Maar door de
toenemende gevoeligheid van de toestellen werd men nog met een ander fenomeen
geconfronteerd. Bij de ontvangst van de nabijgelegen stations dreigden de tweede
en de volgende versterkingstrappen overstuurd te geraken, met vervorming van het
signaal als gevolg.
Beide fenomenen
vroegen naar een oplossing waarbij de gevoeligheid van het toestel zou afnemen
bij sterke signalen en toenemen bij zwakke signalen. En dus werd er gedacht om
lampen te produceren waarbij de gevoeligheid regelbaar zou zijn. Door de lamp zo
te construeren dat de elektroden in de lamp niet volledig concentrisch waren
opgebouwd, verkreeg men een lamp met regelbare steilheid. Dat wil zeggen dat de
karakteristiek van de lamp niet meer recht is, maar verloopt volgens een kromme,
waarbij de gevoeligheid van de buis klein is als er een hogere negatieve
voorspanning aan het stuurrooster ligt en groter wordt naarmate de voorspanning
daalt.
In de
bijgevoegde grafieken zien we duidelijk het verschil tussen een buis met een
vrij rechte karakteristiek (K en L) en een buis met regelbare steilheid (V en
M). De lamp met regelbare steilheid heeft zelfs bij een negatieve voorspanning
van 42 volts nog een geringe geleiding, terwijl de gewone buis bij 10 volts al
volledig spert. De buis met variabele steilheid wordt daardoor over een groot
gebied regelbaar.
Figuur 3 toont twee vereenvoudigde
schakelingen waarbij de versterkingsfactor regelbaar is. In het eerste geval
wordt de versterkingsfactor geregeld door met P1 de negatieve voorspanning te
regelen. Bij een grote negatieve voorspanning (loper van P1 beneden), is de
gevoeligheid van de HF trap klein. Bij een kleine voorspanning is de
gevoeligheid groot. Hetzelfde effect kan men bereiken door de kathodeweerstand
te regelen. De hier getekende schakelingen zijn maar didactische voorbeelden, in
de praktijk werden ze zo niet uitgevoerd.
Maar nu stond men nog voor het
probleem: hoe de gevoeligheid (automatisch) instellen in functie van de sterkte
van het ontvangen signaal. De meest logisch oplossing lag erin om - op een
bepaalde plaats in de radio - het ontvangstsignaal te capteren en op één of
ander manier terug te voeren naar de regelbare buizen of anders gezegd: het
signaal omzetten in een regelspanning die de buizen zou sturen. Daar het
ontvangstsignaal een wisselspanning was en de regelspanning een gelijkspanning
moest zijn, lag het voor de hand om de regelspanning op te pikken na de
detectie. Daar bevindt er zich een gelijkspanning, de gelijkgerichte draaggolf,
die in grootte afhankelijk is van het ontvangen signaal en die zodoende
voor de sturing gebruikt kan worden.
In het bovenstaande schema zien we een detectietrap met één diode. Na de diode treffen we een gemoduleerde gelijkspanning aan die opgebouwd is uit twee componenten: een gelijkspanningscomponent (het niveau van de gelijkgerichte draaggolf) en een wisselspanningcomponent, de modulatie van de draaggolf.
De
modulatie vloeit via de condensator C5 weg naar de volumeregelaar en vormt daar
het audiosignaal, dat zal versterkt worden door de laagfrequent versterker. De
gelijkspanningscomponent wordt door de C5 geblokkeerd en is dus na de
condensator niet meer aanwezig. Als we nu de gemoduleerde gelijkspanning (voor
de condensator) afvlakken (de rimpel wegnemen) door een netwerk van R2 en C2,
dan ontstaat er een zuivere gelijkspanning over C2 die als regelspanning kan
gebruikt worden. De regelspanning zal groot zijn bij de ontvangst van een sterk
station en klein bij de ontvangst van een zwak station. Die regelspanning wordt
dan via R4 naar het stuurrooster van de lamp gevoerd. Daardoor zal de
versterking van deze trap afnemen en de gevoeligheid van de ontvanger
verminderen. Verkleint de regelspanning (bij ontvangst van een zwakker station)
dan neemt de gevoeligheid van de ontvanger toe. Het is duidelijk dat deze
schakeling een stabiliserend effect heeft. De ontvanger zal de neiging hebben om
terug te vallen op een gemiddelde, waardoor de sterkte van het signaal binnen
een bepaalde grootteorde blijft.
Samengevat: de
gemoduleerde gelijkspanning wordt door de koppelcondensator enerzijds en het RC
netwerk anderzijds in twee componenten ontleed: de wisselspanningcomponent wordt
het audiosignaal, de gelijkspanningscomponent wordt de regelspanning
(gelijkspanning over C2). Het beoogde doel van een automatische sterkte of
volumeregeling werd dus bereikt: bij een sterk signaal ontstaat er na de
detectie een grotere negatieve spanning, die als regelsignaal teruggestuurd
wordt naar de roosters van de vorige trappen en het signaal neemt af. Bij een
zwak signaal is de regelspanning klein en de versterking blijft groter.
Het is
natuurlijk ook mogelijk om de AVR spanning op te bouwen over een weerstand die
in serie staat met L, zoals in het schema hieronder afgebeeld. Verder is de
schakeling volledig analoog opgebouwd met het schema van figuur 3.
Uitgestelde
automatische volume regeling
De hierboven
besproken schakelingen hebben maar één nadeel: er treedt ook bij zwakke
signalen een vermindering van versterking op. Het zou maar echt mooi zijn als de
AVR in werking trad wanneer het signaal een bepaald niveau bereikt heeft. In dat
geval zouden de allerzwakste signalen een maximale versterking krijgen. Ook
daarvoor is er een oplossing gevonden. Door een tweede diode in te schakelen die
pas later begint te geleiden, kan de AVR uitgesteld worden. Het principe van die
schakeling wordt getekend in onderstaande figuur. In de kring van de tweede
diode wordt een tegenspanning aangebracht - hier getekend als een batterij - die
een drempel vormt. Pas als die drempel overschreden wordt, gaat de diode
geleiden en wordt er een spanning over R5 opbouwen. De AVR komt pas in werking
na de overschrijding van de drempelwaarde (het hoogfrequent of MF signaal komt
via C6 naar de tweede diode).
In de praktijk werd de schakeling
natuurlijk niet zo uitgevoerd, maar werd de drempelspanning ontleend aan de
kathodespanning van de lf trap. Het lag dan ook voor de hand om de twee diodes
onder te brengen in de eerste laagfrequentlamp en gebruik te maken van de
gemeenschappelijke kathode. En zo ontstonden de LF triodes met twee ingebouwde
diodes, b.v.: 75, 6Q6, 6R7, ABC1, EBC11, EBC3.
Een andere veelgebruikte schakeling is
deze waar het remrooster van de (laatste) MF lamp de rol opneemt van anode van
de “clamping” diode. Buizen zoals de EAF41 en EAF42 werden voor die
toepassing ontworpen. Het zijn penthodes met regelbare steilheid, voorzien van
één extra diode en een uitwendige aansluiting voor het remrooster (bij de
meeste penthodes is het remrooster inwendig verbonden met de kathode).
Onderstaande curven geven duidelijk het effect aan van de uitgestelde AVR in vergelijking met de gewone AVR. De uitgestelde AVR komt maar in werking vanaf punt A. Signalen kleiner dan 200µV worden maximaal versterkt. Signalen groter dan 200uV krijgen minder versterking.
Praktische
toepassing
Aan de
hand van het schema van een wisselspanningstoestel met vijf
buizen kunnen we zien hoe de uitgestelde AVR (getekend in dikke lijn)
praktisch gerealiseerd wordt. De eerste diode (links)
zorgt voor de detectie. De tweede diode (rechts in de lampe détectrice)
zorgt voor de AVR regelspanning. Kathodeweerstand R2 levert de drempelwaarde
voor de uitgestelde AVR. In dit geval worden er maar twee
lampen door de AVR spanning gestuurd, de RF trap (lampe HF) en de MF trap
(lampe MF). De mengtrap is niet aangesloten op de AVR lijn. Bij radio’s uit de
jaren zestig wordt er geen extra HF trap meer voorzien en staat de mengbuis wel
aangesloten op de AVR leiding.
Foutzoeken
in de AVR
Heel wat fouten
in het AVR systeem worden niet hersteld omdat men zich vaak niet bewust
is dat het systeem niet meer perfect meer werkt. Defecten aan het AVR
systeem hebben nooit tot gevolg dat de radio niet meer speelt en sommige
verzamelaars zijn reeds tevreden als er klank uit de radio komt. Want fouten in
het AVR systeem hebben meestal als gevolg dat sterke signalen te sterk doorkomen
waardoor de sterkteregelaar teveel moet teruggedraaid worden. Wil men dan
zwakkere signalen ontvangen, dan moet de sterkteregelaar weer opengedraaid
worden. Een radiotoestel dat uitgerust is met een goed AVR systeem en een goed
antennesysteem vertoont een grote gevoeligheid voor alle stations, zonder dat de
sterkere signalen uit de luidspreker bulderen en bij het verdraaien van de
afstemknop over de band, rollen de diverse stations a.h.w. uit de luidspreker.
Fouten in het
AVR systeem worden praktisch altijd veroorzaakt door lekkende of slecht werkende
condensatoren, maar het is ook mogelijk dat de weerstanden verlopen zijn,
alhoewel de waarden daarvan niet echt kritisch zijn. Wanneer de waarde van de
weerstanden echt te hoog oploopt, wordt de tijdsconstante te groot en reageert
de AVR te traag. Dit manifesteert zich vooral door een tijdelijke ongevoeligheid
nadat het toestel op een sterke zender werd afgestemd. De ontvanger komt maar
langzaam tot zijn normale gevoeligheid en het afstemoog blijft een tijdlang
gesloten. De waarde van de weerstanden ligt in de orde van één of enkele MOhm.
Omdat de componenten van de AVR leiding in een rustige elektrische omgeving
staan, geen hoge spanningen of stromen, lopen de weerstanden niet warm en hebben
de condensatoren niet de neiging om door te slaan. Wisselende
temperatuurverschillen tijdens een lang verblijf op zolder of door vocht tijdens
een lange verbanning in de kelder, doen de componenten soms meer aftakelen dan
een regelmatige werking. Condensatoren van SBR uit de dertiger jaren zijn
bijvoorbeeld nogal gevoelig aan de gevolgen van langdurige verbanning en vaak
werkt de AVR van die toestellen niet meer naar behoren.
Het is in elk
geval raadzaam om bij elke historische radio de AVR lijn steeds te controleren
en eventueel de condensatoren preventief of
bij wijze van controle te vervangen, want een geringe lek in de
condensatoren kan de goede werking
van de AVR reeds verstoren. De weerstanden kunnen met een universeelmeter
met een meetbereik tot 20M OHm nagemeten worden op hun waarde. Spanningen op de
AVR lijn moeten altijd gemeten worden met een buisvoltmeter of met een
hoogohmige digitale meter. De meeste digitale meters komen hiervoor in
aanmerking. Toch is het raadzaam om de inwendige weerstand van het meettoestel
in de handleiding op te zoeken en na te gaan in welke mate de spanningen in de
AVR lijn kunnen wijzigen bij de meting. Zo kan een meettoestel met een
ingangsweerstand van 10Mohm de spanning van de AVR reeds voor 20% doen afnemen
als er in de AVR leiding weerstanden van 2 MOhm worden gebruikt. In dat geval
moet de wijziging ten gevolge van de meting wel vast te stellen zijn op de
afstemindicator. Een afname van de AVR spanning doet de versterking van het
signaal toenemen en dus moet het afstemoog meer sluiten.
Zuiver
theoretisch kan ook de diode defect zijn, maar in de praktijk is dat zelden het
geval.
Om even
praktisch te zijn, keren we terug naar het schema van de
wisselspanningsontvanger hierboven. De twee condensatoren in het schema die
verbonden zijn met de dik getekende lijn, behoren exclusief tot de AVR leiding.
Die moeten altijd gecontroleerd worden, hetzij door meting, hetzij door
preventieve vervanging. Opgepast het kan zijn dat het volume bij ontvangst van
sterke stations verminderd bij vervanging van de condensator door een nieuw
exemplaar. Laat je vooral niet verleiden om de condensatoren te verwijderen,
omdat de radio dan harder gaat spelen. Ook de ontkoppelcondensator C3 in de
kathodeleiding van de “lampe détectrice” kan aanleiding geven tot een
slecht werkende AVR. Omdat de toenmalige elco’s niet van zo’n goede
kwaliteit waren, komt die altijd onder verdenking te staan. Cd kan door
uitdroging aan waarde verliezen of een weerstand opbouwen en dan wordt de
detectie ongevoeliger. De koppelcondensator tussen de anode van de “lampe
HF” en de diode van de uitgestelde AVR (rechts) is zelden oorzaak van slecht
functioneren. De weerstanden in de AVR lijn mogen afwijkingen hebben tot 20 à
25 % zonder dat daarvan enig effect te ondervinden valt, althans als de
condensatoren in de lijn nog goed zijn. Bij groter verloop doet men er toch best
aan ze te vervangen.
Verstrekte
AVR
Bij de
ontwikkeling van de eerste buizen met regelbare steilheid was het dynamisch
bereik niet zo groot als bij de latere types. Daardoor kon het mogelijk zijn dat
de regelspanning van de detectiediode niet toereikend was om de AVR effectief te
laten werken. In dat geval moest de regelspanning “versterkt” worden.
Er zijn twee
methodes om dit te realiseren. In het eerste geval wordt de gelijkspanning
die de detectiediode aflevert gewoon door een extra buis versterkt.
Meestal is dit een triode die als gelijkspanningsversterker wordt geschakeld
(zie schema).
In het tweede geval versterkt men het
MF signaal en wordt dat versterkte hoogfrequent signaal gelijkgericht door een
tweede diode. In het schema van de Midwest wordt de extra penthode achter de
laatste MF buis geplaatst. Het hoogfrequentsignaal wordt afgenomen van de anode
van de MF buis en gaat via C naar het rooster van penthode A, die het signaal
versterkt.
Het versterkte signaal op de anode van lamp A wordt via C naar anode van de diode geleid, die het signaal gelijkricht en het zo omvormt tot een (versterkt) regelsignaal. Merk op dat de penthode in een aparte afgestemde kring L geschakeld staat (uiteraard afgestemd op de MF frequentie). Met de ontwikkeling van lampen met een groot regelbereik in de steilheid, moesten dit soort schakelingen niet meer toegepast worden.
Stille
afstemming
Het succes van
de radiotechniek zette de fabrikanten op het einde van de jaren dertig ertoe aan
hun luxe toestellen te voorzien van een aantal snufjes. De AVR was gewoon goed
geworden en werd zelfs in de meest eenvoudige modellen toegepast. In de
luxetoestellen met een hoge gevoeligheid combineerden de producenten het AVR
systeem met een extra schakeling om een stille afstemming te bereiken.
Door de grote gevoeligheid van die toestellen was de ruis tussen de zenders
tijdens de afstemming nogal storend en om dat te voorkomen werd er een
schakeling ontworpen die de laagfrequent versterker dichtkneep, als er geen
ontvangst was.
In theorie is het systeem van stille afstemming vrij eenvoudig maar in praktijk blijkt dat helemaal niet het geval te zijn. In de hier beschreven toepassing regelt lamp S (silence) de instelling van de eerste versterkingstrap lamp A (amplificateur). D1 is de detectiediode en D2 levert de uitgestelde AVR spanning. De anode van D1 is via de secundaire van T over R1 verbonden aan het rooster van lamp S. Als er geen signaal ontvangen wordt, dan ontstaat er over de diode geen spanning en dus ligt het rooster van buis S op het potentieel van de kathode. Hierdoor gaat de buis stroom trekken. Over de anodeweerstand R5 ontstaat er een spanning ten gevolge van de anodestroom. De anodespanning van lamp S daalt, maar ook het rooster van lamp A dat over R4 verbonden is met de anode van lamp S. Het rooster van lamp A wordt hierdoor negatiever tegenover zijn eigen kathode en de lamp gaat sperren. Wordt er afgestemd op een relatief sterk station dan gebeurt er het omgekeerde. Over D1 ontwikkelt er zich een spanning, het rooster van lamp S dat verbonden is met de anode krijgt deze negatieve spanning toegevoerd en de lamp sluit. De anodestroom van lamp S neemt af en de anodespanning stijgt, alsook de roosterspanning van lamp A, die terug op haar werkingspunt komt. Lamp A versterkt nu het toegevoerde audiosignaal dat op zijn stuurrooster komt via C4 en de volumeregelaar R.
Maurits Eycken
Hoofdredacteur
Retro Radio
