitettä kuin on normaali, pääteasteen käyttöjännite 31
Yläfetin ohjausjännite kondesattoripumpulla C8-kondensaattori antaa enemmän jännitettä kuin käyttöjännite 32
FET ohjain mikropiiri 33
Kolmioaaltogeneraattori Perinteinen (= hyvin toimiva kolmiaaltog eneraattori LM555 Kolmiogeneraattori 34
D-luokan särös ja Deadtime 35
Teholähteen hteen pumppaus kuorman mukana 36
Fetin ohjainpiiri 37
Fetin ohjanpiirin toimintakaavio 38
FET pääp ääteasteen Bootstap periaate 39
200 W, +/-50V D-luokan D pääteaste 40
D-luokan vahvistimen taajuusvaste 41
20 A 20-35V sääs äädettävä teholähde hde 42
120W tehosuojattu B-luokan B push-pull pull pääteaste 43
D-luokan vahvistin+ digitaalinen sääs äätö 44
Käynnistysäänen poistorele 45
Maksimitehon dynaaminen rajoitin 46
Audiogeneraattori NTC- vastusstabiloinnilla 47
Laaja-alainen alainen audiogeneraattori 48
100W vahvistin, äänens nensävysäätö ja esivahvistin 49
Stereo äänirele 50
Särömittarin anturi 51
Audio mv mittari särön s mittausta varten 52
Audiovahvistimen +/-tehol teholähdehde 53
Teholähteen hteen maadoituspiste 54
+/- vahvistin akkujen latauslaite yhdellä laturilla 55
Akku/vahvistin muuttaja +/-30V 6.3A 56
Vibraaton ohjauskytekntä 57
Eristetty +/-12V generaattori 58
Alkukäynnistysviive 59
Alkukäynnistystehon rajoitin 60
Virtuaalinen maageneraattori 61
Ohjattava, eristetty strobo 62
Pääteasteen lämpl mpötilasuojaus 63
Vibrato 64
Vibrato modulointi 65
Digitaalinen kotiteatterijärjestelm rjestelmä 66
SPDIF koaksiaaliliitänt ntä 67
SPDIF- audiomuunnin 68
Transistori hfe testauslaite 69
Audio-oskilaattori oskilaattori 70
Negatiivisen jännitteen j generaattori 71
Fet audiopää ääteaste 72
Suojausyksikkö 73
Pienikohinainen esivahvistin 74
Vaaleanpunainen kohina 75
Säädettävä teholähde hde +/-1.2 1.2-25V25V 76
Parempi teholähde hde +/-1.9V 1.9V-25V 77
Hakkuriperiaatteella toimiva sääs äädettävä teholähde hde 78
12V-+/ +/-35V 6.3A Muuttaja autovahvistinta varten 79
Lisätietoja DSP kirjat Internet Digital Signal Processing, E.C.Ifeachor, B.W.Jervis 80