Audiomuuntajien vaikutus soundiin

Päätemuuntajista

Putkivahvistimissa käytetään lähes aina (n.s. OTL- vahvistimia lukuunottamatta) päätemuuntajaa sovittamaan putken korkea ulostuloimpedanssi ja -jännite kaiuttimen 8 ohmin impedanssiin. Muuntaja onkin putkivahvistimessa se komponentti, joka tekee vahvistimen ominaissoundin.

Ensiökäämitys.

Mitä korkeampi käyttöjännite, sitä pienemmälle anodivirralle voidaan pääteputket mitoittaa. Saadaan mahdollisimman suuri teho samasta putkesta. (Esim: 2 kpl EL34 push-pull- kytkennässä, jännitteeellä 400V saadaan n. 45W, 550V jännittllä jopa 60W). Suurella käyttöjännitteellä putken lähtöimpedanssi on korkeampi, muuntajan ensiökäämin kierrosluku on suurempi. Valitettavasti samalla lisääntyvät resistiiviset ja kapasitiiviset häviöt, mikä vaikuttaa lopulta diskanttitoiston tasaisuuteen. Lisäksi on otettava huomioon maksimi sallittu anodijännite putkessa, ettei aiheuteta läpilyöntejä…

Ensiökäämissä kulkee aina tasavirta, siis pääteputkien lepovirta. Jos ensiökäämin puoliskot eivät ole täsmälleen samanlaiset, anodivirrat (joiden pitäisi kumota toistensa vaikutukset, koska käämitykset on tehty vastakkaissuuntaisiksi) magnetoivat rautasydämen tasavirralla. Tämä heikentää heti bassotoistoa. (Sama ilmiö havaitaan myös, jos pääteputket eivät ole keskenään identtiset: rautasydän magnetoituu ja bassotoisto menee kireäksi.

Rautasydän:

Hyvälaatuisesta, kidesuunnatusta levystä valmistettu rautasydän mahdollistaa suuritehoisen muuntajan tekemisen pieneen kokoon. Tällöin mm. käämityksen kierrosluku on mahdollisimman pieni ja hajakapsitanssit, resistiiviset ja muut häviöt pienenevät. Muuntajalevyn sisäiset “pyörrevitahäviöt” minimoituvat.

Minkälainen on siis ideaalinen “HiFi” päätemuuntaja?

• Kidesuunnatusta muuntajalevystä valmistettu n.s. C- sydän (ei siis perinteinen E-I levysydän)
• 2 identtistä kelarunkoa, joilla molemmilla on identtiset ensiökäämin puolikkaat sekä toisiokäämitykset, jotka kytketään rinnan.
• mm. Venäläisessä PRIBOI- vahvistimessa on tällainen muuntaja. Kitaravahvistimessa näitä ei ole näkynyt, korkean hinnan vuoksi.

Mikrofonimuuntajat

Dynaamisen mikrofonin 30mV nimellisjännite ei sellaisenaan sovellu putkivahvistimelle (Ei myöskään transistori-), koska kohina kasvaa valtavaksi. Putkivahvistimen suuuren tuloimpedanssin vuoksi jännitettä voidaan nostaa muuntajalla moninkertaiseksi ennen ensimmäistä vahvistinastetta, joten tarvittava jännitevahvistus pienenee ja kohina putoaa. Putkivahvistimissa käytetään siksi mikrofonimuuntajia, joiden muuntosuhde on luokkaa 1:10 …1:30 (vastaa 20..30dB tehovahvistusta ilman kohinan lisääntymsitä!). Transistorilaitteissa sopivat muuntosuhteet ovat vastaavasti luokkaa 1:3.5 … 1:10.

Taajuusvaste

Hyvälaatuinen mikrofonimuuntaja ei saa värittää ääntä lainkaan. sen taajuusvasteen tulee yltää alle 20HZ:stä yli 20kHz:iin. 1:30 muuntosuhteella tällaisen muuntajan valmistaminen onkin jo melkoista salatiedettä. Esim telefunkenin V-76 mikrofonivahvistimessa tulomuuntaja on käämitty lokeroihin hajakapasitanssin minimoimiseksi, muuntaja on suojattu moninkertaisella mu- metallikuorella brummihäiriöiden minimoimiseksi jne… Kun vielä muuntajast vahvistinputkelle menevä johto on sijoitettava vahvistimen sisälle erityisen huolellisesti (Häiriöt ja hajakapasitanssit), vaoidaan lopulta mitata taajuusvasteeksi 20 Hz… 40kHz.

Särö?

Jos muuntajan rautasydän kyllästyy (siis sitä yritetään magnetoida enemmän kuin sinne magneettikenttää mahtuu), äänen huiput litistyvät eli ääni säröytyy. Oikein suunniteltu muuntaja (pääte- tai mikrofonimuuntaja), oikein käytettynä ei aiheuta säröä. (tarina kertoo 50-luvun sähkötekniikan opiskelijoista, jotka väittivät, että muuntaja aiheuttaa säröä. Kuukausien mittausten jälkeen he totesivat, että ehkä väite pitääkin paikkansa, mittalaitteet kuitenkaan eivät tätä säröä pysty mittaamaan). Ylikuokrmitettaessa muuntaja tekee tietenkin säröä, ensimmäiseksi bassopäässä. Myös rautasydämen magnetoituminen (esim. tasajännitteen vuoksi single-ended-päätevahvistimessa) aiheuttaa säröä jossa parilliset harmoniset korostuvat.

Kohina?

Muuntajan rautasydämessä on pieniä “alkeismagneetteja”, jotka kääntyvät aina kun muuntajan sisäinen magneettikenttä muuttuu. Näitä “alkioita” on rajallinen määrä, joten kääntyessään jokainen magneetti aiheuttaa teoriassa napsahduksen. Useiden magneettien kääntyminen kuullaan siis kohinana?

Oikein suunniteltu muuntaja oikeassa paikassa ei lisää systeemin kohinaa: Päätemuuntajan oma kohina on ääärettömän pientä vahvistimen muihin häiriöihin nähden, mikrofonimuuntajan kohina taas häviää mikrofonin omaan lämpökohinaan.

Lisälukemista:

• A.M Kuusela: Äänitaajuisten jännitteiden vahvistimet (Päätemuuntajien mitoitusohjeita).
• Lars Lundahl AB / Sweden: tuoteluettelo ja sovellutusohjeet: (mikrofonimuuntajia).
• Jensen Transformers / USA: melko laaja tekninen kirjasto muuntajista ja niiden sovelluksista