Osaluettelot ja osasijoittelut vahvistimen perusosille

Osaluettelot sisältävät osat aivan perus mono- ja stereovahvistimille. Katso suotimien rakentelusta ja osista sivulta 7 ja laske tarvittavat arvot sivun 8 ja 9 laskimilla (tai kysy kaiuttimille sopivia arvoja tilatessasi).

Rakentaminen

Rakentamisjärjestys
Jos vahvistimesta rakennetaan monoversiota, katko piirilevyltä ensin folio kohdasta L. Myös jos piirilevylle tulee suotimia, niin tee ensin mitä kerrotaan suotimien rakentelusta sivulla 7. Muuten rakentaminen aloitetaan aina kaikkien matalimpien komponenttien juottamisella, kuten hyppylangasta J alkaen, sitten vastukset ja polkot. Osaluettelo ei juuri koskaan tarkoita juottamisjärjestystä! Alla on kuva ensimmäisestä vaiheesta, kun kaikki matalimmat komponentit ovat jo paikallaan. Tähän vahvistimeen tulivat suotimet komponenttikantoineen.

Mikäli käyttöjännite- ja kaiutinulostulojen osalta käytetään ruuviliittimiä, on piirilevyn oikealle laidalle aivan vierekkäin tulevat ruuviliittimet yhdistettävä toisiinsa ennen piirilevylle sijoittamista ja kiinni juottamista. Liittimissä on yhdistämistä varten lohenpyrstöliitokset.

Komponentteja kuten ruuviliittimiä joissa on lyhyet piirilevypinnit voi pitää juottamisen ajan paikallaan vaahtomuovinpalalla (tai hinkkaussienen palasella) ja kuminauhalla. Jopa eri korkuiset komponentit tai kuten kuvassa ruuviliittimet pysyvät piirilevyä vasten juottamisen ajan.

Juota kustakin liittimestä kiinni vain yksi pinni pitimiksi. Tarkista sitten ovatko liittimet edelleen suorassa ja vasten piirilevyä. Voit tarvittaessa juotetun pisteen uudelleen kuumentamalla painaa vinot liittimet kiinni piirilevyyn, kun samalla painat komponenttia sormella toiselta puolelta. Juota sitten vasta loput pinnit kiinni.

Viimeisenä ennen IC-piirin kiinnijuottamista juotetaan kiinni mahdollinen potentiometri ja elko C5. Tämä tehdään vasta tässä vaiheessa ettei korkea elko ole vaahtomuovipitimen tiellä ja muutenkin on hyvä edetä komponenttien korkeusjärjestyksessä ylöspäin, joka helpottaa komponenttien sijoittamista paikalleen.

Jos piirin jäähdytinelementtinä käytetään kuvissa näkyvää piirilevyn reikiin sopivaa elementtiä (Tuotekoodi V5220X), on IC-piiri omiin piirilevyreikiinsä asettelun jälkeen kiinnitettävä ruuvilla jäähdytyselementtiin. Ensin jäähdytyselementti lasketaan piirin taakse ja omiin reikiinsä. Sitten jäähdytyselementti puristetaan vasten piirilevyä kumilenkillä. Nyt ruuvin on pystyttävä kulkemaan IC-piirin reiän ja jäähdytyselementin läpi ja ruuvi kierretään mutterilla kevyesti kiinni. Sitten kun IC-piirin juottaa kiinni, on se oikein asemoitu jäähdytyselementtiin nähden.

Myöhemmin IC-piirin selkään lisätään lämmönsiirtotahnaa tai silikonilevy ja myös jäähdytyselementti juotetaan kiinni piirilevyyn (tehdään oikeastaan niitit). Tämä tehdään kun vahvistin on testattu toimivaksi. Mikäli piiriin tulee vikaa, on jäähdytyselementti pahasti tiellä jos sitä ei saa irti.

Suojadiodi
Diodin tehtävä on suojellla vahvistinta väärältä käyttöjännitteen napaisuudelta. Piirilevyllä ollessaan diodi oikosulkee napaisuudeltaan väärin kytketyn jännitteen ja sulake palaa.

Vaihtoehtoisesti diodin voi liittää DC-liittimeen. Tällöin sulakkeen palaminen on merkki oikeastaan vain siitä, että kaiutinulostuloissa on oikosulku tai IC-piirin pinnejä on toisissaan kiinni tinasillan takia. Piirilevylle laitettuna diodin on kerrottu useasti polttaneen sulaketta, kunnes on huomattu että diodi onkin laitettu väärin päin. Myötäsuuntaisesti DC-liittimen plusnapaan laitettuna tätä ongelmaa ei tule.

Erityisesti jos virtalähteellä toimivan vahvistimen halutaan myöhemmin toimivan myös paristoilla, pystytään vastaavalla paristojen pluspuolesta lähtevällä lisädiodilla tekemään seuraavan kytkentäkaavion mukainen kytkentä. Virtalähteen jännite ei tällöin pääse tuhoamaan paristoja vastaavasti paristojen jännite ei pääse kulkemaan DC-liittimeen. Kytkimenä voidaan käyttää yksinkertaista on-off kytkintä.

Jos vahvistin tehdään vain paristo-/akkukäyttöiseksi, onnistuu harva laittamaan kaikkia paristoja väärin päin. Paristopitimen napaisuus voi mennä kuitenkin väärin kun se kytketään vahvistimeen. Jännitteen napaisuus tulee tarkistaa huolella ja mieluummin mitata että tuli oikein päin liitetyksi vahvistimen käyttöjännitetuloon. Tätä ennen sulake otetaan piirilevyltä pois!

Seuraavissa ohjeissa oletetaan että verkkolaitteen DC-pistokkeen keskinapa on plusnapa. Päinvastainen napaisuus on hyvin harvinainen, mutta asia on hyvä tarkistaa.

Diodiin kierretään ensin saparo siihen päähän jossa on katodi eli rungon ympäri kulkeva valkoinen viiva. Saparo tehdään n. parin sentin päähän. Anodipuolen lanka lyhennetään parisenttiseksi. Nyt DC-liittimen keskinavan juotoskorvaan laitetaan tinaa niin että silmä sulkeutuu. Diodi juotetaan kiinni korvassa olevalla tinalla, pitäen diodia kiinni kärkipihdeillä juotoksen puolelta. Näin pihdeillä tehdään lämpölukko kyseiselle puolelle ennen diodin runkoa.

Kun diodin saparoon juotetaan vahvistimen plussaan menevä (punainen) plusjohto, kiinnitetään diodi DC-liittimineen apukäteen yms. diodin langasta. Kiinnitys tehdään siltä puolen diodia mistä juotetaan, eli apukädellä muodostetaan tässäkin lämpölukko.

Bluetooth-moduli ja ø3.5mm jakkiliitos
Jos kaiutinsettiä käytetään esim. tietokoneella myös leffojen katseluun, kannattaa vahvistin varustaa johtoliitännällä, eli yleensä ø3,5mm jakkiliittimellä. Pelkkään Bluetooth-yhteyteen ei ole hyvä panostaa. Halpojen Bluetooth-moduleitten aiheuttama viive kun aiheuttaa hyvin ärsyttävän "Lip Sync" ongelman.

Jos vahvistimeen kuitenkin halutaan bluetooth-yhteys ja ajoittain halutaan käyttää johdollista yhteyttä jakkiliitoksen kautta, voidaan signaalin vaihto toteuttaa "automaattisesti" ilman erillisiä kytkimiä. Jakkiliittimeksi tarvitaan tällöin kytkimellinen versio. Bluetooth-modulin audioulostulo kytketään jakin kytkinkärkien napoihin, jotka irtoavat signaalitiestä kun plugi työnnetään jakkiin.

Melko suuritöistä projektia ei kannata viimeistellä pätkivällä liittimellä. Seuraava ø3,5mm jakki on luotettava ja kestää käyttöä pitkään:

Seuraavassa on periaatepiirros vahvistimen yhteydessä ja jakin kytkentäkaavio. Maat (Gnd) kytketään jakissa samaan nastaan no. 1.

Aktiivikaiutinkytkennät
Jos halutaan tehdä aktiiviset kaiuttimet stereona, kannattaa vahvistin rakentaa erilliseen yksikköön. Muuten joudutaan sekä käyttöjännite- että äänisignaali haaroittamaan kumpaankin kaiuttimeen. Toki näinkin voi menetellä. Vaihtoehtona on sijoittaa kumpikin vahvistin vain toiseen kaiuttimeen ja varustaa kyseinen kaiutin kaiutinliittimellä toista kaiutinta varten.

Bluetooth-moduli
Piirilevyllä on erityiset pisteet BT+ ja BT- jännitteen ottamiseksi Bluetooth-modulin regulaattorille. Alla olevassa kuvassa on suositeltava järjestys, jolla johtimet saadaan mahdollisimman lyhyiksi ja häiriöt kuriin. Tärkeintä on, että vahvistimesta regulaattorille menevä miinusjohto on lyhyt. Plusjohto voi olla pitempi kuten kuvassa S-kurvin muodostava punainen johto.

Laita kaikki vahvistimen johdot ja varsinkin kaiutinjohdot kiertämään mahdollisimman kauaksi bluetooth-modulista ja siitä lähtevistä signaalin ulostulojohdoista. Muuten voi syntyä erilaisia häiriöääniä/vinkumista tai outoa papatusta (oskillointia).

Bluetooth-moduli / säätö
Kun olet saanut bluetooth-liitokset ja kaiuttimet valmiiksi, säädä vahvistin seuraavasti:
Käännä voimakkuus melko hiljaiselle potentiometrista. Säädä äänenvoimakkuus puhelimesta aivan maksimiin. Sen jälkeen käännä vahvistimen potentiometrista pikkuhiljaa lisää voimakkuutta, kunnes kaiuttimista alkaa kuulumaan säröä. Kokeile eri musiikkikappaleita. Tämän säädön jälkeen häiriöt pysyvät minimissään eikä puhelimen maksimivoimakkuus mene yli särörajasta.

Bluetooth-modulin kytkennät

Vahvistimen rinnalle kytkettävä Bluetooth-moduli tarvitsee regulaattorin. Katso sen osaluettelot ja rakennusohjeet seuraavasta linkistä:

Häiriöiden poistamiseen käytetään lisäksi verrattain isoa elektrolyyttikondensaattoria (=elko), joka tulee modulin 5V ja GND-pisteisiin. Kuvassa on käytetty arvoa 2200µF.

Sen sijaan että elko laitettaisiin pystyyn modulin päälle, voidaan elko sijoittaa myös modulin sivulle ja elkon johtimet syöttää alakautta. Liitospisteet ovat GND ja 5V.

Kun elkon johtimista muodostaa juotoskorvat, on regulaattorilta tulevien johtimien juottaminen niihin helppoa.

Kuvissa on käytetty bluetooth-modulia BT42UH, jonka audioliitokseen on käytetty valmisjohtoa. Kyseistä johtoa ei tarvitse juottaa bluetooth-moduliin kiinni. Liittimen polariteettisuoja varmistaa että napaisuus on oikea ja samalla se kampeaa liittimen pinnejä tiukasti modulin kullattuja liitosreikiä vasten. Bluetooth-modulin kiinnittämisessä on tällöin hyvä käyttää alla 8mm korkeaa korotushylsyä.

Suotimien komponenttien arvoista:
Suodinosan resistanssin R tulisi olla ainakin alle puolet potentiometrin P arvosta. Jos resistanssin R arvo on liian iso suhteessa potentiometrin arvoon, ei vahvistin saa tarpeeksi suurta signaalia ja suurilla arvoilla kohinakin kasvaa. Pienemmät vastuksien R arvot vähentävät myös kohinoita ja muita häiriöitä.
Liian pienen kapasitanssin C käyttö ja sen johdosta tarvittava suurempi vastus R johtaa samoin edellä kerrottuihin ongelmiin.
Kapasitanssin C arvot on rajattu alueelle 470pF...10uF ja resistanssien R arvot välille 220Ω...10kΩ.

Kokeile ensin muutella valmiiksi annettuja arvoja ja katso miten ne vaikuttavat jakotaajuuteen. Malliarvot on laskettu (sub-) bassoyksikköä ja kokoäänialueen muodostamaa tietokonekaiuttimien settiä varten. Kokoäänialueen kaiuttimiksi on ajateltu 50mm elementtejä ja jakotaajuus on n. 200Hz (potentiometriarvolla 10kΩ). Jos pienelle elementille laittaa liian alhaisen jakotaajuuden, kestää se huonosti tehoja.

Mikäli jakoa ollaan tekemässä diskanttikaiuttimelle, tulee diskantille kytkeä myös passiivinen suojaus kaiutinlinjaan, eli jakotaajuuteen sopiva suodinkondensaattori. Jos vahvistimessa on vikaa, ei ennen vahvistinpiiriä oleva suodin pysty millään estämään matalien taajuuksien- tai DC:n päätymistä diskantille, joka voi tuhoutua.

Laskimessa otetaan huomioon vahvistimen ottoimpedanssi 30kΩ ja potentiometrin arvo P, koska ne vaikuttavat jakotaajuuteen omalla suhteellisella arvollaan resistanssin R suhteen. Muuta potentiometrin arvo, jos se poikkeaa malliarvosta.

Myös soittimen kuten puhelimen lähtöimpedanssi vaikuttaa periaatteessa myös jakotaajuuteen, mutta kuulokeliitännän lähtöimpedanssi on hyvin pieni. Kuulokeliitäntä on tarkoitettu antamaan signaalia kuulokkeille, joiden impedanssi on vain esimerkiksi 32Ω. Kuulokeliitännän vaikuttava lähtöimpedanssi on tästä vain pieni osa ja siksi mitätön suotimen vastuksen R arvoon nähden ja vaikutus on marginaalinen.

Vain mikäli vahvistin liitetään johonkin vanhemman hifin korkeaimpedanssiseen linjalähtöön, niin sillä kyllä voi olla suurikin vaikutus.

RC-suotimien laskurit ovat sivuilla 8 ja 9:
Laskurit ovat erikseen alipäästö- ja ylipäästösuodinta varten. Ne toimivat siten, että resistanssien ja kapasitanssien kohdalle syötetään komponenttien arvoja, joista sitten laskuri laskee jakotaajuuden. Komponentteja ei ole olemassa kovin tiheällä arvovälillä, varsinkaan kondensaattoreita. Tarkempaan taajuuden muuttamiseen pitää käytännössä käyttää eri vastusten arvoja, joita on tiheämmin. Jakotaajuuden on hyvä mennä n. 20% päällekkäin vaihe-erojen vuoksi. Eli jos jakotaajuus on bassolle n. 240Hz, on sen hyvä olla keskiääni-diskanttiosiolle n. 200Hz.

Suotimen rakentaminen

Piirilevyn pohjapuolelta pitää katkaista nuolen osoittama ja kirjaimella "L" ja/tai "R" merkitty johde siitä kanavasta, johon suodin rakennetaan. Allaolevassa kuvassa suodin tulee kumpaankin kanavaan, joten sekä johde "L" että "R" on katkaistu.

Vasempaan kanavaan rakennettavan suotimen merkinnät piirilevyllä ovat X1L ja X2L.
Oikeaan kanavaan rakennettavan suotimen merkinnät piirilevyllä ovat X1R ja X2R.

Kun kumpaan tahansa tai kumpaankin edellisistä kanavista rakennetaan alipäästösuodin, niin "X ykkösen" paikalle tulee vastus R ja "X kakkosen" paikalle kondensaattori C.
Ja edelliseen nähden kääntäen; kun kanavaan rakennetaan ylipäästösuodin, niin "X ykkösen" paikalle tulee kondensaattori C ja "X kakkosen" paikalle tulee vastus R.

Toisessa kanavassa voi olla alipäästösuodin ja toisessa ylipäästösuodin. Näin yhdellä vahvistimella voidaan saada aikaan aktiivinen kaksitiekaiutin.

Mikäli vahvistimessa halutaan kokeilla- tai vaihtaa eri jakotaajuuksia, kannattaa suodinkomponettien paikat varustaa kolmeosaisella SIL-komponenttikannalla. Kyseisestä kannasta katkaistaan ylimääräinen keskimmäinen piirilevypinni mahdollisimman lyhyeksi. Kannat on hyvä juottaa piirilevyyn kiinni yksitellen ja sitä mukaa, kun kukin kanta saadaan ensin teipillä suoraksi- ja pysymään paikallaan.