Video-versterker
Universele versterker en distributor voor videosignalen
In praktisch elke uitgebreide videoketen zal wel eens wat extra versterking gewenst zijn. En dan denken we bijvoorbeeld aan het kompenseren van kabelverliezen, als "leesbril" voor een wat ongevoelige ingang of andere toepassingen waar het nodig is om signaalnivo's op elkaar af te stemmen. Deze simpele versterker is daarvoor ideaal. Bovendien leent hij zich als "distributor", aangezien hij standaard is uitgerust met drie parallelle video-uitgangen.
Erg veel versterking wordt meestal niet gevraagd van een video-versterker. En met "erg" bedoelen we dan zo'n faktor 100 of nog meer, zoals bij voorversterkers in de audiowereld gebruikelijk. Nee, bij aanpassing van video-nivo's zal het meestal gaan om een faktor 2 of 3 - in een enkel geval misschien een ietsje meer.
We hebben bij deze schakeling de versterking instelbaar gemaakt tussen 1 × en ruim 4 ×, waardoor de versterker in de praktijk geschikt is voor nagenoeg elk "versterking-behoevend" probleemgeval. De maximale uitgangsspanning bedraagt 4 Vtt. De impedantie van in- en uitgangen is uiteraard vastgelegd op 75 ohm.
Behalve als gewone versterker, is de schakeling ook als "video-distributor" te gebruiken; handig als men met een videosignaal meerdere schakels uit de videoketen aan wil sturen. Zoals al gezegd in de aanhef, is de versterker namelijk voorzien van drie uitgangen. Het gebruik daarvan is echter geen verplichting - men kan de schakeling ook met slechts een of twee uitgangen uitvoeren.
Er ontbreekt nu eigenlijk nog maar een cijfer om de opsomming van technische eigenschappen van de versterker kompleet te maken: de bandbreedte. Die bedraagt minimaal 5 MHz, tenminste als u zich houdt aan de opgegeven typen halfgeleiders en er geen TUP's of TUN's van onbekende herkomst in gaat zetten.
Het schema
Figuur 1 laat zien hoe simpel de opzet kan zijn van een goede videoversterker. Het gaat om een vrij "gewone" tweetraps-versterker (T1/T2), met daarachter een emittervolger. Er is gebruik gemaakt van eveneens "gewone" BC- en BD-transistoren - niet om de zaak bewust goedkoop te houden, maar om de doodeenvoudige reden dat deze huis-tuin-en-keuken typen z6 goed zijn vandaag de dag, dat er gemakkelijk mee aan de gestelde (bandbreedte-)eisen kan worden voldaan. Dure HF-torren zijn dus niet nodig. De ingangsimpedantie is met R1 vastgelegd op 75 ohm. Het signaal belandt vervolgens via C2 op de basis van Ti. Omdat we bij video-signalen nu eenmaal te maken hebben met een sterk wisselende signaalinhoud, is de gelijkstroominstelling van T1 voorzien van een klemschakeling (R3, P1, C1, R2 en D1). Met P1 kan de versterker op maximale uitstuurbaarheid worden ingesteld. Op de instelling van deze potmeter komen we straks nog nader terug.
Figuur 1. De versterker is vrij simpel van opbouw en bevat uitsluitend "gewone" onderdelen. De versterking kan met P2 tussen 1 × en 4 × worden gevarieerd.
De basis van transistor T2 is rechtstreeks met de kollektor van T1 verbonden. T1 en T2 vormen dan ook een gelijkspanningsgekoppelde versterker, waarvan de versterking kan worden gevarieerd met de zich in het tegenkoppelnetwerk bevindende potmeter P2. De versterkingsfaktor wordt bepaald door de verhouding tussen R5 en de vervangingsweerstand van het netwerk R6/R7/ P2/C3. Bij deze dimensionering heeft P2 een bereik dat loopt van 1,95 × tot 8,7 ×. Bij de gebruikelijke uitgangsbelasting met 75 ohm wordt de uiteindelijke versterking echter gehalveerd, zodat het "echte" bereik loopt van 1 × tot ruim 4 ×.
De trap T1/T2 wordt gevolgd door een wat "dikkere" transistor (T3), welke moet zorgen voor de gewenste lage uitgangsimpedantie. Dat vereist een vrij kleine emitter-weerstand (R9) en een dienovereenkomstig hoge kollektorstroom. Via C5/C6/C7 en R10/R11/R12 belandt het versterkte signaal op de drie (75 ohm-) uitgangen. Heeft men geen drie uitgangen nodig, maar slechts een of twee, dan kan er aanzienlijk worden bespaard op de "stookkosten" van de versterker. De stroom die de versterker konsumeert, wordt namelijk vrijwel uitsluitend verstookt in R9. Bij gebruik van drie uitgangen moet R9 56 ohm zijn; bij twee uitgangen kan die weerstand tot 82 ohm worden verhoogd en bij een uitgang tot 150 ohm, De totale stroomkonsumptie loopt dan terug van 150 mA tot ca. 110 resp. 70 mA.
De bouw
Voor de versterker is met behulp van een "driebenige regelaar" (IC1) een simpele voeding gemaakt (figuur 1b). Versterker en voeding zijn samen op een print ondergebracht, waarvan figuur 2 de layout en de opdruk laat zien.
Figuur 2. De print biedt ruimte aan zowel de versterker als de voeding. Alleen de trafo moet "buitenboord".
| R1,R10,R11,R12 | 75 Ω |
| R2 | 10k |
| R3 | 8k2 |
| R4 | 1 k |
| R5,R7 | 180 Ω |
| R6 | 3k3 |
| R8 | 470 Ω |
| R9 | 56 Ω/5 W |
| P1 | 2k5 instelpot. |
| P2 | 2k2 lin. potmeter |
| C1,C4 | 100 n |
| C2,C3 | 10 µ/16V |
| C5, C6, C7 | 100 µ/16V |
| C8 | 470 µ/35 V |
| C9 | 330 n |
| T1 | BC547B |
| T2 | BC557B |
| T3 | BC137/139 |
| D1 | 1N4148 |
| D2-D5 | 1N4001 |
| IC1 | 7812 |
| S1 | dubbelpolige netschakelaar |
| Tr1 | nettrafo 15 V/250 mA |
| F1 | zekering 100 mA (T) |
| Koellichaam voor IC1 | |
| EPS 83113 | |
Tja, en wat valt er verder nog te zeggen over "het bouwen"? Het is louter een kwestie van netjes het printje invullen. De zaak zal in een oogwenk gepiept zijn, dunkt ons, want een moeilijke schakeling is het niet. Een paar losse opmerkingen: Vooral bij gebruik van drie uitgangen, moet stabilisator IC1 redelijk hard werken voor de kost en dient derhalve van een koellichaam te worden voorzien. Voorts is het zo dat de (met een sterretje gemerkte) weerstanden van 75 ohm (R1, R10, R11, R12) niet tot de E12standaard-reeks behoren. Ze kunnen echter gemakkelijk worden samengesteld door parallelschakeling van twee 150 ohm weerstanden.
Hoe men het een en ander verder gaat in-kasten en afwerken, moet iedereen natuurlijk zelf weten. De versterker kan eventueel bij een bestaand apparaat worden ingebouwd; hij kan echter ook als zelfstandige unit worden uitgevoerd, zodat hij op verschillende plaatsen in de videoketen inzetbaar blijft. Belangrijk is dat men zorgt dat de versterkingsregelaar P2 goed bereikbaar is. Wij hebben ons proefmodel kompleet met nettrafo in een kompakt kunststof kastje gebouwd en voorzien van een aantal cinch-bussen voor de in- en uitgangen. Het is op die manier een heel handig "lab-hulpje" geworden, dat we niet graag meer zouden willen missen.
Afregeling
Voor de afregeling van P1 hebben we twee recepten. Een "algemene" procedure, waarmee men in 90% van de gevallen goed zit, alsmede een alternatief voor individuele af-regeling "op het oog".
In het eerste geval wordt P1 simpelweg zodanig ingesteld dat er ca. 1 V op de basis van T1 gemeten wordt. De spanning over R8 moet dan (zonder signaal) ongeveer 7,5 V bedragen.
Dan het alternatief.
Begonnen wordt met P1 in de middenstand te zetten en - bij een ingangssignaal van rond 1 Vtt - de versterking met P2 op minimum af te regelen. Dan wordt (bijv. vanuit een videorecorder) een testbeeld toegevoerd aan de ingang, terwijl op de uitgang een TV of monitor wordt aangesloten. Met wat beleid en takt zoekt men nu een zodanige instelling voor P1, dat er net geen vervorming optreedt.
Nog een puntje dat misschien van belang kan zijn. Hoewel iets hogere ingangssignalen dan de nominale 1 Vtt niet direkt een bezwaar vormen voor de versterker, zijn ze evenmin van enig nut. Belangrijk hogere spanningen kunnen daarom toch het beste worden verzwakt. Dat kan door voor R5 een (experimenteel) grotere waarde te nemen (de maximale versterking neemt dan ook af) of door een extra weerstand in serie met de ingang op te nemen, zodanig dat die samen met R1 een spanningsdeler vormt. Daarbij wordt R1 zoveel in waarde verlaagd dat de totale weerstand van die extra weerstand en R1 samen weer op 75 ohm uitkomt.