雖然測試數據和聽音效果并不完全一致,但是不能否認的是.測試數據是聽音效果的基礎,測試數據優秀的功放有不同的音效,效果出色的功放絕無不合格的測試數據。所以,為使放大器m“靚聲”.首先應有優秀的測試指標。
裝機后的初調只是使放大器能正常工作,欲有理想的測試指標,必需對部分電路進行一絲不茍的精密調整。本節將對普通DIY者極易忽略的調整項目,加以說明其調整的方法和要求。
1.推挽輸出級的靜平衡調整對靜平衡的要求極為簡單。不過是使放大器靜態輸H{級電流相等而已,一般裝機者選用配對輸出管即認為萬事大吉,其實不然。推挽輸出變壓器中,為充分發揮鐵心的高導磁率,實現以較小的繞組匝數得到較大的初級電感量,通常鐵心采用交錯插片而不留氣隙,加上初級匝數較多,只要有3mA以上的直流電流形成的恒定磁通即可使初級電感減小為原值的70%以下,既影響低端頻響特性,還使低頻驅動力大打折扣。
以致不少名膽機中設置完善的靜平衡調整電路,初調之后Rx被鎖定,在功放更換輸出管時,便于松開螺母進行再重調。下圖a為美國產TM-15M放大器的靜平衡調整電路。推挽每管陰極分別設有lOn測試板流取樣電阻,以便于分別測試兩管板流。
當調整R,時,雖然兩管總Rk值變化不大,但同時改變了柵極電阻的接入點使每管有效柵負壓產生變動,以達到兩管靜態板流相等。經計算,當Rx居中時.等效Rk最小為316ΩRx置于上、下端處為320Ω,調整Rx使兩管柵極電阻接人點改變,可使兩管自給柵負壓反方向變化約6%。下圖b為同定柵負壓平衡調整電路,由Ry調定的柵負壓經Rx中點和兩點30kΩ電阻組成分壓電橋,調整Rx可使(1)、(5)兩點輸出反向變化的負電壓。當Rx居中,橋路平衡,(1)、(5)點輸出各為Ry輸出柵負壓值的1/4.兩管柵負壓相等.Rx上調,使上管柵負壓增大板流減小,下管則呈相反變化。30kΩ電阻和Rx的比,即決定柵負壓調節范圍.lOΩ電阻用來檢測兩管陰極電流。當檢測(2)、(3),(3)、(4)之間電壓時,為上、下每管電流,初調整至(2)、(3)和(3)、(4)電壓近似相等時,可將mv表接于(2)、(4)之間,再細調Rx使電壓為Ov.則調整更精確,(1)~(3),(3)-(5)的電壓為推挽每管實得柵負壓值。
2.功放動態平衡的調整
靜平衡不佳只影響輸出變壓器的磁化電流,最終使功率頻響不平衡。動平衡是指推挽兩臂的輸出平衡。推挽放大器的輸出功率大、失真小的特點全出自推挽的平衡與否,如不平衡則推挽放大器的優點蕩然無存.不仔細調整動、靜平衡的推挽放大器.難免使人感到推挽不如單端的效果。動態平衡的因素首先是輸出管跨導是否一致.輸出變壓器兩臂是否對稱。如果采用配對或仔細檢測過的輸出管和輸出變壓器,縱有輸出不平衡也極有限,處理方法是人為改變兩路驅動信號的值,使輸出達到平衡.此種以人為因素使驅動信號的不平衡得到平衡輸出的方式,在業界被廣泛采用,其實用電路見下圖e。下圖c中雙三極管V是長尾式倒相器,Rk為上下兩三極管共用陰極耦合電阻(即所謂“尾”)。當Rk足夠大時,通過負反饋調整在兩管板極負載電阻Ra.、Ra,兩端得到近似相等的、相位相反的驅動電壓。為了調整兩管輸出電壓的差別.在中間接B+處接人約為R1=R21/5的電位器Rx.當Rx上調時,上管負載電阻減小.輸出電壓降低,同時下管Ra總值增大,輸出電壓升高,反之則相反。
以此不平衡的驅動信號,驅動兩臂不平衡的后級,將會在Rx的某一點.使放大器輸出電壓兩臂完全平衡。為了檢測輸出兩臂是否平衡.以示波器檢測兩輸出管板極端波形幅度最為方便。方法是采用Y軸有IOMHz帶寬的普通示波器,在Y軸探頭上串聯接人O.lμF/600V無極性電容器,經外置100:1衰減器直接測試兩板極信號電壓幅度,調整Rx使之幅度相同(通過示波器光屏標度直接比較)即可。放大器輸入信號可選擇lkHz為準,信號電平不超過放大器額定輸入電平。為求更好的測試數據,也可以在lkHz、SkHz、15kHz三點進行平衡測試。平衡調整以lkHz為準.當信號頻率升高到15kHz以上出現輸出不平衡,說明白倒相器開始,以后各級放大器中有一路頻率特性不佳,可在以下調試中重新檢測輸出變壓器兩組初級分布參數是否差別過大.對多層平繞的變壓器而言,兩組初級繞組對地分布電容差別極大.因此在頻率lOkHz以上負載阻抗降低,輸出電壓下降,為了使其在頻響曲線范圍內保持平衡,輸出變壓器繞組結構最低限度也應采用兩槽骨架的全對稱繞法。
3.放大器頻響曲線的測繪和調整
即使是自行DIY.也有必要通過測試繪出放大器頻響曲線.頻響曲線可以發現很多其他單項測試難以發現的問題。頻響測試只需一臺聲頻信號發生器,和一臺交流毫伏表。若無毫伏表,有10MHz的普通示波器也足可應對。最簡單的測試方法見下圖b,信號發生器應選用頻率范圍OkHz—lOOkHz的產品.被測放大器接入額定純電阻作負載.業余條件下可采用示波器測量輸入、輸出信號的峰一峰值作為幅度比較單位,以省去換算的麻煩。測試時首先置信號發生器于lkHz.幅度為lvP-p輸入放大器,調整放大器音量使額定負載電阻兩端有3Vp呻的信號電壓(此時約為1W的輸出功率)。然后從低端到高端選擇連續的不同頻率,重復進行測試.測試過程中在每次更換頻率后,用示波器確認輸入信號為1Vp-p(此時不能再調音量控制),得H{不同頻率下輸出的峰值。測試頻率點在100Hz以內每IOHz選點.lkHz以內每100Hz選點,lOkHz以內每lkHz選點,lOkHz—lOOkHz則每lOkHz取測試點。測試全部頻率點后計算每點頻率輸H{信號峰值,與1KHz輸出峰值的比,取對數得到各頻率下輸出的分貝數L.如下式:
L(dB)=20LgElp-p/Exp-p上式中,EIVp-p為lkHz輸出峰值,Exp-p為其他各頻率點輸出峰值,單位為V,算出各頻率點比值取對數后為L(dB)。用標準對數標度的坐標紙,將L值在Y軸上作點,相應頻率以X軸對應.連接各點則成為一張在輸出功率1W時測出的頻響曲線.如下圖a中的例子,可以看出某功放頻響30Hz—20kHz,為OdB.-3dB的頻響則為10Hz~30kHz,從頻響曲線中還可計算高低端頻響下降的斜率,以判斷放大器是否存在自激的隱患。如下圖a的曲線高端從20kHz開始下跌.到40kHz時降低為-4dB(音響中將頻率一倍的變化稱為一倍頻程OCT表示)。由下圖a可看出,其下降斜率為-4dB/OCT.而40kHz—80kHz則達到-8dB/OCT。無論低端還是高端下降斜率過陡時,都存在自激的隱患,限制了負反饋的反饋量,低端下降斜率過大,當頻率低到10Hz以下時電源濾波的效果及退耦作用變差.使多級放大器(二級以上)有自激的可能。從而形成在大信號觸發下產生阻尼振蕩,使聲音變得混濁不清,無層次可言。
從頻響曲線中確認有否擴寬頻響的必要。如欲使高低頻一ldB的頻率得到擴展,低端延伸的關鍵點是選取電感量大的輸出變壓器.使輸出端時間常數達到基準頻率10Hz,即要求初級電感在10Hz時的感抗不低于初級負載阻抗的3—5倍.再低則輸出變壓器成為龐然大物。高端頻率的延伸對電壓放大器而言,只要采用較低的板極負載電阻即可輕松達到。對輸出級而言,關鍵在輸出變壓器的分布電容.如選用最佳負載阻抗較低的功率管,可降低對分布電容的苛求。
改善頻響特性除擴展高低頻率以外,可使高低頻下降斜率在12dB/OCT以內。為延緩低端下降斜率,一般采取參差補償法.將放大器中2—3級時間常數電路(包括RC耦合電路和輸m變壓器)的轉折頻率相互錯開,使斜率變緩。三組轉折頻率中,頻率最高的一組轉折頻率可與頻響曲線開始下降頻率相等.甚至略高。因此,使輸出變壓器轉折頻率為此轉折頻率是最簡單的.可以不過分增大初級電感。其他兩組為RC耦合電路構成轉折頻率.應與上述頻率保持15Hz—20Hz的距離.例如OdB20Hz~20kHz的總頻響曲線.將輸出變壓器轉折頻率定為20Hz,驅動器輸出耦合電路取為10Hz.前級與驅動器之間耦合電路取為1Hz左右,則既可達到20Hz的低端頻響,也可使低端下降斜率保持在低于12dB/OCT的水平。驅動器耦合輸出電路下級為輸出級,功率管對最大柵極電阻值有限制.故取轉折頻率中間值。另一前級輸出RC耦合電阻、下級Rg都取470kΩ左右,只要將耦合電容選用0.33μF~0.47μF優質電容器,則轉折頻率可輕易達到1Hz左右。
綜上所述,對低端頻響不足的調整只作兩種調整即可奏效,一是更換輸出變壓器,對輸出負載阻抗為5000Ω者最小初級電感應不低于80H.最佳負載阻抗為lOOOOΩ者初級電感應不低于160H.以確保輸出級低端轉折頻率在20Hz以下。二是將前置級輸出耦合電路電容增大為0.33μF,另一耦合電路只要0.047μF足矣。以此參差法調整,可使低端頻響在20Hz以下,同時低端下降斜率低于-12dB/OCT。
高端頻響的延伸受到分布參數的影響.特別是各級放大器分布電容的影響,而分布電容的調整控制幾乎不可能.所以一般是采用較低的負載電阻,降低分布電容對轉折頻率的影響,盡量提高轉折頻率。過高的高頻響應會使放大器穩定性差,相移的增大也使施加負反饋更困難.所以在提高高端頻響的同時,采用階梯法人為設定頻響的高端頻率。為了使高頻下降斜率不過大,一般不采用直接并聯電容的方式,而是采用RC串聯網路在高端截止頻率之前先以較緩斜率使高頻下跌,先下一臺階再進入截止頻率,則使高頻下降斜率大為減小。目前膽機頻響上限在40kHz以下.為了避免40kHz以上高頻響應引起自激等負面效應,一般是在前置級之輸出端并聯接人RC網路,與板極負載阻抗配合形成在60kHz左右有12dB/OCT的下降斜率。由于板極負載多在47kΩ以上.RC網路常由30pF~270pF的小電容和4.7kΩ—16kΩ電阻串聯組成.改變此電容器可改變高端轉折頻率,改變電阻值則可改變衰減斜率。
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