maanantai 26. kesäkuuta 2017

Yksinkertaiset sävynsäätimet kitaravahvistimiin

Fender Champ 5F1


Fender champ on yksi suosituimmista tee se itse -vahvistimista. Moni rakentaja onkin aloittanut harrastuksensa juuri tästä vahvistimesta. Champ-vahvistimet ovat aina olleet Fenderin aloittelijamalleja, ja näin ollen ominaisuuksiltaan erittäin riisuttuja. Tämä ei tarkoita että vahvistimet olisivat huono soundisia, mutta nykypäivän soittajat vaativat yleensä muitakin ominaisuuksia kuin äänenvoimakkuuden säädön. Onneksi nämä vahvistimet ovat niin yksinkertaisia, että erilaiset modaukset ovat yleensä todella helppoja toteuttaa. Pyrin pitämään tästä teknisen jargonin mahdollisimman vähäisenä, jotta modauksia olisi helpompi kenen tahansa lähestyä. Ja kuten aina modauksien kanssa, kokeilemalla löytyy varmasti itsellesi paras tulos!

Osa 1: Äänensävynsäätimet


Yleisin modaus champ-tyyppiseen vahvistimeen on äänensävynsäädin. Itseasiassa Fender teki tämän itsekin Princeton-vahvistimiinsa. Perehdymmekin seuraavaksi hieman siihen millaisia mahdollisuuksia sävysäätimien toteuttamiseksi on.

Tyypillisimmät suotimet on esitetty kuvassa 1. Käytännössä kaikki kitaravahvistimien suotimet perustuvat näihin peruspiireihin, niiden yhdistelmiin tai variaatioihin.
Kitarakäytössä diskanttitaajuudet ovat yleensä noin 1kHz yläpuolella, bassotaajuudet noin 200Hz ympärillä ja keskiäänet täten näiden välillä. Keskitaajuudeksi on yleensä valittu 600-800Hz. Huomaa, että tämä on hieman alempana kuin yleensä hifikäytössä suosittu 1kHz. Kitarakäyttöön ovat vakiintuneet passiiviset sävynsäädöt, ja tämä artikkeli käsitteleekin pääasiassa vain niitä.
Huomaa että kaikkien seuraavissa modauksissa esitettyjen kondensaattoreiden on kestettävä vähintään 400 voltin jännite.

Yksinkertaiset säätimet

Diskantti


C1 on normaali erotuskondensaattori, arvoltaan 22nF. 
C2 arvo voi olla väliltä 2.2nF-10nF. 
Potentiometrin arvo voi olla 500kΩ-1MΩ.
Yksinkertaisin äänensävynsäädin löytyy esimerkiksi Matchless Spitfire-vahvistimesta. Se käsittää vain kaksi komponenttia: kondensaattorin ja potentiometrin. Kytkentä on esitetty kuvassa 2. Sävynsäätimen komponentit on piirretty punaisella. Tämä on erittäin yksinkertainen diskanttia leikkaava säädin. C1 on normaali erotuskondensaattori, arvoltaan 22nF. C2 arvo voi olla väliltä 2.2nF-10nF. Potentiometrin arvo voi olla 500kΩ-1MΩ.
Tästä voimme helposti jatkaa tone-säätimen kehittelyä eteenpäin. Kuten mainitsin, Fender Princeton-vahvistimessa on erittäin yksinkertainen sävynsäädin (kuva 3.), joka onkin seuraava askeleemme eteenpäin. Tämä on käytännössä standardi niissä vahvistimissa, joissa on vain yksi sävynsäädin.

Komponenttiarvot voivat olla
C1 = 22nF, C2 = 4.7nF, C3 = 500pF, P1 ja P2 = 1MΩ.
Tämän kytkentä on erittäin yksinkertainen, mutta toimiva. Kunhan volume (P1) ei ole käännetty täysin myötäpäivään, eli täysille. Mikäli näin on, häviää kondensaattorin C3 vaikutus piirissä eikä diskanttikorostus enää toimi. Tämä ei siis ole aktiivinen diskanttikorostus! 

Viimeinen diskanttisäätö on edellä mainituista poikkeava, ja esiintyy mm. Gibson GA30RVT-vahvistimessa. Tätä diskanttisäätöä voidaan pitää puoliaktiivisena, sillä se leikkaa bassoa ja korostaa aktiivisesti diskanttia. Kytkentä on esitetty kuvassa 4.

Komponenttiarvot esimerkissä ovat:
R1 = 100k, R2 = 1k, P1 = 1MΩ, C1 = 22nF,
C2 = 2.2nF ja C3 = 220nF.
Tämä kytkentä kohdistuu katodin ohituskondensaattoriin C3. Potentiometriä P1 käännettäessä myötäpäivään on C3 maassa R2 rinnalla ja tuottaa näin aidon diskanttikorostuksen. Kun potentiometriä käännetään vastapäivään, nousee C3 irti maasta ja C2 alkaa leikata diskanttia kuten kuvan 2 kytkennässä.











Basso

Champ-tyyppisissä vahvistimissa bassotaajuudet ovat erittäin vahvasti korostuneet johtuen verrattain suurista erotuskondensaattoreista. Tämä ei haittaa jos vahvistimessa on alkuperäisen kaltainen pieni kaiutin, mutta esimerkiksi 12" kaiuttimella bassosta tulee herkästi "tunkkainen", "löysä", ”epätarkka" tai "mutainen" etenkin silloin jos vahvistimesta haluaa säröisiä soundeja. Näin ollen onkin järkevää keskustella myös hieman bassotaajuuksiin vaikuttavista suotimista ja säätimistä.
Aloitamme yksinkertaisella kolmen komponentin bassosäätimellä. 

Komponenttiarvoiksi voi kokeilla seuraavaa:
C1 = 470pF, C2 = 22nF ja P1 = 1MΩ.
Kuvassa 5. esitetyn kytkennän toimintaperiaate on jälleen erittäin yksinkertainen. Potentiometrillä P1 voidaan lisätä kapasitanssia kondensaattorin C1 rinnalle ja näin suurentaa kondensaattoreiden yhteenlaskettua arvoa (eli lisätä bassotoistoa). Käytännössä tällä tavoin saadaan noin -6dB:n vaimennus ilman että seuraava vahvistusaste kuormittuu liikaa. 

Kuvan 6. kytkentä on monimutkaisin tähän mennessä käsitellyistä. Kuten kuvastakin näkee, tämä on symmetrinen kytkentä. Etuna on se, että säädin puolivälissä (kello kahdessatoista) taajuusvaste on suora. Haittana taas on se, että tällöin signaali on vaimentunut -6dB. Vaikka kytkentä monimutkaistuu, toimintaperiaate on silti erittäin yksinkertainen. Kun potentiometri P1 on käännetty kokonaan myötäpäivään, on kondensaattori C1 ohitettu ja diskanttipainotus poistettu ja luotu bassokorostus. Ja luonnollisesti kun P1 on käännetty kokonaan vastapäivään, päinvastainen on tapahtunut. Nokkelaa eikö? Huomaa kuitenkin että ennen tätä kytkentää on oltava normaali erotuskondensaattori jotta tasajännite pysyy pois potentiometriltä.

Keskiäänet


Keskiäänisäädin on käytännössä kaistanpäästösuodin. Tässä kohtaa asiat menevät vähän mutkikkaammiksi, kuten jo jutun alussa kuvasta 1. voi päätellä. Siirrymme näin yksinkertaisista parin komponentin modauksista jonkinverran isotöisempiin rakennelmiin. Esittelen tässä kuitenkin vain yhden verrattain yksinkertaisen keskiäänisäädön. Kuvassa 7. on T-suotimella tehty säädin.
Keskiäänisäätimissä saamme mukaan myös yhden uuden tekijän, nimittäin suotimen Q-arvon. Tämä tarkoittaa piirin kaistan leveyttä. Joudummekin tekemään kompromissin Q-arvon ja keskialueen vaimennusmäärän välillä.

Esimerkissä komponenttiarvot ovat
P1 = 1MΩ, C1, C2 = 1nF ja R1 = 100kΩ.
Huomaa, että ennen tätä kytkentää on oltava
normaali erotuskondensaattori.
Tämän kytkennän toiminta on jälleen (yllätys yllätys) erittäin yksinkertainen. Kun käännämme potentiometrin P1 myötäpäivään, otamme signaalin ennen suodinta, ja kun P1 on käännetty vastapäivään otamme signaalin suotimen jälkeen. Esimerkissä komponenttiarvot ovat P1 = 1MΩ, C1, C2 = 1nF ja R1 = 100kΩ. Huomaa, että ennen tätä kytkentää on oltava normaali erotuskondensaattori.

Tämä näistä yhden potentiometrin sävysäätimistä. Jos olet lukenut kaiken, onneksi olkoon! Toivottavasti olet oppinut jotain uutta. Voimme siirtyä asiassa eteenpäin niihin piireihin joista käytetään nimeä "tone stack".


Tone Stack

Diskantti ja basso


Kahden potentiometrin säätimet ovat erittäin yleisiä. Vox, Matchless, Fender ja monet monet muut ovat jättäneet keskialuesäädön pois, ja rakentaneet vahvistimiinsa vain diskantti- ja bassosäätimet. Näistä mekin aloitamme. Tässä kohdin on huomautettava, että kaikilla seuraavilla sävynsäätöpiireillä tulee signaalihäviötä. Joillain enemmän, toisilla vähemmän. Tämä on väistämätöntä niin kauan kun toimimme passiivisten kytkentöjen kanssa.

Kuva 8. on yksinkertaisin ja helpoin tapa tehdä tone stack.

Komponenttiarvot ovat C1 = 470pF, C2 = 4.7nF,
R1 = 220k, R2 = 22k P1 = 500kA ja P2 = 500kB.
Tämä kytkentä on tarkoitettu 40kΩ impedanssin perään (normaali 12AX7/ECC83 anodi) ja keskimääräinen signaalihäviö on -10dB. Komponenttiarvot ovat C1 = 470pF, C2 = 4.7nF, R1 = 220k, R2 = 22k P1 = 500kA ja P2 = 500kB. Kondensaattorin C1 pienentäminen vähentää diskanttisäätimen kaistaleveyttä ja syventää "keskiäänikuoppaa". Säätimet ovat jokseenkin interaktiivisia ja bassosäätimen kääntäminen myötäpäivään vaikuttaa leikkaavasti diskanttitaajuuksiin. Siitä huolimatta suosittelen kokeilemaan tätä yksinkertaista kytkentää.


Fender tone stack


Koska puhumme nyt Fender-vahvistimesta, on luonnollista käsitellä hieman perinpohjaisemmin tämä erittäin laajalti kopioitu kytkentä. Voisi melkein sanoa, että tämä kytkentä on muodostanut jo eräänlaisen standardin kitaravahvistimien sävysäätöihin. Peruskytkentä on esitetty kuvassa 9.

Tässä kytkennässä P1 on diskantti- (treble), P2 on basso- ja P3 on keskiäänensäädin. C1 on diskantteihin vaikuttava kondensaattori, C2, bassoon ja luonnollisesti C3 keskiääniin. R1 määrittää kytkennän minimi-impedanssin, ja sen täytyy olla riittävän suuri ettemme kuormita sävysäätimiä edeltävää vahvistusastetta liikaa. Koska champ-tyyppisessä vahvistimessa on vain yksi etuasteputki (kaksi vahvistusastetta), joudumme ottamaan signaalin ensimmäisen vahvistusasteen anodilta. Näin ollen R1 arvon on hyvä olla jotakin 100kΩ ja 220kΩ väliltä.
Muiden komponenttien arvot ovat tyypillisesti seuraavat: C1 = 250pF, C2 = 100nF, C3 = 47nF, P1 ja P2 = 250k ja P3 = 10k Seuraavassa on kuva tämän kytkennän taajuusvasteista erilaisilla potentiometrin asetuksilla.


Huomaamme kuvasta, että tässä kytkennässä on todella syvä kuoppa keskialueen kohdalla (sininen ja valkoinen linja), ja taajuusvaste on muutenkin kaikkea muuta kuin suora. Toinen merkille pantava seikka on verrattain suuri signaalihäviö. Mutta tämä häviö ei ole yksistään huono asia, se nimittäin mahdollistaa erään helpon modauksen joka toimii kaikissa niissä vahvistimissa jotka käyttävät tätä kytkentää, tai tämän kytkennän varianttia.



Tone stack boost


Oletamme että olet valinnut vahvistimeesi edellä esitetyn sävynsäätöpiirin. Kuten ehkä huomaat vahvistinta kuunnellessasi, on vahvistimen etuasteen vahvistus nyt vähäisempi ja sävyn säädöt (etenkin diskantti) vaikuttavat suuresti myös vahvistuksen määrään. Tämä antaakin meille mahdollisuuden pieneen modaukseen. Kuvassa 10 on kytkentä, johon on lisätty yksi kytkin ja yksi vastus. Kun kytkin SW1 on kiinni, toimivat sävynsäädöt normaalisti. Sen sijaan kun kytkin SW1 avataan, sävynsäätöpiiri poistuu kytkennästä ja samalla poistuu myös sävynsäädön aiheuttama signaalihäviö. Tuloksena on noin +15dB lisäys signaaligainiin. Vastus R2 tarvitaan poistamaan kytkimen kääntämisestä aiheutuvat paukahdukset. Tämän vastuksen arvon tulee olla noin 470kΩ- 1MΩ.

Olemme nyt käsitelleet vasta yhden osan vahvistinta: sävynsäädöt. Asia on ollut erittäin pintapuolista, ja moni sävynsäätökytkentä jäi kokonaan käsittelemättä. Toivon kuitenkin että olet saanut jotain ideoita omaa vahvistintasi varten.

lauantai 24. kesäkuuta 2017

Klassikko: vastaanotin n:o 63C

Juhannuksen kunniaksi Wiio-Somerikko kirjojen legendaarinen "Vastaanotin n:o 63C". On kuulemma ehdottomasti tekemisen arvoinen, mutta itseltäni jäänyt vielä kokeilematta. Osia olisi, aika menee muuhun. Tee itse ja liity valistuneiden kerhoon!

Tässä on .pdf-muotoinen ohje versioon 63B Tekniikan maailmasta vuodelta 1953. Ja tässä taas on keskustelu suomen radiohistoriallisen seuran foorumilla.





tiistai 20. kesäkuuta 2017

Tee itse audiomikseri vintage äänityksiin

Electronics Illustrated 3/1967

Tässäpä on ajatusta niille, jotka haluavat äänitellä soittoaan vintage-hengessä vaikkapa kasettimankalle tai raiturille. Esimerkiksi Fostex X-14 (saa tarjota minulle jos löytyy joutilaana) tai joku Tascam voisi hyötyä tällaisesta mikseristä. Jos ihan oikein itse tehdyn retrokotistudion haluaa kasata, voisi tämä olla hyvä startti. Fetit ja bipolaarit voivat olla varmasti myös jotain yleistä modernia tyyppiä, ja vähän etsimällä 500kΩ liukupotikoitakin voi löytää.

Itse asiassa voi olla ihan viisasta valita jotkin vähäkohinaiset "modernimmat" fetit ja bipolaarit.






tiistai 13. kesäkuuta 2017

Tee itse Twang-A-Matic

101 Electronic Projects 1976

"Try it if you like a Nashville sound." Transistoriksi sopinee jälleen mikä tahansa NPN-kikkare, ja BC547 on aika legendaarinen vaihtoehto.


PS. Taitaa tuo "updated" olla hevosmiesten juttuja. Enpä huomannut äkkisältään, enkä vielä toisellakaan kerralla mitä tässä olisi päivitetty.

maanantai 12. kesäkuuta 2017

Yhden putken kidelähetin neljällekympille

Electronics Illustrated 3/1967

Pitkästä aikaa jotain radioamatööri-aiheista. Yhden putken CW (A1A) kidelähetin 40-metrin taajuusalueelle. Pieni ja halpa (=parasta). FT-243 kiteitäkin on vielä jonkin verran saatavana, ja jos ei sopivaa löydy voi tietenkin ostaa halvan kiteen mille tahansa taajuudelle ja rakentaa sen kuoriin sopivan QRP-kiteen halutulle taajuudelle. Näin pysytään ulkonäköuskollisina. QRP-aktiviteetin keskitaajuus neljälläkympillä on 7.030MHz. Eikä pidä olla huolissaan jutussa mainituista tehoista. Ovat tyypillistä leuhkimista, eivätkä tule toteutumaan.





torstai 8. kesäkuuta 2017

Kolmen transistorin taskuradio

Radio Electronics 12/1960

Kysymys: onko toisella sivulla esitelty EF86-etuaste kiinnostavampi kuin taas yksi "tavanomaista paljon parempi" taskuradio?