De bestrijding van laagfrequent inpraten
Laagfrequent-inpraten blijkt de laatste tijd menig amateur hoofdpijn te bezorgen. De bestrijding van dit euvel heeft reeds menigeen voor schijnbaar onoplosbare problemen gesteld, hetgeen niet verwonderlijk is, omdat vaak rneerdere oorzaken tegelijkertijd aanwezig zijn. Een en ander bemoeilijkt het diagnose stellen ten zeerste.
In dit artikel zal eerst worden getracht uiteen te zetten hoe de storing ontstaat en langs welke wegen de ongewenste signalen de kwetsbare punten bereiken. Daarna volgt, een overzicht van filters en de daarvoor bruikbare materialen welke men kan gebruiken ter bestrijding van dit euvel.
Zoals ieder van u wellicht weet, ontstaat laagfrequent-inpraten wanneer een gemoduleerde draaggolf ergens in een laagfrequent trap een buis of transistor zover uitstuurt, dat detectie plaats vindt. Deze detectie treedt op wanneer uitsturing plaats vindt tot in een niet lineair gebied van de karakteristiek. Aangezien bij transistoren eerder aan deze voorwaarde wordt voldaan dan bij buizen, is juist nu het probleem opeens zoveel groter geworden door de verkoop van het grote aantal getransistoriseerde apparaten.
Hoe bereikt het stoorsignaal nu de kwetsbare plaatsen?
We moeten op dit punt onderscheid maken tussen storingen die worden veroorzaakt door HF en VHF signalen. Bij VHF signalen is een betrekkelijk klein stukje bedrading al gauw van een dusdanige afmeting, dat het in termen van golflengte niet meer verwaarloosbaar klein is. In het algemeen zal het dus niet mogelijk zijn buiten het apparaat dusdanige voorzieningen aan te brengen waarmee de storing kan worden geElimineerd. Ter controle van een aangebracht filter moet het apparaat in zijn opstelling bij de buur worden onderzocht. Nemen we het mee naar de shack dan blijkt meestal van de storing niets meer te merken.
Vanwege de overzichtelijkheid zullen we eerst de HF storingen onder de loep nemen.
HF Storingen
Externe oplossingen
Fig. 1.
Wanneer we de stereo versterker in figuur 1 bezien valt onmiddellijk de overeenkomst op met de dipool antenne. Wanneer de afstand tussen de luidsprekers eens op 10 meter wordt gesteld, ligt voor een golflengte van 20 meter de stroombuik van deze "antenne" in de versterker. De hoogfrequentstroom kan op allerlei onvoorstelbare manieren in de voortrap(pen) terecht komen, die hiervoor, gezien hun instelling, het meest kwetsbaar zijn. Deze trappen zijn immers ingesteld voor het verwerken van zeer kleine signalen en worden snel overstuurd.
In het gegeven voorbeeld is de situatie zo ongunstig mogelijk voorgesteld. Beschouwen we de luidsprekerleidingen als "storingsantenne" dan is de bron-impedantie 72 Ohm. In de praktijk zal deze waarde meestal hoger liggen. Bij het ontwerpen van de te gebruiken filters is uitgegaan van storingsbronnen met een impedantie van 50 Ohm, zodat in praktische gevallen de storingsonderdrukking nooit minder zal zijn dan bij de gedane metingen; een grotere onderdrukking is zelfs meer waarschijnlijk.
Via het netsnoer kan op eenzelfde manier een storend signaal de versterker binnen komen. Zowel het netsnoer als het luidsprekersnoer heeft twee aders. We dienen deze wat HFstromen betreffen als edn draad te beschouwen. Twee Braden in hetzelfde veld hebben gelijke stromen en dezelfde fase zolang de onderlinge draadafstand niet meer bedraagt dan 10 % van de golflengte.
Teneinde een inzicht te krijgen in de onderdrukking welke bij diverse laagdoorlaatfilters bereikt kan worden, werden de filters uit figuur 2 en 3 nagerekend. Hierbij werd in het gebied van 0 tot 100 MHz steeds in stappen van 1 MHz gevarieerd, waarbij de Q van 10 tot 100 en de capaciteitswaarde van 1 nF tot 100 nF werd gevarieerd. De L werd steeds zo aangepast, dat de onderdrukking bij 1 MHz tenminste 3 dB bedroeg. De eigen capaciteit van de spoel werd verwaarloosd. Later bleek bij de uitgevoerde metingen dat alleen bij frequenties boven 60 MHz belangrijke afwijkingen van de berekende onderdrukking werd geconstateerd (meer dan 2 dB). De berekeningen werden als demonstratieprogramma uitgevoerd op een IBM 360 computer. Van de verschillende filters werden er een aantal gebouwd en gemeten volgens de opstelling van figuur 4.
Fig. 2.
Fig. 3.
Fig. 4.
Na de metingen aan filters met in de handel nogal moeilijk verkrijgbare smoorspoelen, werden een tiental filters gemeten welke werden gebouwd met behulp van ferrietmaterialen.
Lichtnet filters
Aan filters in de lichtleiding werd als eis gesteld dat een condensator, tussen een van de fasen van het net en het chassis van het te ontstoren apparaat, niet groter mocht zijn dan 3,3 nF. De Xc van deze condensator is namelijk groter dan 1 MΩ, zodat het absoluut ongevaarlijk is wanneer men een niet geaard apparaat aanraakt, wanneer men zelf wel geaard is. Aan de condensatoren 2,7 nF 3,3 nF dienen hoge eisen te worden gesteld: zij moeten tenminste een werkspanning van ≈ 380 Volt hebben.
De pulstreinen via het lichtnet, die worden gebruikt voor de besturing van omschakeling van tarieven, het in- en uitschakelen van openbare verlichting en synchronisatie van verkeerslichten, kunnen op het lichtnet spanningspieken veroorzaken die veel hoger zijn dan 220 Volt.
De meetwaarden van een filter volgens figuur 3 worden hier gegeven voor verschillende spoelwaarden, gemeten in de opstelling volgens figuur 4.
| Frequentie MHz | Demping in dB bij 12 windingen | Demping in dB bij 18 windingen |
|---|---|---|
| 3,5 | -50 | -56 |
| 7 | -62 | -66 |
| 14 | -67 | -68 |
| 21 | -65 | -65 |
| 28 | -63 | -63 |
| 40-70 | -60 | -60 |
| 90 | -50 | -42 |
Ferriet 3H1 Philips of B30 Cofelec
Buitendiameter ± 24 mm
2 mica (ker.) condensatoren 2,7 nF
Wanner een dergelijk filter in een apparaat wordt ingebouwd moeten de condensatoren zo dicht mogelijk bij het chassis worden aangebracht. Lange aardverbindingen beinvloeden, vooral bij hogere frequenties, nadelig de demping.
Bij apparaten die zeer grate vermogens opnemen, dient een netfilter als getekend in figuur 5 te worden toegepast. Despoelen hebben een dusdanige wikkelrichting, dat de magnetische velden, veroorzaakt door de 50 Hz stromen, elkaar opheffen. Hierdoor kan het ferriet niet in verzadiging komen, waardoor verhitting van de ring-kern en verslechtering van de filterwerking worden voorkomen. Vermogens tot 40 Watt kunnen nog met de normale wikkelwijze worden gefilterd bij een spoel van 18 windingen.
Fig. 5.
Luidspreker filters
Bij het ontkoppelen van luidsprekerleidingen is van een filter met dezelfde eigenschappen uitgegaan. Hierin werden condensatoren toegepast met een waarde van 47 nF, zodat met minder wikkelingen kon worden volstaan. Het voordeel hiervan is, dat de Ohmse weerstand van het filter lager is en dat niet zo snel verzadiging van de kern zal optreden.
Gezien de eigenschappen van een aantal versterkers kunnen we een filter als in figuur 3 niet zonder meer aan elke willekeurige versterker aansluiten. Een groot aantal versterkers wordt vanaf de luidspreker aansluiting tegengekoppeld naar een van de voortrappen. Vooral bij transistor versterkers in klasse B (zowel transformator gekoppelde, comple - mentaire als quasi-complementair direct gekoppelde) wordt zeer sterke tegenkoppeling toegepast, soms tot 80 dB, om z. g. "crossover" vervorming te elimineren. Wanner deze versterkers capacitief worden belast is het mogelijk, dat een dusdanige fasedraaiing ontstaat tussen de uitgangsklemmen en de trap waar de tegenkoppeling op wordt temggevoerd, zodat oscilleren ontstaat. Meestal ligt deze oscillatie frequentie in het onhoorbare gebied, zodat het niet wordt bemerkt. Soms treden deze oscillaties alleen op tijdens uitsturing boven een bepaald niveau, terwijl in andere gevallen de oscillaties worden gestart wanneer denmalig boven een bepaald niveau wordt uitgestuurd. Gebeurt zoiets, dan overlijden meestal op zijn mint de eindtransistoren, omdat ze een groot vermogen gaan afgeven op een frequentie waar hun rendement reeds zover is gedaald, dat de maximum temperatuur van de basis wordt overschreden. Dit kan eenvoudig worden vermeden door een weerstand van 8 à 12 Ohm in serie met de condensatoren op te nemen: zie figuur 6 en 7.
Fig. 6.
Fig. 7.
Bij het aansluiten van de luidsprekerfilters kunnen we op verschillende manieren te werk gaan, waarbij de opzet zal moeten zijn dat er geen HF stroom door het apparaat loopt. Diverse mogelijkheden worden in figuur 8 aangegeven.
Fig. 8.
Wanneer dubbele filters warden gebruikt zoals in figuur 7, wordt alles dubbel uitgevoerd. We kiezen het dubbele filter bij vermogens boven 10 Watt en indien geen van beide luidsprekerpolen aan het chassis liggen!
Voor versterkers met kleine vermogens kunnen in de luidsprekerleidingen ook de kerntjes worden toegepast die als baluns (varkensneusje) voor TV-apparaten worden gebruikt. We mogen voor de filters die zijn opgebouwd volgens figuur 9 met 20 windingen 0,4 mm Povin en in figuur 10 met 2 × 21 windingen 0,4 mm Povin, een demping verwachten zoals vermeld in de tabel bij de 3H1 ringkernen onder "Lichtnet filters".
Fig. 9.
Fig. 10.
Voor de fantasierijke amateurs bestaat de mogelijkheid zich uit te leven in het construeren van universele doosjes waar L's, R's en C's op zodanige wijze zijn opgeborgen, dat alle bovenorischreven configuraties snel kunnen worden verwezenlijkt. Wanneer men met klachten wordt geconfronteerd en bij een "behekst" apparaat bezwerend tracht op te treden is het prettig enkele hulpmiddelen voor directe proeven bij zich te hebben.
Storingen via verbindibgskabels
Als laatste mogelijkheid voor laagfrequent-inpraten blijven nu nog de verbindingen over tussen tuner, versterker, platenspeler, bandrecorder, telefoon afluisterspoel, microfoon en wat er nog weer te verzinnen valt.
Verwijder de pluggen den voor een uit de versterker. Is de storing weg, dan kan een filter in de bepaalde verbindingskabel helpen. Meestal zullen de verbindingen bestaan uit afgeschermd draad, waarin men op zeer eenvoudige wijze een filter kan aanbrengen. We wikkelen hiertoe het snoer op een ringkern. Wanneer het snoer te dik is kunnen we een apart filter van dun afgeschermd snoer maken.
Er zijn bij deze storingen enkele zaken waarop we goed moeten letten:
Is de storing met de volumregelaar harder en zachter te maken dan komt het HF vc5or de pot-meter binnen. Breng dan een proeffilter in de netleiding van het stuurapparaat aan. Is het niet regelbaar met de pot-meter dan treedt de storing achter deze pot-meter op. Niettegenstaande de storing verdwijnt, als we het verbindingskabeltje losnemen, moet in dit geval de bestrijding bij de luidsprekerleidingen plaatsvinden!
VHF (en HF) storingen en hun interne oplossingen
Het principe
Wanneer we in een apparaat ontstoringsfilters willen maken, hetgeen in vele gevallen veel minder kostbaar is dan de hiervoor beschreven oplossingen, doch wel veel gevaarlijker i, v. in. de aansprakelijkstelling, dienen we deze filters op een punt zo dicht mogelijk bij de eerste buis of transistor aan te brengen. De aanwijzingen die verder worden gegeven gelden voor zowel buizen als transistoren, ook al worth er verder alleen over transistoren gesproken. Voor buis-schakelingen leze men voor basis: rooster; voor emitter: kathode en voor collector: anode.
Praktische aanwijzingen
In figuur 11 en 12 zijn voorbeelden van respectievelijk een foute en een goede manier van ontkoppeling van de basis gegeven:
Fig. 11. (fout).
Fig. 12. (goed).
In figuur 11 is de spoel met de Lange draad aan de basis bevestigd. AIs laatste font is de ontkoppel C hier aan de massa verbonden. Een transistor wordt gestuurd tussen basis en EMITTER en dient dus voor storende signalen ook tussen basis en EMITTER te worden kortgesloten zoals in figuur 12 is aangegeven. In figuur 11 bevindt zich in serie met de filter-C de emitter elco, die een niet te verwaarlozen zelfinductie heeft, zodat boven enkele MHz de onderdrukking zeer slecht is.
De laatste wijze van filteren, als in figuur 12 vermeld, is de enige manier om VHF -inpraten de kop in te drukken. De spoel in het filter kan voor VHF worden vervangen door een ferrietkraal met gaatjes, zoals wordt gebruikt om gloeidraden in FM-tuners te ontkoppelen: zie figuur 13 en 14. De condensatoren mogen bij VHF niet groter worden gekozen dan 120 à 330 pF.
Fig. 13.
Fig. 14.
Wanneer we een filter in het HF gebied willen gebruiken, dient de condensator veel groter te worden gekozen. Hier zijn we aangeland op een punt dat veel moeilijkheden kan opleveren omdat deze condensator dan de frequentie-karakteristiek van de versterker kan bernvloeden. Wanneer b. v. een kristal pick-up element via een weerstand van 50 kOhm naar de basis van de eerste transistor gaat en de voorinstelling wordt verzorgd door een hoge (b. v. 100 kΩ) weerstand naar de collector, zal bij het aanbrengen van een shunt-condensator van 1n5, die voor een frequentie van 10 kHz een weerstand van 10 kOhm vertegenwoordigt, deze frequentie ruw weg vijf maal worden verzwakt. Het is dus zaak zich eerst goed op de hoogte te stellen van de schakeling, hetzij door het raadplegen van de documentatie, hetzij door het schema uit het apparaat na te tekenen. Wanneer de eerste trap vanuit een hoge impedantie wordt gestuurd, zal dus bij storing door HF signalen het eenvoudigst te werk kunnen worden gegaan volgens de methode in figuur 12, met dien verstande dat voor een 1 mH smoorspoeltje en voor de C een 330 pF moet worden gekozen, zie figuur 15. Het 1 mH spoeltje wordt commercieel in de handel gebracht maar is duur. We kunnen als spoeltje ook heel goed het spoeltje uit een Philips MF-trafo AP1001, met de kern erin, gebruiken.
Fig. 15.
De schrijvers van dit artikel hopen hiermee een kleine bijdrage te hebben geleverd tot het welslagen van pogingen om deze lastige storingen op te heffen. Commentaar is altijd welkom, ook suggesties hoe in het algemeen storingen kunnen worden opgeheven zijn gewenst.
Het is niet de bedoeling uw oplossing te vernemen van het incidentele apparaat, daarvoor zijn andere instanties aangewezen. We hopen dat een en ander tot beter inzicht kan Leiden in ons aller probleem. Het zoeken naar nieuwe materialen en methoden heeft nog steeds onze aandacht en indien nodig volgen nadere publikaties.
PA0DYS/PA0VER.