話說當前頗為熱門之低雜音高SR OP IC NE5534,它在前置擴大機之不凡表現,已是眾所皆知;再談近來極受推崇之RET晶體,其內部由多數晶體以IC技術並聯其中,故在線性與頻寬都較傳統功率晶體為佳,而將此兩種尖端產品結合在一起,所構成之後級擴大機,其表現又如何?

  本機之架構由音技莊先生所設計,全機線路如圖一,其特點不外乎線路簡潔,信號由反相輸入,R5決定該機之輸入阻抗,正負電源經R13 R14壓降後輸入7815、7915 IC,供給Q1 Q2 B極一穩定電壓,進而由Q1 Q2之E極供給IC1穩定電壓,Q1 Q2與IC內部之輸出級成為串級放大,直接將信號之正負半週分開平衡放大,Q3 Q4為反相級,並供應輸出管之偏壓以控制輸出級之靜態電流,R18 R19 R6 R5構成一分壓回授,R1~4 R15及VR1為OFF SET調整電路,R10 C5為相位補償,D1 D2則具保護作用,以防止流經Q1~Q4之電流過大,其值大小相當重要,後面再做說明。整個電路之基本功能都了解後,則開始各零件值之設定,首先決定輸入阻抗為10K,即R5=10K,由於電路為反相輸入,若輸入阻抗太高,又欲達40倍(32dB)之增益,則回授電阻將會相當高,而引起電路之不穩定,例Rin=50K,增益40,則Rf=2M,Rin=10K則R=400K。若採用分壓回授,如圖一信號經由R18+R19分壓在由R6回輸,其倍數之計算則為(R18+R19)/R19˙R6/R5。如此一來R6之阻值便可降低很多,而R18 R19之阻值則以不影響輸出信號也就是不構成負載效應為原則,以R18=10K R19=1K Y6=39K R5=10K,該機之增益便是42.9倍(約32dB),當輸入1V時,本機可達滿功率輸出。

  R7 R8之設定則較為麻煩,其牽涉到5534 IC之靜態及動態電流因R7 R11及Q3之BE間三者之等效電路如圖二,所以在靜態時R7之壓降,至少必須使Q3導通,而動態時R7之壓降又得足夠推動反相級,使輸出級達滿功率之擺幅。5534 IC之靜態電流約4mA,初步之設定使R7有1.2V之壓降,故R7、8設定為300Ω,再接著R11、12,其控制著Q3 Q4之靜態電流,而VR2及D2之壓降亦取之Q3 Q4之靜態電流,從輸出端往回分析,輸出管的hfe暫取為80,而靜態電流設定為60mA,則RET之IB等於0.75mA,是故Q3之IE取10mA應已足夠。R11、12=60Ω,剛好控制Q3 IE在10mA左右,VR2之決定取決於能產生最高達0.8~1V之壓降即可,100ΩVR剛好勝任。

  D1 D2之設計要在當輸出達滿功率時流過R7所需之最大電流,在R7所產生之壓降值,再保留點寬裕度,即是D1 D2之電壓值,如此方能發揮功能,要是過大將起不了保護作用,過小又將影響輸出之擺幅,所以待實際完成後再以測試決定。R13、14主要是控制穩壓IC之輸入端電壓不超過30V即可。7815、7915之靜態電流約在3~5mA之間,且7915比7815較小是故所用之壓降電阻不一樣大,此乃特性上之關係。再看電路其輸出僅供給Q1 Q2之基極電位及OFF SET之調整用(但必要時可供應其他需要±15V的電路),所以耗電量極微,只在數mA左右,將R11、12設在2~3K間,便能達到穩定輸出,亦不會使輸入電壓過高。至於R9 R10 C5,莊先生建議R9=47Ω R10=47~100Ω C5=.047~.22μ,到此為止,似乎將此電路成型了。

製作及測試

  在這一切設定後,也等不及繪電路板,迫不及待想知道以上所推算之數值,實際上是否合理。買了塊萬用板,主動元件由音技提供外,電阻方面都是以設定值附近多買幾種,而電阻與萬用板間之焊接,也以接線柱之方式完成,以圖更換上之方便。整個焊好後,由於零件不多,所以亦不會太亂,核對幾次無誤後,電源採AC28-0-28,整流出DC±40V,串了33Ω½W接入電路板,加入電阻一來為了安全起見,二來在調偏壓時,量取電流值方便。在加上電源前先將VR2調至短路,使偏壓在最小,以防萬一;輸出端則接著示波器(緊張的一刻),上了電源,還好不見33Ω電阻冒煙,量取中點電壓為0.1V,還算正常,皆著梁取穩壓IC之輸出為±15V,R7、8,R11、12之壓降也都和設定值相近。

  由33Ω之壓降折算一下,總電流亦在20mA以下(輸出管未導通),到目前還算一切順利,接著調偏壓,當調至輸出管導通之瞬間,問題來了,示波器上由一條線變成茫茫一片,高頻振盪!趕緊關機,心裡嘀咕著(就知道哪有那麼便宜的差事),在次確認電路板沒接錯後,便以傳統之消除振盪方式,在推動級之CB間,回授電阻上並上小電容,但仍毫無改善。沉思了好一會兒發覺RET一導通振盪便發生,RET一截止振盪亦隨之消失,是否R10 C5在作怪,於是將C5更換著試,當更換成.039時,果真靈驗,振盪消失了,中點依然在0.1V,輸出管為65mA,開關機幾次後都還正常。輸入1K信號,示波器出現不切割之擺幅為70Vpp,算了一下有70W的輸出,和當初設定無誤,令人一陣興奮。一看錶,凌晨三點多了,反正已能工作,其餘等養足精神,再作道理,否則兩眼昏花,滑了測試棒,燒了元件那才冤。

  第二天重新簡單的測試一遍,一切正常後,加上8Ω假負載,問題又來了,輸出竟未達30Vpp便割切,空載有70V,接負載便不行,顯然是推動電流不足,乃決定先加一級放大試看看,於輸出管與反相級間加一達靈頓級,這一來擺幅果真提升了,但電路馬上又變得不穩定(振盪),且想不出也試不出解決之道,只好與莊先生通了電話,請教一番。

  研判可能多加一級產生相移,造成高頻之不穩定,還有增加一級雖花費不多,但卻違背當初設計時簡潔之初衷,於是建議筆者最好能以原設計架構,達正常之輸出;並在電路上討論了一番,結論是可能串級放大級之擺幅不夠及反相級電流之供應不足,試著加大R7、8阻值,以擴大其動態之範圍及增加反相級之電流。決定後馬上證實,結果發現R7之信號變化,當輸出達20Vpp時,已開始割切,難怪輸出無法達到要求,趕緊將R7 R8換為470Ω,使其壓降達1.9V,反相級也因有效電壓增加,使電流增至20mA,這一來偏壓用VR之阻值也要降低,否則將不好調整,改為50Ω(100ΩVR並100Ω電阻)。一切靜態完成後,卻又出現振盪,但振幅很小,於是暫不理會,先證實改變後對功率是否有所改善,於是加入信號,乖乖!60Vpp漂漂亮亮的正弦波形出現在示波器上,但一過60V便割切,正在疑惑仍稍偏低,才想到電源電壓。一量果真降了±4V,只剩±36V,另外那輸出管限流電阻,亦有±2V的壓降,難怪不失真波形電壓無法超過60V。那看起滿像樣的變壓器,還標示5A,只單聲道尚不足60W的連續功率輸出便如此,業者還稱是60W Amp.兩聲道用,真令人不敢相信。功率方面總算解決了,繼續處理振盪問題。

  這回將用390K直接回授法改成如圖一之分壓回授,其實這問題老早就考慮過,但筆者想試試看其間之差異,所以先以直接回授連接,結果證實回輸電阻太高,亦會造成不穩定,還有將R9加至500Ω,如此一來總算將它完全馴服了。接著幾天都以不時的開關機並以滿功率的輸出長時間測試,以試驗散熱效果,結果那與A-30用的同樣小散熱片,已足夠勝任,確認一切穩定正常後,將OFF SET電路加入,很輕易的將中點調至1mV以內,D1 D2用3.9V之Zener。到此本機可算完成了,但那電路板之元件也因一再更換,變成七橫八豎的散亂不堪,值得一提的,儘管電路板上零件之亂,且連用個鐵板接地也沒有,而本機之殘留雜音竟低至1mV以內,其特性之優可見一斑,至於頻率響應由於沒有精密儀器無法做出正確數據,但以正弦波信號至80K仍極平坦,1K之方波亦無衰減或過激之現象,其他由於限於測試設備之缺乏無法做進一步之說明。

實際聆聽:

  特性再好的機器還是要以實際聆聽來做最後的確認,筆者目前之聆聽設備自知不足以擔此大任,於是向發燒友游先生借其系統測試:唱盤為TECHNICS 1200-2,唱頭Dynavector DV-100R,前置則是服務部之5534 IC前級,喇叭為Pioneer CX-903。聆聽的結果當場擊敗兩部同為RET輸出之後級,而和PHASE LINEAR-400相比則中高音域本機較為明亮、清晰,低音則PHASE-LINEAR尾韻較足,可能因功率之差距甚大所致(PHASE LINEAR事200W×2)。而以上之結論並非筆者自賣自誇,完全由游先生自行比較之結果,目前本機之單聲道半成品,游先生仍在在試聽捨不得還筆者,並要求為他裝製一部。

  圖三、四係本機完成後重新繪製之電路板,採雙面設計,並可配合SF-2060機箱之空間,使本機更為完整。系統連接上需注意本機為DC輸入,如沒把握前級無直流輸出最好在輸入串接10μ左右之電容,以免直流輸入造成危險。另外若採DC連接,由於前置之輸出端接地電阻和本機輸入端電阻成並聯,使後級輸入有效阻抗改變,會導致中點電壓產生偏移,須重新OFF SET調整。上述手續完成後,您便能欣賞它所發出之優美旋律,筆者實在不善於用有關感受方面之形容詞,如中音像什麼......高音又似......等。但游先生對筆者說該後級之整個音域都不錯,尤其中高音特別清晰、明朗、突出,音質極其「乾淨」,不帶任何混濁之音。以上之形容亦不知是否將該後級之音色表達一些,但筆者認為既是感受上的問題,還是讓讀者親自去評價,就像如人飲水,冷暖自知。

製作感想:

  此回之製作,從頭至尾零件之運用完全自行計算設定,再進行實作確認。筆者是頭一遭比起以往總是依樣畫葫蘆的照裝方式,頂多更換幾個無關緊要的零件,其差別實在很大,以前總覺得老在圈子內打轉,無法突破,這回在製作過程中雖遭遇不少的難題,但在每解決一項,必定對電路更深入的了解一些,等整個完成其收穫實在頗為豐碩。在此願與一些初學者共勉,及感謝莊先生給筆者的機會和技術上的協助。

  [讀者服務部啟事]:本次製作的後級電路,是5534系列放大器中的最後一個,雖然早就預告了,卻因其他更重要的事情而拖延下來,許多讀者在使用過5534的前級之後,更是信心大增而催著服務部趕快推出後級(陳宗仁先生是催得最急的讀者之一),奈何早就擬好的電路架構仍沒有進一步的發展,直到陳先生自告奮勇願為音技「試試看」,終於在無數通長途電話中把這後級完成了。

  服務部可望在12月中旬供應全套零件包,這零件包中將含有全部的主、被動元件和PC板、散熱片及必要的接線和端子。為了這個後級電路仍可放入SF-2060機箱中,服務部決定再設計一個面板,新的面板將含有電源開關(兼指示燈)。零件包的售價(兩聲道份,含散熱片)為NT.$1.800,機箱的售價在服務部準備完成之後再另行公告。

轉載音響技術第72期DEC. 1981 IC推動後級擴大機製作/陳宗仁

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