為布袋戲班子打對台出一次餿主意──無限功率擴大機 @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

　　在音響技術幹個小主編,有許多時候真會讓人遇到一些啼笑皆非的事情。且莫說那些正在裝機器,哼聲怎麼壓都無效,結果靈機一動拿起電話筒就撥393-9807的趣事。專程從中南部抱了一二十公斤重的擴大機前來「下問」的也大有人在。結果一掀開機箱蓋,100P誤成103者有之,CBE弄不清楚有之,真可謂光怪陸離......。

　　話說數月前,ESS後級之再仿製刊出時,便有某「讀兄」前來「候教」。此兄問題不算複雜,卻頗富挑釁意味。他說最近家居附近有某布袋戲班,為了戰無不勝的對台戲,請他裝一部五百瓦以上的擴大機。又聞音響技術試裝ESS頗具威力,用此線路一試,接成BTL可以嗎?

　　此問題倒也在一剎時把小主編給問住了。500瓦?BTL?布袋戲?瓦特數竟成了計量火力的TNT噸位！

　　我問他,那個戲班子用什麼喇叭?他一時也答不上來。於是小主編立刻乘勝追擊,曉以「火力」精義說：若只要聲音大,容易透頂,不信可找四只32吋口徑的戶外用號筒式大喇叭,在戲台兩邊掛將起來,最好掛高一些,但射口要略朝下,然後,只要用每邊100瓦的萬能老虎,一聲道推兩個大喇叭(並聯起來正好8歐姆),那麼只要開滿半功率,便足可把戲臺下重聽者除外的全部觀眾給趕跑了。如若射口集中朝向對台,造成聲焦點後,必可使對台唱不成戲！

　　此兄乍聽甚悅,唯一轉念,問題又來了：

　　「可是聽說對方的功率是400瓦！」看樣子他是為不辱使命而來的,非弄個500瓦回去壓制壓制不可。

　　「以寡擊眾,以少勝多,以一當十你可曾聽過？」

　　「那麼,你們為什麼不做25瓦要做250瓦的ESS?」聽口氣,此兄未必好惹。

　　「因為現代的Hi-Fi喇叭效率普遍很低,再加上想要獲得良好的動態範圍......」其實,有些時候我也搞不清楚,為什麼擴大機要100瓦、200瓦、300瓦......越弄越大,越弄越重,重到要兩個人來抬,但此刻顯然不得不找一些書上(當然有些書是我自己寫的)的理由來說服他。

　　「不過,問題是不管怎麼樣,對台戲打贏打輸我沒責任,只要我替他弄到500瓦的機器！」

　　聽此語氣,此兄顯然在耍賴了,於是我只好獻他一些絕招：幾張稿子線路一畫,他亦樂得點頭而去。為免此「無限功率」設計之絕招失傳,特以筆記之如下,願我同好共同發揚而光大之。

萬能驅動板派上用場

　　為了救急,我只好把萬能驅動板給搬了出來,但絕無意為讀者服務部多推銷兩片萬能驅動板,因為我肯定地告訴他,你不必用5415/3440來驅動,它不但太奢侈,且威力不大,最好找幾個高耐壓高雜音的晶體來驅動,那麼在我方嘶聲力竭時,雜音仍有散彈的威力,使對方不得猖狂。

　　線路的接法至少有五種,茲特介紹三種如下：

2N3055的接法:

　　2N3055實在是便宜的不得了的晶體,如果還嫌它貴,舊貨攤上有的是半新不舊的同型晶體,每顆售價台幣十元以內,挑它幾顆耐壓在60伏以上的就可以了。

　　其接法如圖一：

　　圖中R2、3及R5、6、7都可以用0.27或0.1歐姆者,R1、4可暫接5歐姆,在試機時再予調整。

塑料包裝晶體之接法：

　　現今,塑料包裝,集耗在20到30瓦間的中功率晶體,售價實在便宜,如能選其耐壓在60伏以上者,用於此處,實在非常適宜。唯此時至少要用五對,其中一對當驅動,另四對則併聯輸出。

　　其接法則與28期69頁上圖完全一樣。

全對稱輸出接法：

　　如果你很介意於全對稱和準對稱輸出之間的差異的話,這塊萬能驅動板很容易就改成全對稱的接法,在線路板上,只要把(8)(9)兩個接點連在一起,而在第(7)接點的整塊銅箔上,則把39歐姆接點和100歐姆並聯0.05uF處切開,就成了。但為了識別方便起見,不妨把原有之(7)接點改為(8),而被切開的100歐姆及0.05uF端則為(7)接點。

　　作全對稱輸出的接法時,我仍建議採用五對以上的塑料包裝晶體來並聯。其接法如圖二。由圖中你可以發現接法比準對稱要容易看得多了,其實全部只少了一個47歐姆的電阻和200P的電容而已。R1及R6大約要用到15歐姆以上,其他一律用0.47歐姆者。

每單元100瓦的設計

　　架構確定之後,接著要開始實際裝機,及各數值的確定。

　　首先決定需要的輸出電力,原則上以100瓦為目標,4歐姆變壓器負載,所需電壓大致有±60伏已足夠了(本電路之電壓利用率很高)。又因為考慮到是4歐姆負載,所以保護電路中R19/R15及R20/R16之值依不同架構,均需分別重新設定(請參考28期70頁)。

　　至於線路基板上所有零件各數值大致上均不必變動,其中R4及R3可能在試機後會稍有變動,在試機時我們再來討論。

輸出變壓器的設計

　　本機有三個理由要使用輸出變壓器：

　　第一、希望用較低的電源電壓而獲得較高的電力輸出。

　　第二、希望變換輸出電壓在滿度輸出時,為100伏輸出,以便做無限輸出電力的並聯接法。

　　第三、據說這樣有改善音質的效果(當然輸出變壓器要做得好)。

　　這個變壓器堅新電子以前有現成的在賣,每個七、八百元左右是100瓦的。二個月前我一共買了十二個,已用去了八個。能用這個現成變壓器當然很好,萬一無此變壓器,而此擴大機又僅為布袋戲打對台,或用號筒式大喇叭時,到一般的變壓器行去繞一個,也足夠勝任了。

　　繞法如圖三,先確定4歐姆100瓦輸出電壓為20伏,8歐姆為28伏,16歐姆為40伏,這是初級之電壓或圈數比,次級只要一組100伏就行了。

　　一般在繞製聲頻變壓器的時候,由於用途之不同,即可能產生不同的設計基準,例如一般PA純用途時,可以400Hz為設計基準,此時,這樣一個100瓦的變壓器可能較100瓦的電源變壓器體積小。但如果要求低頻響應好些,設計基準頻率就要降低一些。另外繞製聲頻變壓器時,在鐵芯的選擇方面,有兩點特別重要的,一是磁滯特性要好,一是特別注意防止磁飽和,因此有些聲頻變壓器是留有磁隙的。綜合以上考慮,一般同樣容量的輸出變壓器在體積上必較電源變壓器為大。

　　不過在此,如果這部擴大機是專為布袋戲團設計,大可不必為以上因素介意,你只要請變壓器店為你繞一個初級為0-20-28-40伏,次級為100伏的變壓器就可以了,唯一特別要注意的是0~20及0~28之間單獨地,就該有100VA的容量。

　　當此變壓器的0~20伏端,被接於輸出有20伏RMS的擴大機時,次級便有100伏電壓出現。這一點是高阻抗輸出點,用法下有詳述。除次級的100伏輸出外,28伏及40伏輸出點分別可供8及16歐姆的喇叭專用。

變壓器之接法及調整

　　把變壓器固定之後,初次級的0伏點都接到電源的0伏點。20伏則接到線路上的(6),此時,由於變壓器本身已含有大量的抗性,所以R37及L1都可以省去。

　　其次,在機箱背板上,分別可設置五個輸出接線柱,分別為0-4-8-16歐姆及100伏。

　　線路接好後可開始試機(未接變壓器時,應先試一次中點及無信號電流)試機時,有幾點要特別注意的,首先當然是4歐姆的變壓器其直流電阻必然遠較4歐姆喇叭為小,所以儘管輸出只有零點幾伏的電壓偏移,也會造成很大的電流,使得上或下半邊的功率晶體溫度偏高。因此,我們必須儘可能地把輸出點的電壓調整到零,這時就必須在線路板上動手腳了。儘管在以前的製作說明中,我曾經提到改變R3及R5之值可以調整輸出點電壓,但在此處,我是建議你(1)先把R1改成100K以上(因為本線路中點大多偏負所以此值要加大),這樣一來至少有兩個好處,一是以後做無限功率並聯時,輸入阻抗高,可併更多的後級,其次因為負載的直流電阻非常小,減少Q1的偏流,顯然可以降低電流之惡性循環。(2)把R8略改為39或33歐姆。總之,你必德使上下兩排晶體,沒有明顯的溫差為止。

　　接著要考慮的是主驅動管和輸出管間的集耗問題,最好調整主驅動管的射極電阻(R1 R4),直到在無信號輸入時,有微溫為度。這種情形,如輸出管為三對以上時,尚不重要,如為兩對或一對時,主驅動管就要擔負一部份的功率輸出任務。

　　線路都調整好時,可全部予以固定,尤其因為這部機器是經常需要搬動的,所以機箱及各部位都應特別注意結實。

如何無限功率法

　　以上所述,並非只是說說而已,我已裝了八部以上,都在使用中,所附照片就是其內外觀。

　　談到此,讀者可能仍然懷疑,標題明明標的是無限功率擴大機,何以只是100瓦呢？讀者且莫急躁,下面將有說明。主要的是因為本機在設計上有兩個特點：第一是輸入可以無限制並聯,第二是輸出可以無限制並聯。

　　我們先看看輸出無限制並聯的方法：

　　記得在本刊出版的1978年實用Hi-Fi手冊之中,在恆壓輸送法那一頁中,有下面這樣一個圖(如圖四)：

　　在擴大機部份,該圖上接有兩部擴大機,實線的一部是100瓦輸出,輸出電壓70.7伏,虛線的一部是50瓦,輸出電壓仍為70.7伏,之所以用虛線繪製,是表示它不一定只並聯一部,可能並聯十部八部也不一定,不管並聯的擴大機是多少瓦的,只要其輸出一律被調整為70.7伏就可以了。

　　現在我們把它改為100伏輸出,有兩個原因,一是100伏輸出為較新之規格,一是萬一找不到聲頻用線間變壓器時,很容易從普通的電源變壓器裡找到代用品。

　　大家可能會懷疑,輸出功率不同的擴大機怎麼可以並聯呢？有關這點,主要是因為加裝了輸出變壓器,一律把滿度輸出調整到100伏。這樣一來,並聯的結果,輸出電壓並未增加,但卻降低了輸出阻抗。若舉兩部100瓦的擴大機並聯為例,100瓦100伏輸出時,其輸出阻抗正好是100歐姆,如兩部並聯時,輸出阻抗即降為50歐姆,三部並聯為33.3歐姆,四部是25歐姆,但不管並聯有多少,輸出電壓仍為100伏。

　　有了一個固定電壓的輸出之後,無形中,我們就好像擁有了電力公司送來的AC線一樣,如果想接40瓦的燈,就接一個40瓦的燈泡,有冰箱、電視......全可以接上,條件是總和負載不要超過總和供應電力。

　　擴大機並聯後的結果亦復如此,如果總和電力是200瓦,那麼總和負載只要不超過200瓦就可以了。

　　但是負載如何接法呢？舉例來說,我想在第一教室接一只10瓦的喇叭,阻抗為8歐姆,我們可依據10瓦8歐姆求出所需電壓約為9伏因此我們可以繞一個100伏比9伏的變壓器接上,就可輕而易舉地獲得10瓦的功率了。

　　又舉例說,如我們想在第二教室接一只5瓦4歐姆的喇叭,也可以求出其所需電壓約為4.5伏,所以繞一個100比4.5伏的變壓器即可。

　　這樣一直接下去,最多不要超過200瓦即可。如果快要超過200瓦了,我們可以再並聯一部擴大機成為300瓦,於是又可以繼續加喇叭。

　　這種變壓器,通常都有成品出售,它所標示的規格有70.7伏及100伏兩種,8歐姆、4歐姆、1瓦、2瓦......所以並不必要你自己去訂製,如果萬一買不到時,找電源變壓器來代替也勉強能用。

　　現在,讓我們來言歸正傳,就是怎麼為布袋戲打對台。假定對方的總功率是400瓦,而你希望用500瓦來壓制他,於是你可並聯5部,喇叭則照上述的方法來配裝,例如可用4只125瓦16歐姆的大號筒,就必須繞四個100伏比45伏(125伏安以上)的變壓器,接在喇叭上。

　　萬一對方發現你已用了500瓦的功率,他立刻換了一套600瓦的機器(400瓦那套如賣不掉便只好休息了),而你更可以在三天之內,再裝二部並聯上去成了700瓦,這時如果喇叭承受得了,只要換變壓器就可以了。如果喇叭承受不了,便再加喇叭吧！

　　想一想,這樣不是很省錢、省力而又能很機動地戰勝對方的方法嗎？

最後的忠告

　　但在這裡,我必須提出幾點忠告,希望挑戰或被挑戰者確實注意：

　　第一、每部擴大機之增亦必須確實地調整到相近的程度(誤差不超過3~5%),這一點並不難,因為不管你用什麼晶體,OCL擴大機的增益總是受回授電阻之交流回授比所控制的。你只要特別注意這兩個電阻的精確度就可以了。