目前分類:實用電路精粹(選集、選輯) (139)

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  本後級是配合DC伺服前級而設計,俾得從頭至尾都是DC純放大通路。後級的電路性能必須較前級為佳,因為它的工作電壓、溫度都較高,處理的都是大電壓、大電流之故。

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  A類放大器的最可取之處乃在於它沒有AB類的交叉失真,所以聽久了也不會感覺累,但過大的功率消耗卻是它的致命缺點,所以業餘愛好者都是以小功率為試製之對象,以本電路15W的輸出來講對一般家庭實已足夠,若配以高效率揚聲器效果是不會輸給大功率的。電路的結構很簡潔而性能優越,就是初學者來作也毫無困難,電源電壓只有±20V,因此用於電源的大濾波電容體積可以縮小更容易入手,亦使採用簡單,低價的穩壓電路作電源變為可能,以期提高放大器之性能。訊號從輸入端開始就把正負半週完全分開獨立放大,從輸入級至輸出級完全直接交連,若省掉輸入交連電容而配合伺服網路則便是一部優良的DC放大器了。

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  這個電路是為配合上一電路而設計,伺服電路的原理是一樣的,只是濾波電路之RC值為考慮阻抗及雜音問題而稍有不同(但時間常數仍相同,截止頻率亦同),另外要提及的是由於供應的電源電壓只有±15V,為了得到較高的S/N比及動態範圍,勢必要把增益重新安排。

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  DC放大器的優點很多,但一部真正好的DC Amp.卻不易設計,它常會因溫度變化或零件老化等因素而產生電壓的漂移,尤其前後級皆使用DC設計時只要前級微量的DC漂移,出現在喇叭上的電壓即很可觀,即使這個電壓尚不足以影響喇叭之工作,但長期的使喇叭磁化亦不是好的。於是各廠家紛紛致力於DC Amp漂移的對策,例如Accuphase的DC伺服、Technics A-2的熱伺服都是為此而生,本電路介紹的是Onkyo方式的超伺服電路(Super Servo),它是將輸出端的超低頻(約7Hz以下)即DC成份加以積分,再經電壓反相器及適當的衰減之後,將對應於漂移的電壓訊號加於輸入級的負回授端,使再DC及超低頻時有較大的回授量,從而穩定了輸出端的電位。

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  積體電路(IC)技術之發展雖然一日千里,但在大功率方面還是少有成就,因此在音響的領域裡,凡是大輸出功率的高級機種仍都是以分立式電路為主。混合IC雖然也有能輸出到100W的,但其他方面的性能都較分立式遜色。

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  粉紅噪音與白噪音兩者可說是親戚關係,通常提起噪音源時這兩者都是被相提並論的。本欄中曾多次介紹各種產生這兩種噪音源的電路,也多次提到白噪音是在頻譜內有相等振幅的噪音形式,而粉紅噪音則是隨頻率-3dB的下降。亦即將白噪音通過-3dB濾波器即得粉紅噪音。

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  相信玩電子的人都有過買舊貨的經驗,一塊二、三十元的舊電路板上有的竟有十數個運算放大器,怎不令人看了心動,但是這些東西拆下來後能不能用,恐怕才是最傷腦筋的問題。比較可靠的方法是把它接成多諧振盪電路,然後看其振盪波形,順便還可以多少了解到它的頻率響應,然而這樣作勢必要有示波器配合才行。

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  大約10年前真空管逐漸在電子這個行業裡消失了,這是時勢所趨。然而很多專家認為真空管使用在音響方面仍是非常優秀的元件,甚至有廠商專門研究製造音響用途的真空管。當今管與石之爭尚難定論之時不妨也接觸一些真空管的電路,看看其不同之處何在。

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  作為音頻功率放大而言,V-MOS較雙極電晶體有如下的優點:無熱跑脫(Thermal runaway)現象,因為它的ID是負溫度係數,電路無需有溫度補償。頻率特性在無負回授時亦能寬達400KHz,Slew Rate可達100V/uS。傳達特性曲線平直,亦即表示放大的線性良好。它是電壓驅動元件,驅動電路容易設計,驅動功率亦小。沒有二次崩潰現象,異常的瞬間高壓也不致破壞(例如以L作負載時)。本電路是A類設計,很簡潔,以高性能的FET輸入OP-Amp.來作電壓放大與驅動,IC1輸出置功率晶體G極的驅動電路是平衡式的,不會造成任何電壓偏差。雖然功率是10W級的,但用來推動高效率喇叭是很理想的。線路上應注意的是:輸入端的2KΩ與250P對防止高頻串入很有用,不可省略,IC上的25K電位器是調輸出的零電位,偏壓由2KΩ半固定電阻調整之,調整時應先置於短路,慢慢轉大到Q1 Q2的靜態ID為0.8A時為止。兩個S極間的0.1電容只是防止插入電流時的瞬態反應。電源分兩組供應,IC這組經過穩壓電路,可獲得很好的級間反交連。接地線全接至後級電源的地端再接至機殼。

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  儘管近代積體電路的發展已達SLSI(超大規模積體電路)之地步,然而在Power IC方面的進展並不大,尤其音響用的Power IC功率都不夠大,性能上也難與獨立原件構成的電路相比。然而某些優秀的IC的確在電路的動作尚能幫我們解決大部分的問題,如果不加運用殊屬可惜,像本文所述的NE540就是一個非常好的Audio IC,雖然它的功率並不大,但用來作推動級則可得到約100W的功率(8Ω),它的良好特性都可為我們所用,並且大大減少了零件數量並簡化電路設計。電路概要:540在本電路中擔任了輸入、預推動兩級,這兩級的性能對直流功率放大器是很重要的,A1中同時包含了偏壓電路電晶體,配合外接於⑦⑨兩腳的電阻構成偏壓電路,其大小由腳上的R4來調整。輸出級的靜態電流可以從R15 R16上量得,調R4使這兩電阻上各有0.3V的壓降。輸出級在低功率時是A類動作的,當輸出功率增加,以致R15 R16之壓降大過其並接二極體的導通電壓(約0.9V)時,電路自動換成AB類動作。輸出電晶體的過電壓、過電流保護,以Q3來說是R12 R13 R14 Q5,不管Q3的電流或電壓超過預定值都會使Q5導通從而使Q13的工作點限制在安全工作區(SOA)之範圍內。推動及輸出級的電壓增益是4倍,全機的電壓增益是46dB。若不另外用獨立電源供給A1的話,可利用圖左方虛線框內之電路來降壓供給A1使用。電源電壓為±45V,電壓的下降只會使最大功率減少,不會對電路的工作點起影響。

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  MC唱頭流行以來,唱頭放大器電路幾乎隨手可得,然限於使用元件的品質,除了數名廠之頂級製品以外,性能都只差強人意,尤其是雜音方面之處理因受限於唱頭本身之低阻抗而難以處理。本電路是得力於NE 5534這個高性能IC之高輸出電流,使電路能在輸入阻抗很低的情況下維持低雜音。IC使用在音頻電路中能有很好的操作性能誠屬少見,但NE 5534於一年前推出之後即受到極佳的好評,本刊亦多次為文介紹(見56期「電路精選」中AA-21,PS-10,58期p. 97及本期中之另一篇文章)。

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  隨著技術與知識的進步,音響電路的性能被要求得愈來愈高,於是電路裡重要的部分常被獨立起來,裝配成一個模件(Module),好像是個大IC,它有IC的優點卻沒有IC的缺點,不妨也稱它是Hybrid IC(混合IC,相信這也是使音響電路更高性能且更易於裝配的新趨勢)。本電路就是使用一種驅動專用的IC來裝製成一部A類10W的功率放大器,別小看10W的功率,只要不是很寬大的聽音室,這個功率以能表現得很好,何況它還是A類的輸出。回想真空管時代要得到A類10W的功率也非易事,向Quad II(15W)至今仍被許多玩家視為珍品,想必也有它的理由。這個推動IC的使用電壓範圍是±15V~±50V,可輸出高達70Vp-p的電壓,就算用來推動真空管功率管也有足夠的能力,因此它在本電路內只用了半數的功力而已。由於是A類的設計,功率管的靜態電流大約有0.8A之譜,要有足夠的散熱面積才行。IC的頻寬有1.5MHz,Slew Rate=150V/uS,配以2SA627/2SD188的功率管,使高頻的特性極佳。IC腳所接虛線框內的電路是作為零電壓調整之用,一旦正確的調整之後,絕不會受溫度的變動而漂移(A類的優點之一),因此喇叭的延遲接通電路也不必要了。阻尼係數在音頻段內皆保持在100以上。 (原載:無線實驗1980年1月號 p. 265)

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  這個電路是專為音響用途的高品質Mic放大所設計,例如較正式的磁帶錄音、錄音室的Mic、音響測試的標準Mic都可以適用,它的訊號雜音比在1Vrms輸出時可高達78dB,能適用於阻抗特性為600Ω~50KΩ的Mic。它之所以能有這樣好的性能,完全是靠TR1工作點之設定而得,在靜態時的TR1集極電流是25uA,VCE=2V,因此最好勿讓此工作點偏離太遠,以免降低其應有的品質。頻率響應的-3dB點是25Hz及24KHz,高頻響應限制於C3的大小,C3是作為高頻穩定的補償。由於採用了多路回輸,整個電路的工作極為穩定,Rs供給TR1偏流並引入直流負回授,R7作為TR2的本級回授,稍使TR2的增益降低,TR1則工作在高增益下以獲取較佳S/N比。R4 C2是交流負回授,從輸出端至TR1射極,以控制整個電路的增益,使之大約有35dB的大小,改變R4值可使增益變化。全電路的負回授使失真減低亦使輸出端的阻抗降至僅約800Ω,可輕易交連至下級電路。輸入端的阻抗則約200KΩ,容許最大輸入電壓為100mV,不會引起輸出的失真。 (原載:Practical Electronics 4/80 p. 65)

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58刊頭  A類20W超級伺服放大器 AP-16  

  由於MOS FET的優越性能,市售的高級放大器中愈來愈多採用MOS FET作為功率放大的元件,它只需要很低的驅動功率即能工作,使電路大為簡化,由於它是單極性元件,不論在失真及頻率響應上都有優於一般電晶體的表現。本電路的基本架構極為簡單,從頭到尾全對稱的設計,輸入的對稱差動採不平衡輸出,不必用昂貴的鏡影定電流負載,使電路單純化也省掉不少零件。功率MOS FET 的構造關係其輸入容量稍大些,驅動級的輸出阻抗應盡量低些,故採用A類的接法(電流較大,阻抗較低),並使用高HFE的電晶體做驅動級。輸出級的電源供應是分開的,可減少串音及互調失真。最精彩的部份乃是加了超級伺服電路(Super Servo,Onkyo首先發展出來的),它是直流放大器中直流漂移的大剋星,加上這個電路能使輸出端自動的保持在零電位。伺服電路由兩個運算大器構成,首級為積分電路,將輸出端低至DC的漂移電壓撿拾出來,經次級反相後得到與輸出端漂移電壓一致的訊號,以適當的比例與原電路的負回授網路相結合,使直流的回授量能延伸至正值,從而把任一極性的漂移都能自動地抵銷。(原載:ラヅオ技術11/79 p.176)

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低失真RIAA放大器-AA-21  

  唱頭放大器的工作相當特殊,它必須對唱頭呈現47KΩ的負載阻抗(對大部分唱頭而言),還有適當的併聯電容量。Dynaco的前級都是以220pf為標準,本機亦以此為例。此外放大器在1KHz時要有40dB的增益才能將唱頭訊號提升至與其他高電平訊號相同。最重要的是RIAA的響應要對20Hz以下的次音頻大量衰減,以免唱頭/唱臂組合的諧振低頻影響RIAA電路的動態範圍造成失真,甚至損毀喇叭。R1 C1為唱頭的負載,R3相當重要,它可阻止唱頭縣圈與C1引起的極高頻(VHS)諧振,並且減低熱噪音,亦防止A1受射頻干擾,RIAA曲線的產生與全機增益的控制是決定於R11、R7、R5、C7、C5等零件,應採用1%誤差的。R13的作用是防止高頻回授在增益降至1時引起不穩定,且它對快速脈衝的過激(Overshoot)有抑制作用但對音頻無影響,也不會降低A1的Slew rate。第二個回授路徑是R15、C9及R9、C3作為次音頻的濾除電路,對10Hz有18dB的衰減量(與30Hz相較)。這樣可以省卻一組被動高通濾波電路也使雜音及失真降低些。C11、R19可隔絕A1的微小直流電壓輸至VR而造成雜音。由於全線路內無直流電流流通,即使是採用炭膜電阻也不會有雜音產生,這是本機的最大特色。A1 A2都是低雜音的OP Amp.編號NE5534AN。

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  記得在音技 27 期中有高雄金耳朵會的周先生寫了一篇世界名機 Mark Levison JC-2 前置放大器的仿製文章。JC-2 向以簡潔的線路與清澈細膩的聲音著稱,據知該廠較早之高級機種 LNP-2 中採用了一種錄音室控制桌專用的音頻模件 UM-201(Burwen 公司產品)作為 RIAA 及 10 倍放大電路,在 JC-2中是以 Mark Levison 公司自製的混合 IC 構成,性能方面在 Slew rate 要比 UM-201 好很多。

AT-43-仿 Mark Levison JC-2 的前級 AA-5-001.jpg

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  MC 唱頭細膩的聲音逐漸的受到音響迷喜愛之同時,世界各國的廠家也不斷的推出新產品,使得躍躍欲試的人愈來愈多,然而唱頭加上 Head Amp 的價格幾乎可以買兩只一樣高級的 MM 唱頭,這也是還有些人裹足不前的原因,本欄要繼續介紹很多實用的線路是希望擁有(或及將擁有) MC 唱頭的人都能找到一種適合自己條件去自製的線路,使大家都能享受 MC 唱頭的美妙聲音。

AT-43-超低雜音動圈唱頭放大器 AA-5-001.jpg

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  真空管式的擴音機,似乎又有流行起來之趨勢,今年初 Marantz 再度推出期昔日精品之改良線路 Marantz 7K(前級)和 Marantz 9K(後級)之套件,聽說線路圖還是 Marantz 先生親手所繪,可見真空管仍受某些人歡迎,以我個人之意見,用真空管裝置前級確實有好處,因為真空管具有較廣的直線性區域,採用 A 類放大,不用負回授即能得到很寬的頻應,並可避免 TIM 失真。本電路專為接 MC 唱頭用的,全部增益約為 67dB(2240 倍),V1~V3 為 68dB,V4 V5 為 26dB,RIAA 網路損失 21dB,輸出端的 10K 電位器損失 6dB,故即使使用像 Ortofon MC-30 般低輸出的唱頭(僅有 57μV)亦能應付。

AT-43-MC 唱頭專用真空管式 CR 型 RIAA 放大器 AA-4-001.jpg

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  這是本欄所介紹的第 4 個 LED 指示器(前有 MT-2、MT-3、MT-6)雖然線路比前面的複雜些,但卻是比較有彈性的、電路的構成依指示的對象而異,若用在功率指示、電平指示通常點亮每個 LED 之電壓的間隔是對數的關係若作為電壓指示或溫度指示!則為線性的。

  本電路設計時是作為功率指示用的,但原作者並未按對數等級來設計分壓電阻,而是直接以所欲顯示之功率換算後,把功率直接標示出來。

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