Ria amplonia
Achter deze dame met een wat exentrieke naam gaat een gelijksoortige voorversterker schuil. De belangrijkste eigenschap van deze voorversterker komt aan het licht, als we de naam van Ria diskreet, zoals dat ook wel in kranten gebeurt, bekijken: Ria A., RIAA dus. Aha, een versterker met RIAA-korrektie. Daarmee is echter nog geen revolutie ontketend, want elke regelversterker heeft wel een ingebouwde voorversterker met RIAA-korrektie. Wat deze voorversterker zo bijzonder maakt is dat hij (of zij?) een symmetrische ingang heeft (minder brom) en bedoeld is voor inbouw in de platenspeler zelf, waarmee meteen een betere aanpassing op het element mogelijk is.
Het is niet zo lang geleden dat we een MD-voorversterker publiceerden (MD/MC-, voorversterker, april '83 in het kader van de XL-reeks), maar omdat het onderwerp uitnodigt tot filosoferen en uitproberen volgt hier een ander ontwerp. Een ontwerp dat een aantal bijzonderheden in zich heeft die het iets meer maken dan zomaar een MD-voorversterker. De oorspronkelijke versie is bedoeld voor inbouw in de platenspeler zelf. Allereerst wordt daarmee voorkomen dat er een lange verbindingskabel nodig is tussen speler (lees: element) en voorversterker, een kabel die een bron kan zijn van brom en bovendien een niet te verwaarlozen kapacitieve belasting voor het element vormt. Omdat de lengte van de kabel zou kunnen variëren, ligt ook de grootte van de kapaciteit niet vast. Toch is voor een rechte frekwentiekarakteristiek het afsluiten van het element met de juiste impedantie een noodzaak. De induktie van het spoeltje van het element vormt namelijk met de ingangskapaciteit van de voorversterker een kring waarvan de resonantiefrekwentie door de fabrikant wordt gebruikt om de frekwentiekarakteristiek in het hoog recht te krijgen (houden). Een kapacitieve misaanpassing veroorzaakt daarom of een vroegtijdig afvallen in het hoog, of een naar het midden verschoven bult. Omdat in dit ontwerp de lange verbindingskabel vervalt, kan een optimale aanpassing tussen element en versterker een exentrieke MD-voorversterker gerealiseerd worden.
Nu de versterker toch aan boord van de platenspeler is, is het meteen mogelijk om een symmetrische ingang te kreëren. De voordelen? Minder brom en, ondanks het feit dat de versterker "draait" op een enkelvoudige voeding, geen ingangskondensator nodig. Dat is weer een bron van vervorming minder. Verder is natuurlijk voorzien in de noodzakelijke RIAA-korrektie en een (asymmetrische) uitgang die aangesloten kan worden op de (lijn)ingang van de regelversterker. Ter meerdere glorie van de universaliteit zijn variaties op het thema mogelijk. Met weinig moeite wordt de versterker omgebouwd tot een exemplaar met een gewone asymmetrische ingang, zodat hij als onderdeel in een regelversterker kan worden ingebouwd. Ook kan de zaak opgebouwd worden als lineaire versterker, dus zonder RIAA-korrektie, voor mikrofoonsignalen bijvoorbeeld. Ook in deze uitvoering de keuze tussen een symmetrische en een asymmetrische ingang.
RIAA-herhalingsoefening
Het zal voor de meesten bekende kost zijn, maar toch nog even in het kort het hoe en waarom van de RIAA-korrektie. Een element van een platenspeler is een snelheid-naar-spanning-omzetter. Nu is de snelheid van de naald niet alleen afhankelijk van de amplitude van de groef in het vinyl, maar ook van de frekwentie. Bij een hogere frekwentie zal de naaldpunt immers vaker per:sekonde de top-topafstand afleggen; de snelheid is dus groter en evenzo de amplitude van het elektrische signaal. Om voor lage frekwenties een zelfde amplitude van het elektrische signaal te krijgen, zou een grotere amplitude van de groef nodig zijn. En een groef met een grotere amplitude vraagt meer ruimte op de plaat, waardoor de tijdsduur van de opname korter zal worden. Verkleinen van de groefamplitude over de hele linie maakt dat de hoge tonen zullen verdrinken in de plaatruis. Nee, hier zijn andere maatregelen nodig en die hebben de platenproducenten lang geleden al gevonden in de vorm van de RIAA-korrektie. Bij opname worden de lage tonen verzwakt en de hoge versterkt, en wel volgens de kurve van figuur 1. Daardoor zal de groefamplitude, voor zowel lage als hoge frekwenties, in dezelfde orde van grootte komen te liggen. Om bij het afspelen van de plaat een te genieten geluid te krijgen, spreekt het vanzelf dat de weergaveversterker het signaal "de andere kant op" moet korrigeren, de tweede kurve in figuur 1. Overigens geldt die korrektie niet voor kristalelementen,_ omdat dit geen snelheid-spanning- maar afstand-spanning-omzetters zijn. Zij zetten de groefamplitude we1 om in een recht evenredige spanning, onafhankelijk van de frekwentie.
Figuur 1. De roemruchte RIAA-opname- en weergave-korrektiekurve. Bij opname wordt het laag verzwakt en het hoog versterkt, bij weergave net andersom.
Op verschillende manieren kan de RIAAkorrektie in harde elektronica vertaald worden. Met een passief filter, vooraf gegaan of gevolgd door een versterker om de signalen op lijn-nivo te krijgen. Of, de meest gekozen oplossing, met een frekwentie-afhankelijke tegenkoppeling (hoge frekwenties worden meer tegengekoppeld). Het blokschema, figuur 2, toont dat hier een kombinatie van beide mogelijkheden is gekozen. Na een very low noise voorversterkertrapje met symmetrische ingang volgt een hoog-af-filter met een tijdkonstante van 75 Ns (2120 Hz). Daarna volgt een tweede versterkertrap die met een frekwentie-afhankelijkheid in de tegenkoppeling, met kantelpunten van 50 Hz (3180 µs) en 500 Hz (318 µs), het laag van de RIAA-korrektie voor zijn rekening neemt.
Figuur 2. De hoogkorrektie vindt bij deze MD-voorversterker plaats na de eerste versterker-trap. De laag-korrektie is opgenomen in de tegenkoppeling van de tweede trap. Dank zij de symmetrische ingang is geen ingangskondensator nodig.
Schakeling
Figuur 3 toont de basisopzet van de MD-voorversterker. Het geheel wordt gerealiseerd rond de TDA 3420, een nogal apart versterker-IC. In totaal heeft dit IC vier versterkers aan boord: een paar very low noise voorversterkers, waarvan de versterking is vastgelegd op 28,5 dB, en een paar opamps. Omdat beide versterkertypen in paren aanwezig zijn kan met slechts een IC een tweetraps stereo voorversterker gerealiseerd worden.
Figuur 3. Het schema, hier getekend voor slechts een kanaal. Al is een intern tegengekoppelde low noise voorversterker (A = 28,5 dB). A2 is een opamp. De totale ver- sterking bij 1 kHz bedraagt 40 dB (100 x).
In figuur 3 zien we de symmetrische ingang, pen 6 en 7 van het IC (tussen haakjes staan de aansluitingen voor het andere kanaal). Het element wordt belast met R1 en C1. Rl is twee maal zo hoog dan gebruikelijk bij een MD-voorversterker, maar dat komt omdat ook rekening gehouden moest worden met de 100 k ingangsimpedantie tussen pen 6 en 7. Deze staat parallel aan R1 (een metaalfilm-weerstand, voor een lagere ruilbijdrage) en zo komen we toch op 50 k. Ook C1 mag verrassend hoog lijken, maar dat is omdat, bij inbouw in de platenspeler zelf, de verbindingskabel tussen element en voorversterker vervalt. Die kabel heeft normaliter een kapaciteit van een paar honderd pF. Daarvoor in de plaats zien we nu Cl, die voor de juiste aanpassing van het element moet zorgen. Eventueel kunnen de waarden van R1 en C1 aangepast worden, afhankelijk van de impedantie waarmee het betreffende element afgesloten moet worden.
R2 en C3//C4 zorgen voor het eerste kantelpunt op 2120 Hz (75 µs). Vervolgens gaat het de tweede versterkertrap in waar het tegenkoppelnetwerk de twee andere kan-telpunten voor zijn rekening neemt. Voor LF-signalen is de versterking groot dankzij R6, R5 en R4 parallel aan R3. Voor hogere frekwenties is ze kleiner omdat C5 en C6 weerstand R6 zullen overbruggen. De DC-versterking ligt dankzij R6, R5 en R3 vast op een faktor 2,6. Met een DC-uitgangsspanning van de eerste trap van 2,8 V wordt die van de tweede trap netjes op de helft van de voedingsspanning gelegd, hetgeen een maximaal uitsturingsbereik garandeert.
De voeding wordt verzorgd door een 78L15. De voor dit IC benodigde ingangsspanning kan wellicht worden betrokken uit de motorregeling van de platenspeler. Anders kan een voedingslijntje worden getrokken naar de voorversterker of een apart nettrafootje worden toegepast. De te leveren stroom bedraagt slechts om en nabij de 10 mA. Zoals we al zeiden is het ook mogelijk de versterker te voorzien van een asymmetrische ingang. Bij inbouw in de regelversterker kan dat gewenst zijn, met name als de platenspeler is voorzien van een vaste aansluitkabel met slechts een signaalader per kanaal. Het schema ziet er dan uit als in figuur 4. Eventueel moet de ingangskapaciteit C2 verkleind worden omdat ook de kabelkapaciteit meedoet. De DC-versterking van de tweede trap is iets anders omdat het DC-uitgangsnivo van de eerste trap lager is komen te liggen, den gevolg van het open laten van pen 6 (10). Figuur 5a en b laten de toepassing zien als lineaire (mikrofoon)versterker met respektievelijk een symmetrische en een asymmetrische ingang. Die met een symmetrische ingang is wel de aantrekkelijkste omdat het daarmee mogelijk is een symmetrische mikrofoon aan te sluiten zonder tussenkomst van een ingangstrans- formator. Zoals te zien en te verwachten zijn in figuur 5 de RIAA-bepalende komponenten verwijderd. De DC-versterking van de tweede trap is ook aangepast. De weerstand van 680 ohm is een aanpassing op de mikrofoon.
Figuur 4. Zo ziet dezelfde versterker met asymmetrische ingang eruit. C2 moet, samen met de kapaciteit van de kabel tussen element en ingang, aangepast zijn op het element. R6 (figuur 3) moet, voor een juiste DC-instelling, verlaagd worden tot 120 k.
Figuur 5. De voorversterker als lineaire versterker voor mikrofoonsignalen. Een symmetrische (5a) of een asymmetrische (5b) ingang is mogelijk.
De koe bij de horens
We gaan over tot daden. De print en de komponentenopdruk zien we in figuur 6.
Figuur 6. De print van de MD-voorversterker met symmetrische ingangen. Met wat aanpassingen kunnen ook de andere versies hierop gebouwd worden.
| R1,R1' | 100 k, metaalfilm |
| R2,R2' | 1 k, metaalfilm |
| R3,R3' | 220 k |
| R4,R4' | 10 k |
| R5,R5' | 27 k |
| R6,R6' | 330 k |
| R7,R7' | 270 k |
| C1,C1',C2,C2' | 220 p, styroflex |
| C3,C3' | 68 n, MKT |
| C4,C4' | 6n8, styroflex |
| C5,C5' | 1n5, styroflex |
| C6,C6' | 8n2, MKT |
| C7,C7' | 4µ7/16 V |
| C8,C8' | 1µ5, MKT |
| C9 | 100n |
| C10 | 1 N/25 V, tantaal |
| IC1 | TDA3420 |
| IC2 | 78L15 |
| EPS 84089 | |
| Voor asymmetrische ingang | |
|---|---|
| R6,R6' | 120 k |
| C1,C1' | 2,2 µ/16 V |
Deze print heeft, net als de onderdelenlijst, betrekking op de MD-voorversterker met de symmetrische ingang, en wel in stereo-uitvoering. De opbouw van het printje zelf zal geen moeilijkheden opleveren, maar aan de inbouw en het aansluiten zal de nodige aandacht besteed moeten worden. De symmetrische ingang eist van de signaaladers dat ze niet met massa verbonden zijn. Bij platenspelers is dat meestal wel het geval. Bestuderen we de aansluiting van een element, dan zien we vier kleuren draadjes (figuur 7), wit-en blauw voor het linker kanaal en rood en groen voor het rechter. Via de arm gaan die draadjes naar de kast, alwaar de blauwe en de groene aan massa worden gelegd. Die moeten dus losgenomen worden en aangesloten worden op de ingangen, pen 2 en 2'. De witte en de rode draad komen op respektievelijk punt 1 en 1'.
Figuur 7. De aansluitingen van een element. Bij gebruik van de symmetrische ingang moet de massa-aansluiting'van het metaal vary het element losgenomen worden van de groene (of blauwel aansluiting en verbonden worden met de arm.
Er is echter nog meer aan de hand. Het metalen huis van het element is vaak met een lipje verbonden met de blauwe of de groene draad, opdat het aan aarde ligt. Bij die symmetrische ingang mag dat niet meer het geval zijn. Toch is het gewenst dat het metaal van het element ter afscherming aan massa ligt en de signaaladers in elk geval niet. In geval van zo'n lipje kan gekeken worden of dit losgemaakt kan worden. Daarna kan het lipje eventueel met een draadje op het metaal van de arm worden aangesloten. Is er geen lipje aanwezig, meet dan of een van de signaaladers niet intern met het metaal van het element is verbonden. Zo ja, dan bestaat de kans dat er toch een kleine restbrom op zal treden. Zorg er dan in elk geval voor dat het metalen element geïsoleerd is ten opzichte van de rest van de arm, bijvoorbeeld door het element te plaatsen in een kunststof headshell. Vaak zijn trouwens ook de bevestigingsnokjes van het element van kunststof. Mocht er toch brom overblijven (is de arm wel geaard?), dan kan de asymmetrische ingang geprobeerd worden. De aan te brengen wijzigingen zijn relatief simpel: soldeer Rl tussen punt 1 (1') van de ingang en massa (gestippeld getekend op de komponentenopdruk) en vervang Cl (C1') door een tantaalkondensator van 2,2 µF (met de minaansluiting aan R1). Het baantje naar pen 6 (10) van het IC moet doorgekrast worden. De ingang wordt nu gevormd door soldeerpen 1 (1'), de andere ingangspen, pen 2 (2'), wordt nergens mee verbonden. Omdat bij een asymmetrische ingang de DC-uitgangsspaning van de eerste trap zal dalen naar 1,5 V, moet, om maximale uitsturing te behouden, de DC-instelling van de tweede trap aangepast worden. Vervang daarom R3 door een weerstand van 120 k.
Wat betreft de komponenten vermelden we dat met name op de keus van de kondensatoren gelet moet worden. Styroflex en/of MKT-typen verdienen de voorkeur in de RIAA-korrektienetwerken vanwege de kleine tolerantie. De uitgangskondensator, C8, is ook liever een MKT-exemplaar dan een elektrolyt.
Het verhaal betreffende de uitgangen kan kort zijn. Dit is weer de voor stereo geijkte geometrie: signaal (L), massa, signaal (R). Met afgeschermde kabel kan de zaak worden aangesloten op een lijn- of DIN-ingang van de versterker (bije "aux"). Gebruik in geen geval de MD-ingang, behalve een dubbele RIAA korrektie zou een verschrikkelijke oversturing uw deel zijn.
Voeding behoeft de schakeling natuurlijk ook alvorens ze fiedelend tot leven zal komen. De eisen aan de voedingsspanning behoeven niet hoog gesteld te worden want er is een eigen spanningsregelaar aan boord. De ingangsspanning mag tussen de 18 en de 30 V bedragen (ongestabiliseerd). In een aantal gevallen kan die spanning in de platenspeler zelf afgetakt worden, van de motorregeling. Zonet, dan gebruiken we een apart trafootje met bruggelijkrichter en afvlakkon- densator. De geringe stroomopname, zo'n 8 mA typ., maakt dat maar een heel klein trafootje nodig is.
Eventueel kan ook geput worden uit de voeding van de voorversterker. Mocht die toevallig precies 15 V gestabiliseerd leveren (of iets hoger, tot 18 V mag), dan monteren we eenvoudig in plaats van IC2 een draadbrugje tussen de gaatjes van de uiterste pootjes.
Nog een puntje om op te letten: wordt de voeding uit de voorversterker betrokken, dan bestaat een niet ondenkbeeldige kans op een aardlus. De nul van de voeding zal hoogstwaarschijnlijk in de voorversterker aan massa liggen, dus ook aan de afscherming van de ingang. Op de MD-voorversterker zijn ook nul en massa (afscherming) met elkaar doorverbonden. In dit geval zal de afscherming aan een kant, hetzij in de regelversterker, hetzij bij de MD-voorversterker, niet aangesloten mogen worden.
Opbouw als lineaire (mikrofoon-)versterker is in principe mogelijk op dezelfde print. Houd daarbij de komponentenwaarden aan van figuur 5. In sommige gevallen zal in plaats van een bepaalde komponent (weerstand, kondensator) een andere gemonteerd moeten worden of een draadbrug.