Razglasno pojačalo ELAK ESIA 1200


Danas je nabavljeno razglasno pojačalo ESIA 1200 hrvatskog proizvođača ELAK iz 2000. godine. Poduzeće ELAK (Elektronika – Automatika – Komunikacije) osnovano je 1992. godine i proizvodi ozvučenja, zvona, alarme, satne sustave i namjenske displeje za upotrebu u velikim prostorijama, halama, sportskim dvoranama, školama i slično. Svoje proizvode plasira na tržište preko hrvatskog distributera Iskratrade.

 

 

Razglasno pojačalo EISA 1200 koristi poseban sistem distribucije audio signala na zvučnike preko 100-voltne linije napajanja. Ovakav sistem napajanja zvučnika u engleskoj terminologiji nalazimo pod nazivima “constant voltage”, “high impedance” ili “public address (PA)” no kod nas se to najčešće jednostavno naziva “100-voltni” audio distribucijski sustav. Takav sustav se koristi kad je potrebno ozvučiti velike prostore što uključuje raspoređivanje velikog broja zvučnika na relativno velike udaljenosti (nekoliko stotina metara).

Naime, za napajanje velikog broja zvučnika koji su uz to nekoliko stotina metara udaljeni od pojačala potrebno je prenijeti veliku snagu iz pojačala kako bi se svaki zvučnik opskrbio potrebnom snagom i kako bi se pokrili gubici u spojnim kablovima. U klasičnom sistemu audio signal ima mali napon pa će kod prijenosa velike snage kroz kablove će teći velika struja (P = U x I). Poradi velike struje nužno je koristiti zvučničke kablove velikog presjeka što na ukupnu duljinu nije jeftino. Da se ovi problemi izbjegnu, audio signal se sa izvornog niskog napona koje daje pojačalo transformira na viši napon (100V), kako bi za istu snagu bila potrebna manja struja i manje debljine zvučničkih kablova. Naravno, na zvučnicima se taj napon opet mora spustiti pa je uz svaki zvučnik ugrađen audio transformator kojim se dolazni viši napon ponovno transformira na niži napon za koji su zvučnici i predviđeni.

Naše pojačalo može isporučiti 200 W izlazne snage. To znači da bi kod pune snage na zvučniku impedancije 8Ω napon bio 40V, a struja koja pri tome teče kroz zvučničke kablove bila bi 5A. Kod 100V sistema taj napon se kod pune snage podigne na 100V, čime kroz kablove teče struja od 2A, a ukupna impedancija je 50Ω. (P = U x I, U = R x I). Naravno ove vrijednosti struje javljaju se samo kod maksimalnih naponskih pikova audio signala te nisu prisutne čitavo vrijeme, no vidimo da razlika između 5A i 2A za prijenos iste snage nije mala.

Ono što kod ova dva slučaja također treba primijetiti to je da će kod klasičnih sustava napon na izlazu iz pojačala stalno ovisiti o nazivnoj snazi i impedanciji zvučnika, dok će kod 100V sustava napon na izlazu iz pojačala uvijek biti jednak nazivnom naponu sustava. To praktično znači da u 100V sustavu koje god snage bilo pojačalo, maksimalni napon sustava će uvijek biti 100V. Ovih 100V je vršna vrijednost izmjeničnog napona signala, a to odgovara 70,7V efektivnog napona (RMS) pa se 100V sustavi ponegdje i nazivaju 70V sustavi.

 

 

Ako pogledamo naše sheme vidimo da je ukupna impedancija zvučnika u klasičnom sustavu (uobičajeno) 8Ω ili 4Ω, dok je impedancija zvučnika (tereta) kod 100V sustava puno veća i kod punih 200W iznosi 50Ω (sa smanjenjem snage impedancija se dodatno povećava). To ujedno znači da ni jedan primar zvučničkog transformatora (ni jedno trošilo) ne smije imati impedanciju manju od 50Ω jer bi pojačalo bilo preopterećeno prejakom strujom. Stoga se 100V sustavi ponegdje zovu visoko omski ili visoko impedancijski sustavi.

Drugi veliki problem koji se javlja kod klasičnih (izravno vezanih) zvučnika na pojačalo je ukupna impedancija zvučničkog sistema koja bez obzira na broj zvučnika uvijek mora biti konstantna. Stoga je potrebno projektirati komplicirane mreže paralelnih i serijskih spojeva zvučnika kako bi svaki zvučnik na liniji dobio potrebnu snagu i kako bi ukupna impedancija sistema ostala ona za koju je pojačalo predviđeno (obično 4Ω ili 8Ω). Osim složenosti spojeva tu se ukupna impedancija vrlo lako poremeti ukoliko otkaže samo jedan zvučnik u sustavu posebice jer je time automatski isključena čitava grana zvučnika u serijskom spoju. Naravno da i bilo kakvo dodavanje otpornika ili potenciometara za regulaciju jačine zvučnicima opet mijenja ukupnu impedanciju sistema.

Kod 100V sistema zvučnički transformatori mogu imati više primarnih izvoda kojima se regulira omjer prijenosa snage i više sekundarnih izvoda kojima se prilagođava točna impedancija spojenog zvučnika. Ako je potrebna fina regulacija može se svakom zvučniku vezati potenciometar i to opet neće utjecati na druge zvučnike kao ni na ukupni sistem. Svi zvučnici se preko svojih transformatora na liniju spajaju paralelno čime je dodavanje zvučnika vrlo jednostavno. Također, zvučnici u 100V sustavu galvanski su odvojeni kako međusobno tako i od pojačala, pa ni s te strane ne utječu jedan na drugoga.

Princip 100V sustava možemo usporediti sa sustavom distribucije električne energije, gdje se za prijenos energije (električne snage) na velike udaljenosti podiže napon kako bi se smanjila struja kroz energetske vodove, a time i njihov potreban presjek. I tu je jeftinije uložiti nešto više sredstava u bolju naponsku izolaciju (proboj) nego daleko više sredstava za veće debljine svih prijenosnih vodova. No, kod svake upotrebe transformatora potrebno je računati i sa njegovim gubicima. U elektrodistribucijskom sistemu svi transformatori su optimizirani za rad na jednoj frekvenciji (50 Hz) pa su ovi gubici mali, no kod 100V audio sustava mora se linearno transformirati širok opseg audio frekvencija (za audio kvalitetu barem 20 Hz – 20 kHz). Transformatori koji su to u stanju vrlo su skupi (to najbolje znaju audiofili kojima trebaju audio transformatori za cijevna pojačala) i premašili bi uštedu zbog tanjih kablova tako da se onda ovdje redovno koriste transformatori skromnijih mogućnosti koji onda u određenoj mjeri degradiraju originalni signal unoseći izobličenja i distorzije zbog ograničenog opsega frekvencija koji mogu linearno transformirati. Ovo se polovično može riješiti na način da se za napajanje linije ne koristi transformator za podizanje napona nego poluvodičko pojačalo izravno generira pojačani audio signal na 100V. No i dalje svaki zvučnik spojen na takvu liniju mora imati transformator za spuštanje napona koji stvara gubitke i izobličava audio signal pa 100V sustav generalno nije pogodan za prijenos Hi-Fi kvalitete zvuka, no sasvim dobro funkcionira kao neki razglasni sustav za prijenos govora pa i muzike u nekoj smanjenoj kvaliteti.

U razglasnim sustavima pojedinačni zvučnik obično nije velike snage (u pravilu 3 – 10 W) tako da uz njega ne ide veliki transformator, no isti svakako mora biti dizajniran da bez problema prenese maksimalnu snagu (najviše amplitude napona audio signala) kako jezgra ne bi došla u zasićenje bez prijenosa napona iznad određene granice čime bi se audio signal dodatno izobličio.

 

 

Sad kad smo ponešto naučili o 100-voltnom audio distribucijskom sustavu pogledajmo kako izgleda jedno pojačalo za takav sustav.

 

 

S obzirom da za razglasno pojačalo ESIA 1200 nemamo elektroničku shemu ni bilo kakvih drugih podataka za početak smo napravili blok shemu spojeva između komponenti pojačala. Ono što se dosta ističe na cijeloj shemi to je izvedba napajanja sklopova pojačala (označeno žutim bojom). Vidi se da se koriste dva mrežna transformatora i tri zasebna ispravljača za svaki modul (aktivna tonska kontrola, VU metar, pojačalo snage). Ovakvo kvalitetno napajanje izvedeno je iz razloga jer su razglasna pojačala predviđena za dugotrajan kontinuiran rad gdje zbog pouzdanosti rada sve komponente moraju imati “rezerve” odnosno ne smiju biti opterećene do krajnjih nominalnih granica što bi uzrokovalo njihovo povećano zagrijavanje i kraći vijek trajanja. Kod uobičajenih pojačala sasvim sigurno bi napajanje za tonsku kontrolu i VU metar (mali potrošači struje) bilo zajedničko sa napajanjem samog pojačala i koristio bi se samo jedan mrežni transformator.

 

 

Blok shema pojačala ESIA 1200 je vrlo jednostavna i ne zahtijeva neka posebna objašnjenja. Tonska kontrola je izvedena sa operacijskim pojačalom OP 275. RC promjenjivi frekvencijski filtri za visoke i niske audio frekvencije nalaze se u povratnoj vezi pojačala koje na taj način pojačava samo frekvencije koje prolaze kroz filtre. VU-metar je baziran na specijaliziranom integriranom krugu LM 3916N koji predstavlja gotovo rješenje pretvorbe jačine ulaznog signala u bar graf sa 10 LED dioda.

 

Pločica aktivnog tonskog filtra.

 

Pločica VU-metra.

 

Prema tranzistorima koje sadrži izlazno pojačalo možemo sasvim sigurno zaključiti da je riječ o komplementarnom pojačalu snage sa simetričnim napajanjem i diferencijalnim pojačalom na ulazu, kojemu prethodi pretpojačalo sa dvostrukim operacijskim pojačalom TL072 CP. Izlazne komplementarne parove čine driveri BD911/BD912 koji pogone izlazne parove od po četiri tranzistora TIP35C/TIP36C. Spomenuta diferencijalna pojačala na ulazu komplementarnih pojačala koriste se iz razloga da se spriječi prodor istosmjerne komponente struje na trošilo (zvučnik  ili u našem slučaju transformator) u slučaju pojave kvara na negativnoj povratnoj sprezi pojačala. Naime snažna komplementarna pojačala uglavnom nemaju izlaz prema zvučniku odvojen kondenzatorom koji bi blokirao istosmjernu komponentu napona pa se u slučaju kvara povratne petlje ili proboja izlaznih tranzistora na izlazu pojačala može pojaviti puni pozitivni istosmjerni napon napajanja koji bi sasvim sigurno uništio zvučnik ili neko drugo trošilo spojeno na izlazu pojačala. Bez električne sheme ne možemo biti sigurni da li naše pojačalo radi u čistoj B-klasi ili AB-klasi, no komplementarna pojačala mogu imati kvazi-komplementaran driver izlaznih tranzistora radi otklanjanja izobličenja koja stvaraju komplementarna pojačala u čistoj B-klasi.

 

Izlazni tranzistori komplementarnog audio pojačala snage: gore su NPN tranzistori, a dolje su njima komplementarni PNP tranzistori. 

 

Izravan izlaz iz pojačala (stezaljke na stražnjoj ploči označene sa 200W/4E) može se dakle bez problema koristiti za spajanje bilo kojeg zvučnika impedancije 4 Ω (ili više), a za 100-voltno napajanje izlazni napon iz pojačala podiže se audio transformatorom na max 100V. Na slikama vidimo da se audio transformator vjerojatno ne razlikuje od mrežnih transformatora glede načina motanja zavojnica i upotrijebljenih oblika i materijala za jezgru. To znači da nije upotrijebljen neki specijalni audio transformator sposoban linearno transformirati čitav Hi-Fi audio opseg već se koristi klasičan transformator koji će u određenoj mjeri prouzročiti gubitke i izobličiti izlazni audio signal. Kao što smo već opisali ova izobličenja neće biti tolika da bi govor ili muzika bili neprepoznatljivi, slikovito prikazano zvuk će kvalitetom svakako lošiji od HiFI-a ali ipak bolji od onog kakvog dobijemo prijenosom preko kakve uskopojasne FM radio postaje (NFM). Audio transformator ima ulaz za 4-omsko pojačalo i izlaze za 50, 70 i 100V. Osim 100V sistema koji je najčešći ponegdje se koriste i audio distribucijski sistemi sa nižim maksimalnim naponima.

 

Izlazni tonski (audio) transformator izrađen je tehnologijom kao i mrežni transformator te nije u mogućnosti vjerno prenjeti čitav Hi-Fi audio opseg frekvencija (20 Hz – 20 kHz).

 

Ovime smo na praktičnom primjeru upoznali građu jednog razglasnog pojačala za 100-voltni audio distribucijski sustav. Ovakva pojačala nisu jeftina i rijetko se nađu na stolu prosječnom elektroničaru amateru. Slijedeći korak je provjera rada te snimanje i mjerenje izlaznog signala iz pojačala (prije i poslije transformatora) iz čega ćemo moći otkriti klasu rada pojačala (B ili AB) i izmjeriti izobličenja koja unosi samo pojačalo i ona koja nastaju u 100V transformatoru. Osim za razglas, ovakvo pojačalo moglo bi se koristiti i kao kakvo snažno gitarsko pojačalo (uz minimalne modifikacije ulaza i bez izlaznog transformatora), možda i kao kakvo eksperimentalno pojačalo za elektroničku radionicu za galvanski odvojenim izlazom, no za većinu drugih namjena ipak bi trebali dodati barem još jedan kanal za osnovnu stereo reprodukciju 🙂

Leave a comment

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena.