緒言

  筆者曾經獲得一個臨場指導許多自製機器的機會。當時與許多業餘者諸君交談,才了解他們對於自製放大器類最深切感覺到的問題是,不管他們對雜誌上成為話題的新技術擁有非常豐富的知識,可是應用該知識製作的大部分機器,事實上都不盡理想。

  其原因,就是過於注視不斷介紹的新技術,而疏忽了最關緊要的基礎技術的學習,加之大眾傳播的群起渲染只對引人眼目的技術加以介紹所致。

  當然,DC Amp和V-FET的記事上各有其可讀的佳作,但是猶嫌餘意未了,蓋對於電烙鐵的持用要領(!?),配線技術等基礎技術之解說亦需要積極的灌輸。果能這樣做,方始能使DC Amp和V-FET之真價值得以發揮。

  基於以上的觀點,本文擬就業餘者諸君之間最棘手的前置放大器的交流聲對策加以闡述。既然如此,那就先對產生交流聲的結構按接地電路形成者與漏洩磁通(Leakage Flux)形成者分開解說,其次再分別探討有效的對策。

(1)接地電路

  此處擬就漣波電流和交流電源的洩漏電流(Leakage Current)流入接地線路(Earth-Line)而產生的交流聲加以敘述。

漣波的濾除應充分

  舉凡銅線一定含有電阻。所以,必有因流經接地線路的漣波電流形成的微妙之交流電流產生。此種電流假如像第1圖那樣流入初級之接地,則有與信號源串聯的漣波電壓發生致使SN比惡化。

  防患此種交流雜訊的對策,過去推薦的辦法就是使用粗銅線(減小γ)做接地線路,但是筆者要介推的方法即遵循「地回路無漣波」的方針盡量使漣波電流(i)減少。

  蓋前置放大器因電流較少而把漣波電壓降低至不能測出的階度比較容易之故。再者如第2圖所示,要想達成巨大的漣波衰減率,就成本方面而言仍以增加濾波電路之段數較有利。

AC點火勝於濾波不充分的DC點火

  真空管前置放大器,為何多採用濾波不充分的DC燈絲供電。蓋通常漣波波形均呈非常尖突的形狀,當以交流音出現於放大器輸出之場合,在聽感上極為顯著必須加以注意。

  此漣波電壓應濾除到10mV以下,這一點比B電壓的濾波尤為嚴重。假如熱設計做得堅實可靠,則採用電晶體式漣波濾波器較方便。或者只用CR濾波時,應取第3圖的E1(整流電壓)為E2(燈絲供給電壓)的1.5~2倍,利用巨大的R值獲取獲取漣波衰減率方得要領。

  此外,經常看到有使用濾波阻流圈的例子,由於會產生洩漏磁通最好不要採用方可保無事。

燈絲的接地線路與B電源的接地線路不可共有

  通常燈絲電源的濾波不管如何嚴加執行,依然會含有多量的漣波。所以,共用B電源的接地,勢必使漣波電流流經B電源之接地迴路。尤其是另設電源的前置放大器,千萬不可因為疏懶而想到減接地配線之數,務必把B電源與燈絲電源分開配線。

  再三地強調,即應遵照「地迴路無漣波」的方針配線。


  至於說燈絲與B電源的接地要分別配線,即有燈絲的底盤接地應以何處為妥之問題發生。因為此乃與後述的AC電源的漏磁電流造成的騷亂有關,在此暫且不說明理由,不過只要按照第4圖進行配線即可收最佳之結果。

一點接地是否最好?

  過去都一直認為前置放大器的配線應該採取一點接地。

  這是由於隨便在底盤接地,恐有造成接地環路之虞,而且由於漏磁的關係而有電源頻率的渦流流通於底盤,利用一點接地法對於因此而產生的微小電壓混入放大系統認為可收防止之目的。

  但是,正如高頻電路不採取一點接地所顯示之道理一樣,最近對於一點接地的問題逐漸受到大家的注視。從電源阻抗的觀點而言,往往要把接地線迴繞拉得很長的一點接地仍殘留稍許的問題。尤以數MHz之響應就覺得神經過敏的電晶體放大器為甚。

  至於說,怎麼樣才算是超脫一點接地的配線技術,不瞞您說,筆者在目前仍舊在研究摸索中。

  所以再現況下只有採一點接地或略加改良之方法為宜。

  其次再就一點接地易陷失誤之事例稍微一提。

  請看第5圖。圖一a是把Lch,Rch裝組在同一基板上,兩ch之接地落於同一線路的場合。同圖一b則為Lch,Rch裝組在個別的基板上,而Lch,Rch分別擁有獨立的接地線路。在此不妨探討一下,各位讀者按圖一a或圖一b配線完了,最後要決定接地點時,若是圖一a應就(A)~(D),圖b則該取(A)~(E)的哪一點接地才適當。

  在部分的製作記事上曾經這樣記載,謂遇此情況時,可一面觀察交流雜訊的階度一面採取Cut and Try的試驗法決定之。果真能夠這樣解決問題嗎?如果把結論言明在先,則依第5圖的配線法,無論取哪一點做接地點必定會有交流聲產生。如果是不熟練的配線法,也許會在哪裡找到最佳點。但是十之八九所完成的必定是交流聲多的放大器。要是如後述對漏磁有周密防患對策之配線法,則圖一a之(D)和圖一b的(C)即為此場合之正確答案,照這樣配線的前置放大器在測試時之S/N相當良好,一旦接續到唱機和調諧器(FM)等機器上,S/N卻驟然惡化。

  請看第6圖。此乃第5圖的圓滿答案。與第5圖根本上的差異,係將電源的接地線路由輸入針端配接於放大器上,也許在讀者之中有不少人會認為這是一種古怪的配線法,那也是難怪的,蓋根據筆者的經驗百分之百的自製放大器都採用第5圖的方法配線。其原因是由於配線圖上所繪出之接地線路是從電源經輸出而至輸入,並且為使愈近輸入之接地線路電流愈少,以防漣波混入信號線的一種措施。

  但是倘若B電源上無漣波,則B電流無論流經何處絕不會感應交流雜訊(Hum),所以像第6圖那樣從輸入針端配接於放大器上也不必為交流雜訊而擔心。

漏洩電流

  第6圖的配線法較之第5圖的配線法絕對有利之點,在於能遮斷漏洩電流。那麼,此漏洩電流究竟如何發生?那是因為通過AC電源內的電源變壓器和管座等處,機殼以及電源的接地線路與AC電源之間具有阻抗。加之前置放大器,唱機等各組件(Component)經由100V線路連結在AC電源上,以至有如第7圖的漏洩電流導流。

以輸入針端當作接地點

  由於漏洩電流係藉這樣的結構流動,所以必須儘早把漏洩電流落於底盤,流至電源的接地,設法使其不致通過放大系統的接地線路。因此依第6圖把輸入針端直接接地於底盤,以此處做接地點乃為最佳之方法。

(2)漏洩磁通

  內部不能藏置電源變壓器的前置放大器豈可稱為放大器?

  雖然這是一種非常極端的說法,不過只為交流音對策而言另設電源仍不失為一良策。

  引述一段筆者過去設計前置放大器時的往事。為了試作之前置放大器由於漏洩磁通之影響而產生交流音,於是自行設計了漏洩磁通非常少(也許單就漏洩磁通而論堪稱為世界上最少)的變壓器,並且裝在機器內試用。因為漏洩磁通已盡量降低的緣故,曾經一度完全無交流聲產生,但是在測試其他特性之餘,若無其事地測了一下S/N,沒想到又有交流雜訊殘留。既非幽魂,一但消失的東西又再現這到底是怎麼一回事,經過各種調查之結果,終於明白原因在於測試中打開(ON)的測試器所發生的漏洩磁通。在此不免又陷入沉思。

  要是能夠在確無外來漏洩磁通出現之場所適用該多完善,但實際上係在許多組件圍繞下使用,其中難免混雜有產生大量漏洩磁通的製品在內。這便是有缺陷的劣質商品。

  這樣一來可就傷透腦筋,蓋日以繼夜的尋求漏洩磁通的對策,遺憾的是涉獵各類雜誌皆無有關漏洩磁通對策之解說,不得已才就國內外製品中去尋求對策,並進行各種的實驗,最後完成了可抗拒漏洩磁通的放大器。由此結果亦理解,縱然不使用前例之過剩品質的變壓器,以普通性能的變壓器亦能爭取充分的S/N。順便測試了國內外名牌真空管式前置放大器的漏洩磁通的結果,竟以McIntosh C-22的數值最劣,為了參考起見測試的平田電機之ST-305顯示最佳之值。但是,C-22不論是否使用這樣的變壓器皆無交流雜訊,所以只要配線得當便無交流雜訊產生,實在令人由衷的佩服。

  筆者談起這段往事,就是要讓各位了解,只要你盡力而為必能撲滅交流雜訊,還有市面上出售的變壓器實際較廠家製前置放大器所使用的變壓器為優而無遜色。

由漏洩磁通引起交流聲的結構
  此結構的基本原理,係根據法拉第定律。即「電路所感應之電勢等於通過電路流動的電磁感應依時間變化成比例而把符號改變者」謂之法拉第定律,如果具體的加以解說,即如第8圖。實際的放大器內,同圖之交流磁場,閉迴路分別對應於漏洩磁通,配線環路。

  由第8圖明白一重要事項,倘若把配線環路置於漏洩磁通中,必有交流聲電壓產生,其大小比例於環路所形成的面積與漏洩磁通的大小。以往的前置放大器之配線技術,乃以後者之因素為人所重視,不過如前所述,這種作法容易受動作環境之影響而顧此失彼。

  莫如採取所謂重視前者之對策,最後再利用漏洩磁通減少的辦法去除消除不了的交流聲,這才是原本應有的態度。

  因此,有關變壓器漏洩磁通的問題留待以後有機會再述,本文將縮小範圍針對配線環路面積的減少方法加以解說。

熱線與接地線路應採平行配線

  那麼配線環路面積究竟指什麼而言?簡言之,即包括零件在內,實際由配線內的任意環路所形成之面積,其中與產生交流雜訊有深切關係者,當推輸入電路的配線所造成的環路面積。

  茲舉真空管電路為例表示其實例於第9圖上,採取稀散配線之場合與用隔離線之場合,環路面積有顯著的差別,詳如同圖一a,b所示。雖然不能依照配線方法一概而言之,但通常有10~100倍左右之差,其差別將反轉過來直接對交流雜訊之值發生影響。

  稀散配線,如果依第9圖c把輸入開路(Open),不但環路面積減少,交流雜訊亦隨之減少(但閃爍和熱雜音增加),所以配線的不完全立可明示。

  很容易搞錯的一點可舉第9圖一d加以說明,這個例子就是用隔離線配線但一端並未接續,另外又拉了接地線路的例子,這種配線法無法減少交流雜訊環路面積,各位宜加注意。總之,絕不可忘了「熱線與接地線路應採平行配線」之原則。

環路並非終止於柵極或基極

  環路並非終止於柵極或基極,必須連陰極或射極電路亦考慮在環路內。第9圖上R2,R3,C1即包含在環路上。往往會遇到像C1,R2那樣並聯接續的零件,此時對電源頻率呈低阻抗的一方將形成環路的一部分。第9圖就是考慮到這些情形而以C1,R3作為環路的邊,即繪有斜線之部分。第9圖一b的配線法,如果想進一步減少環路面積,應盡量使R3,C1接近熱(Hot)線端,如此一來可望使交流雜訊減少數dB至十數dB。

利用示波器波形辨別交流雜訊之方法

  採取以上所述之方法製作,由於措置不夠充分亦會產生交流雜訊。遇此情況時,應設法查明交流雜訊產生之原因外,再對配線法重新檢討,相信更容易確立有效的對策。所以最後再簡單說明利用示波器觀測藉以查明交流雜訊產生原因的方法。

  產生交流雜訊的原因之中波形特別顯目的就是由漏洩磁通引起的交流雜訊。第10圖一a表示此典型的波形。有時受放大器相位變化的影響亦會造成一側下垂,稍微慣熟的話即可容易辨別出來。蓋頻率即等於電源本身之頻率。

  由漣波造成之交流雜訊,當然與漣波波形相似。第11圖一a即表示此狀態,左側的傾斜峭急與頻率為電源頻率的兩倍(全波整流)就是它的特徵。

  各位諒必觀測過第11圖一b所示之脈衝性雜訊,此乃為二極體之雜訊闖入時所產生。遇此情形時可將二極體遠離放大部,或以隔離板隔絕即可收效。

尾語

  以上已就交流聲對策做一概述,假如各位能忠實遵照這些原則從事製作,則製作無交流聲產生而電源變壓器藏置於內部的前置放大器並非不可能。
轉載無線電界第34卷第2期1976 2月 前置放大器的交流聲對策/黃華馨

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