老音響資料庫/蘇桑部落格

　　本文對Dynaco PAT-5提出一番改良,在聲音再生上顯著的改進,使之成為更優秀的前級擴大機。此處不打算像過去那樣吹噓這是「技術結晶」,使那些SP-3-A1或JC-2相形下成了廉價品,我們留著最後讓讀者自己去評估它的等級。

　　然而,關於本機,我們還是得澄清一下,此處所謂的改裝,並不是把Dyna電路之原型選幾個地方改改架構、換個鉭質電容器,或者換個金屬膜電阻等所謂的「吹毛求疵式」地修改一番。這種改良雖有效,但效果侷限在一點上,充其量,只是對原始線路了解的拓僕分新發揮到極致耳。如果這種基本線路的拓僕分析已達極限,那麼也沒啥好改良的了,剩下的唯一途徑便是更換了。

　　此處用一種特殊的方式去改裝PAT-5,我們著眼在前級放大器整體上對再生的限制情形,檢查了Dyna的PAT-5架構之功能中,線路的細部固然發揮並滿足這些功能,同時也包含著缺陷。

　　既然設計上的這些基本開關及控制功能已經十分令人滿意了,所以我們老早就決定,儘可能地保留原來PAT-5諸多的操作風貌。換句話說,在前面板上,無論就外觀上、或者使用上,新的設計都儘可能和原來PAT-5一樣,使所有的開關及控制保持原來的目的,唯一的一個例外是我們取消了音質控制。

　　圖一是新前級放大器簡單的方塊圖,這個新改良的前級放大器叫PAT-5/WJ-1。主要更改的線路包括二處:一是唱頭放大部份已JW-33取代原來的PC-33;二是新的電壓穩壓部份JW-32(僅供應±15伏特)代替了原來的PC-32和變壓器;其餘的改良還包括PC-34的高電平放大部份和不沿用原來的底盤佈線。原來的控制功能除了添加一個轆聲濾波器,並省略音質控制外,其餘各控制功能均保留。

　　瀏覽了從PAT-5換成PAT-5WJ-1所必需的改造,很明顯地知道,這不是一項隨隨便便一個晚上可以搞好的「工程」。事實上,PAT-5已經變成了一個軀殼,裡面百分之九十五的電路都改了。雖然PC-34部份仍沿用原來的部份,但所有的線路也做了某種程度的改變或修正。

　　這種改良因為過於複雜和工程浩大,是以並非以初學者為對象而設計的。然而更改的規模雖相當大,很明顯因三個新的部份相當簡潔,可大量仿製的設計,故仍可循序而行。改裝者在變更現存的PC-34部份及配線時,就真要用到一些測試技巧。有關這部份的問題,我們會將步驟一步步列出。

　　PAT-5/WJ-1能從很多方面開始著手「製作」。最好先要有一部舊的PAT-5,此機型廠商現已不再製造,而且也很容易弄到手,當然也可以利用已經改良過的PAT-5下手。AT-5的FET改良型同樣也可以拿來改裝,可是讀者也得知道,這麼做等於是一種冒險,廠商的保證書因此將無效。利用零件齊全的PAT-5套件更易於改裝;依最新的PAT-5完整組合之資料,大概約需十小時時間,或者更少些,如果你用新的套件改裝,則大約要花上十至十二小時。

更改的電路

　　在此先將所有的新電路部份做個介紹,或許對你有所裨益。我們就依唱頭信號經過前級放大器的順序介紹,然後添上一些對背景所做的透視。

　　所以我會想到改裝我自己的PAT-5,是因為經過聆聽及測試之後,愈覺得它愈不像PAT-5。改裝的工作約始自1976年秋季,當時主要為SID聆聽測試而換掉唱頭放大部份。

　　同時我也把原來高電平放大部份的IC(LM 301A)換成LM 318,就這樣我拿去做SID測試,這部份改良仍維持至今未變。過去這些年的TAA通訊中亦有為數甚多仿製成功的例子,去蕪存菁地大多數的改良均收入此處新的改良形式裡;PAT-5/WJ-1也就集合了諸多改裝改良之大成。

　　JW-33的RIAA等化部份溶合了為數眾多的風格,以重現原音,獲得良好的再生品質。新設計內最顯著改善之處在使用Signetics的NE 5534運算放大器──原來用的是TDA 1034;參見筆者在TAA 1977年1~4月上一系列的有關SID探討之文章(此文音響技術有譯,請參見自28期開始之「音頻放大器的SID詳論」一文──譯註)。此IC具有非常低之雜音、高增益、寬頻帶、高迴轉率和極高的輸出電流,此諸多特點均直接影響了再生特性。(編註:Quad 44亦採用此IC)。

 
　　線路如圖二所示,IC1是5.5倍增益(14.9dB)之緩衝放大,提供全然的輸入與回授環路之隔離(input-to-feedback loop isolation),改善雜音程度,增加了可用的環路增益,而且允許我們對等化網路的選擇有更大的彈性。等化部份單獨由IC2這枚負責,此IC置於反轉形式(即倒相放大形式──譯註),低增益。如此可允許等化網路之電容性電流(capacitive currents)相當小,以獲得最小之SID(藉著高阻值的R4),很明顯地,也有較高的整體回授因數。

　　就反轉形式而言,此種回授網路之採用,係較為「理想」允許本級增益在20KHz以上維持一致的低落,可減少潛在性的高頻(HF)問題。此網路必須使用誤差較小的金屬膜電阻及聚苯乙烯電容,以保持正確性;若要求絕對正確,也可以再加以調整。這些因素加上獨立的輸入級,可完全免除RIAA響應受唱頭效應之影響。

　　RIAA前置放大器的總增益是34.9dB,如果需要的話,也可藉著調整R4隨意變更(而不改變頻應形狀);利用Rx和Cx則可以獲得平坦的響應。射頻干擾(RFI)濾波係依靠IC1前之鐵淦氧化體磁珠(ferrite beads)和R1(視不同情況而異)。唱頭之負載電阻係採用一枚金屬膜、誤差為1%之電阻,並且對不同唱頭之電容性負載值亦可調整,以取得近似平坦之響應。所有可調整的元件,包括Ct C3和R7,在我們改裝的雛型中均採直立在舊的電路板上。如果適當地使用儀器,RIAA等化部份之調整過程甚容易;適當更換C3 C5和R7,然後調整增益至指定值,便得最佳之結果(請參見表一)。

　　JW-33唱頭放大部份之輸出阻抗為100歐姆,足以驅動不同的負載,而不產生失真或頻率響應有滑落(roll off)效應。

電源供應

　　由於額外的加載在原來的PAT-5稽納穩壓電源供應上,電壓變動的抑制及哼聲電平相形下就顯得不足。因此,我們重新設計了電源供應。此部份連同W-32之電源供應,包括足夠目前(甚至將來)使用容量之主變壓器,具有非常低交流聲之±15伏特輸出。線路很簡潔如圖三所示,採用三端子之IC穩壓器。

　　穩壓器IC1及IC2固定於機殼底座上,以獲得最有效之散熱並延長壽命。雖然不這麼做亦有未出問題者,然如此使用下溫度甚易上升,即使不加負載亦然。利用底盤下之底殼散熱的結果是溫度只上升攝氏5°,即使加上PAT-5的外殼亦然──PAT-5「總是」設計得合理,具備明顯的優點。加上負載可供應達106mA,±15伏特,足敷此電路之用。

　　電源供應器的雜音電平低於100uV RMS,加上合適的直流穩壓器,替前級放大電路帶來相當的穩定度,免除了哼聲的困擾。

高電平放大級

　　PAT-5的第二個部份是在PC-34上,包括所有高電平放大級。PAT-5/WJ-1仍沿襲之,但把它叫做PC-34[M],以示和PC-34區別,代表改良型。

　　原來的PC-34線路仍具爭論性,且焦點集中在301A輸出級。在原來線路裡面的幾個問題中,非議301A本身的倒沒有非議301A如何被使用來得多。本線路是屬於二個極點補償法的修正形式(參見National Semiconductor之資料),這個補償限制了迴轉率,對戰太信號而言較不利,且易犯共模錯誤(common mode error)──尤其在301A中。如果設計者以同樣美金廿五分的IC,採「前饋」(feedforward,意即去補償──decompensated)反轉放大方式(參見有關SID部份專文)或許效果會來得更好些。即使不如此,至少也要限制外形相同之代用的線性IC種類。

　　輸入緩衝在PC-34上是個微妙的問題。單一的增益加上射極隨耦電路顯然難於穩定,對低失真亦難樂觀,改良後的型式如圖四所示。

　　為穩定此線路以避免寄生振盪的產生,我在工作檯上測量了三次,觀察隨機音程(randomintervals)測試。對PAT-5在聲音上的變化,這可算是另一種音源。我增加R302到1KΩ、R304到3.3KΩ以降低射極電流並減少射頻頻寬,然後藉著RA使Q302之射極衰退,如此持續降低本級之環路增益,以求得穩定度。改良後的這級因而更穩定,雖然在高電平輸入(約3伏特)時有少許非線性損失。R307換成1.5KΩ 1%以減少負載效應,並使穩定平衡。

　　其餘變更的地方還包括鉭質傍路電容的使用及改用大電容量的鉭質交連電容C301和C307。這些更改使得最糟糕狀況下的失真約只0.005%。

　　在PC-34上之次一級是高頻濾波電路。因為始終無法改得令我滿意,所以我決定不要它,改用其他方法以達到濾波目的。最簡單的高、低頻濾波器就是採用完全被動式濾波,當然不會產生失真問題。圖五所示之低頻濾波器實際是個12dB/OCT、20Hz的轆聲濾波器,取代了從前的50Hz、6dB/OCT線路。圖六所示為6dB/OCT、10KHz的高頻濾波器,較原先在10KHz已衰減10dB來得好些。對某些音響迷而言,若覺得效果不彰,可加大CA和CB之容量,以降低轉折頻率。

　　輸出級改良的部份見圖七所示。C301此時為一平坦、固定增益(21dB)的放大級,藉著C302使超聲波呈滑落響應。輸出端的L型衰減器使本即成為200歐姆之源阻抗,並沖淡隔離線上電容量之影響。

　　原來LM318運算放大器使用在IC301這兒表現得很好。新的NE5534之雜音電平更低。注意,本線路採直接交連,所以需要微量的直流補償,典型值約±50mV(或者更少)。原來的C321(現因直接交連為一跳線所取代)仍可留著,以二枚100uF,正極對正極串聯連接之鉭質電容器取代。這是為了後級功率擴大機無輸入交連電容,或者擔心50mV的直流輸出問題而引起之變通方法。(下期續)

轉載音響技術第58期OCT. 1980 Dynaco PAT-5前級之改裝/Walt Jung David White 原作/趙健雄 譯述