Danas je nabavljen prijenosni radio prijemnik sa ugrađenim kasetnim audio snimačem i reproduktorom oznake “RC 500 a” kojeg je njemačka tvrtka ITT Schaub-Lorenz proizvodila u razdoblju 1974-1976. godine.
Prvo tipkalo BATT. služi za indikaciju stanja baterije (napajanja) preko svjetlosti žaruljice ugrađene u samo tipkalo (ispod žute prozirne plastike). Druge kontrole su one osnovne koje susrećemo kod svakog radio-kasetofona.
Tvrtka ITT Schaub-Lorenz vuče korijene iz 1870-tih godina kada je Carl Lorenz (1844. – 1889.) otvorio u Berlinu radionu i trgovinu za proizvode vezane uz električnu rasvjetu. Od 1880. godine poslovanje je prošireno na područje telegrafa (C. Lorenz Telegraphenbauanstalt), od 1893. godine na područje telefona, a od 1898. godine na područje pisaćih strojeva. Godine 1906. tvrtka se registrirala kao javno trovačko poduzeće C. Lorenz AG. Tijekom 1. svjetskog rata tvrtka je postala glavni dobavljač telefonske i telegrafske opreme za njemačku vojsku, a također je ušla i u područje radija. Nakon rata tvrtka C. Lorenz AG se okrenula proizvodnji komercijalnih kućnih radija, elektronskih cijevi te odašiljača i komunikacijskih uređaja za zrakoplove.
Tijekom 1930. godine dionice tvrtke C. Lorenz AG kupila je tvrtka Standard Elektrizitätsgesellschaft koja je bila podružnica američke korporacije ITT (International Telephone and Telegraph), no C. Lorenz AG je kao nastavila dalje samostalno poslovati kao podružnica tvrtke ITT. U 1930-tim godinama tvrtka je razvila novi tip radio-navigacijskog sustava za zrakoplove (Lorenz beam) te patentirala feritnu antenu koja se počela koristiti u većini kućnih radio prijemnika.
Tijekom 2. svjetskog rata C. Lorenz AG opet postaje značajan dobavljač elektroničke opreme za njemačku vojsku. To je uključivalo proizvodnju elektronskih cijevi, radara, radio uređaja, audio snimača te uređaja za šifriranje teleprinterskog prometa naziva Schlüssel-Zusatz (SZ), poznat i kao Lorenzov stroj za šifriranje koji je bio poboljšana inačica Enigme. Godine 1940. Lorenz je kupio tvrtku G. Schaub Apparatebau-Gesellschaft koja je pretežno proizvodila cijevne prijemnike. Nakon rata neke tvornice tvrtke su zatvorene, one u Istočnoj zoni je preuzeo Sovjetski Savez, a sjedište Lorenza je preseljeno u Stuttgart. Već u 1950-tim godinama tvrtka C. Lorenz AG se snažno oporavila na svim područjima proizvodnje (elektronske cijevi, električni strojevi, žična i radio komunikacijska oprema i uređaji, radio i televizijski prijemnici).
Godine 1954. robna marka radijskih i televizijskih uređaja promijenjena je u Schaub-Lorenz. Godine 1958. C. Lorenz AG prestaje postojati kao samostalna tvrtka. ITT je reorganizirao svoje poslovanje u Njemačkoj spajanjem tvrtki Lorenz, Standard Elektrizitätsgesellschaft i nekoliko drugih u novu tvrtku pod nazivom Standard Elektrik Lorenz (SEL). Naziv Schaub-Lorenz zadržan je kao robna marka za potrošačku elektroniku do 1979. godine, a robna marka ITT Schaub-Lorenz zatim se nastavila koristiti do 1987. godine.
Godine 1961. ITT je također postala glavni dioničar tvrtke Graetz. Godine 1987. SEL, do tada iznimno raznolika tvrtka, spojila se s francuskim tvrtkama Compagnie Générale d’Electricité i Alcatel, pri čemu je nova tvrtka bila poznata jednostavno kao Alcatel, a njemački dio poznat kao Alcatel SEL AG. Alcatel je na kraju poslovanje ranije tvrtke Lorenz (ITT audio-video electronics) prodao finskoj tvrtki Nokia-Graetz GmbH. Nokia nije više koristila zaštitni znak Schaub-Lorenz, a nakon 15-tak godina odustala je i od proizvodnje potrošačke elektronike kako bi se u potpunosti usredotočila na mobilne telekomunikacije. Prava na robnu marku Schaub-Lorenz naknadno su prodana 1999. godine i koristila su se uglavnom za kućanske aparate.
Radio-kasetofon ITT Schaub-Lorenz RC 500 bazira se na ukupno 22 tranzistora, od čega je njih šest u krugu AM/FM prijemnika, četiri su za izlazno audio pojačalo, sedam tranzistora je za kasetofonska pojačala (pretpojačalo, korekcijsko pojačalo, pojačalo za snimanje, ALC), jedan radi u krugu VF bias oscilatora, jedan je za kontrolnu lampicu stanja napona napajanja, a preostala tri su za regulaciju i stabilizaciju brzine vrtnje elektromotora. Svi tranzistori su silicijski (što je prilično napredno za uređaje iz sredine 1970-tih godina), osim T501 (2SB370) u krugu regulatora brzine vrtnje elektromotora koji je PNP germanijski.
AM/FM prijemnik sa šest tranzistora možemo nazvati osnovnim modelom tranzistorskog prijemnika iz 1970-tih godina kakav se najčešće ugrađivao u jeftinije stolne (prijenosne) ali i baterijske džepne prijemnike.
U FM tuneru tu najčešće rade dva tranzistora, jedan kao ulazno VF pojačalo (T1), a drugi kao lokalni oscilator i ujedno mješač za što se koristi termin samooscilirajući mješač (T2). Sa prvog MF transformatora L10 se dobiva MF na 10,7 MHz koja se dalje pojačava na tri stupnja selektivnog MF pojačanja (T3, T4 i T5). Pojačana MF se frekvencijski demodulira na ratio detektoru (L14, D4, D5). Napon sa ratio detektora koristi se za automatsku kontrolu frekvencije (AFC) preko varikap diode D1. Napon za automatsku regulaciju pojačanja (AGC) pak se uzima sa trećeg MF transformatora (L12) i ispravlja preko diode D2. Kako bi AGC bila što učinkovitija njome se istovremeno djeluje na pojačanje RF pojačala te prvog i drugog stupnja MF pojačanja. Često u shemama pojačala vidimo diode spojene paralelno LC krugovima MF transformatora (D8, D3). Tim diodama se limitira amplituda VF napona i time sprječava preuzbuda pojačala sa svim negativnim efektima koja ista nosi (izobličenja, samooscilacije, pogoršanje odnosa signal/šum i drugo). Dioda D8 u FM MF krugu svojim limiterskim (kliper) svojstvima također pospješuje potiskivanje amplitudne modulacije pri FM prijemu.
AM tuner se bazira na jednom tranzistoru (T6) koji obavlja sve tri funkcije tunera: RF pojačalo, lokalni oscilator i mješač. Dakle i ovo je samooscilirajući mješač. Generalno gledano, osjetljivost i kvaliteta AM i FM tunera može se ocijeniti već po broju ugrađenih tranzistora. Dva tranzistora u FM tuneru i jedan tranzistor u AM tuneru je neki minimum za upotrebljive tunere, no oni sa po tri i više tranzistora su svakako i kvalitetniji tuneri.
Dobivena AM MF na 470 kHz (L15/L16) se dalje pojačava na dva stupnja selektivnog MF pojačanja (T4 i T5). Slijedi diodni AM detektor sa D6, C46, C47, R37 i R38. I kod AM prijemnika se primjenjuje AGC (automatska regulacija pojačanja) kako bi demodulatorska dioda D6 radila bez izobličenja. U tu svrhu ona u propusnom smjeru mora dobivati mali prednapon (oko 0,1 V). AGC napon uzima se sa detektorske diode preko RC filtra R40/C33 kojim se iz amplitude audio signala dobiva proporcionalna vrijednost istosmjernog napona. Tim istosmjernim naponom djeluje se na prednapon baze tranzistora T4 čime se mijenja njegova kolektorska struja, a time i karakteristika pojačanja. Dioda D3 spojena između prvog i drugog AM MF transformatora ovdje također ima ulogu neizravne regulacije pojačanja, odnosno djeluje kao limiter (kliper) za prevelike amplitude signala koje bi mogle preuzbuditi MF pojačala.
Audio NF pojačalo je sa push-pull (protufaznim ili protutaktnim) izlaznim stupnjem bez izlaznog transformatora. Ovakav tip pojačala u našoj literaturi se naziva nesimetrično pojačalo u B-klasi. Do sada smo ga vidjeli ugrađenog u radio gramofon National SG-660D, radio-kasetofone Neckermann Radio-Cassetten-Tonbandgerät i Anita audio KC-2435 te vjerojatno i u neke druge uređaje. S obzirom da sve češće srećemo ovakav tip pojačala reći ćemo nešto više o njemu.
Naše audio pojačalo ima tri stupnja tranzistorskog pojačanja gdje je zadnji stupanj push-pull sa dva ista PNP tranzistora (T9 i T10). Ono što odmah primjećujemo kod ovog pojačala to je samo jedan audio transformator. Naime, pojačala sa istim tranzistorima u izlaznom push-pull stupnju često imaju dva transformatora, jedan ulazni (pogonski) za okretanje faze i drugi izlazni za ponovno spajanje dva protufazno pojačana signala u cjeloviti audio signal. Kod našeg pojačala potpuno izostaje izlazni transformator, a ulazni ima dva odvojena sekundarna namota. Sekundarni namotaji ovdje moraju biti odvojeni jer su baze izlaznih tranzistora na različitim istosmjernim naponima prema masi, otud i naziv nesimetrično pojačalo.
Kod ovakvog pojačala, umjesto preko izlaznog transformatora, zvučnik na izlazni par tranzistora može biti spojen na slijedeća tri načina:
- između kolektora i emitera izlaznih tranzistora te sredine baterije za napajanje
- preko elektrolitskog kondenzatora (balansni spoj)
- preko posebno izvedene zvučničke zavojnice koja ima središnji izvod
Izostavljanje izlaznog transformatora svakako ima neke prednosti jer transformator uvijek unosi neko prigušenje te harmonička i fazna izobličenja. Međutim, za prvi slučaj spajanja moramo imati simetrični izvor napajanja, odnosno dupli izvor napajanja, što u praksi može biti nezgodno (preskupo) posebice kod baterijskog napajanja. Ukoliko pak upotrijebimo balansni spoj nužna je upotreba elektrolitskog kondenzatora koji je opet sam po sebi nelinearan element te kao takav unosi izobličenja. U spojevima pojačala gdje su zvučnici vezani preko kondenzatora najviše problema nastaje kod prijenosa najnižih audio frekvencija (basova). Kondenzator mora imati dovoljno velik kapacitet tako da i na najnižoj audio frekvenciji njegov otpor još uvijek bude manji od impedancije zvučnika. Također, serijski spoj kondenzatora i otpora zvučničke zavojnice predstavlja zakretač faze što na vrlo niskim frekvencijama može preko negativne povratne sprege dovesti do nestabilnosti pojačala.
Izlazna impedancija nesimetričnog pojačala je relativno niska pa se može izravno spojiti zvučnik niske impedancije, no najčešće su to zvučnici od 8 Ω ili više. Temperaturna stabilizacija izlaznog para tranzistora obično se izvodi termistorima, diodama ili otpornicima. U našem slučaju ista je izvedena diodama D9 i D10.
U stranoj literaturi ovakav tip pojačala se ponegdje naziva SEPP (Single-Ended Push-Pull). U objavi Cijevno stereo PP pojačalo 2 x EL84 objasnili smo da se cijevna pojačala mogu podijeliti na dva osnovna tipa: SE (eng. Single Ended) i PP (eng. Push Pull). Razlika je što se kod SE pojačala u svim elektronskim cijevima pojačava čitav audio signal (i pozitivne i negativne periode), dok se kod izlaznih stupnjeva PP pojačala u zasebnoj cijevi (ili cijevima) posebno pojačavaju pozitivne i posebno negativne periode signala koje se zatim u izlaznom audio transformatoru ponovno spajaju u jedan originalni signal. Ovi pojmovi prenijeli su se i na tranzistorska pojačala s time što se PP pojačala sa tranzistorima mogu raditi bez stupnja za okretanje faze ako se koristi kombinacija komplementarnih PNP/NPN tranzistora.
Iz svega je pomalo zbunjujući naziv SEPP pojačala jer to istovremeno asocira na oba tipa pojačala, Single-Ended i Push-Pull. Pojačalo je svakako push-pull jer svaki izlazni tranzistor pojačava samo jednu poluperiodu napona. Naziv single-ended ili u drugom slučaju double ended se ovdje zapravo odnosi na način spajanja zvučnika izravno na te izlazne tranzistore. U našem slučaju izlazni tranzistori su spojeni u seriju (kolektor jednog sa emiterom drugog), a zvučnik se spaja jednim krajem na tu isti točku, a drugim krajem na napajanje (balansni spoj). S obzirom da su tranzistori i zvučnik međusobno povezani na jednu točku otuda naziv single-ended. Drugi način spajanja zvučnika na izlazni push-pull stupanj bez transformatora je posebnom izvedbom zavojnice samog zvučnika gdje ona ima središnji izvod. Tako sama zavojnica zvučnika predstavlja izlazni transformator sa središnjim izvodom pa se zvučnik više ne spaja na jednu nego na dvije točke izlaznih tranzistora. Takvo pojačalo se onda zove DEPP (Double-Ended Push-Pull). U svakom slučaju pojmovi single i double se ovdje ne odnose na broj transformatora ili tip pojačala, nego na način spajanja zvučnika na push-pull stupanj bez transformatora.
Kad smo već kod toga, negdje se koristi i oznaka SEPP-OTL, gdje je OTL (Output Transformer-Less) kratica za izlazni stupanj bez transformatora. U praksi se može naići na različite izvedbe tranzistorskih push-pull stupnjeva bilo u diskretnoj izvedbi ili u obliku integriranog kruga. Masovna upotreba ovakvih stupnjeva je u izradi različitih digitalnih (logičkih) i analognih integriranih krugova. Glede toga spomenuti ćemo i termin “Totem Pole” koji se odnosi na tranzistorski komplementarni izlazni push-pull stupanj bez transformatora iz kojeg je nastala TTL tehnologija (Transistor-transistor logic), a kasnije COSMOS (COMplementary Symmetry Metal Oxide Semiconductor), odnodno CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) tehnologija. Svi ovi nazivi se često isprepliću i koriste na razne načine pa sve može biti pomalo zbunjujuće (različiti nazivi se u različitim literaturama mogu različito definirati). Nama je važno prepoznati tipove, odnosno kombinaciju tranzistora upotrijebljenih u push-pull stupnju (PNP, NPN, N-MOSFET, P-MOSFET), način dovođenja ulaznog ili ulaznih signala, način odvođenja izlaznog ili izlaznih signala, načine izvedbe temperaturne stabilizacije, spojeve za smanjivanje izobličenja, za sprječavanje samooscilacija i slično. Glede toga, postoji vrlo puno izvedbi tranzistorskih push-pull pojačala i uvijek se može naići na sheme i spojeve koje je teško (odmah) u potpunosti razumjeti. Svaki takav spoj, osim što je odraz tehnologije određenog doba, također sa sobom nosi određene prednosti i nedostatke. Tako ni danas ne postoji “savršeno” push-pull pojačalo nego se odabire najpogodniji spoj s obzirom na mjesto primjene i druge specifične zahtjeve.
Izlazno pojačalo u našem uređaju (T7-T10) sa napajanjem 7,5 V i zvučnikom impedancije 8 Ω može isporučiti najviše do cca 0,8 W muzičke snage.
Dio pločice sa elementima izlaznog pojačala. Dolje su dva tranzistora 2SC458 u plastičnom kućištu (pretpojačalo i driver), slijedi transformator za dobivanje dva protufazna signala (okretač faze), zatim dvije diode HV10 za temperaturnu stabilizaciju i na hladilu izlazni push-pull tranzistori 2SB534.
Neki zvučnici imaju tri izvoda sa zvučničke zavojnice, odnosno uz dva krajnja izvoda imaju i središnji izvod. Tako je zavojnica zvučnika služila ujedno kao izlazni transformator push-pull pojačala. Kod našeg zvučnika to nije slučaj i središnje lemno mjesto je zapravo samo spoj sa masom tijela zvučnika preko kojeg se ostvaruje spoj sa masom pojačala i ostatka sklopova (šasije).
Elementi s oznakom HV10 (što bi trebala biti kratica za Hitachi Varistor) su zapravo germanijski PNP NF tranzistori kojima su izvodi baze i kolektora spojeni zajedno. To je onda električki gledano dioda pa je tako i nacrtano na shemi.
Za temperaturnu stabilizaciju tranzistora u push-pull stupnjevima pojačala u početku su se koristili termistori (NTC). Od sredine 1970-tih godina umjesto termistora sve više se koriste silicijske diode ili tranzistori u spoju dioda koji također djeluju kao temperaturno ovisni otpornici u krugu za osiguranje prednapona baze izlaznih tranzistora. Za razliku od dioda, tranzistori spojeni kao diode imaju vrlo niske struje curenja u nepropusnom smjeru. Obično se koriste u tzv. “strujnim zrcalima” kako bi se osigurala preslika struja koja teče kroz izlazne tranzistore na struju kroz regulacijski element. PN prijelaz izlaznih tranzistora i PN prijelaz dioda ili tranzistora za regulaciju su sličnog karaktera što se tiče otporno-temperaturne karakteristike pa se na taj način postiže dobra temperaturna kompenzacija. Za najbolje rezultate dioda ili tranzistor za temperaturnu stabilizaciju (regulaciju) mora biti termički vezan uz izlazni tranzistor kojeg regulira.
Čini se nelogično za naš uređaj iz sredine 1970-tih godina da se maksimalno štedi na tranzistorima za VF i NF sklopove, a onda se dva utroše na temperaturnu stabilizaciju umjesto jeftinije diode ili termistora. Mislim da sam jednom negdje pročitao podatak da su proizvođači tranzistora izdvajali lošije primjerke tranzistora u proizvodnji (npr. suviše velika preostala struja) te ih označavali i prodavali po jeftinijoj cijeni upravo za opisanu namjenu gdje te karakteristike nisu od značaja.
Pinch roller sa Capstanom, kombinirana glava za reprodukciju/snimanje i glava za brisanje. Iako je mehanizam sav prašnjav, a pogonska gumica je propala od starosti, čini se da ovaj kasetofon nije prevrtio puno kaseta.
Kasetofon ima vlastito audio pojačalo kojeg čini pretpojačalo sa T101, korekcijsko pojačalo sa T102 i T103, te izlazno pojačalo za snimanje sa T104 i T105. Tako se kod reprodukcije signal sa magnetske glave vodi na T101, zatim na T102 i T103, te nakon toga na izlazno audio pojačalo T7-T10. Kod snimanja signal sa mikrofona prolazi kroz serijski vezana pojačala T101-T105 odakle se dovodi na magnetsku glavu. Frekvencijska korekcija pojačala sa T102 i T103 ostvarena je negativnom povratnom spregom preko RC elemenata R124, C116, R125, C115, R118 i R117.
Prilikom snimanja radi krug automatske kontrole nivoa signala za snimanje. To je povratna veza gdje se audio signal sa izlaza pojačala (kolektor T105) ispravlja diodama D101 i D102, a tim naponom se onda regulira izlazna impedancija tranzistora T107 i T108. Tranzistor T108 tako predstavlja promjenjivo opterećenje (impedanciju) na izlazu iz pretpojačala sa T101 čime se automatski regulira amplituda signala za daljnje pojačanje.
VF oscilator za brisanje i predmagnetizaciju se bazira na tranzistoru T106 i transformatoru Tr101. Sa sklopkom S102 uključuje se kondenzator C130 čime se onda malo promijeni frekvencija oscilatora, sa 57 na 54 kHz. Ovo se koristi za izbjegavanje interferencije između harmoničkih frekvencija VF oscilatora kasetofona i frekvencija oscilatora radio prijemnika prilikom snimanja programa sa AM radio prijemnika. Elektrolitski kondenzator C129 služi za postepeno prigušenje rada VF oscilatora nakon isključivanja napajanja istog, kako ne bi došlo do pojave zaostalog magnetiziranja kasetofonske glave. Amplituda VF signala za brisanje je 36-48 V, a amplituda Vf signala za predmagnetizaciju kod snimanja (bias) je 40-60 mV.
Krug za regulaciju brzine elektromotora kasetofona (T501, T502 i T503) osigurava konstantnu brzinu vrtnje s obzirom na promjenu napona napajanja, promjenu temperature i promjenu opterećenja elektromotora. T502 i T503 su senzorski tranzistori, a T501 je izlazni serijski vezan regulatorski tranzistor koji kontrolira napon prema elektromotoru. Kao senzorski elementi promjene napona i temperature služe diode D501 i 502 i termistor HL501.
Tranzistor T801 je u krugu indikacije visine napona napajanja preko žaruljice 6 V / 30 mA.
Pločica regulatora brzine elektromotora kasetofona.
Mrežno napajanje uključuje mrežni transformator, diodni punovalni ispravljač i filtarske kondenzatore.
Naš primjerak radio-kasetofona ITT Schaub-Lorenz RC 500 je očito pretrpio jak udarac sa bočne strane gdje je skala prijemnika. Iako se plastika na tom dijelu raspala, metalna šasija u unutrašnjosti ipak je sačuvala sklopove od težih oštećenja. Ovaj primjerak radio-kasetofona vjerojatno nitko više neće moći restaurirati, no može dobro poslužiti za edukaciju ili za neke elektroničke dijelove.
Međutim, čak i da smo ovaj uređaj nabavili u mint stanju to ne znači da bi on danas bio neupitno električki ispravan i siguran za korištenje. Pokazalo se da su rani tipovi tranzistora, bez obzira da li su germanijski ili silicijski, kroz razdoblje od nekoliko desetljeća skloni degradaciji svojih električnih karakteristika bez obzira da li su u pogonu ili ne. Ovo se najizraženije manifestira kao pad faktora pojačanja tranzistora. Kod zamjene takvih tranzistora novima treba biti posebno oprezan jer su radio-sklopovi (posebno MF pojačala) često dizajnirani za točno određeni faktor pojačanja tranzistora. Ako pojačanje padne, time se degradira odnos signal/šum često do te mjere da se korisni signal više i ne čuje. Ako takav tranzistor zamijenimo drugim sa puno većim pojačanjem, to može dovesti do preuzbude, izobličenja i samooscilacija sklopova.
Iako su na zub vremena opće poznato najosjetljiviji elektrolitski kondenzatori kojima se s vremenom degradira i suši elektrolit (dielektrik), također i veliki broj tranzistora u uređajima do početka 1980-tih godina sami od sebe počinju gubiti faktor pojačanja (vidi objavu Grundig MINI-BOY 400). Stoga kod provjere starih elektrolitskih kondenzatora i tranzistora nije dovoljan osnovni test mjerenja kapaciteta, odnosno mjerenja omske ispravnosti tranzistora. Za kondenzator je osim kapaciteta potrebno izmjeriti unutrašnji otpor (ESR) i struju curenja na radnom naponu. Čak i ako su te vrijednosti u granici dopuštenog to ne znači da će se one zadržati i nakon nekoliko sati ili nekoliko dana od ponovnog pogona takvog starog kondenzatora. Isto tako za tranzistor nije dovoljno izmjeriti samo otpore na PN slojevima da se vidi da li je prekidi ili kratkom spoju, nego mu je također potrebno snimiti karakteristiku pojačanja kada je aktivno spojen u strujni krug.
Problem kod 50 i više godina starih elektroničkih uređaja naravno nisu samo kondenzatori i tranzistori već zub vremena može utjecati i na sve druge poluvodičke i pasivne komponente, a često i na izolaciju, električne kontakte, lemna mjesta (hladni spoj) i drugo. Ista stvar je i sa montažnim elementima i šasijom. Najgore je kada odlučite popraviti i osposobiti neki stari uređaj, a onda se naizgled jednostavni početni problem pretvori u noćnu moru jer sve što želite odšarafiti, demontirati, odlemiti ili pomaknuti jednostavno puca, mrvi se i raspada na najmanji dodir. Iako u tehnici postoji uvriježena uzrečica “napravljeno da traje vječno” realnost vrlo često pokaže da svaki elektronički uređaj ima komponente i dijelove koji posve sigurno ne traju ni približno vječno 🙂