Bízom benne, hogy lesz olyan kedves olvasó, aki hasznosnak találja majd az alábbi, egy kedves levélíróm által küldött leírást. Jobb híján a "Megépítettétek" rovatba tettem. Ha több hasonló cikket is küldenétek, akkor lehet, hogy jobb lenne átkeresztelnem "Ti küldtétek" rovatra.

 

Balogh Sándor - Subwoofer szűrő sztereo hangrendszer kiegészítésére

2023-03-24

 

1996 körül építettem egy 4.1 csatornás házimozi erősítőt, mely a Dolby Surround analóg dekódolással előállított közös hátsó és center csatornát valamint a front L és R hangutakat tartalmazott. Ekkor még nem létezett HDMI, digitális házimozi surround, igy nem volt különálló subwoofer csatorna sem, azonban a hifi sztereo zenehallgatásnál is hiányzott a puha mély hangzás – az azóta is használt Videoton hangfalak mérete nem teszi lehetővé az igazi mélyek lesugárzását.

A mélyek visszaadására a jobb és bal első csatornák közös jelének összeadása utáni alul áteresztő szűrő gondoskodott, saját végfokkal és subwoofer hangfallal. A sub csatorna használata „teher vagy költség mentesíti” a sztereo hangsugárzókat, hiszen azoknak nem kell lesugározni a 100Hz alatti tartományt, ezzel olcsóbbak, illetve kisebbek lehetnek. Nem mellékesen, a sztereó erősítők teljesítményét a sub csatorna használatával nem pazaroljuk a nagy energia szükségletű mély hangok előállítására. A mély hangok irányára a fül nagyon kevés információt ad: A nagy hullámhossz miatt (3-15m) a fáziskülönbségek alig hallhatók. Épp ezért elegendő egyetlen mély csatornát létrehozni, melybe belekötjük az L és R sztereo csatornát, és ezek összegéből választjuk ki a kb. 250Hz alatti jeleket.

Az eredeti áramkör, melyet a kb. 25 éves (de öreg vagyok) erősítőmbe megépítettem, eddig tökéletesen tette a dolgát, kielégítően üzemelt, sajnos azonban elkövettem az a hibát, hogy az erősítő mostani digitális 5.1-re való átalakítása előtt, külső Sound Blaster hangkártyámmal megmértem az átviteli görbéjét. Kiderült: kb 30Hz-től 100Hz-ig visz át, ami a mai zenei igények (pláne a házimozi effektek) mellett elkeserítő.

Átviteli görbe hangolásának kezdete: alkatrészcserék hatásai alacsony frekvencián

Az eredeti kapcsolás a Rádiótechnika 1991-es évkönyvéből származott, ahol sok hangfalépítéssel kapcsolatos leírás mellett találtam. A kapcsolást megrajzoltam az ingyenes LTSpice programban, ami hasonló átviteli görbét rajzolt a kimért eredményekhez képest.

Elkezdtem egyszerűsíteni a rajzot, az alkatrészek ideális értékét helyettesítettem a kapható értékekkel, és új Nyákot terveztem hozzá Diptrace programban.

Műveleti erősítőnek eddig TL071-et használtam, de most OPA134PA típusra váltottam. Ezzel teszteltem és mértem a kapcsolást. Más típus használata esetén a működése biztosan eltérő lesz a lent látható adatoktól. A megépítés után hangkártyával és asztali műszerekkel is bemértem, pár alkatrészt tovább módosítottam és néhány hét munka után hipp-hopp kifejezetten elegáns lett a működése. :)

A potenciométer hatására változó átviteli görbe (max: óramutatóval végállásig).

A -3dB pontok közötti átviteli görbéje kb 7Hz-és 240Hz között alig változik, az alsó határ frekvencia pedig az áramkörben lévő trimmer segítségével kb 8Hz-30Hz között változtatható. Az áramkör erősítése a teljes átviteli sávban +-1dB alatt van, tehát se csillapítást sem erősítést nem okoz. A kivezérelhetősége kicsit frekvencia függő, de kb. +8dBV tehát semmilyen bemeneti forrás nem tudja torzításba vinni. A zaja lezárt bemenet mellett -55dBV -volt, de egészen biztosan a bekötő kábelek árnyékolásán átszűrődő brummot mértem az asztalon.

Az átvitel fázisa kb 40° -ot fordul 20Hz és 250Hz között.

Az eredeti kapcsolásban az L és R csatorna ellenállásokkal volt közösítve a legelső OPA bemenetén, mely elrontotta a sztereo szélességet az erősítőben, ráadásul nem illik ismeretlen kimeneti impedanciával rendelkező jelforrást aktív szűrőre kötni: az impedancia függvényében eltorzulhat az átviteli karakterisztika. (Attila barátom úgy fogalmazott: Úriember nem használ hangszínszabályozót elé kötött elválasztó erősítő nélkül) Az új terven ezek miatt az L és R bemenet saját 1-es erősítéssel rendelkező elválasztó fokozatot kapott, melyek kimenete van közösítve. Az alkalmazott műveleti erősítők kimeneti offset feszültsége annyira kicsi, hogy a közösítés utánra betervezett csatoló kondenzátort is el lehetett hagyni, ez már az itt látható rajzon nem is szerepel. A műveleti erősítőket a HQ-ból vettem, melyek nem a legolcsóbb típusok, de a meghallgatás és mérés után nem bántam meg a vásárlást. A beépített kondenzátorok styroflex (fólia dielektrikumú) példányok. Amennyiben lehet, az elektrolit kondenzátorokat a minőségük és a polarizáltságuk miatt a szűrőkben kerülni kell. Az áramkör a +/- 12…15V közötti feszültségről kb 30mA-t fogyaszt, és egyáltalán nem melegszik. A Nyák-on lévő tápvezetékek és a föld közé pár helyre 10…100nF SMD kondenzátorokat forrasztottam az esetleges gerjedések, zajok elnyomására.

A bekötésről:

Az alacsony fogyasztás miatt nem kényes a tápra, én a +/- 25V rendszertápról vettem le stab IC-kkel -+/- 12V -ot, minek kimenetén 470uF szűrés van. Az áramkört a fizikai beszerelésnél nem ajánlott a csavarokkal hozzáföldelni az erősítő fémdobozhoz, mert a rögzítési ponton ismeretlen brumm lehet. (ezért van kikönnyítve a rézfólia a csavarhelyeknél) hanem vigyünk neki saját földvezetéket a stab IC-k földjéről. Hangfrekvenciás bekötés: A sztereo hangszórók előtt lévő hangszín/hangerő szabályozás kimenetére párhuzamosítsuk az áramkör bemenetét. A bemenő impedanciája M? nagyságú, ezért nem fog terhelést jelenteni az áramkörnek. (Ha máshogy lesz bekötve, és fontos, hogy az előtte lévő áramkört megfelelő impedanciával illessze, tegyünk a bemenetekre a leválasztó kondenzátorok IC felőli oldalára 47k? ellenállást a föld felé) A kimenetre kerüljön egy hangerőszabályozó (50K? potenciométer, vagy elektronikus) erre pedig menjen a subwoofer erősítő és a mélynyomó. Ezzel a potival lehet beszabályozni az LR csatorna és a Sub bass csatorna arányát. Ezzel a megoldással elkerülhető, hogy a sztereo hangerőt letekerve a sub-bass tovább puffogjon, hiszen a potenciométer kimenetére kötött áramkörünket is leszabályoztuk. A sub-bass csatornánk saját erősítésszabályozóját a beállítás után alig kell piszkálni. Ennek a megoldásnak hátránya, hogy a sub csatornánkra hat az LR hangszínszabályozása is, ami inkább káros, mint felesleges.

Elegánsabb megoldás, ha az LR csatorna TDA1524A DC-feszültséggel szabályozott hangszínszabályozót kap, a sub csatornát szintén ilyen IC-vel szabályozzuk, a két TDA1524A „vol” bemenetét közös potenciométerről hajtjuk meg: Ekkor együtt szabályozzuk a három csatorna hangerejét. A sub csatorna hangerő potenciométer referencia jele ekkor az LR-csatorna volume szabályozónak csuszkájára legyen közösítve. A sub csatorna hangszínszabályozó IC-nek a magasát lehúzhatjuk 0V-ra, a mélyet és balanszot pedig állítsuk fix 2.2V közelébe, hogy lineáris legyen az átvitele.

Meghallgatás:

Mivel az erősítőmet a hangfalakkal és a 3db STK077 végfokkal sok-sok éve használom, jó összehasonlítási alapom van a hangzásával kapcsolatban. A Sub szűrő csere után a hangkép megdöbbentően javult, élmény a jazz és az elektronikus felvételek újra hallgatása is.

Albinoni Adaggio (Xaver)

Yello Virtual concert

felvétellekkel teszteltem.

Jazz kedvelőknek ajánlom

Az Albinoni legelején Xaver belefekszik a lábpedálok alsó regisztereibe: brutális mély van a felvételen. Ha itt nem torzít be a rendszer, sehol sem fog. Ide érdemes beállítani a maximális subwoofer hangerő értékét az L-R csatornákhoz képest. A kiváló minőségű hangkártyám kimenő jele 70% hangerő felett a mérések szerint minimálisan torzított, ezért tanácsos nem 100%-on hallgatni. Ha a hangkártya program rendelkezik hangszín szabályozással, a mély tartományt 0dB-n kell hagyni - bízzuk a kiemelést a saját áramkörünkre!

Az erősítőbe épített szűrő karakterisztikája végfokkal együtt: 4 Ohm, 25W mellett.

Az én példányomban az áramkör felett kapott helyet tűsoros összekapcsolással a kivezérlés jelző, automata kikapcsoló és a 6 csatornányi elválasztó erősítő is.

Az áramkör képe:

A beültetéshez:

Nyák oldali kép vasalásos technikához:

Jó után építést és zenehallgatást.

utóirat: Egy régi barátom, még az előző évezredben, a szoba közepére lefelé állított mélyhangszórókkal megpróbálta eltenni láb alól az alatta lakó kedves öreg hölgyet. Saját bevallása szerint nem sikerült. Mindazonáltal panelben, társasházban óvatosan a hangerővel…:)

Balogh Sándor

Ha elakadnátok vagy kérdésetek merülne fel, keressétek nyogodtan Sanyit: hg5blk@gmail.com