Laagfrequent detectie
Met toestemming van Philips Nederland B.V. publiceren we onderstaand een verhandeling die een inzicht geeft in de materie en die daarnaast een aantal algemene regels geeft voor de bestrijding. Het artikel is ontleend aan gegevens over onderzoekingen op dit gebied naar aanleiding van fieldklachten. Het wetenschappelijk deel van het onderzoek werd uitgevoerd door het natuurkundig laboratorium van de N.V. Philips Gloeilampenfabriek. Wij zijn de werkgroep laagfrequent-detectie van onze vereniging erkentelijk voor de bemiddeling bij de tot stand koming.
Inleiding
Ongewenste hoogfrequent instraling en detectie kan ontstaan Of door directe straling van electromagnetische velden in de apparatuur, of door hoogfrequent signalen welke worden geihduceerd in leidingen die met de apparatuur zijn verbonden.
De praktijk leert dat b.v. luidsprekerleidingen hier een belangrijke rol bij spelen. De relatief sterke HF-signalen die daarin ontstaan worden via print-geleiders, chassis, parasitaire capaciteiten, aardverbindingen enz. naar de detectie-gevoelige elementen gevoerd, waar de storende detectie ontstaat.
Ook de tegenkoppelcircuits, vrijwel altijd toegepast bij LF-eindtrappen, zijn belangrijk, daar ze een directe verbinding vormen tussen de luidsprekeraansluitingen en de transistor voorversterkertrappen waar detectie kan optreden.
De signaal-input kabels veroorzaken dezelfde effecten als boven, echter zijn hier de HFsignalen kleiner door de kortere en afgeschermde leidingen.
Eveneens kunnen ongewenste signalen ontstaan in de geprinte bedrading of in de verbindingsdraden tussen de prints onderling, dit wanneer de afscherming HF-lek vertoont. Veelal is dit het geval bij consumentenapparaten.
Wanneer deze HF-signalen doordringen tot de transistor versterker-trappen kan storende detectie het gevolg zijn.
Om storende detectie te minimaliseren is een juiste keuze van aardpunten en lay-out van geprinte circuits met de onvermijdelijke doorverbindingen een voorwaarde voor het ontwerp.
Hoogfrequent instraling kan daarnaast met succes worden tegengegaan door toepassing van ontkoppeling, tegenkoppeling, filteren en afscherming. In de volgende gedeelten wordt een inzicht gegeven in de algemene toepassingen van deze technieken.
Fig. 1.
HF-signalen welke via de luidsprekerleidingen binnenkomen
Om LFD tengevolge van HF-signalen die in de luidsprekerleidingen worden geinduceerd tegen te gaan kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
- Tussen chassis en de pennen van de luidsprekeraansluitingen worden kleine condensatoren (2-10 nF) aangebracht met goede hoogfrequent eigenschappen. De schematische voorstelling ziet men in fig. 1a.
- Verdere verzwakking van het HF-signaal kan worden verkregen door toepassing van een bifilair gewikkelde spoel zoals in fig. 1b. De torolde kern dient bij voorkeur 4C6 ferriet te zijn.
HF-signalen welke via functionele input-snoeren binnenkomen
De technieken welke worden gebruikt om HF-signalen te beletten via functionele aansluitkabels binnen te dringen vertonen grote overeenkomst met die van het vorige hoofdstuk.
- Er dient een directe verbinding middels een condensator te worden aangebracht (2-10 nF) tussen chassis en aansluitplug. De verbinding welke gewoonlijk aanwezig is om de plug te aarden is geen goede aardverbinding voor hoge frequenties. We gebruiken hiervoor een condensator omdat anders een laagfrequent aardlus zou ontstaan (zie hoofdstuk aarding). Een voorbeeld hiervan ziet men in fig. 2a.
- Een grotere verzwakking kan worden bereikt door toepassing van microchokes (100- 330/uH) in de signaal-leidingen. In plaats van microchokes kan ook een combinatie van weerstanden en kleine condensatoren worden gebruikt (2-5 KOhm) (100-500 pF). Een toepassing van deze filters is gegeven in fig. 2b en 2c.
- Het gebruik van 4-aderig afgeschermd snoer verdient zeker aanbeveling. Men dient er hierbij op te letten dat de afscherming niet als retourader voor het signaal mag worden gebruikt. Verder dient de afscherming alleen te worden doorverbonden met chassis aan de versterkerzijde, en niet aan het chassis van tuner, recorder enz. E.e.a. is weergegeven in fig. 2d.
Fig. 2.
HF-signalen via de netaansluiting
Hoogfrequent strafing kan eveneens op het netsnoer worden geihduceerd, waarna in het betreffende apparaat weer de storende LFD kan ontstaan. Met de gebruikelijke netstoring-filter technieken kunnen bier goede resultaten worden bereikt.
De normaal in de handel zijnde netfilters kunnen worden gebruikt. Daamaast delta-condensatoren (0,1/uF en 2 x 2500 pF) en spoelen (1-2 mH) opgenomen in de voeding (fig. 3a). Ook hoogfrequent condensatoren (10-100 nF) kunnen tussen de secundaire van de trafo en het chassis worden aangebracht (fig. 3b).
Fig. 3.
Ontkoppeling en tegenkoppeling van versterkertrappen
Een van de belangrijkste technieken welke kan worden toegepast bij de bestrijding van LFD is HF-ontkoppeling en tegenkoppeling van de transistor versterkertrappen. De volgende vijf circuits kunnen of alleen, of in combinatie worden toegepast.
- het aanbrengen van een kleine hoogfrequent condensator van 0.1-4 nF tussen basis en emitter van de transistor
- als a, maar dan tussen basis en collector
- een microchoke van 10-330/uH in de emitterleiding
- als c, maar dan in de collectorleiding
- als c. maar dan in de basisleiding van de transistor. De drie laatsten worden weergegeven in fig. 4b.
Fig. 4.
Zoals gezegd kan elke combinatie van de omschreven circuits worden gebruikt.
Een combinatie welke vaak met succes wordt toegepast is te zien in fig. 4c. Hier worden een ontkoppelcondensator C en een tegenkoppelspoel L gebruikt. Als een dergelijke schakeling niet geheel voldoet, kunnen microchokes worden toegevoegd zoals is weergegeven in fig. 4b.
Aarding
Men dient te bedenken dat de toe te passen aardings-technieken voor HF-doeleinden wezenlijk verschillen van die voor LF-doeleinden.
Bij LF-aarding hoeft men slechts te letten op het gebruik van een centraal aardpunt, om daarmee aardlus-vorming te vermijden.
HF-aarding vraagt een equipotentiaal oppervlak, als bijvoorbeeld het chassis.
Alle HF-aarding dient dan zo kort mogelijk op dit chassis uit te komen. Vaak bestaan deze directe verbindingen uit kleine condensatoren om daarmee aardlussen voor laagfrequent signalen te vermijden.
Bovenstaande is het geval, met de aard-pen van grammofoonaansluitingen, tape-ingangen enz. Deze pen is vaak via een lange leiding geaard op een centraal aardpunt, maar ze moeten tevens direct voor HF worden geaard d.m.v. kleine condensatoren (0,1-2 nF) naar chassis.
Een ander voorbeeld treft men aan op printplaten, waar relatief lange aardsporen naar het centrale aardpunt gaan. Ook deze printsporen moeten op dezelfde manier via kleine condensatoren aan chassis worden gelegd.
Een laatste voorbeeld treft men aan in het eerste hoofdstuk. Beide luidsprekerleidingen hebben hier kleine condensatoren om te voorkomen dat HF-straling het apparaat binnendringt. Een der leidingen is reeds geaard d.m.v. een lange aarddraad. Daar deze aarding voor HF-signalen geen enkel nut heeft is ook daar een kleine condensator tussen de aardpen en chassis beslist nodig.
Opmerking: Vaak is het zo dat HF-aarding en ontkoppeling gelijkwaardig zijn. In fig. la dient de condensator C2 zowel voor ontkoppeling als voor HF-aarding. De condensator Cl in fig. 4C is echter een specifieke ontkoppel-condensator.
Praktijkvoorbeeld
In de bijgevoegde grafiek treft men de resultaten aan van genomen maatregelen om de audio versterker 22RH580 een verhoogde immuniteit te geven tegen HF-instraling. Curve I illustreert de doorlaatkromme zonder genomen maatregelen in het frequentiegebied 2-20 MHz. Daarbij staat de volumeregelaar open, de hoog- en laagregelaars op middenpositie.
De versterker toont een duidelijke voorkeur voor het frequentiegebied 2-6 MHz, terwijl ook het verdere frequentiegebied een algemene instralingsgevoeligheid laat zien.
Curve II werd verkregen nadat de eerste versterkertrap voor de volumeregelaar was uitgerust met microchokes in emitter en basisleiding en een condensator tussen emitter en basis.
Curve III werd verkregen nadat ook de eerste transistor na de volumeregelaar voorzien was van een microchoke en condensator zoals in fig. 4c.