寫完SF-106N製作與裝配後,覺得某些地方可能尚未交待清楚,故連忙提筆再寫篇「補述」。還沒看到83期的音技,就已經有許多同學吵著要我請客。其實音響技術是屬於大家的,只要你想,任何人都能在此發表任何形式的文章。就拿製作一類的文章來說吧,藉著音響技術發表自己的作品,除了賺取稿費外,還能和廣大讀者連繫,別人不明白的會向你請教,認為你不對的會加以指出,這對自己來說,不是能獲得更多嗎?
拿106來說,最初只是想加入中點微調,沒想到會振盪,這不禁使我想起了在家中聽了兩年的SF-106,竟然會振盪!雖然振盪頻率很高(約5MHz),振幅也不大,但心裡總是怪怪的,至今仍不明白SF-106中補償電容為什麼這麼接(差動的B和電壓級C級間的那顆),但願前輩們能加以指點。
現在我們來看看SF-106N的電路,典型的OCL方式,輸入端總是一級差動放大,看圖一,Q1 Q2這麼接,就是構成所謂差動放大,流過RE的電流,即為流過Q1 Q2電流之總合。也就是說,如果Q1的導電量增加,Q2勢必減少,因為RE只供應了一個定電流,如此便有相互牽制的作用。
流過RE的電流怎麼算呢?先看看Q1的B極,經Rb1落地,如果Rb1的壓降忽略,則Q1的B極相當於零電位,而Q1工作於線性區時其VBE約有0.6V,所以Q1的E極電壓是-0.6V,加在RE上的電壓就是-0.6-(-VBE),流過RE的電流是-0.6-(-VBE)/RE。如果Q1 Q2的特性一致,那電流會平均分配,即½×(-0.6+VBE)/RE。
現在我們回頭來算算Rb1,看看究竟有多少壓降。若Q1的hfe為400,電流1mA,此時Ib1=(1mA/400)=2.5μA,Rb1上的電壓為2.5μA×Rb1。若Rb1=47KΩ,則2.5μA×47KΩ=0.1V,所以a點正確的電壓應為-0.1V,也就是流過RE的電流該變為(-0.6+VEE-0.1)/RE,幾乎是和忽略了Rb1的影響沒有多大變化。事實上,當VEE大到某程度以上時,甚至以VEE/RE即可。這個式子務必記住,對於估計差動級的電流非常有用,其實差動級的電流一知道,其他各級的電流也曉得了。
接下來連接的是電壓放大級,這一級提供了主要的電壓增益,所以通常都如此稱呼。當然,差動級也有電壓增益,只不過比較小罷了。
這一級是很常見的共射放大(Common Emitter Amp.),具有很大的電壓增益,但輸出阻抗很高,無法接像喇叭一類的低阻抗負載,因此接下來往往接二~三級的射極隨耦器(Emitter follower)。射極隨耦器的電壓增益為1,但有很大的電流增益,也就是說,輸入信號的振幅在射極隨耦不再放大,只是提供足夠電流去推動喇叭。
而電壓放大級的電流也很容易算(看圖二),因為Q5的B和Q1的C相連,所以Rc1上的電壓就等於Q5的VBE(0.6V)加上REs的電壓,所以(Ic1×Rc1-0.6)/REs就是流過電壓級的電流。
在這裡又出現了一個問題,輸入信號經過Q1 Q5的放大後,振幅變得很大,而且往往超過所需很多,例如在SF-106N中我們只需要23倍的放大率,可是Q1和Q5電壓增益的乘積,却在1000以上,這多餘的部分,我們拿來作為回授(Feedback)。前面說Q1 Q2有牽制作用,如果把回授信號加在Q2的B極,如此便限制了Q1的導通,將增益降了下來,牽制的作用大致是這樣的:當Q1輸入一信號而導電量增加時,此信號亦回授到Q2的B極,而使Q2的導電量增加,如此便抑制了Q1電流的增加,這種不平衡的狀態一直到Q2的B極電壓和Q1的B極電壓相同為止。根據這點,我們可以算出整個擴大機的增益,如果忽略Ib2,由分壓定律知b點和c點的電壓關係為Vb=Vc×R3/(R2+R3),移項後得到Vc=Vb×(R2+R3)/R3,因Vb=Va所以Vc=Va(R2+R3)/R3。
因此我們可以說放大率為(R2+R3)/R3。
在SF-106N中,放大率為(27K+1.2K)/1.2K=23.5倍。
前面說過a點會有0.1V的電壓,放大23.5倍豈不是有2.35V!為了避免擴大機對直流也放大,所以插入C,由於電容器對直流而言阻抗為無窮大,所以直流放大率成了:(R2+∞)/∞=1。
所以縱使不是DC擴大機,也不能隨便在輸入端加直流,因為仍有1倍的放大率。
而SF-106N採用的是NPN和PNP的並聯差動,看電路圖。如果Q1 Q2 Q3 Q4特性很一致的話,由Q3流出的IB3幾乎全進入Q1而為IB1,R2因此沒有流過電流,a點成為真正的零伏,這是為什麼雙差動的中點比較低的原因。
至於偏壓網路的計算和輸出級的電流決定,上一期已經說過了,這裡不重覆。
裝機時,注意PC板上R3 R4印倒了,在線路圖上,R3接的是Q1的B極,在PC板上R4接Q1的B極,不過R3 R4相同,接倒了沒關係,但Q1 Q3可不能接倒了。PC板的設計大致照線路圖的排列,也就是從零件面看,上面一排的電晶體分別是Q1 Q2(8099) Q5(2SA1145) Q7(2SC2238)和Q9(2SC2564);下面一排是Q3 Q4(8599) Q6(2SC2705) Q8(2SA968)和Q10(2SA1094)。安裝時注意極性,8900和8599是美製晶體,B腳在中間,其他皆日本晶體,C腳在中間。最好一面比照電路圖一面裝,不要抓了零件就往PC板上插,那和生產線上的女工一樣──沒有意義。
如果零件沒有裝錯,應是百分之百的成功率,需要調整的,只有中點電壓和靜態電流兩項。一般來說,調整好後的VR1 VR2大致都在中間位置,但在第一次試機前,請把VR1逆時針轉到底,以後調電流時,再慢慢轉過來。如果中點電壓不好調整,可能是Q1~Q4的特性差太大所致,前面也已經說過,四顆晶體最好特性一致且hfe愈大愈好。
SF-106N沒有任何補償電容,這是任何再高級的擴大機所辦不到的,也就是因為沒有這些電容,使高頻相移和TIM失真都減至很低的程度,也許您不知道何謂TIM,也不懂什麼是相移,那不妨裝一部SF-106N。她不需要花很多的「$」,但是經過一段時間的聆聽後,一定會深深覺得:SF-106N給您的,無論是知識上或音質上,都遠超過花費的太多太多!
轉載音響技術第84期DEC. 1982 SF-106N後級之補述/李孟育
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