一部擴大機,若它的工作點正常,輸出的聲音就不會變成怪異和失真,如果工作點調整不正確,放大器就不會穩定,本期所介紹的就是擴大機的簡單調整法,和電氣特性測量法。
調整技術
在擴大機調整之前,要採用一個萬能電錶(蘇桑註:三用電錶)或V.T.V.M DC電壓表,首先要檢查放大器各級的集電極電流或電壓,檢查完畢之後,才可以進行調整。調整次序大致分為前置放大級和功率放大級兩步驟。
前置放大器的調整
輸入前置放大器的訊號電壓,比輸入功率放大器的訊號電壓為低,同時前置放大級的負荷電阻高,電壓增益亦要增加。
如圖(1)所示,是一個最流行的電壓放大器,採用兩個晶體管作為直接交連。
如圖(2)所示,這個放大器的輸出電壓是否會發生失真,主要由它的工作點來決定,最適當的工作點(P),應該落在它的DC負荷線的中點,因此TR2管的集電極電流(Ic2),應該等於它的最大集電極電流(Ic2 max)的1/2。而TR2的集電極電壓(Vc2),亦應該等於電源電壓(Vb)的1/2。
在調整之前,要檢查TR2的集電極電壓Vc2,如果Vc2不等於Vb/2則可以修改TR2的發射極電壓VE2。
若
Vc2＞Vb/2
則要把發射極電阻(R5)的阻值降低。
若
Vc2＜Vb/2
則要把發射極電阻(R5)的阻值增高。
這是一種最基本的調整方法,但是可以採用一個半固定電阻VR代替R5的地位,調節這個VR使TR2的集電極電壓等於電源電壓的1/2。於是把VR拆除用歐姆表測量VR的阻值,然後用一個等職的固定電阻代替VR,安裝在TR2的發射極電路中。
如果經過調整之後TR2的集電極電壓仍然超過規定值的±30%的偏差,這可能由於零件的變值(主要是電阻的變值)。晶體管的hFE的變值,晶體管TR1的基極交連電容器(C1)發生漏電所致。
如果均衡放大器的TR2採用集電極接地方式的話,則它的發射極電壓應該等於
Vb/2
如圖(3)所示,就是發射極隨從器電路,它的發射極電壓
VE=Vb/2
為最佳的工作點。(Vb為電源電壓,即一般所指的Vcc。)
若發射極電壓不等於
Vb/2
可以改變它的基極限流電阻(RB)的阻值。
若 VE=VB/2
應把RB的阻值提高。
若 VE=VB/2
應把RB的阻值降低至
VE=/2為止。
如圖(4)所示,是JBL和QUAD負回輸式音調控制器,現利用上列電路作例子,DC電壓調整方法如下所述：
圖(4)(a)是一個JBL式音調放大器,TR2採用發射級隨從器,TR1與TR2組成一個兩級直接交連電路。若測出TR2的發射及電壓(VE)不等於1/2 Vb。因為TR1的基極偏壓,是由TR2發射極電阻(R11)中提取,所以把R11的阻值增減變化,就可使TR2的VE等於電源電壓的1/2。
若 VE2＞Vb/2 ,
則R11的阻值應該增加。
若 VE2＜Vb/2 ,
則R11的阻值應該減低。
如圖(4)(b)所示的QUAD放大器,它的TR1的基極偏壓不是由TR2的發射極電路中提取。(這點與JBL放大器不同)。
當 VE2＞Vb/2 ,
則應該減低R7的阻值。
若 VE2＜Vb/2 ,
則應該增加R7的阻值。
如圖(5)(a)所示前置放大器的電源濾波電路,是利用晶體管擔任濾波,把電源的紋波(Ripple)濾去。
如圖(5)(b)所示,是一個簡單的穩壓器,利用然納二極管安裝在晶體管濾波器的基極電路中。
圖(5)(a)的輸出電流(Ib),是受到積極電流控制的。若輸出電壓Vb變高,要增加R1的阻值,反之,如果輸出電壓Vb變低,要減少R1的阻值。所以要注意的事情：晶體管的降壓不可超過5V。
即 Vin - Vb ≦ 5V
在此情形之下,紋波就會減至最少,濾波效果最佳。
如圖(5)(b)所示的輸出電壓Vb。
Vb ～ VZ - VBE
這個穩壓電路會自動調整的,不必人工控制,通過然納二極管的電流 IE,由電阻R1的阻值來決定。只要然納二極管的反向電壓剛剛達到然納點就夠了。
前置放大器所用的然納二極管,它的功率一般為1/4W。所以通過然納二極管的電流約為：
IZ ～ 2~3ma
這點,在調整時要特別注意。
功率放大器的調整
在功率放大器調整之前,首先要檢查線路板推動級的工作是否正常,功率放大管是否與線路板之間的接線良好,才可以進行調整。
如圖(6)所示的電路是一個全部直接交連OCL功率放大器,TR5和TR6是輔助對稱電路,它的中點(C點)對底板的電壓為0V。兩個功率管(TR7和TR8)的中點C對底板亦為0V。
雖然功率放大器的種類很多,但調整的方法仍然是大同小異的。所以把圖(6)作為一個標準電路,做出共通性的說明:功率放大器的調整大致分為4個階段。
﹝第一階段﹞電源部分的檢查
電源部分如圖(7)所示,分為單一電源方式,和正負對稱雙電源方式兩種。
(a)單一電源方式的電路,輸出電壓用Vbb表示之。
(b)正負對稱雙電源方式的輸出電壓為+Vb和-Vb。
首先檢查AC電源輸入電路,二極管整流電路、濾波電容電路、測量Vbb電壓輸出是否正常,或±Vb是否正常。
﹝第二階段﹞推動級電路的調整
首先檢查推動級線路板的電壓,這是調整前的一個準備工作。
(a)功率晶體管接線的檢查──觀察是否有錯誤。
(b)輸出級零訊電流(Idle current) Ibo ──調整VR使 Ibo 降至最小。
(c)推動級(輔助對稱級)調整中點VR至中間的位置。
(d)把功率放大器的輸入端短路。
調節零訊電流的時候,要特別小心,應該緩慢地進行,因為調整過大的電流可使功率管立即燒毀。
如果輸入端有不必要的訊號滲合,各級的直流平衡就會混亂,所以測試時要用一個音量控制器以做調整輸入電平的控制之用。
以上的預備工作完畢之後,調整工作就可以開始,如圖(9)所示的電路,把萬用表(DC電壓表)接在輔助對稱管的中點C與底板之間,要接通電源數秒之後,才可以進行測量)。
如果擴音機是採用單電源方式,則C點與底板之間的電壓應該為
Ｖbb/2 ,
若擴音機是採用雙電源OCL方式,則C點對底板的電壓應該為0V。如果測出的電壓顯著不正確,無可懷疑推動級電路一定發生故障,此時,應該把電源熄滅,再進行一次小心的檢查。
如果測出中點電壓大致正常,則調節中點電位調節器使中點電壓達到完全正常。有些擴音機是沒有中點調節器,它是利用直流負回輸做出自動的平衡。
中點電壓調整正確之後,然後進行零訊電流的調整。檢查功率晶體管的VBE,正常的電壓約為0.6V,這個電壓是位於輔助對稱推動管的發射極電阻的兩端。
﹝第三階段﹞功率管中點電位的調整
檢查功率晶體管有關的接線是否正常,如果沒有問題,則依照第二階段(b)(c)調整的方法,測試功率管的中點電壓,如圖(10)所示,在電源供給電路中,加上1A的保險絲,以策安全。
如果功率晶體管電路正常,而電壓稍有偏差的話則依照前階段的方法進行調整,務使中點電壓正常。
﹝第四階段﹞輸出端零訊電流的調整
如圖(11)所示,在輸出級的電源電路中,串聯一個DC電流表,電流表的量限是根據待測晶體管的電流量來決定。一般為0~100ma的程度。
當電源開關接通之後,DC電流表的指針就有所表示,正常的零訊電流應為30~50ma,若測出的零訊電流不正確,可以調節 Ibo調節器,使零訊電流達到正常的數值。
擴音機的測試技術
低週擴音機的測試儀器,一般為：
●RC低週訊號產生器(Audio Signal Generator)
●毫伏表(Millivolt Meter)(有效值刻度)
●示波器(Oscilloscope)
●失真百分率表(Distortion Meter)
●衰減器(Attenuator)
測試時的輔助零件,一般為：
●假負載電阻(Dummy Load)(4Ω、8Ω、16Ω)
●滑動電位器
前置放大器的場合
放大器的電氣特性,一般為：
(a)輸入電壓對輸出功率特性
(b)週率響應特性
(c)失真百分率特性
輸入電壓對輸出功率特性大致分為(一)高電平輸入端,(二)低電平輸入端測試兩種,測量時所用的週率為1KHz,音量控制器旋至最大,音調控制器旋至平頂(Flat)之處,平衡器旋至中點,各種濾波器開關旋至Off之處。在正常狀態之下,測試方法如圖(12)所示。
週率響應特性
(一)高電平輸入端和低電平輸入端週率特性,(二)高電平輸入端和低電平輸入端的音調控制特性,(三)高低電平輸入端的各種濾波特性,(四)低電平輸入端的各種均衡特性。如圖(13)所示,就是週率響應特性測量方法圖解。
失真特性的測試
失真特性大致分為(一)高電平輸入端的輸出電壓對失真百分率特性,(二)低電平輸出端的輸出電壓對失真百分率特性。
一般的參考週率指定為100Hz、1KHz、10KHz。如圖(14)所示,就是前置放大器的失真特性測量方法示意圖。以上的測試時,各控制器的位置應為：
●音量控制器旋至最大的位置所出現的殘留雜聲。
●在各輸入端採用標準電壓輸出,使輸出為0dB,其次,把輸入端短路測量殘留雜聲和訊號雜聲比(S/N)。
功率放大器的場合
輸入電壓對輸出功率的關係：
(一)在輸入訊號的電平變化之下對輸出功率的特性,(參考週率為1KHz)。
功率放大器在正常測量狀態之下,應把輸入電平調整用的VR旋至最大,假負荷為8Ω,(50W)線繞電阻。
同時,輸入對輸出特性以波型最初剪切做一標誌。
輸出功率的測量,用AC電壓表接在負荷電阻的兩端,從輸出電壓(Eo)可以計算出輸出功率：
P=Eo²/RL
如圖(15)所示,就是功率放大器的輸入電壓對輸出功率的特性測量示意圖。
(二)負荷電阻4Ω、8Ω、16Ω的變化,對波形剪切的影響,功率放大器的輸出電壓峰值沒有被剪切時的不失真功率,測量的方法。如圖(16)所示,就是負荷對最大輸出功率特性測量示意圖。
週率特性的關係
(一)在沒有失真(及峰值還未被剪)最大輸出功率之下,低功率輸出10W、1W作出兩三種週率的測量,依照圖(17)的方法繪製週率對輸出功率的圖表。
(二)在0.5%的失真百分率之下,週率特性的測量,以測出擴音機的功率頻寬特性(Power-Bandwidth)
失真百分率對週率特性的測量
在指定的三種週率之下(就是100Hz、1KHz、10KHz以測出輸出功率對失真百分率的特性,測量方法如圖(18)所示。
至於其他殘留雜聲和高音域的過渡特性,這些都是專業性的測量,而對於業餘家的測量來說就不必過分嚴格。
轉載無線電技術70期 1976.5月 擴大機的調校與測試法/維德
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