HUSAREK - nowa homodyna dla "każdego"

[SP2JQR]

Spróbuję co nieco napisać o kompresorze i coś dodać na temat ARW.

Kompresor fotooptyczny jest udoskonaloną wersją znaną chyba wszystkim z konstrukcji Piligrima.
Wzmacniacz wstępny mikrofonu pozostał prawie w wersji oryginalnej. Dodany został lepszy filtr w.cz. aby uniknąć sprzężeń akustycznych szczególnie w przypadkach, gdy zastosuje się wzmacniacz większej mocy lub urządzenie będzie przacować z niezbyt dobrze dopasowaną anteną. Dzięki zastosowanemu dławikowi układ filtru dobrze tłumi w.cz. jednocześnie nie pogarszając pasma przenoszenia mikrofonu. Stosowanie w tym miejscu rezystora i często zbyt dużych kondensatorów może przyciąć pasmo mikrofonu od góry.
Wzmacniacze operacyjne w przeciwieństwie do oryginału pracują na jednym napięciu zasilania, rolę sztucznej masy w tym przypadku pełni linia zasilania 6V będąca około połową napięcia zasilania. Napięcie to jest dodatkowo filtrowane przez rezystory i kondendensatory elektrolityczne. Od jakości tej filtracji zależy czystość sygnału audio. Duże prądy stopni mocy powodują znaczne zmiany napięć zasilania. Problem jest szczególnie istotny w urządzeniu homodynowym.
Ukształtowanie częstotliwościowej charakterystyki przenoszenia wzmacniacza pozostało podobne jak w oryginale. Niewielkie wartości kondensatorów sprzęgających wycinają nadmiar mało komunikatywnych niskich tonów, dodatkowa gałąź RC 20k-10nF podbija wysokie tony. Takie ukształtowanie widma po zastosowaniu następnego stopnia z kompresją daje wyrównaną amplitudę sygnału audio w całym paśmie przenoszenia, dając dużą wyrazistość modulacji.
Sam układ kompresora fotooptycznego został nieco rozbudowany, ponieważ oryginalny posiadał różne wady zauważone przy budowie i eksploatacji wersji pierwotnej.
Wady te są następujące:
1. nieliniowa kompresja - układ nie pracuje do momentu pojawienia się wystarczająco dużego sygnału, aby wyprostować sygnał i oświetlić fotorezystor. Dioda LED ma dość wysoki próg napięciowy. Ten próg plus napięcie progowe diód w mostku to jeszcze większy poziom.
W związku powyższym ten kompresor zachowywał się bardziej jak limiter niż prawdziwy kompresor.
2. zniekształcenia nieliniowe - powstają w momencie dużego wysterowania diody LED, która zasilana przez małej wartości rezystor - 300 omów - zbyt mocno obciąża wzmacniacz operacyjny małej mocy przystosowany do typowego obciążenia o wartości 10komów.
3. podczas pracy kompresora mogą powstawać krótkie piki w związku z niewysterowaniem diody LED od najmniejszych poziomów i istniejącym w układzie opóźnieniem wnoszonym przez układ regulacji: konieczny skok napięcia do poziomu wysterowaniaLEDa i opóźnienie fotorezystora.
Autor orygilalnej konstrukcji uporał się z tym bardzo prosto dając ogranicznik diodowy za kompresorem.

W udoskonalonej wersji, aby uniknąć drugiego problemu został dodany dodatkowy wzmacniacz operacyjny. W ten sposób nieliniowy obwód sterowania diodą LED został odseparowany od podstawowego toru akustycznego i zniekształcenia nie nanoszą się na sygnał.
Przy okazji usunięto pierwszy problem. Dodany wzmacniacz posiada dodatkowe wzmocnienie, które powoduje, że dioda LED zapala się już przy najmniejszym sygnale. Najlepsze sterowanie diody LED byłoby ze źródła prądowego, skomplikowałoby to jednak nadmiernie całą konstrukcję, dlatego zastosowany został półśrodek w postaci dość dużej wartości rezystora szeregowego zasilającego diodę LED. W oryginale jest 300 omów - u nas 3,3k. Prawidłowo zrobiony układ regulacji powinien mieć liniową charakterystykę co w pętli sprzężenia zwrotnego przekłada się na charakterystykę logarytmiczną całego kompresora.
W związku z zastosowaniem sztucznej masy i punktem zerowym w połowie napięcia zasilania najprostszym sposobem podłączenia mostka prostowniczego okazał się dodatkowy wzmacniacz operacyjny dodatkowo odwracający fazę sygnału akustycznego. Mostek prostowniczy jest włączony między wyjścia dwóch wzmacniaczy operacyjnych dających sygnały w przeciwfazie. Dzięki temu pomimo pojedynczego zasilania wzmacniaczy operacyjnych kompresora została zachowana dynamika układu - mostek diodowy pracuje nadal na pełnym zasilaniu: gdy jeden wzmacniacz operacyjny ma wyjście na poziomie bliskim zera, to drugi w tym czasie jest na poziomie bliskim zasilania. W kolejnej połówce sygnału sytuacja się odwraca. Mamy praktycznie to samo co przy podwójnym zasilaniu wzmacniaczy operacyjnych.
Ponieważ układ regulacji pracuje od najmniejszych poziomów to reaguje znacznie szybciej na skoki sygnału i produkcja krótkich pików na wyjściu jest mniejsza niż w oryginale - można zrezygnować z diód ograniczających. Niewielkie piki z widmem częstotliwościowym daleko poza pasmem użytecznym bez problemu zostaną odfiltrowane filtrem LC i są zupełnie nieszkodliwe.
Cały układ pomimo trochę sporej ilości elementów jest znacznie tańszy od ukłau zrobionego na specjalizowanych układach, które w dodatku są najczęściej trudne do zdobycia. Łatwo też do niego dodać dodatkową funkcję limitowania po przekroczeniu określonego poziomu na wyjściu.
Największy kłopot przy jego budowie może wystąpić w wykonaniu transoptora. Osobiście wykonuję takie transoptory stosując czarną koszulkę termokurczliwą. Przykładam czerwonego LEDa o dużej jasności do miniaturowego fotorezystora, całość umieszczam w koszulce i obkurczam. rurkę obcinam z zapasem około 7mm. Potem wkładam to w jeszcze jedną czarną rurkę i obkurczam jeszcze raz. Tak wykonany transoptor jest jeszcze wrażliwy na światło, bo dostaje się ono od tyłu głównie przez diodę LED, dlatego końce rurki należy wypełnić jakimś najbardziej czarnym klejem, np pistoletowym na gorąco.