ESS前後級擴大機的試製工作,原本早該告一個段落,可是天天有人打電話來要機箱要零件,使我不得不對這次試機,作一次結論,以向讀者們交代。
於是,一不做二不休,提筆重新將它整理一遍,花了三天三夜畫出一張新的線路板,再訂製一百個機箱,準備把線路裝配技巧說清楚,然後,只供應機箱、旋鈕和PC板,其他一概自理。
重新繪製PC板
圖一是我重新繪製的PC板,原尺寸是28 × 7.5cm,由於排版的關係,不得不將它縮小70%,由於零件排列緊湊,所以自行繪製時,要將它放大140%才裝得下。
全機就只用這一塊PC板,因此,接地的問題,電源的問題均極易解決。另外,我一共標出了TP1~TP9共有13個測試點,以便裝完後做線路校調用,線路工作正常與否,用電錶一量這13個點,就明白了。
裝配工作,可以從PC板開始,有關線路的說明,我想就隨著裝配一起進行,朋友們,可以一面看書,一面就裝,裝完一部份試一部份,絕不虞有誤,但千萬請記住,如果第一關闖不過,不要嘗試去闖第二關,所有問題都要立時解決,否則一待全機裝完,試機不響,可就有寶難尋了。
電源供給部份
電源部份的電路,我已將原機線路改了,修改的理由請見本刊19期74頁。有人擔心這樣改了以後,開機後會出現短時間的破裂聲使人難以忍受,事實上由於全部電壓升起時間分配得恰當,開機後音樂升起和退去的感覺,比起用開關將它切掉,更為自然。其中奧妙,朋友們不妨細細與所有裝有「保護開關」的名機做一比較。
電源變壓器可用20~28伏500mA的就夠了,用較高的電壓,可使晶體工作在較線性的區域之內,使失真數字(聽不出來的)降低,但用高電壓有一顧慮,就是所有晶體必需有足夠的耐壓,現市上所售小信號低雜音晶體,有很多是供手提機高放之用的,耐壓不過二十幾伏,用來恐怕危險。
Q11 Q12的要求不嚴,只是要注意Q11是PNP型的,在選擇上,Q11 Q12宜用Hfe大一些的但也不必太大,但耐壓要絕對在35伏以上(AC24伏時)電流有200mA以上已足夠。
裝配時先裝D1~D4,每一個二極體在插入前都要先用三用表量一遍,通了時紅棒為正(市面上有許多未經品管流出的二極體,符號是反了的)。打彎時,不要彎到根部,以免量時是好的,打彎插入後卻不通了。裝完四個二極體,再裝上500u/50V的電容,並以三用表歐姆檔量一量A13 A14是否正通反不通,如果不是請立即檢查D1~D4有無接反。
試驗無誤,即可將變壓器接入A13 A14,並插上AC電源。把三用電錶轉到DC50伏檔,黑棒觸TP1,紅棒觸TP2,此時應有次級AC電壓乘上1.41倍的直流電壓出現(24伏時為34伏以下同此例說明),如果沒有,請檢查,直到找到毛病為止。
確證整流正常後,拔去AC電源,裝上10K,270K,10K及50u及Q11 Q12和第一個1000uF/35伏電容幾個零件,特別注意Q11 Q12的接腳不要弄錯,電解電容的極性不可反轉。同時在這裡就要養成晶體腳不要留太長的習慣,一般裝配時,大約只能留0.5~0.7公分長。或許您有一種想法,就是怕接錯,腳長一些容易取下,但只要事前準備、測試妥當,不該有此顧慮才是。
以上零件接完,大膽地接上電源,同時量取TP3(以下所有測試點,均以TP1為零點接黑棒),應有約33伏左右的電壓,如果沒有或電壓不夠,請檢查以上零件。
要特別說明的,乃是此一電源電路,並不是真正的穩壓電路,所以未接負載前,會出現峰值電壓。而採用此一電路的最主要用意有二：
(1)是濾波,Q11及Q12的綜合放大率,把C23給放大了。使全電路獲得一個極為純淨的直流。
(2)是延緩直流電壓升起時間,其延緩的作用發生在270K電阻C25電容的時常數上(兩者乘積為時常數,時常數的定義是電容充放電到定額電壓的0.6321倍時,所需時間)
另外,由於兩個10K電阻的作用,本電路在相當範圍之內的負載變動,可以產生一點負載性的穩壓作用。
明白以上電路後,試拔去電源,找一枚幾百歐姆的小電阻,將1000uF電容器上的電壓(荷)放掉,然後,用三用電表一面量著TP3,一面插上AC電源,注視著三用表,可以看到電壓是慢慢升起的,大約要到二十幾秒才到定值。假如是這樣,這部份電路就完全正常了。
但是且慢高興,先搖搖所有零件,並反轉PC板檢查每一焊點是否確實,才好進行下一步驟。
耳機放大器
耳機放大器的結構相當簡單,就是使用NPN-PNP對稱晶體做OTL輸出。
Q9 Q10用對稱的大黑豆如2N3569/4355,可小鐵帽如2N3053/4037或2N2219/2905都可以。D5 D6用偏壓用之矽質二極體即可,偏壓雖然固定,但Q9 Q10的射極均有10歐姆電阻作為限流,所以差一些無妨,但一共四個二極體,還是挑選一下為宜,順向電壓過份相差時,會使得一邊熱一邊不熱。
裝完R38~R44及兩個晶體(以下均稱單聲道,實際安裝時,可兩聲道同時進行)二個二極體及C22到C24,又可接電試機。先量TP3,電壓已經稍稍跌下,約有三十伏(28伏以上皆正常),再量TP6,約在15伏,如果不是請檢查Q9 Q10及D5 D6,直到正常,假如想更進一步證實到此為止電路無誤,可在A12上接上耳機(不能用晶體耳塞),另一端接TP1,此時以三用表歐姆檔碰觸C22的負端(萬不能碰正端),耳機中該可以聽到卡卡聲,或找一Tuner之輸出由此接上,就有音樂。
試到這裡,也許您急著要裝音質控制部份,且慢！請先將R37接上,再量量A11有無電壓,如果有,顯然是C22漏電,要換。
音質控制器
在裝配音質控制器之前,請先裝上TP3與TP4之間的470歐姆電阻及A3中間的1000uF電容器,接好,先量一下TP4的電壓,應略與TP3相同。
音質控制器電路由Q7 Q8二個晶體及周圍零件所組成。Q7 Q8宜選擇Hfe約在200~400之間者,從C18後開始接到已接近的C37。控制網路暫不接,即先行試機。
接上電源,並量取TP7的電壓,應略等於TP4電壓的二分之一左右,這個電壓如果相差在±20%以內,算是完全正常的。如果相差在±20%以上時,可調整以下電阻：
(1)R36:電壓高改為2.7K,電壓低改為3.9K。
(2)R35:電壓高改為27K,電壓低改為39K。
(3)R31:電壓高改為1.8M,電壓低改為2.7M。
以上,可以任改一個,或偏差太大時,可改二個或三個,每個阻值之變動均以上下一級(20%制)為限。如果連改三處,仍無法使TP7的電壓拉回到TP4的二分之一電壓時,請檢查C19是否接反或漏電,再更換Q7 Q8,直到正常為止。
本電路經以上校調後,直流工作已算正常,但未經回授,交流工作情況如何尚不得知。假如您所用晶體Hfe太大或其他偶然因素集合的結果,非常容易在Q7上引起振盪。當有此顧慮時,請將C20之一端焊起,串一枚1~2K左右的電阻再接地(線路板上並無此串入電阻之位置,所以要直立起來焊,上端與C20接在一起)。接入此電阻之結果,對電路工作並無任何影響,其理由詳見第21期前置擴大機之方波觀察一文。
續接音控網路時,特別注意C16及C17的準確度,最好使用J級電容,在接上兩個50KB的電位器之後,可反旋高音試試是否會有振盪或卡達聲出現。此類毛病多出於高音反旋到約8~9點位置出現。假如毛病來了,照上段方法解決之。
十倍放大器
由高電平輸入到音控網路之間的放大器,通常有兩種形成,一是無增益的射極隨耦器,主要作用在降低阻抗,以適應音控網路的需求,但在音控網路以後,必須有足夠的增益,才能使功率放大器能到達滿度輸出。另外一種形式,就如同本機所安排,即在此先給予十倍左右的放大,提高整個信號電平,使引線複雜的音控網路不易受雜音、哼聲的干擾。
Q4 Q5 Q6的選擇略同於,選其雜音最低者用於Q4。全部按圖施工後,開始試機。
接上電源,先量TP8電壓,與TP7一樣,應略等於TP4二分之一電壓,相差在20%以上時,請調整:
(1)R22:電壓高改為22K,電壓低改為33K。
(2)R17:電壓高改為470K,電壓低改為620K。
其原則與音質控制放大器的調整一樣。本來R23 R16亦可改變,但如R22及R12均變動20%而不能調出1/2 VCC電壓時,電路可能有問題,而不必去動R23 R24。
TP8的電壓調出後,應量一下A10看有無電壓,應該是零,如有一點點電壓,可能是C15或C18漏電,應更換,否則將有兩種情況發生:(1)轉動Tone Control為in或out時,會出現卡卡聲 (2)旋轉高低音控制器有沙沙的雜音出現。
另外,C10的漏電情況更應注意,因為Q4之輸入阻抗極高,微微漏電都可能影響整個電路的工作。檢查的方法是再A3先接上音量控制器只接電位器之二點,輸入那點空著,三用表則夾在TP8上,迅速往反旋動音量控制器,假如表針會在1/2 VCC電壓上下擺動,即表示C10漏電。C10一般要用鉭質電容,但鉭質電容亦未必每個都是好的,故請特別注意。
唱頭放大器
迄至目前為止,線路板裝配至少已完成2/3以上,我們差不多已有足夠的經驗和耐心來裝配低電平輸入部分的電路了。
裝置這部份電路之前,心理上要有一準備,就是處處小心行事,任一零件均確證之品質為上乘時再插入,錫焊技巧要足夠熟練,能點一次焊上最好,別讓松香流得到處都是,更千千萬萬不要用焊錫油。如果發現線路板或零件腳氧化積垢不易吃錫時,事先用細砂紙磨乾淨。
插焊的次序是先電阻、電容而後晶體,Q1 Q2要選擇全部晶體中最好的留在這裡用。
全部裝完後,接電源量取TP9電壓,應約為TP5電壓的二分之一。由於其輸出電平極低,是故可以允許到有30%以上的誤差,如果TP5的電壓是30V,那麼TP9在10~20伏之間都是正常的。太高或太低,可依前述原則調整R13、R8兩個電阻,至於其他電阻,則最好不動,尤其是R9~R12不要隨意變換,以免影響音色。
同前述情況一樣的,最後還要請特別注意一下測驗C2及C9的漏電情況。
背板的整理
背板上配件,計有8P及2P蓮花座各二個、AC座三個、保險絲座一個、接地柱一個,AC引線出孔卡環等。在背板尚未固定於底板之時,即可先將所有配件裝上鎖緊。並將以下各點先用短線焊連,在隨後的作業中會比較方便。
(1)AC線座的下端三個接點一齊連起來,並接到保險絲座上。
(2)兩個不經開關之AC線座相連,AC線之一可接於此,AC線之另一條則接到保險絲座之另一端點上。
(3)四個輸出接點之負端均用短線相連。
(4)四個輸出接點間用兩個47K電阻將上下兩點相連,上面的一個(即(2))再各以47K接地。接上此四個電阻的主要用意,主要在分別兩組輸出為高低兩種電平,以適應不同靈敏度之功率擴大機用。
(5)連接錄音輸入輸出八個負端接點。
(6)連接Aux1 Aux2 及Tuner六個負端接點。
(7)連接(5)到(6)。
以上一共出現了低電平、高電平及輸出等三個「零電位點」它將分別與PC板上不同位置之零電位點相連。
前板安裝及整理
前板上開關及電位器較多,實際上配線並不複雜,可以實施「預焊」先吃上一點錫,以利接線。
另外,所有開關,音自己裝不同於產線作業,所以前板開孔並未加定位孔,以免定位不合,旋鈕無法插正。為了裝好後旋鈕的指示位置能套得很正,所以在固定電位器或開關時,就要注意到,旋鈕是以齒狀套進,每一齒之間約有21度的差異,是要靠電位器來調整的(旋鈕之外殼與塑膠軸間如未上膠,則可在旋鈕上調整後再上膠)。
全機配線
全機配線工作並不複雜,耗費時間較多的恐是在線頭加工上面,所有的接線要不長不短,線頭要剝得整齊,所有隔離線兩頭不管外皮用不用,都要先用熱縮套管將它套緊。這一關影響全機之美觀、安全至鉅,請特別重視之。為了方便朋友們,每一機箱內均附有市面不易購得之熱縮套管供用。
為了理清頭緒,希望大家依序進行：
■PC板的配線:
迄至現在,PC板對外的接線只有兩條AC線。接著我們要預先拉出以下幾條線,以便於PC板固定後之作業。
(1)A12及A13繼引三根單線到耳機座上,耳機座負端之所以不直接與PC板負端相連,主要是因為在耳機座上要與機殼相連,這樣,在某些情況下可以避免一些困擾,在此處之作用也許不大,把2.2歐姆除去亦無妨,但如果將來要在本機箱內加將20+20W的功率級時(有足夠的空間可以容納)它就會顯得非常重要了。
(2)A11引一單線準備接到TONE開關上,如果使用隔離線時,在A11上接外皮,開關這邊則只接心線。
(3)由A10引一單線準備接到TONE開關上,如果使用隔離線時,在A10上接外皮,開關這邊則只接心線。特別注意的乃是A10上的黑方塊並非負端,而是正電端,隔離層接此之用意乃在靜電隔離,如果您對此觀念想不通時,仍宜用單線為宜,否則易於出錯。
(4)A4~A9分別引出十二條單線,不要太粗,也不要絞得太緊,只要順是捲兩圈,使之不易鬆散即可,十二條線可分成兩組或四組以不同顏色的線引出,以便接於高低音控制器上。
(5)A3引一隔離線到音量控制器上,其隔離層兩端都要接。
(6)A2引一隔離線到選擇開關上,當成Input之一,隔離層在開關這邊剪掉不接。
(7)A1接一隔離線到Phono輸入處,隔離層兩端都接。
■地線處理：
本機中整個地線系統為：
(1)由Phono隨隔離線到A1 (2)由A2要另接一根單線到高電平輸入之負端並與四組錄音輸入輸出連接在一起 (3)由TP4附近引一單線到輸出端;A13有一準負線到耳機座。
全機有兩點與機殼相通處即：(1)Phono輸入負端與地線接線栓相連,並接一個0.1的陶質電容到機殼 (2)耳機座負端必然與機殼相通,除此之外,不要再有任何與機殼相通處,而以後所有配線的隔離線均為單端接法。
■輸入配線：
Aux1 Aux2 Tuner 及Rec(1)(2)Play(1)(2),左右聲道計要用12條隔離線,其中Rec(1)(2)共用一對。這十二條線可分成幾組顏色配接,以便識別。所有隔離線事先剪好長度,兩端均予加工處理。即輸入插座這端,隔離曾應予保留,並加上一小段普通套管再以熱縮套管套住,另一端則將隔離層完全剪去,要剪得乾淨,並套上熱縮套管。剪去這些隔離層時,可暫離工作檯,或將手伸入字紙簍中去剪,以免這些短線混入機器作怪。
隔離線經加工後,可開始接線,不妨在開關這邊先接比較順手一些。高電平輸入的六條線與選擇開關相對是沒有問題的,除此之外選擇開關上還有6個分接點未接,分別做以下接法：
(1)A2上引出的隔離線接到Phono這檔上。
(2)Tape1→2是接Play(1)。
(3)Tape2→1是接Play(2)。
另外Rec (1)(2)分別可以短線連接,亦可透過二個47K電阻分壓,一如主輸出一般分成高低電平輸出。Rec (1)(2)左右聲道各用一條隔離線直接引到選擇開關的主接片上。
以上輸入輸出部分配線工作可算完成,為防錯誤難改,此時宜先用三用表歐姆檔跨接每一輸入點和選擇開關主接片間,檢查是否與檔位相配合,左右聲道有無弄錯。
■鑑聽開關之配線：
這一部分配線其實並無困難,但仍有很多人接錯,主要是對系統控制原理不明白之故。茲簡單說明如下：
(1)當Monitor放在Source位置時,信號是來自選擇開關之上,所以三個分接片中,中間接片要接到選擇開關的主接片上。
(2)當Monitor放在Tape1或2位置時,音調控制器以後到喇叭所承受的信號是來自Tape1或2,而與選擇開關無關。因此左右聲道的四個分接片,應接往Tape Play(1)(2)接點上,但由於此四接點已被引到選擇開關上,所以只要以短線相連即可。注意不要接反了。
(3)Monitor主接片引一線到平衡或音量控制器上(下有詳述)。
經過這一番配線,相信朋友們一定以弄清楚了選擇和鑑聽開關與後面輸出入座之間的關係有：
(1)選擇開關分別選擇六種不同的訊源一路送入鑑聽開關的Source上,只要鑑聽開關在Source位置上,前級之輸出即受選擇開關所控制;選擇後之訊號,另一路永遠送到Rec(1)(2)上,也就是說Rec訊號永遠只受選擇開關所選擇。
(2)鑑聽開關只變動Tape(1)(2)為前級之輸入,因此也可以稱之為輔助選擇開關,由於它並不影響選擇開關對Rec之輸出,所以一方面錄音,一方面可以鑑聽。
■高低音控制接法：
十二條引線分別接到二個雙連電位器的十二接點上,接反了調過來就是。
■平衡與音量控制器：
平衡與音量控制器常用的接法有兩種,一種以單連電位器接在音量控制器之後,如圖：
改變平衡控制器的位置,即可變更音量控制器的實效阻值。從而達到平衡的效果,以單連電位器作平衡控制,不能接到音量控制器之前或單獨使用,否則,會影響兩邊的負載平衡。
另一種可以單獨接入的平衡控制器,是以雙連對稱型電位器接成左右互為反向的音量控制器而形成。
此種專供為平衡控制用之對稱雙連電位器屬於M-N型,式面不易買到。為了減少使用B型電位器所造成之損失,可在兩端到中點間並接一枚大約18K的電阻,如圖：
朋友們可以採用以上任一型式。
■TONE開關的接法：
此一開關實際包括了響度開關及音質控制之失效開關雙重作用,所以四路三段式開關被分成兩組來使用,第一組在第一段時,使輸出接往A10,第二三段則使輸出接往A11,如圖：
第二組供響度補償之用。於此我們想先了解一下,一般響度控制器之接法：
當開關在ON時,音量在抽頭點以下,高音經1000P電容跨過電位器上半段從抽頭處進入,高音獲得增強;中音則經0.047uF及15K電阻通地,使低音獲得加強,但音量若旋至抽頭點以上,則絲毫不受此影響,此之謂低響度時之高低音增強。
當開關在OFF時,唯一有作用的是15K電阻,它與電位器抽頭點到地之間形成並聯,只是改變了動臂所在位置的電平而已。
關於所用三個零件的數值,如憑聽覺時,可依下方式改變之：
(1)1000P:此電容值愈大,高音被提升得愈多,而且愈接近中音。
(2)15K:此電阻一方面阻止了經由1000P而來的高音通過0.047後被短路,另一方面也控制了當開關為OFF時,音量被衰減多少,反過來說,它造成了ON-OFF之間的差距。因此如發現ON時不僅低音增加,整個音量也增加很多時,要加大此電阻之阻值。
(3)0.047uF:此電容與15K配合決定了ON-OFF之差距,以上面的情況而言,假如發現ON時音量增加許多,除了增加15K的阻值之外,亦可增加0.047uF的容量,兩個的作用幾乎是一樣的(時常數)。
但究竟它們該用多少數值？事實上受到前級輸出阻抗及電位器特性的影響,但總宜以接此開關後,不造成太大損失為宜。
了解響度補償原理後,回頭看看剩下的二組三段開關如何接法：
這幾個零件,接起來看似礙事,實則也沒什麼,配接次序可先接15K到地的電阻,此接地可以接在鄰近的平衡控制器上;其次跨接0.047電容,在本開關上跨接即成;再來接1000P電容到音量電位器上;最後由主接片引一短線到音量電位器抽頭點即成。
■音量電位器的邏輯與增益調整：
常常聽到有人說：「你聽！他那部一百瓦的擴大機,音量開到(5)了,還沒有我這部30瓦只開到(3)的音量大！」
此話只能做兩種解釋,而絲毫不能證明哪一部出力大,這兩個解釋是：
(1)30瓦的增益比100瓦的大,所以開一點點聲音就很大了,再開呢?聲音便要破裂。而100瓦則不然,它增益小,所以還可以開大,因此擁有100瓦擴大機的人似乎可以反擊這位「半瓶噹噹」的仁兄說：「好！你聽,你的開到(4)聲音已經開始裂了,我的開到最大,聲音一點也不裂！」
(2)又或者這兩者的增益相近,那麼,很可能30瓦這部是用了B型的電位器,B型電位器的特性是它和轉角成正比例上升的,而人耳對音量的感覺則成對數上升,難怪一開音量就很大了,但是繼續開下去呢?音量並不再以同樣比例增加,如果由(0)到(5)可以增加40dB,由(5)到(10)卻只能增加6dB。但A型電位器,則成反對數上升,起初變化很少,然後慢慢加多,如聽覺曲線正好完全相反,兩相中和,因此可以得到非常緩和均勻的音量控制變化。
這些道理,正如同器出剎車一樣,好的剎車應該是踩一點有一點剎車,踩多一點就有多一點的剎車,直到完全踩下,剎車作用才完全發揮,這種剎車是很容易操作的,反之如果有一種剎車,踩下一點,就很快把車剎住了,這不能說是好剎車。
音量控制器的原理也正如同剎車一樣,在設計時要注意到在全部控制範圍(大約270°)內應當非常圓滑,而在正常聆聽音量時,最好設計在10~14點的位置。
ESS前級線路在十倍放大器裡,留有一調整增益之處,亦即可改變R24,如將R24改小則增益變小,R24改大,增益亦加大。這個調整工作要待全機裝完試機時方才進行。
最後的整理與修正
機器裝完,試聽也算滿意,但總難免有一些令人困擾的小缺陷,這些缺陷最常見的莫過於開關鄰近的電器時,會有「卡達」聲。這是一個相當困擾的問題,朋友們可試著以以下的方式設法減輕之。
(1)卡達聲是否隨著音量旋鈕而加大？如果是,可嘗試在RIAA部分的Vcc到零電位點間併接0.05uF的陶質電容,其位置需經嚐試後決定之。如果不是,甚至在音量旋於零時,卡達聲最響,那麼可在Q4基極即C10的前或後串連一枚1.2~2K的電阻防止之。
(2)拔去唱盤卡達聲是否會減輕：如果是,表示唱盤本身之接地處理有問題,雖然此唱盤在某些擴大機上很正常,這主要是整個電路的相位分配問題,必須在C213前尋求解決,有時將R1 R2及C1移到蓮花座上去,亦可減輕干擾。
但不管如何,這種脈衝干擾,在由唱頭到擴大機間屬於不平衡輸送的情況下,是無法保證完全免除的,因此當您正在進行唱片翻錄時,要盡量避免開關鄰近的電器。
零件採購
本機所有零件在市面上採購非常容易,電阻全部用1/4瓦的即可。電解電容不妨多買三分之一以備挑選使用。至於電晶體,由於全部均使用同一型號,採購時更為方便,可使用2SC1000或2SC458、2N9633等低雜音晶體。購買時,亦不妨多買幾個挑著備用。
本社址決定供應機箱、面板、旋鈕和雙面印刷的PC板,需要的朋友請密切注意「本刊特報」。又為了減少大家開單子點零件的麻煩,我擬在台北、台中、嘉義、台南、高雄等地特約幾家電料行,專門供應所有零件,我會請他們儘可能給朋友們最好的服務,不過,依據經驗,若干小的失誤是難免的,還請大家原諒。
轉載音響技術第22期OCT. 1977 一系列製作精粹之(1)突破自己裝水準的前置擴大機/唐凌
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