Zvuková technika

Rozdelenie zosilňovačov.

1. Rozdelenie podľa zosilňovacieho prvku:
- elektrónkové
- tranzistorové
- integrované
2. Podľa druhu budiaceho signálu:
- nízkofrekvenčné - nf (20Hz - 20kHz)
- vysokofrekvenčné - vf (nad 20kHz)
- jednosmerné
3. Podľa šírky prenášaného pásma:
- úzkopásmové - medzifrekvenčný zosilňovač
- širokopásmové - video zosilňovač
4. Podľa zapojenia zosilňovacích prvkov:
- SE - veľké prúdové, napäťové a výkonové zosilnenie
- SC - veľké prúdové a výkonové zosilnenie, napäťové <1
- SB - veľké napäťové, výkonové zosilnenie , prúdové <1

5. Podľa pracovného režimu zosilňovacieho prvku:
a) pracovná trieda A:
Ak je pracovný bod zosilňovacieho prvku v strede lineárnej časti prevodovej charakteristiky ide o zosilňovač pracujúci v triede A. V tejto triede pracujú predzosilňovače.
Výhoda - malé skreslenie
Nevýhoda - malá účinnosť
 
b) pracovná trieda B:
V tejto triede je skreslenie veľké, asi 50%. Účinnosť je asi 70%. Pracujú tu koncové zosilňovače.
 
c) pracovná trieda C:
Táto trieda má veľké skreslenie preto sa nepoužíva pre nf zosilňovače. Používa sa vo vf zosilňovačoch, najmä rádiových a televíznych. Má účinnosť 80 - 90%.

Skreslenie zosilňovačov:
a) harmonické (nelineárne) - toto skreslenie sa prejavuje tým, že dochádza k zmene tvaru výstupného priebehu. Veľkosť harmonického skreslenia sa udáva koeficientom k [%]. Toto číslo by malo byť čo najmenšie.
b) fázové - je fázový posun medzi vstupným a výstupným napätím, ktorý je frekvenčne závislý.
 
Spätná väzba zosilňovačov (SV).
Zavedenie Sv znamená, že časť výstupného signálu sa pomocou spätnoväzobného obvodu privádza späť na vstup. Podľa fázového posunu medzi vstupným a spätnoväzobným signálom rozlišujeme kladnú a zápornú SV. Ak sú dva signály obrátené vo fáze, vtedy sa zosilnenie zväčšuje a hovoríme o kladnej SV. Ak sú v protifáze, zosilnenie sa zmenšuje - záporná SV. SV ovplyvňuje všetky vlastnosti zosilňovača, najmä však stabilitu. SV závisí od frekvencie. Podľa toho ako je spätnoväzobný obvod zapojený ku vstupu rozlišujeme sériovú alebo paralelnú SV. Podľa toho či spätnoväzobný signál závisí od výstupného U alebo I rozlišujeme napäťovú alebo prúdovú SV.

Výkonové zosilňovače.
Úlohou výkonových zosilňovačov je zosilniť signál privedený zo zdroja cez predzosilňovač a korekčné obvody tak, aby mohol dodať do záťaže požadovaný výkon.
Podľa zapojenia ich delíme:
1. Jednočinné výkonové zosilňovače:
 - pracujú v triede A
- výstupný výkon max do 3W
2. Dvojčinné výkonové zosilňovače:
- pracujú v triede B, AB
- pre veľké výkony

Jednočinné výkonové zosilňovače:
Impedančné prispôsobenie sa vykonáva pomocou Tr zapojeným na výstupe. Týmto dosiahneme lepšiu účinnosť celého zapojenia.
 
Dvojčinné výkonové zosilňovače:
Pri dvojčinných vyýkonových zosilňovačoch je účinnosť asi 70% a skreslenie asi 50%. V tomto zapojení zosilňuje každú polperiódu iný tranzistor. Pri zápornej polperióde je T2 uzavretý a prúd preteká cez Rz a nabíja kondenzátor (1 - 2 mF). Pri kladnej polperióde je T1 uzatvorený a prúd dodáva kondenzátor.

Zakladné pojmy a vlastnosti OZ.
Operačný zosilňovač (OZ) je v podstate diferenciálny jednosmerný aj striedavý zosilňovač s veľkým zosilnením. Má dva vstupy a jeden výstup. Invertujúci vstup otáča fázu o 180°. Neinvertujúci vstup má vstupné napätie vo fáze s výstupom.

Ideálny operačný zosilňovač spĺňa tieto podmienky:
- napäťové a prúdové zosilnenie je nekonečné
- vstupná impedancia je nekonečná
- nekonečný frekvenčný rozsah
- výtupný odpor je nulový
Skutočné operačné zosilňovače sa k tomuto ideálu viac, alebo menej približujú. Chyby, ktoré pri idealizácii vznikajú sú pre väčšie aplikácie zanedbateľné.
 
Skutočný operačný zosilňovač musí spĺňať tieto podmienky:
- musí byť schopný prepúšťať celé frekvenčné pásmo
- musí mať malé dlhodobé zmeny kolísania nuly a malé rušivé vplyvy, tieto nežiadúce zmeny označujeme ako drift
- zosilnenie je veľmi veľké, chyba vzniknutá konečným zosilnením musí byť malá
- zosilnenie musí obracať fázu všetkých vstupných signálov, aby bolo možné zaviesť zápornú spätnú väzbu
- aby bolo možné realizovať vzájomné prepojenie jednotlivých operačných zosilňovačov, pri realizácii počítacej siete, musí vstupné R byť veľmi veľké a výstupné R veľmi malé
- operačné zosilňovače nesmú počas prevádzky meniť svoje parametre
 
Charakteristickou vlastnosťou OZ je jeho veľká citlivosť na rozdiel vstupných napätí a necitlivosť k absolútnej hodnote týchto napätí.

Ofset a drift:
Napäťovú nesymetriu vstupov, vstupné kľudové prúdy a prúdovú nesymetriu nazývame offset operačného zosilňovača. Teplotnú nestálosť offsetu označujeme ako drift operačného zosilňovača.
Označenie v katalógu:
dU10 – tepelný drift napäťovej nesymetrie vstupov U10 (V/K).
DU10 – tepelný drift prúdovej nesymetrie vstupov I10 (pA/K).
 
Napäťové zosilnenie naprázdno:.
Je napäťové zosilnenie pri otvorenej slučke spätnej väzby – odpojený R0.
 
Maximálne napájacie napätie:
Napájanie operačného zosilňovača je symetrické.
 
Frekvenčné vlastnosti:
Frekvenčnými kompenzáciami je treba dosiahnuť taký tvar frekvenčnej charakteristiky, aby pre dané výsledné zosilnenie bolo stabilné. Väčšina OZ ako napríklad MAA 741, alebo MAA 1458 sú vnútorne kmitočtovo kompenzované, t.j. sú stabilné pre akúkoľvek spätnú väzbu. Niektoré iné operačné zosilňovače, napríklad MAA 748, je nutné kompenzovať vonkajšími prvkami R,C. Aby bola zaistená stabilita výstupného zapojenia musíme postupovať podľa doporučenia výrobcu. U zosilňovačov s vonkajšou frekvenčnou kompenzáciou môžeme dosiahnuť pre konkrétne zapojenie lepšie frekvenčné vlastnosti.

Druhy prijímačov:
 
Hlavné technické vlastnosti prijímačov.
Citlivosť:
je to schopnosť prijímača zabezpečiť normálny príjem aj slabých signálov. Maximálna citlivosť je daná úrovňou vstupného napätia na anténnych svorkách potrebnou na normálny skúšobný výstupný výkon (0,5 W) pri maximálnom zosilnení.
Selektivita:
je schopnosť prijímača vyberať z väčšieho množstva signálov jeden, ktorý je nositeľom správy. Selektivitu možno posúdiť podľa rezonančnej krivky prijímača.

Bloková schéma rádiového vysielača.
Rádiový vysielač je technické zariadenie určené na vytváranie vf signálov - prúdov a ich ovládanie s cieľom prenosu správ pomocou elektromagnetických vĺn.
Rozdelenie frekvencií:
Rozhlasové vysielanie AM:

- DV 150 - 285 kHz
- SV 300 - 1600 kHz
- KV 2,3 - 30 MHz

Rozhlasové vysielanie FM:
- OIRT 66 - 73 MHz

- CCIR 86,5 - 108 MHz
Televízne vysielanie:

1. TV pásmo 48 - 66 MHz
2. TV pásmo 76 - 100 MHz
3. TV pásmo 174 - 230 MHz
4. TV pásmo 470 - 582 Mhz
5. TV pásmo 582 - 958 Mhz
 
Hlavné parametre vysielača:

Výkon: udáva sa ako výkon vf nosnej vlny, ktorý dodá vysielač do antény bez modulácie.

Príkon: je súčet všetkých príkonov, ktoré vysielač odoberá z napájacieho zdroja el. energie.

Frekvenčný rozsah: je rozsah, v ktorom môže vysielač pracovať. Niektoré vysielače sú naladené na pevnú frekvenciu (rádio a TV) alebo frekvenciu vysielača možno plynule meniť v určitom rozsahu (mobilné vysielače).
Presnosť a stabilita frekvencie:každý radio a TV vysielač má presne pridelenú frekvenciu, ktorá je stanovená medzinárodnými predpismi. Stabilita frekvencie má byť 10-6 - 10-7 aby nedochádzalo k rušeniu iných vysielačov.
 
 
Oscilátor.
Jeho kvalita ovplyvňuje vlastnosti celého vysielača. Musí mať veľkú frekvenčnú a amplitúdovú stabilitu vytváraných kmitov. Stabilita kmitov je tým väčšia, čím menšia je frekvencia kmitov oscilátora a jeho výkon. Používajú sa oscilátory riadené kryštálom. Celý blok oscilátora býva umiestnený v termostate so stabilizáciou teploty ±0,01°C. Napájanie je stabilizované. Aby na oscilátor nevplývali zmeny ďalších stupňov, ktoré tvoria záťaž oscilátora, zaraďuje sa hneď za oscilátor oddeľovací stupeň.

Násobič frekvencie.
Je niekoľko stupňový vf zosilňovač pracujúci v triede C, kde nastáva veľké skreslenie výstupného signálu. Na výstup zosilňovača sa preto dáva filter (paralelný rezonančný obvod), ktorý vyberá príslušnú harmonickú výstupného signálu a tým dochádza k násobeniu frekvencie.

Napájač.
Býva istený iným napájacím zdrojom - dieslov agregát (motor + generátor).

Prijímače s nepriamim zosilnením (SUPERHET).  
Odstraňujú nevýhody priamo zosilňujúcich príjmačov. Vyznačujú sa tým, že sa výber a zosilnenie signálu nerobí v pôvodnom obore frekvencií, ale vo vhodnom pásme obvykle nižších frekvencií, do ktorého sa príjmaný signál preloží pomocou meniča frekvencie. Tieto príjmače tiež nazývame superheteroidy alebo superhety.

Vf signály zachytené anténou prichádzajú na vstup ladeného vf zosilňovača, ktorý zosilňuje určitú šírku pásma okolo príjmanej frekvencie Fa a privádza ho na vstup zmiešavača. Do zmiešavača sa z vlastného oscilátora príjmača zavádza vf signál s frekvenciou Fosc. Zo všetkých produktov zmiešavania majú najväčšiu amplitúdu zložky s frekvenciami Fa, Fosc, Fosc + Fa, Fosc - Fa. Pritom ako zložka súčtová tak i zložka rozdielová nie sú všetky amlitúdové, frekvenčné i fázové zmeny obidvoch signálov privádzaných do zmiešavača. K ďalšiemu spracovaniu sa spravidla vyberá zložka s tzv. medzifrekvenčnou frekvenciou Fmf  = Fosc - Fa. Zmiešavač spolu s oscilátorom pracuje ako menič frekvencie. Frekvenciu Fa každého signálu, ktorý je príjmaný menič mení na konštantnú nižšiu medzifrkvenčnú frekvenciu. Tá sa potom zosilňuje v medzifrekvenčnom zosilňovači, demoduluje v demodulátore a zosilňuje v nf zosilňovači. Aby bola medzifrekvenčná frekvencia konštantná musí byť frekvencia oscilátora (Fosc) pre každú príjmanú frekvenciu Fa o medzifrekvenčnú frekvenciu vyššia. To sa zaisťuje súbežným nasadením vstupného a oscilačného rezonančného obvodu. Medzifrekvenčný zosilňovač obsahuje viazané rezonančné obvody presne naladené na medzifrekvenčnú frekvenciu. Tu sa uskutočňuje najväčšia časť vf zosilnenia v príjmači. Práve možnosť pevného naladenia viazaných rezonančných obvodov dovoľuje navrhnúť nf zosilňovač s veľkým zosilnením, potrebnou selektivitou a šírkou prenášaného pásma pre akúkoľvek príjmanú frekvenciu. Pre príjmanú frekvenciu vysielania s amplitúdovou moduláciou je Fmf: 460 kHz a s frekvenčnou moduláciou FFmf: 10,7 MHz.

Rozhlasová stereofónia.
Stereofónia zlepšuje kvalitu reprodukovaného zvuku, umožňuje lokalizáciu zdroja zvuku a vytvára pri počúvaní dojem priestoru. Hlavná požiadavka na stereofónne vysielanie a príjem je, aby bolo toto vysielanie schopné prijímať mono prijímačmi a naopak pomocou stereoprijímača prijímať monofónne vysielanie. U nás bol prijatý systém s pilotným signálom.
Celkový modulačný stereo signál pozostáva zo:
- súčtového signálu: M = L + P
- postranných pásiem AM nosnej vlny s rozdielovým signálom S = L - P
- pilotného signálu (19 kHz), ktorý treba na správne obnovenie pomocného signálu v príjmači.