A-40擴大器開始打擊! @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

　　大廚師在做一道好菜時,總離不開那一些佐料,而所花費的時間或長或短,其目的就是完成這道好菜以為別人所品嚐,廚師雖沒有嚐到這道菜的美味,但是他嚐到了烹調這一道菜所經歷的多重的過程,遠勝於自己去嚐這一道菜。

　　當一次又一次的製作一部擴大機,就像大廚師從事烹調工作一樣的心情,而每製作一次,又能得到前所未有的樂趣與經驗,也從中學到更新的知識。

　　找零件,像廚師買菜一樣,一定先開菜單,以便按照菜單上所列的品名去購買。我們查過了這一擴大機所使用電晶體編號的規格,如下:

又我們算得 Ic(Q3)=2mA,所以 Q3 之 PD 為 70mW 左右,所以 Q1 Q2 分別為 35mW,又 Q4 之電流為 7mA,故得其 PD 約為 250mW,與 Q5 相等。Q5 使用 PD=310mW 的 MPSL-51 顯然不太妥當,所以我們更正 Q5 和 Q4 的規格皆為 PD=625mW VCEO=120V Ic=300mA hfe=50(min)

　　接著就是 Q7~Q10 的選擇。Q7 和 Q8 是 NPN 晶體,我們使用 2N3055 及一只 VCEO＞80V PD＞2W 的晶體代替,故選用 2N6552,而 Q9 和 Q10 為PNP 晶體,我們使用 MJ2955 及一只 PD＞2W 的2N6555 連接。圖示如下:

FET 2N5248 在此只是當恆流源而已,所以可以選用其他 N Channel 的 FET 代替,只要其 ID 不要太小就可以了。現在再將電晶體的代用品列於後,以供參考:

Q1 Q2 Q3:MPSL01;2SC1000

Q6:MPSL01;CS9014,2SC828

Q4:40409

Q5:40410

Q7 Q8:PMD16K100;2N6552+2N3055

Q9 Q10:PMD17K100;2N6555+MJ2955

其他零件的選擇:所有電阻皆為金屬皮膜,1%(R1~R15 & R22)R16~R19 式 1W 的線繞電阻,最好不要用碳膜電阻代替。R20 式 1W 的碳膜電阻。C2 C3 是鉭質電容。除此之外,尚有變壓器規格,次級圈為 44V-0-44V,但是這樣的電壓經整流濾波後,就有 ±60V 的電壓,似乎太高了些,所以改成 30V-0-30V CT5A 的次級繞組。橋式整流器用耐壓 100V,12A 的。電容用 10.000uF/50V。再者,就是電路板,可使用 41 期 112 頁所示的電路板圖繪製。或使用附圖的 SF 105 電路板圖亦可。

　　材料購買可分電阻,電容(包含濾波電容),半導體等類別,若不用金屬皮膜 ½W 的低噪音電阻,則用 ¼W 的飛利浦電阻亦可,因為正規品的溫度係數和噪音指數都不會太差的。電晶體就如上述所說的規格,最好在購買回來後,能夠再行檢驗一番,比較妥當。尤其要注意不要買到那一類魚目混珠的劣級品。變壓器,有幾個來源,一就是舊貨攤去找,二是買現成品,三是訂製,如果到舊貨攤去找,可得費上不少時間,但是品質卻比較穩妥,又注意,如果是裝兩聲道而合用一個變壓器的話,那麼變壓器的功率就要有三百瓦之譜,所以體積也不算小了。若兩聲道合用一變壓器,則也須合用一整流濾波電路,那麼兩聲道之間的串音可能也是難免的,但在一般使用的情況下,可能不會有任何異狀才對,倘若每聲道使用一只變壓器,那麼最好把各聲道獨立起來,也就是除了輸入端的地點之外,其餘的引線和電源部分,都各用各的,不相干擾。在使用兩只變壓器的情況之下,每組整流濾波電路就分別含有變壓器一只,整流器(橋式 12A)一只,4700/50V 電容兩只。所以在填菜單買菜的這個手續上,就先要把材料的規格和數量規劃清楚,在腦子裡先打個底子,再跑到零件攤(也許是中華路)去,否則一到那兒,就被一大堆引人的零件迷住了,根本就不曉得該先買些什麼才好(也許只有我才會走不出迷宮)。

　　尚有忘記提及的,就是散熱器的購買。在 41 期 108 頁中間有一段文字,寫了 25℃,0.25°/W,100W,50℃ 左右,等等數據。在這一段文字裡,已經將散熱器裝置的要訣統統講清楚了。不過 0.25°/W 這個數據在此再重複一次。如果我買回來一片散熱器,我不知道它到底有多大的散熱能力,很簡單,我用兩枚 50Ω 50W 的電阻,先鎖在散熱器上,並將兩個電阻串聯,如此就得到了 100W 100Ω 的一枚電阻,然後我把市電 110VAC 接到電阻上去(注意!別電了!)就有 11 安培的電流產生,也就有 110V×1.1A=121W 的電力在電阻上便成熱然後由散熱器上消散掉,等到溫度上升到成穩定狀態後,取溫度計量取散熱器上表面的溫度,若為 50℃,而室溫為 25℃,則有 25℃ 的溫昇,那麼這散熱器的規格就是 25℃/121W≒0.207℃/W,顯然的,散熱器愈小,溫度愈高,這個數據也愈大(熱阻愈大),如此一來,我們就可以知道這散熱器到底要多少才算夠。散熱器要放在我們所要裝置的位置上,才準確,這樣能夠連帶空氣的對流程度等因素一併考慮。

　　(註:熱阻一詞,即熱的阻力,其詞如同電阻,電阻愈大,電流愈不易通過,電阻愈小,電流愈容易通過,熱阻亦同,其值愈大,熱流愈不易通過,其值愈小熱流愈容易通過。所以熱在功率晶體裡面的 P-N 接面產生,傳道功率晶體的外殼,傳到雲母片,傳到散熱片,再傳到空氣中散掉,每個地方都有熱阻因數存在。)

　　所有材料備齊以後,就是動手製作的開始了。別急!如果燒菜的技術還不太好的話,勸君把瓦斯火開小一點,免得燒焦了(炸荷包蛋例外)。這一次製作,是一部會發熱的 A 類擴大機,所以裝製的步驟最好能講求安全,注重次序(筆者作擴大機,常常捉住安全原則,所以很少燒東西)。

步驟一:

　　SF105 印刷電路板中所包含元件的電路圖,如圖二所示,虛線內部的所有零件,在 PCB 內可以找到。又在電路圖中的 C3,最好能裝在散熱器上,所以 SF105 PCB 內之 D3 就可以直接短路起來了。我們的第一步驟就是把 SF105 電路板完成後(雙聲道)詳細檢查元件沒有錯誤,就可以進行第二步驟了。

步驟二:

　　散熱器元件的裝置散熱器上,包含的元件有 Q7~Q10 R16~R19 及 D3。看圖三中所示。所以完整電路圖中,在實際製作的時候,卻被我們分割成好幾部分。第一部分就是 SF105 PART。第二部分是 Heat sinks ckt PART。第三部分就是 Power supply ckt PART。

　　散熱器部份裝製時,先分別檢驗欲裝在這部分的所有元件,並且使用一 8P 的接線架,分別標明各點的號碼,以便到時將引線拉出來,這樣到最後要完成組合工作時,只要按照號碼引線就不會有錯。又本來是達靈頓晶體,現在使用單晶體來接成,所以散熱方面也必須完全考慮在內才行,每個推動晶體所產生的熱是大晶體的 1/hfe 倍。所以就單聲道而言,Q7~Q10 的靜態總消耗為 100W,每個晶體(2N3055或MJ2955)就是 25W,設 hfe 皆為 25,則其推動管 2N6552 和 2N6555 每個就有 1W 的消耗,不可不考慮,裝功率晶體時,雲母片的兩個面最好統統塗上散熱油,並且注意絕緣的問題。又 D3 及 R16 R17 R18 R19,可用一小的接線架固定,比較妥當且牢靠。待全部裝好後,可用電錶的 R 檔,就引出線的號碼之間,測量各個晶體的接腳及極性都沒有錯,就算完成。

步驟三:

　　現在大致已經將電路的主要部分完成了,但是還不能試機,尤其是心切的同好,往往把電路板和散熱片的功率晶體部分一湊合,就抓起電源線插將上去,這可是不太安全的方法,裝置電源,是整部擴大機最簡單的工作,現在這第三部分,我們也分成兩聲道來完成,圖四就是第三部分的圖示,仍然用方塊來表示,並分別標出這方塊的三點輸出為 V+ COM V-。

首先仍然是按步就班的完成,可先接上變壓器,保險絲及電源引線,然後加上電源。用三用電錶測量變壓器的輸出電壓(交流)為 30V-0-30V 正確後,切掉電源,然後接上橋式整流通電再用電錶測量橋式整流後的輸出電壓是否是 +30V(DC)0 -30V(DC),然後又切掉電源,再接上濾波電容器 4.700uF/50V(注意極性不能弄錯),開啟電源,再用三用電錶測量輸出電壓是否為 30V×1.414≒43V 的正負兩組電源,如果沒錯,這一部分的電路就算大功告成了,但先不要太高興,要切掉電源後再用二枚 1.3KΩ 2W 的電阻,並聯在濾波電容上,使其放電後,再焊上此二枚放電電阻,這樣,再開機一次電源後,就不必擔心電容上所存電荷因接線的雜亂而燒毀其他電路。

　　現在,我們先整理桌子上的一大堆工具,並挪出一相當的空間,將這三部分的電路列排起來,又因為原雙聲道完全獨立,所以除了 SF105 的電路片是雙胞胎兒之外(編者註:必要時 SF105 可以對切成單聲道使用)其他部分仍然是各有兩組單元。見圖五中六個部分的電路,就是這樣排列的,待會兒只要在每部分之間拉上音線,並從 SF105 的 CH1 及 CH2 中拉出輸入訊號,也就完成了整機的裝製工作,不過別急,SF105 急散熱部分還沒通電試驗,千萬不能讓他們有冒煙的可能。對了,我們再用標籤紙在這六大部分(二聲道)的電路上,分別貼上 CH1 及 CH2 的標示。

SF105 電路片的通電試驗:

　　見圖六,為了確保安全,再將電源供應器部分的 CH1 通電一次,檢驗輸出電壓(①②③點)無誤後,並切掉電源,稍候,讓此部分電路的電容器放電,才進行以下的工作。

　　以下簡稱,SF105 的 CH1 為 PART1 CH1,電源供應器部分的 CH1 為 PART3 CH1

開始打擊

101　將 PART1 CH1 的⑤和⑦兩點用短線連接。

102　將 PART1 CH1 的⑨和 PART3 CH1 的②接上線。

103　在 PART1 CH1 ③點處接一 500Ω ¼W 的電阻到 PART3 CH1 ①點處。

104　在 PART1 CH1 ⑧點處接一 500Ω ¼W 的電阻到 PART3 CH1 ③點處。

105　準備三用電錶

106　接通電源,ON 上 SW。

一壘安打

107　若接上的 500Ω 電阻不冒煙,則已安全上一壘了。否則,就是裝配有問題,需切掉電源再進行 SF105 的檢驗工作,可能是短路或元件接錯(尤其是電晶體的三個腳)。

108　若 107 過關,則執行下面工作。

109　使用電表測量,這兩枚 ¼W 電阻上的壓降,應在 3V~15V 之間,則進行 107 所述之檢驗工作,並重新做 108 以下的各步驟。

110　用電表側 PART1 CH1 ⑨與⑦之間的電壓,應為零伏,否則跳回 107 的檢驗工作。

111　討論:見圖二電源流入第③點後,分別流到 Q5 的 Emitter 有 7mA,Q6 為 1mA,Q2 的 Collector 為 1mA,故總共有 9mA,所以接在第③點上的電阻的電壓即為 9mA×500Ω=4.5V,若此值接近 109 所測的結果,則可關掉電源,將第③點上所接的電阻拿掉,用一導線代替。

112　討論:見圖二電源接上第⑧點後,則電流由 Q3 Emitter 流出 2mA,Q4 Emitter 流出 7mA,D1 和 D2 上流出 Q11 的 IDS 的電流量。Q11 這枚 FET 的 IDS 可能在 3mA~15mA 不等,所以可以由 R9 470Ω 上的壓降求得其 IDS 之值後,再將這些電流相加,就是流出第⑧點的電流量。並同時與第⑧點所接的 500Ω 電阻核對一下,就可如 111 所述,取掉 500Ω 而用引線代替。但請先關掉電源。

113　測各個電晶體的 BE 電壓為 0.7V,(Q11)除外,若不正確,則進行檢驗工作。

114　測 Q6 的 VCE 電壓,為 5.13V,若不正確,則 C3 R11 R12 及 Q6 有問題。

115　短路④和⑥,再測 Q6 的 VCE 電壓為 2.1V,若不正確,則 R13 和 Q6 有問題。

116　請知道 114 和 115 中 Q6 VCE 電壓的算法。

117　去除④和⑥的短路狀態。

118　用電錶的 AC 10V 檔,測第⑨和第⑦兩端的交流電壓,應該沒有(若有,則振盪了,C4 有問題,或需加大)然後,用手浮摸第①點,應該有交流訊號指示在電錶上,否則,R1 R2 R3 R4 R15 及 C2 C4 有問題,需關電檢查。

119　若到 118 皆完全沒有問題。則 SF105 的 CH1 已大致(應該是完全)沒問題,可關電並拆掉所有的連線。

120　見圖五,把 SF105 CH2 和電源供應器部分 CH2 的電路,先如前數再一次試驗 PART3 CH2 電源供應沒問題後,即可由 101 開始,如法炮製。

121　請了解為什麼這麼試機才安全?

122　請了解 Fig 2 電路的工作原理。

200　接下來就是散熱器內功率晶體電路的試驗了。

201　見圖七,並清理桌子,搬上這兩個東西來,且準備三用電錶及那兩枚 500Ω ¼W 的電阻。

202　再一次目視檢查散熱器上電晶體有否裝錯。

203　如圖七之接法。

204　接通電源,電阻沒燒,則好一半了。

205　用三用電錶測量,PART1 CH1 ①④兩點之間的電壓應為 0V,否則,裝置有問題(或 Q9 Q10 耐壓不足,或漏電,但可能性不大)。

206　如 205 之方法,測④點及⑥點之間的電壓後,切掉電源。

207　用短線連接散熱器部份的②及⑤,並在①與②之間接一 10K 電阻,⑤與⑥之間也接一枚 10K 電阻,再開啟電源,用三用電錶測量①與④之間的電壓是否與④與⑥之間的電壓相近,若不是,則電晶體與 R16~R19 之間的接法有問題。切掉電源檢查之。

208　若 207 正確,則去掉 203 所接之 500 電阻而用 2A Fuse 取代。

209　去掉②及⑤之間的短線而用一 2K 半可變電阻取代之。

210　先將可變電阻旋至 0Ω,通電再測①④及④⑥之間的平衡,若保險絲燒掉,則表示 2K 半可變旋轉不對。

211　用電錶監視 Q7 Emitter 至 Q9 Emitter 之間的電壓,然後「緩慢」的調整半可變電阻至指示電壓為 0.2V 後停止。

212　再測量,①④及④⑥之間電壓的平衡,若相差太多表示晶體有接錯,或電阻接錯,需切掉電源檢查。(或是 Q7 Q8 與 Q9 Q10 之 hfe 相差太多)。

213　測各單晶體之 BE 電壓,是否為 0.7V。

214　討論:Q7 Emitter 至 Q9 Emitter 間之壓降為 0.2V,Q8 Emitter 至 Q10 Emitter 間之電壓亦需為 0.2V 則留過晶體之電流分成兩路,一路由①點 Q7 Collector 至 Emitter 經 R16 R18 而通過 Q9 回到⑥點,一路由①點經 Q8 Collector 到 Emitter 經 R17 R19 通過 Q10 Emitter Collector 回到⑥點,每路電流量為0.2V/R16+R18≒150mA,故兩路為 300mA。此時總消耗功率可算得。

213　用電錶測①與⑥之間的間壓約為 80V,則總功率消耗為 80V×300mA=24W。

214　監視散熱器之熱度,若太高,則表示散熱器之體積及散熱面積不夠大。

215　繼續緩慢的調整 2K 半可變電阻,並同時用電錶測量 Q7 Emitter 至 Q9 Emitter 之間的電壓,直至 1V 就停止了。並測②⑤之間的電壓,應約為 3.8V。

216　這時散熱器很燙,如果經過20分鐘後,沒有燒晶體的現象,保險絲也沒斷,則安全上二壘。這時,並測量電源供應電壓是否已降至 ±32V 左右,若差太多,則變壓器品質可能太好或太差。

217　散熱器要夠大才行,否則不太好。

218　第一片完成。切掉電源,並拆掉所有的連線。

220　請知道電晶體的電流放大作用及 hfe 之意義。

221　CH2 的散熱部分可如 201~220 之方法演習。

222　直接用電錶的 ×10R 檔或 ×100R 檔,測 CH1 及 CH2 中的第③點與 Q7 Emitter 之間,檢視 D3 支極性是否正確,以及 LV 值不能差太大即可。

上三壘:

　　經過各部分詳細的測試,對自己已建立了不搖的信心,所以就如圖八所示的全機接線圖,配置完成後,檢查一遍焊線有否錯誤,就大膽的開機了。結果沒事,測得中點電壓在 20mV 以內,一切完好,又測量靜態電流,每聲道為 1.5A 左右,就完成了。