|
Dit goedkoop bouwpakketje is een leuk instapproject voor mensen die met elektronica als hobby willen beginnen. U kunt het bijvoorbeeld gebruiken tussen uw draaitafel en uw eindversterker om de toonbalans en het volume snel met de hand in te stellen.
|
Kennismaking met de LM1036N voorversterker print
Weer ouderwets met de hand regelen
De meeste moderne digitale versterkers hebben wél een volumeknop, maar geen knoppen om de lage en hoge tonen in te stellen. Dat moet u doen via de afstandsbediening en vaak via een interface op een monitor of TV. Veel te ingewikkeld! Als u weer vinylplaten draait op uw geherwaardeerde draaitafel is het handig om zowel de lage als de hoge tonen snel met de hand te kunnen instellen. Ook een loudness-filter dat u met een drukknop snel kunt in- of uitschakelen is nuttig.
Met dit goedkope Chinese bouwpakketje is dit mogelijk, ten minste als uw draaitafel een LINE- of AUX-uitgang heeft. Bovendien is het een leuke eerste kennismaking met de elektronica als hobby. Alle onderdelen hebben draadjes en zijn dus gemakkelijk en zonder veel ervaring in de print te solderen.
Hoe het moet worden
In de onderstaande foto ziet u hoe het eindresultaat van een uurtje knutselen eruitziet. Het printje is maar 9,0 cm bij 4,5 cm groot. Het gevolg is dat de vier potentiometers wel erg dicht op elkaar staan, namelijk op een onderlinge afstand van 2,0 cm. Naast de potentiometers staat een drukschakelaar waarmee u het loudness-filter kunt inschakelen. Hiermee wordt de weergavekarakteristiek bij lage instelling van het volume aangepast aan de karakteristiek van het menselijk gehoor.
Als ingang worden twee voor audio gebruikelijke RCA-connctoren toegepast. Erg jammer is dat de uitgangssignalen niet ook op dergelijke connectoren ter beschikking staan, maar op een driepolig printkroonsteentje. Dat had in prijs niet veel uitgemaakt!
Rechts staan twee tweepolige printkroonsteentjes voor het aansluiten van de voedingsspanning. Op het bovenste kunt u een gelijkspanning van maximaal 15 V aansluiten. Op het onderste kunt u de secundaire spanning van een 230V/12V of 230V/15V nettrafo aansluiten. Op de print is een gelijkrichter en 12 V stabilisator aanwezig. U moet een van beide voedingsmethoden kiezen.
 |
| Het eindresultaat van dit bouwpakketje. (© 2020 Jos Verstraten) |
Wat moet het kosten?
De prijzen die men voor dit bouwpakketje vraagt lopen nogal uiteen. Op AliExpress vonden wij een aanbieding van € 6,90, op HLHV wordt niet minder dan € 23,39 gevraagd voor hetzelfde product. Even googlen loont dus!
De geleverde onderdelen
In de onderstaande foto zijn alle onderdelen die u op het printje moet solderen samengebracht. De kwaliteit is uitstekend. Erg jammer is dat er geen knoppen voor de vier potentiometers en de drukschakelaar worden meegeleverd. Wij begrijpen dat dit weer wat extra kost, maar zo'n extra service zouden de meeste hobbyisten wel op prijs stellen.
 |
| Alle onderdelen van dit bouwpakket verzameld. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het printje
Het printje is van uitstekende kwaliteit. In de onderstaande foto worden beide zijden voorgesteld. De print is tweezijdig, de gaatjes zijn doorgemetalliseerd en de soldeerzijde is voorzien van een groundplane en uiteraard een soldeermasker.
 |
| De twee zijden van het printje. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het schema van de schakeling
Het is niet erg moeilijk om de printspoortjes op de print te volgen en aan de hand daarvan het schema van de voorversterker te reconstrueren. De voeding via wisselspanning bestaat uit een bruggelijkrichter van het type DB107, een paar condensatoren en een stabilisator van het type LM7812.
Als u met gelijkspanning voedt wordt de positieve pool via een diode van het type 1N4007 met de uitgang van de stabilisator verbonden. Een tweede geleidende diode overbrugt de stabilisator, zodat de ingang van dit onderdeel niet op een lagere spanning komt dan de uitgang.
Hart van de schakeling is een LM1036N. Dit IC, lang geleden door NatSemi ontwikkeld, bevat 2 x 4 spanningsgestuurde trappen die het volume, de balans, de lage tonen en de hoge tonen instellen. Die stuurspanningen tussen 0 V en 5,4 V worden aan het IC aangeboden door middel van vier potentiometers die gevoed worden uit pen 17 van het IC.
Over dit IC is een eigen artikel op dit blog verschenen, zie Chip: LM1036, stereo-voorversterker.
Wel vreemd is dat op de print twee condensatoren van 380 nF zijn getekend. Dat is geen standaard waarde!
 |
| Het schema van de schakeling. (© 2020 Jos Verstraten) |
De bouw van de schakeling
Het bestukken van de print
Omdat er geen bouwbeschrijving wordt meegeleverd en dit artikel is geschreven voor de startende hobbyist zullen wij het bestukken van de print puntsgewijs bespreken.
Begin met het solderen van de vier even grote weerstandjes, op de print te identificeren met de code '47K'. Dat zijn de lichtblauwe cilindervormige onderdeeltjes met vijf gekleurde ringen.
Vervolgens komen de twee 1N4007 dioden aan de beurt, zwarte cilindervormige onderdeeltjes met één duidelijke witte ring. Deze ring ziet u ook op de opdruk op de print.
Soldeer nu de bruggelijkrichter DB107 in de print, let hierbij op de plus en min tekentjes op de print en op het onderdeel.
Nu moet u het 20-polig IC-voetje in de print solderen. Het is verstandig na deze klus de LM1036N al in het voetje te monteren. Dat gaat namelijk niet zo gemakkelijk en als u wacht tot de print helemaal vol is gesoldeerd gaat dat nog moeilijker. Het probleem is dat de pennetjes van het IC niet precies onder een hoek van 90 graden uit het IC komen, maar een beetje schuin staan. Als u de pennetjes aan één kant in het voetje drukt blijkt dat de pennetjes aan de andere kant niet in de contacten van het voetje passen. De enige remedie is de twee rijen van tien pennetjes met een lange platbektang iets naar binnen te buigen tot ze echt loodrecht uit het IC komen. Let op de positie van het IC!
Gelukt? Dan is het de beurt aan de polyester condensatoren. Dat zij de blauwe en grijze blokjes waaruit aan de onderzijde twee draadjes komen. Tussen ( ) staat de indicatie op de print, tussen [ ] de indicatie op het onderdeel:
- 2 x 10 nF (0.01UF) condensator [10nK250]
- 4 x 220 nF (0.22UF) condensator [μ22J63]
- 2 x 470 nF (0.47UF) condensator [474J100]
- 1 x 100 nF (0.1UF) condensator [μ10J63]
Vervolgens doet zich het probleem voor dat u, volgens de print, nu twee condensatoren van 380 nF moet solderen, die u tevergeefs zult zoeken. Dat is logisch, want dat is geen standaard waarde. Geleverd zijn twee condensatoren van 330 nF [334J100] die u op de plaats (0.38UF) moet solderen. Ontwerpfoutje op de print?
Nu kunt u aandacht besteden aan de elco's. Dat zijn de zwarte cilindervormige onderdelen. Die hebben aan één kant een witte streep die overeen komt met de negatieve aansluiting. Op de print ziet u die aansluiting terug onder de vorm van een gearceerde halve cirkel in het elco-symbooltje. De onderdelen zijn goed gecodeerd, dus verwarring kan niet ontstaan:
- 2 x 4,7 μF (4.7UF)
- 2 x 22 μF (22UF)
- 1 x 47 μF (47UF)
- 1 x 100 μF (100UF)
Ook nu ontstaat er weer onduidelijkheid. Op de print staat de laatste elco genoteerd als (2200UF/25V). Zo'n onderdeel wordt niet geleverd. Wél een soortgenoot van 1.000 μF/25V. Dat is een niet kritisch onderdeel, dus soldeer deze op de plaats van de 2.200UF.
Het laatste elektronisch onderdeel dat u moet solderen is de spanningsstabilisator LM7812. Let op! Deze zit maar op één manier goed en dat is met het metalen bevestigingsplaatje naar de kant van de elco van 100 μF.
Soldeer vervolgens de drukschakelaar op de print en de vier identieke potentiometers. Soldeer deze eerst met slechts een van de drie aansluitingen vast en lijn de onderdelen netjes uit. Soldeer vervolgens de twee overige aansluitingen.
De bouw van de schakeling eindigt met de montage van de twee RCA-connectoren en de drie printkroonsteentjes.
 |
| De volledig gemonteerde print. (© Banggood) |
Het aansluiten van de print
U kunt de twee RCA-chassisdelen met twee afgeschermde kabels met RCA-connectoren verbinden met de LINE- of AUX-uitgangen van een muziekproducerend apparaat. Ook als u de print op een draaitafel wilt aansluiten moet u een draaitafel hebben die beschikt over zo'n uitgang!
Voor het aansluiten van de uitgangen koopt u een derde afgeschermde kabel met RCA-connectoren. Deze knipt u in twee even lange stukken. De einden zonder connectoren moet u strippen en volgens de onderstaande montagetekening op het kroonsteentje op de print aansluiten. De afschermingen van beide kabels moet u in het middelste contact van het kroonsteentje vastschroeven.
Koop een 12 V / 100 mA trafootje en verbind de 12 V aansluiting daarvan met het kroonsteentje op de print waar 'AC12V' bij staat. Sluit een netkabel aan op de 230 V aansluiting van de trafo.
U kunt ook een gestabiliseerde netstekker voeding kopen die 12 V gelijkspanning levert. U moet dan wél de connector van de kabel knippen en de twee aders van de kabels, na strippen, verbinden met de + en - van het bovenste printkroonsteentje. Omdat de polariteit van dergelijke kabels niet is gestandaardiseerd moet u eerst met uw multimeter even meten op welke ader de plus staat en op welke ader de min. Het is jammer dat men hiervoor niet een standaard 5,5 mm x 2,1 mm chassisdeel op de print heeft geïntegreerd!
De stroomopname
Wij hebben de voorversterker gevoed uit 15 V gelijkspanning, waaruit een stroom van 30 mA werd getrokken.
De versterking van de schakeling
Volgens de specificaties versterkt de schakeling het ingangssignaal tussen -2 dB en +2 dB bij 1 kHz en de volume potentiometer in de maximale stand. Bij het door ons gebouwde exemplaar werd, onder deze condities, een versterking van 1,2 dB gemeten.
De eigen ruis van de schakeling
Met open ingangen, toonregelingen in de middenstand en maximaal volume werd de ruisspanning op de twee uitgangen gemeten. Deze bedroeg 0,41 mV links en 0,53 mV rechts.
Maximale ingangsspanning vóór clipping
Deze werd gemeten met een sinussignaal van 1 kHz op beide ingangen, toonregelingen in de middenstand en maximaal volume. De maximaal aan te leggen ingangsspanning bedraagt 1,1 V.
Weergave van rechthoekvormige signalen
In de onderstaande afbeelding ziet u, van links naar rechts, de weergave van blokspanningen van 100 Hz, 1 kHz en 10 kHz. Uiteraard werden de toonregelingen in de neutrale middenstand gezet. De gele traces zijn het ingangssignaal, de blauwe het uitgangssignaal. Opmerkelijk is dat de schakeling een fasedraaiing van 180° veroorzaakt tussen het in- en het uitgangssignaal.
Harmonische vervorming
De vervorming werd gemeten met een sinusvormig ingangssignaal van 300 mV, met maximaal volume en met neutrale toonregelingen:
- 100 Hz: 0,15 %
- 1 kHz: 0,11 %
- 10 kHz: 0,16 %
Zoals uit het onderstaand oscillogram blijkt, is de vervorming vrijwel volledig te wijten aan de tweede harmonische van het ingangssignaal. Het gele signaal is het uitgangssignaal van de print, het blauwe signaal is de er uit gefilterde vervorming. Het datasheet van de LM1036N geeft als typische vervorming 0,06 % bij een signaal van 300 mV en 1 kHz, maar de maximale waarde kan oplopen tot 0,3 %.
Het frequentiebereik in de neutrale stand
Met de twee potentiometers voor de toonregeling in de middenstand werd de weergavekarakteristiek van de schakeling opgemeten. Deze was zo goed als kaarsrecht van 20 Hz tot 20 kHz. Bij 10 Hz werd een verzwakking van -1 dB gemeten, rond 100 Hz werd een kleine versterking van maximaal +0,2 dB vastgesteld.
Het weergavebereik bij minimale en maximale toonregeling
Dezelfde weergavecurve, nu opgenomen bij minimale en maximale standen van de lage en hoge tonen regeling, geeft onderstaand beeld. De grafiek voldoet in grote lijnen aan de welbekende Baxandall-curve die dé standaard is geworden voor toonregelingen die bestaan uit een lage tonen en een hoge tonen regeling. Het schema dat deze frequentiekarakteristiek levert werd reeds in 1953 in Wireless World beschreven door de Engelse ingenieur Peter J. Baxandall.
Het loudness filter
Een dergelijk filter past de weergavekarakteristiek van een versterker aan de gehoorcurve van het menselijk gehoor aan. Deze is namelijk niet voor alle luidheden identiek. Een geluidsbeeld dat op hoog volume krachtig klinkt, klinkt op een laag volume slap en futloos. Om dit verschijnsel te compenseren kunt u door het indrukken van de loudness-schakelaar de weergave van de lage en de hoge frequenties extra versterken. Ook dat hebben wij uiteraard getest en wel met de volume potentiometer ingesteld in het midden van het bereik. De resultaten ziet u in de onderstaande grafiek.
De kwaliteit van de onderdelen is uitstekend en het printje is gemakkelijk vol te solderen. Ook de gemeten specificaties voldoen aan de door de fabrikant gepubliceerde waarden. Het enige dat wij jammer vinden is dat de uitgangen zijn uitgevoerd met een printkroonsteentje en niet met twee RCA-chassisdelen en dat de gelijkspanning voedingsaansluiting niet is uitgevoerd met een standaard voedingsconnector. Dat had het gebruik van het printje veel eenvoudiger gemaakt. En uiteraard hadden ook de knopjes voor de drukschakelaar en de vier potentiometers niet mogen ontbreken.
(Banggood sponsor advertentie)
LM1036 Luxurious Preamplifier Volume Control Tone Board
Voor het aansluiten van de uitgangen koopt u een derde afgeschermde kabel met RCA-connectoren. Deze knipt u in twee even lange stukken. De einden zonder connectoren moet u strippen en volgens de onderstaande montagetekening op het kroonsteentje op de print aansluiten. De afschermingen van beide kabels moet u in het middelste contact van het kroonsteentje vastschroeven.
Koop een 12 V / 100 mA trafootje en verbind de 12 V aansluiting daarvan met het kroonsteentje op de print waar 'AC12V' bij staat. Sluit een netkabel aan op de 230 V aansluiting van de trafo.
U kunt ook een gestabiliseerde netstekker voeding kopen die 12 V gelijkspanning levert. U moet dan wél de connector van de kabel knippen en de twee aders van de kabels, na strippen, verbinden met de + en - van het bovenste printkroonsteentje. Omdat de polariteit van dergelijke kabels niet is gestandaardiseerd moet u eerst met uw multimeter even meten op welke ader de plus staat en op welke ader de min. Het is jammer dat men hiervoor niet een standaard 5,5 mm x 2,1 mm chassisdeel op de print heeft geïntegreerd!
 |
| Het bedraden van de print. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het testen van de LM1036N voorversterker
De stroomopname
Wij hebben de voorversterker gevoed uit 15 V gelijkspanning, waaruit een stroom van 30 mA werd getrokken.
De versterking van de schakeling
Volgens de specificaties versterkt de schakeling het ingangssignaal tussen -2 dB en +2 dB bij 1 kHz en de volume potentiometer in de maximale stand. Bij het door ons gebouwde exemplaar werd, onder deze condities, een versterking van 1,2 dB gemeten.
De eigen ruis van de schakeling
Met open ingangen, toonregelingen in de middenstand en maximaal volume werd de ruisspanning op de twee uitgangen gemeten. Deze bedroeg 0,41 mV links en 0,53 mV rechts.
Maximale ingangsspanning vóór clipping
Deze werd gemeten met een sinussignaal van 1 kHz op beide ingangen, toonregelingen in de middenstand en maximaal volume. De maximaal aan te leggen ingangsspanning bedraagt 1,1 V.
Weergave van rechthoekvormige signalen
In de onderstaande afbeelding ziet u, van links naar rechts, de weergave van blokspanningen van 100 Hz, 1 kHz en 10 kHz. Uiteraard werden de toonregelingen in de neutrale middenstand gezet. De gele traces zijn het ingangssignaal, de blauwe het uitgangssignaal. Opmerkelijk is dat de schakeling een fasedraaiing van 180° veroorzaakt tussen het in- en het uitgangssignaal.
 |
| Weergave van blokspanningen van 100 Hz, 1 kHz en 10 kHz. (© 2020 Jos Verstraten) |
Harmonische vervorming
De vervorming werd gemeten met een sinusvormig ingangssignaal van 300 mV, met maximaal volume en met neutrale toonregelingen:
- 100 Hz: 0,15 %
- 1 kHz: 0,11 %
- 10 kHz: 0,16 %
Zoals uit het onderstaand oscillogram blijkt, is de vervorming vrijwel volledig te wijten aan de tweede harmonische van het ingangssignaal. Het gele signaal is het uitgangssignaal van de print, het blauwe signaal is de er uit gefilterde vervorming. Het datasheet van de LM1036N geeft als typische vervorming 0,06 % bij een signaal van 300 mV en 1 kHz, maar de maximale waarde kan oplopen tot 0,3 %.
 |
| De harmonische vervorming bij 1 kHz en 300 mV ingangssignaal. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het frequentiebereik in de neutrale stand
Met de twee potentiometers voor de toonregeling in de middenstand werd de weergavekarakteristiek van de schakeling opgemeten. Deze was zo goed als kaarsrecht van 20 Hz tot 20 kHz. Bij 10 Hz werd een verzwakking van -1 dB gemeten, rond 100 Hz werd een kleine versterking van maximaal +0,2 dB vastgesteld.
 |
| De doorlaatband in de neutrale stand. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het weergavebereik bij minimale en maximale toonregeling
Dezelfde weergavecurve, nu opgenomen bij minimale en maximale standen van de lage en hoge tonen regeling, geeft onderstaand beeld. De grafiek voldoet in grote lijnen aan de welbekende Baxandall-curve die dé standaard is geworden voor toonregelingen die bestaan uit een lage tonen en een hoge tonen regeling. Het schema dat deze frequentiekarakteristiek levert werd reeds in 1953 in Wireless World beschreven door de Engelse ingenieur Peter J. Baxandall.
 |
| De weergavecurve in de maximale standen van de toonregeling. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het loudness filter
Een dergelijk filter past de weergavekarakteristiek van een versterker aan de gehoorcurve van het menselijk gehoor aan. Deze is namelijk niet voor alle luidheden identiek. Een geluidsbeeld dat op hoog volume krachtig klinkt, klinkt op een laag volume slap en futloos. Om dit verschijnsel te compenseren kunt u door het indrukken van de loudness-schakelaar de weergave van de lage en de hoge frequenties extra versterken. Ook dat hebben wij uiteraard getest en wel met de volume potentiometer ingesteld in het midden van het bereik. De resultaten ziet u in de onderstaande grafiek.
 |
| De weergavecurve met ingeschakeld loudness-filter. (© 2020 Jos Verstraten) |
Ons oordeel over dit bouwpakket
De kwaliteit van de onderdelen is uitstekend en het printje is gemakkelijk vol te solderen. Ook de gemeten specificaties voldoen aan de door de fabrikant gepubliceerde waarden. Het enige dat wij jammer vinden is dat de uitgangen zijn uitgevoerd met een printkroonsteentje en niet met twee RCA-chassisdelen en dat de gelijkspanning voedingsaansluiting niet is uitgevoerd met een standaard voedingsconnector. Dat had het gebruik van het printje veel eenvoudiger gemaakt. En uiteraard hadden ook de knopjes voor de drukschakelaar en de vier potentiometers niet mogen ontbreken.
LM1036 Luxurious Preamplifier Volume Control Tone Board