Ton Kontrolü

Ton kontrolünde, ince sese ait (tiz) veya kalın sese ait (bas) frekansların kontrolü sağlanmaktadır. Diğer bir deyimle, yüksek frekanslı veya alçak frekanslı işaretlerin geçişi sağlanmaktadır.

Kısaca: Ton kontrolü, frekans kontrolüdür.

Bu nasıl olmaktadır?

Önce frekansın tanımını yapmak gerekir:
Değişik frekanstaki AC akım ve gerilimin sinüzoidal olarak değiştiği kabul edilir. Elektronikte, buna işaret (sinyal) akımı veya işaret (sinyal) gerilimi denmiştir.

Bir sinüzoidal işaretin değişimi, aşağıda gösterilmiş olduğu gibi belirli bir T zamanında tamamlanır.

Bu T zamanına, bir peryotluk zaman denir.

"T" zamanı işaretin frekansını belirler.

Frekans: 1 saniyedeki "T" peryotluk değişim (titreşim) sayısıdır.
Frekans birimi. Hertz (Hz), veya saniye başına değişim adedi (CPS) 'tir.
"T" ile f arasındaki bağıntı: f = 1 / T 'dir. f:Hz. T:Sn

"T" zamanı ne kadar kısa olursa.'T' frekansı o oranda yüksek olacaktır.
AC değişiminin en çok bilinen örneği şehir ceryanıdır.
Şehir cereyanı tek frekanslıdır 50 Hz.

İnsan sesinin elektriksel işarete dönüşerek bir devre içerisinde iletimi ise, 20 - 20.000 Hz. arasındaki değişik frekanslarla (tonda) olmaktadır.

Değişik frekans hakkında bir fikir vermek üzere Şekil 6.65 'te bir takım müzik aletlerinin ve insanın "Ah" sesinin dalga şekilleri verilmiştir Bunlar tek bir tona ait dalga şeklidir.

Ton değişimi olduğunda, yani tiz'li bas'lı çalındığında veya konuşulduğunda, şekildeki görülen dalga biçimleri bazen gözle ayırt edilemeyecek şekilde birbirine yaklaşacak, bazen de açılacaktır.
Diğer bir deyimle, değişik frekanslı dalgalara dönüşecektir.

İnce (tiz) seslerin frekansı yüksektir. (Y.F.)
Kalın (bas) seslerin frekansı alçaktır. (A.F.)

işte bu değişik frekanslı işaretler, yükseltecin ton kontrolü ile ayırt edilmektedir.

Şekil 6.65 - Bazı müzik aletlerinin ve "Ah" sesinin dalga şekilleri.

Ton Kontrolünün Uygulanışı

Şekil 6.66 'da 1W 'lık bir yükseltecin hoparlöründen çıkan sesin frekansına göre çıkış gerilimi değişim eğrisi verilmiştir.

Buna yükseltecin frekans karakteristiği denir.

Bu karakteristiğe göre, 40 Hz ile 19 KHz arası işitme bölgesidir.
Gerek insan sesinin gerekse bir hoparlörün en düşük frekansı şekilde görüldüğü gibi 20 Hz 'den başlıyor. Ancak, 20-40 Hz arasını her kulak işitmemektedir. İyi bir yükselteç ve hoparlör ile 100 KHz 'e kadar çıkılabiliyor. Ancak bu ölçü aletleri ile saptanabilmektedir.

Şekil 6.66 - 1 W'lık bir yükseltecın frekansa göre çıkış geriliminin değişimi ve K dıstorsiyon eğrisi

Şekil 6.66 'dan da görüldüğü gibi bir yükseltecin çıkışını sınırlayan şu iki etken vardır:

1. 40 Hz 'in altında ve 19KHz 'in üstünde çıkış çok zayıflamaktadır.
2. Şekildeki "K distorsiyon eğrisinden" takip edilirse, 100 Hz 'in altında ve özellikle 10KHz 'in üstünde "K" eğrisi birden yükselmekte, yani distorsiyon artmakta, dolayısıyla da sesin kalitesi bozulmaktadır.
Distorsiyon tam gücün yüzdesi (%) olarak verilmiştir.
Ton kontrolünün, bütün bu etkenler dikkate alınarak yapılması gerekir.

Potansiyometre, bas tarafına çevrildiğinde, Şekil 6.66 'daki karakteristik eğrisinin sol tarafındaki alçak frekanslar alınmakta, tiz tarafına çevrildiğinde ise, karakteristik eğrisinin sağ tarafındaki yüksek frekanslar ile çıkış yapılmaktadır.

Örneğin:
Bir orkestra dinleniyorsa, potansiyometre bas tarafında iken davul gibi, kontrbas gibi, tok sesli aletlerin sesi işitilecek tiz tarafında ise ince sesler işıtitecektir.

Bu işlem yükselteç içerisinde nasıl sağlanmaktadır?

Ton Kontrol İşlemi

1. Aynı Filtre İle Beyz ve Tiz Ayarı

Şekil 6.67 'de basit bir ton kontrol devresi verilmiştir.
Şekilden de anlaşıldığı gibi ton kontrolü için şu iki filtre (süzme) devre kullanılmıştır;

Birincisi, 0,002 nF 'lık kondansatör ve 1 M 'luk direnç.
İkincisi de, 0,01 µF 'lık kondansatör ve 500 K 'luk dirençten oluşmaktadır.

Burada, ile çıkışa verilmesi istenen Bas ve tiz frekansların ayarı aynı filtre ile yapılmaktadır.
Hangi, frekansın çıkışta kuvvetli alınması isteniyorsa, filtre direnci ve kondansatörü öyle seçilir ki, o frekansta toprağa karşı büyük empedans gösterirler.

Çıkışta zayıf alınması istenen frekansta ise, filtre direnci ve kondansatörü o frekansta küçük empedans gösterecek şekilde ayarlanır. Böylece, daha çoğu toprak üzerinden devre tamamlayan işaret akımı çıkışa daha zayıf olarak geçer.

Şekil 6.67 - Baz -Tiz ayarının aynı kondansatör ve direnç ile sağlanması

Bas - Tiz Frekans Ayırımı

Seri bağlı bir C kondansatörü ile bir R direnci, AC işaret akımına karşı şu empedansı gösterir;

Z = √R² + X²_C , X_C = 1 / ωC = 1 / 2πfC 'dir.

Görüldüğü gibi ,bir kondansatörün, değişken bir işarete karşı gösterdiği direnç şu iki özelliğe sahiptir:

1. İşaretin "f" frekansı ve kondansatörün "C" kapasitesi ile ters orantılıdır.
2. f, Hertz (Hz) cinsinden, C 'de Farad (F) cinsinden yazıldığında, "Xc" Ohm olarak çıkar.

X_C = 1 / 2πfC ile bulunacak direnç değerine, kondansatörün reaktansı veya "kapasitif reaktansı" denir.

Şekil 6.67 'de verilen kondansatörlerin reaktansları alçak ve yüksek frekanslar için hesaplanırsa, dirençlerin ayarlanması suretiyle, çıkıştaki bas ve tiz seslerin belirli bir oranda ayarı mümkün olur.

Alçak frekans ortalama değeri 1000 Hz olarak alınır.
Yüksek frekans ortalama değeri 15 KHz olarak alınır.
Eldeki bilgilere göre, gerekli empedans hesapları yapılırsa aşağıdaki tablo değerleri elde edilir:

Tablodan da anlaşıldığı gibi, gerek transistörden önceki gerekse de transistörden sonraki ton kontrolünde durum şöyle olmaktadır;

A- Transistörden Önce Ton Kontrolü

1. Kondansatöre seri R direnci "0" iken:

Z empedansı yalnızca kondansatörün X_C reaktansından oluşmaktadır. Bu empedans, Şekil 6.67 'den takip edilirse, alçak frekanslarda toprağa karşı, yüksek frekanslara göre 15 defa daha büyük bir direnç göstermektedir.

Yani, bas sesler, tiz seslere göre 15 defa daha kuvvetli olarak çıkışa doğru yönelmektedir.
Her ne kadar transistörden sonraki Ton kontrolünde R=0 iken alçak frekanslar da zayıflıyorsa da, yüksek frekanslara göre yine 15 defa kuvvetli olarak çıkışa yönelmektedir.

2. Kondansatöre Seri R Direnci Maksimum (1 MOhm) iken;

Kondansatöre seri direncin maksimum yapılması ton potansiyometresinin en sağa çevrilmesi ile sağlanır.

Yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi , transistörün girişindeki ton kontrolünde, R=1 MΩ 'luk direncin devreye sokulması halinde, kondansatörün önemi bir etkinliği bulunmamaktadır. Hem alçak hem yüksek frekanslar çıkışta maksimum değerine ulaşır.

B- Transistörden Sonraki Ton Kontrolü

Ton ayarında da 500 Ω 'luk direnç devrede iken her iki frekans kademesinde de 22 K civarında şönt empedans oluşmaktadır.

Bu değer çıkış işaretini bir miktar zayıflamasına neden olursa da, zayıflama hem alçak hem de yüksek frekanslar için eşite yakın değerde olmaktadır.

Ancak, R=0 ile R_mak arasında epeyce değişim olduğundan ince ayar hizmeti görür.
Görüldüğü gibi, seri bağlı C ve R 'den oluşan şönt empedans 'lı ton kontrolü pek tatminkar sonuç vermemektedir.

Bu nedenle hem bas hem de tiz ayarı olan ton kontrol devreleri geliştirilmiştir.
Daha gelişmiş devreler gerekmektedir.

Farklı Filtreler İle Bas ve Tiz Ayarı

Şekil 6.68 'de hem bas hem de tiz ayarını aynı şekilde yapabilen bir ton kontrol devresi verilmiştir.

Şekilde görüldüğü gibi alçak frekansların (Bass) ve yüksek frekansların (tiz) kontrolü ayrı ayrı yapılmaktadır.

Bass tarafının kondansatörleri C₁ ve C₂ daha büyük kapasiteli, tiz (treble) tarafının kondansatörleri C₃ ve C₄ ise daha küçük kapasiteli seçilmişlerdir.
Girişteki C₅ kondansatörü bütün ses frekanslarına karşı düşük reaktans gösterecek büyüklükte seçilir. Bunun görevi devreler arası DC etkileşimini önlemektir.

A- Alçak Frekansın (Bass) Ayarı

Alçak frekanslarda C₁, kondansatörünün reaktansı küçük. C₄ kondansatörün reaktansı ise büyüktür.

Alçak frekanslar C₁, üzerinden geçerek çıkışa gider.
P₁ potansiyometresi alçak frekansları kuvvetlendirip zayıflatmak için kullanılır.

Şekil 6.68 - Bas ve Tiz ayarlı ton kontrolü.

P, potansiyometresi, şekle göre en üstte, uygulamada saat yönünde (sağa doğru) en sona dönük iken C₁ kondansatörünü de kısa devre etmiş olacağından Bas sesler en kuvvetli haliyle çıkacaktır.

Bu sırada C₂ kondansatörü alçak frekansların bir bölümünün toprak üzerinden dönüş yapmasını sağlayarak dengeli çıkış verir.
Yani çıkışın yükselteç ve hoparlör kapasitesini aşmasını engeller ve parazitleri süzer.

P₁, potansiyometresi orta noktaya doğru çevrildikçe, C₁, kondansatörü devreye girer ancak C₁ 'e paralel bağlı durumundaki potansiyometre bölümünün direnci nedeniyle ve çıkışı yavaş yavaş zayıflayacaktır.

P₁, potansiyometresi, en altta iken, C₂ kondansatörü kısa devre olacağından alçak frekansların çoğunluğu toprak üzerinden dönüş yapacak ve çıkıştaki Bas sesler en zayıf değerinde olacaktır.

B- Yüksek Frekansın (Tiz) Ayarı

C₄ kondansatörü, alçak frekanslı işaretlere karşı büyük direnç gösterirken yüksek frekanslı işaretlere karşı küçük direnç göstermektedir.
Eğer P₂ potansiyometresi, şekle göre üstte ise yüksek frekanslı işaretler çıkışta maksimum şiddetle oluşur.

P₂ potansiyometresi ortaya doğru kaydırıldıkça C₄ kondansatörüne seri direnç gelmiş olacağından çıkıştaki tiz sesler zayıflamaya başlayacaktır.

P₂ potansiyometresi en altta iken, potansiyometre direnci tamamen devreye girmiş olacağından tiz sesler için çıkış tarafına doğru olan zayıflama da en büyük değerinde olacaktır.

Ayrıca C₃ kondansatörünün reaktansı da yüksek frekanslar için küçük olduğundan, gelen işaretler toprağa akacaktır ve çıkan tiz sesler işitilmeyecektir veya çok zayıf işitılecektir.

C₃ kondansatörünün bir yararı da, yüksek frekanslı parazitleri toprağa vererek distorsiyonu azaltmaktır.
Çok hassas çalışılması gereken yükselteçlerde belirli frekansları geçirip diğerlerine engel olan; alçak geçiren (Low pass), yüksek geçiren (High pass) ve bant geçiren (Band pass) filtreler kullanılır.