Kitaravahvistimen häiriönsuojauksesta

Surisee ja hurisee. Radio kuuluu läpi. Mitä on tehtävissä?

Tietysti vahvistimessa voi olla vika, joka herkistää häiriöille. Mutta ehjäkin vahvistin voi muuttua surinalaatikoksi jos häiriösignaali on riittävän voimakas. Kitaravahvistimen elektroniikka on hyvin herkkä vastaanottamaan erilaisia sähköisiä häiriöitä. Vahvistimessa on runsaasti gainia, mikä poimii hyötysignaalin lisäksi häiriöitä ympäristöstään. Lisäksi vahvistimen impedanssitaso, varsinkin putkivahvistimessa on korkea. Tämä lisää kohinaa, mutta pomii myös ulkoisia häiriösignaaleja.

Häiriölähteitä on nykyinen ympäristö täynnä. On kännyköiden lähettimiä, tietokoneiden ja muiden digitaalilaitteiden säteilemää surinaa, Valohimmentimien ja Led- paneelien vinkumista, hakkurivirtalähteiden pulsseja ja tietysti sähköjohdoista vuotavaa 50 Hz häiriötä. Useimmat häiriölähteistä ovat varsin tuoreita ilmiöitä, vain tuo sähköverkon 50Hz hurina oli riesana jo kitaravahvistimen keksimisen aikaan 1940-luvulla. Silti vahvistinvalmistajat tukeutuvat edelleen 1940-luvun ratkaisuhin.

Osa häiriöistä kytkeytyy magneettikentän kautta (esim. virtalähteiden verkkomuuntajat). Osa taas sähköstaattisesti (esim. kitaran mikrofonien takaa tulevan kapasitanssin kautta). Näille ilmiöille tunnusomaista on yleensä varsin lyhyt häiriön vaikutusetäisyys: siirrä häiriölähdettä tai häiriytyvää laitetta puoli metriä ja ongelma poistuu. Hankalampi tapaus on radioaaltoina (sähkömagneettinen säteily) etenevät häiriöt, ne voivat kulkeutua kilometrien päähän ja laitteen siirtely ei juurikaan auta. Tässä muutama yleispätevä ohje vanhan kitaravahvistimen häiriösuojauksen parantamiseen:

1. Hyvälaatuiset kitarajohdot.

Kitaran ja vahvistimen välinen johto on häiriöiden kannalta ongelmallinen. Sen tehtvä on siirtää korkeaimpedanssisen signaali kitarasta vahvistimeen ja on lisäksi epäsymmetrinen siirtolinja. Signaalitaso on matalahko ja häiriöitä ympäristö täynnä. Paras suojaus suurtaajuushäiriöitä vastaan saadaan kaapelilla, jonka suojavaippa on ristiinpunottu. Ja tästähän monet DIY-kaapelin rakentajat eivät tykkää, koska on työläs kuoria.

Koaksiaalikaapeli ristiinpunotulla suojavaipalla

2. Faraday:n häkki.

Vahvistimen aktiiviset osat pitäisi saada suojattua tehokkaasti umpinaiseen metallikoteloon. Marshall-tyyppisissä vahvistimissa tarkista, että vahvistinrungon alapuolella on alumiinipelti tai alumiinifolio estämässä häiriöiden sisäänpääsy alakautta. Uudemmissa vahvistimissa tämä alkaa olla vakiona, mutta vanhoissa ei. Vahvistimen peltikotelon tulisi olla mahdollisimman umpinainen siten, että yli 5 sentin pituisia rakoja ei pääse syntymään. Folion / pellin pitää siis vastata teräsrungon reunoihin koko matkalla. Radioaallon on vaikea päästä umpinaisen kotelon sisään, mutta jos osa koteloinnista ei ole kunnolla sähköisesti reunoistaan suljettu, tuo irtonainen osa voi toimia “antennina” ja välittää suurtaajuisia häiriöitä sisään. Tarkista myös, että putkensuojukset ovat paikallaan etuasteen putkilla: suojuksen ensisijainen tehtävä on poistaa RF- häiriöitä, mutta combo-vahvistimissa sen merkitys nousee suureksi myös putkien mikrofonisuuden torjunnassa.

Radiolähettimen pääteasteen (Collins 103Z) Faraday:n häkki- konstruktio: Täysin umpinainen metallilaatikko, kannen ruuvit ovat n. 70 mm välein. Suojauksen tulee tässä tapauksessa toimia paitsi 100 MHz taajuudella, myös sen harmonisilla (200, 300, 400 jne).

3. Häiriöiden suodattaminen input- ja output-liittimissä.

Kondensattorin kytkeminen signaalitieltä maahan tappaa sisääntulevan häiriön tehokkaasti, mutta liian iso konkka syö diskantteja. 50 pF on kuitenkin turvallinen arvo, se vastaa diskanttihäviöiden suhteen n. puolen metrin pätkää kitarajohtoa. Kondensaattorin suodatustehoa 100 MHz taajuuksilla saa parannettua huimasti pujottamalla johtoon pienen ferriittihelmen input-jakin ja konkan välille. Tämä helmi pitää sijoittaa mahdollisimman lähelle input- liitintä, samoin kuin kondensaattori, jotta systeemi ei toimisi antennina vahvistinkotelon sisällä. Samalla kertaa kannattaa asentaa ferriittihelmi myös kaiutinliittimen johtoihin ja verkkojohtoon (vain vaihe- ja nollajohtimiin, ei suojamaahan). Erityisesti transistorivahvistimien kaiutinliitännät ovat herkkiä häiriöille, johdotus on täysin suojaamaton ja päätetransistorit pystyvät muuntamaan radiosignaalin kuuluvaan muotoon helposti.

Häiriönpostoon soveltuvia Ferriittihelmiä ja renkaita.

Joissakin vanhemmissa point-to-point- johdotetuissa vahvistimissa elektroniikan maadoitus on tehty pitkällä ja paksulla kuparilangalla, joka lähtee input-jakkien maaliittimistä ja jatkuu potikoiden kautta koko vahvistimen etulevyn mitan. Tämä on sitten maadotettu runkoon yhdestä pisteestä, yleensä potikan kuoreen juottamalla. Tällainen pitkä linja muuttuu antenniksi, ja varsinkin jos se on maadotettu virtakytkimien puoleisesta päästä, se menee vireeseen suunnilleen FM- alueen taajuuksilla. Ulkoantennina toimii kitarajohto, ja tämä sisäpuolen antennis syöttää häiriöt koko etuvahvistimeen. Useamman pisteen maadotukset eivät tällaisessa vahvistimessa ole suotavia, koska syntyy maalenkkejä jotka tuovat hurinaa etuasteelle. Ainoa keino RF- häiriöiden sammuttamiseksi on maadottaa tämä linja inputtijakkien maaliittimestä runkoon pienellä kondensaattorilla (100-200 pF) ja/tai pienellä vastuksella (10-100 ohmia). Tämä maadoitus ei vaikuta soundiin eikä aiheuta brummia.

4. Pirinän poisto tasasuuntaajassa

Joskus vahvistimen virtalähde aiheuttaa pirinää tai poimii naapurin sähkölaitteista syntynyttä sirinää/surinaa. Tällainen häiriö kulkeutuu yleensä vahvistimeen verkkojohtoa pitkin, etenee verkkomuuntajan läpi (tosin aika tehokkaasti suodattuneena). Pirinän suurtaajuuskomponentit käyttäytyvät tasasuuntaajassa aika aggressiivisesti, ne saattavat säteillä tai muuten kulkeutua virtalähteestä joka puolelle laitetta. Näppärä eliminointi tämäntyyppiselle häiriölle on asentaa muutaman nF:n kondensaattorit tasasuuntausdiodien rinnalle: ne estävät tehokkaasti suurtaajuussignaalin karkaamisen ulos tasasuuntaajasta. Tämä ohje on erityisen tärkeä puolijohdetasasuuntaajan tapauksessa, mutta on sitä muutamat valmistajat käyttäneet myös putkitasasuuntaajalle

5. Verkkomuuntajan magenettisuojaus

Joskus verkkomuuntaja säteilee 50Hz brummia ympäristöönsä. Saattaa joskus häiritä vahvistimen omaa toimintaa, mutta yleensä ensimmäiset valitukset tulee basistilta joka sattuu vierailemaan k.o. vahvistimen vieressä. Single Coil- mikit poimivat tätä häiriötä kaikkein tehokkaimmin.

Tämän estämiseksi on lista perustoimenpiteistä, joita valmistajat noudattavat tunnollisesti.

  • Verkkomuuntajan suuntaaminen niin ettei häiriö pääse kytkeytymään arkoihin komponentteihin. Muuntaja säteilee häiriötä yleensä akselinsa suuntaan, joten sen pyöräyttäminen 90 astetta muuttaa tilannetta radikaalisti
  • Muuntajan asentaminen eristeholkkien varaan: Magneettikentän kytkeytyminen vahvistimen peltirunkoon eliminoituu tehokkaasti tällä konsetilla. Pahvi- tai muoviholkit ovat tässä hyvinkin halpa ja tehokas varokeino.
  • Kuparirengas muuntajan ympärille. Tämä eliminoi todella tehokkaasti muuntajasta karkaavaa magneettikenttää, se pakottaa koko kentän kulkemaan muuntajan peltien sisällä. Kuparinen oikosulkurengas muotoillaan koko rautasydämen ympärille, se tehdään käämityksen käämimissuunnan mukaiseksi. materiaalina yleensä alle 0,5 mm kuparielti.

Verkkomuuntajan magneettisuojaus kuparinauhalla (Fisher FM-90X)

  • Mu-metalliboxi. Jos kaikki muut keinot on kokeiltu eikä saada riittävää vaimennusta, muuntaja voidaan koteloida Mu- metallista (kidesuunnatusta teräslevystä) valmistettuun laatikkoon (periaatteessa muuntajan rautasydämen suuntainen suljettu Mu-metallirengas on riittävä suoja). Mu-Metallin magneettiset arvot ovat suhteellisen kriittiset, joten kyseiset laatikot ovat aina erikoistilaustavaraa: pelkkä kotelon kolhiminen saattaa pilata sen suojausominaisuudet. Kitaravahvistimissa näitä näkee harvemmin, mutta esim TAB V-76 mikrofonivahvistimen verkkomuuntaja ja input-muuntaja ovat kotelidut tällä tavalla.

Mu-metallilaatikko ja sillä suojattava verkkomuuntaja sekä mikrofonimuuntajia

Rengassydänmuuntajan suojaus Mu-metallirenkaalla.

Mutta jos epäilet vahvistimen vikaa, niin mikähän se voisi olla? Tässä muutamia, joita on vuosien varrella tullut vastaan.

  • jokin em. suojausmenetelmistä on vioittunut, esim. suojafolio tai pelti ei ole sähköisessä yhteydessä vahvistimen runkoon tai yksittäinen maadoitus on pettänyt
  • putkivahvistimessa esim. elektrolyyttikondensaattori on elinikänsä päässä
  • huono liitos jossain liittimessä, esim. kaikutankin ulostuloliitin on varsin herkkä häiriöille ja liittimen pinnoitus hapettuu helposti
  • etuasteen putkien kantapiikeissä likaa.
Posted in DIY, live equipment, putki, service