AT96-001  

  提起這個線路的構想,要從上學期末裝SF-201開始。當時趁期末考前裝了201,而結果呢?跟音技所寫的裝機報告差不多,唯一不同的是自己的中點一直未能調出來,所以拿了線路圖猛看,想要找出一些端倪,先後研究了N次,只覺得必須更改一些電阻值才行,但是在裝好的機殼內換裝PC板上的電阻實在是太煩了,只好作罷,另擇佳日再回頭對付吧!

AT96-002

  由於有那次的經驗,現在閉上眼也能畫出201的線路圖。自己心裡則很喜歡其10倍放大器的設計,既簡潔又明快,何不將其改成後級呢?讓我們回頭看看201的10倍部分,其負回授是經由VR(5k)及R16、R17(33K)送到Q1、Q2的射極,而現今的雙差動後級,則是經由差動放大晶體的第二顆送回到第一顆的射極。比較起來,一個是被動(電阻),一個是主動(晶體),自然可以感覺出雙差動的負回授「強」多了,穩定性好是必然的結果!現在既然想把201的10倍改為後級,為了顧及穩定性,自然要使R16、R17值愈小愈好,但是要注意R16、R17上跨壓是1.2V(Q1、Q2 VBE之和),太小了流過的電流會太大,Q1、Q2的射極電阻RE值就不得不減小,而這會降低輸入阻抗,又不太好;所以先取10KΩ作實驗。中點微調的線路則將其移到輸入端,其餘的設計皆參照SF-106N。由於地處風城,加上自己也只是個學生,經濟能力有限,因此驅動板全部晶體皆用最容易買到的C1384、A684這一對。C1384:Pc 750mW,A684:1W,所以未免其燒毀,推動級Q5、Q6之射極電阻就不能比照106N了,改為330Ω,如此Q5、Q6靜態電流約為3.6mA左右。功率晶體則是3055與2955。

  一切準備就緒,花了一天買零件及洗PCB,晚上開始裝機,不到一小時裝好了兩片。第一片PCB上晶體全部是1384與684,第二片的輸入端那一對則改用BC546、556,裝兩片的目的在求實驗可靠,一方面則想比較到底晶體特性會對放大器之性能有多大的影響!

  一焊好,目視檢查一遍後,馬上送到實驗桌上,禱告後上電,沒冒煙!心裡一塊石頭落了地。調整靜態電流在40mA左右,接上Scope及FG看波形,嗯!Sin波還不錯,看方波,哇!真令人傷心,方波在10KHz時已不成「人」形了!測放大率,竟高到28.5倍,測其頻寬,才到30KHz!!心涼了一半!不過也不必太失望,因為心裡早已猜測出結果不會怎麼好,因為負回授所經過的Rf=10KΩ實在太大了,先放著,明天再說吧!睏卡實在!

  第二天,突然想到一個念頭:何不用二極體代替Rf。二極體之跨壓不也是0.6V嗎?如此一來,不但Rf的有效值大大的降低成為二極體的順向電阻,而且流過的電流也不會太大,如果Diode與輸入晶體的BE Junction特性曲線一致的話,流過Diode的電流才只等於Ib而已(見圖C)!!

  AT96-003  

  但如果晶體之VBE無法使Diode導通呢?沒關係,只要在Tr射極上加一小電阻,就像106N的接法一樣(圖D);如果Tr之VBE使Diode之電流太大時,相對的會降低Tr之靜態電流,也沒關係,只要在Diode上串一小電阻即可(圖E)!

AT96-004  

  於是馬上買了4個1N4148,為了減少麻煩,就直接併在原來的兩個10K電阻上,如圖F。我們知道Io趨近定值,IE+ID=Io,如果ID增大,IE會相對地減少,而使圖F中Rc上的壓降減小,影響到電壓放大級之靜態電流。如果電壓級的電流太小,就會使偏壓網路不能提供足夠的電壓,來使功率晶體具有我們要的靜態電流!雖然靜態電流是可大可小,但是我們也不希望它與原設計值差太多!

  倂上Diode後,重調靜態電流,結果是調不出來,VR2轉到底了電流還是太小,可見得ID必然是太大了,也就是發生圖E之情形!必須在Diode上串一小電阻才行,串大了不好,串小了也不行,先取1KΩ試試,果然一串上後,靜態電流可以調出來了,再將1KΩ換成100Ω,靜態電流仍然可調,再換成10Ω,就調不出來了,於是決定串100Ω(圖G)。

AT96-005  

  接上Scope,先將輸入端接地,調好中點,觀察其漂移情形,大致上還算穩定,不會超過±10mV。接上FG測試,結果如圖H。由於所用的儀器皆是真空管的(power supply除外),乃是學校實驗室汰舊送給社團使用之物,故測試結果可能有些誤差,不過雖不中亦不遠了!

  各位也許已注意到沒加Diode時接speaker會產生低率振盪,其頻率之低用手錶都可以測出來,只見喇叭ㄧ凹一凸地振動,猜測這是直流回授不夠大所引起的。記得在裝201時,其耳機放大器也曾發生過這種情形,最是將耳機的輸入電阻(輸入晶體B極到地之間那顆)阻低為10K才解決,當時並不特別留意,現在想起來會不會也是直流回授不夠大所引起的呢?值得研究!

  AD-1至此已大致完成,接上喇叭聽看看,聲音倒也令人滿意,也來不及裝上機殼,跑回家過暑假去了!

  直到最近,才又將AD-1拿出來,見到PCB上光是調中點的線路就佔了一大部分,而且當初是將其設計在輸入端,對於其位於輸入信號所經之路,心裡總覺得毛毛的,於是又開始想辦法將調中點的線路移到負回授的Diode那端。當然我們可以比照106N的接法,不過這不是我想做的。如果能利用跨在兩個Diode兩端的±0.6V電壓來調中點,那不也是很好嗎?於是設計了如圖I之線路,接好以後上電調中點,結果是不論怎麼轉VR,輸出的中點最後還是回到原來的0.2V,任你怎麼調都無動於衷,為什麼呢?留給讀者想吧!

AT96-006  

  連續思考幾次,才知道必須引進一個參考電壓才行,於是接出圖J的線路,果然這次可調出中點了,心裡歡欣異常。可是有想到了一個問題:如此一接不是又降低了輸入阻抗了嗎?在交流分析時(圖K),由於接上調中點的電阻到地,會將原來之RE降為RE//R之值,這可不是我想要的!於是再想辦法,除了提高R之值外,有沒有更好的方法呢?答案是有的,請看圖L,只要再利用增阻電路之原理,接上一個電容即可,這樣一來,R的兩端交流信號幾乎相同,也就是R在交流分析時,阻值趨近於無限大!!

AT96-007  

  再讓我們看看,這個電容串了一個電阻到地,這不是和我們控制增益的那顆電容及電阻一樣嗎?真是天作之合,我們可以將其合二為一,如此一來線路又是簡化了不少!AD-1第二代於是產生(圖M)!

  如圖接上PCB後,上電測試,結果與圖M中所列相同,可見得這個簡化了的第二代並不影響放大器之性能!而且PCB上已被拔掉好些零件,空出一大塊,一個調中點的線路,現在只剩下一個VR而已!這樣的接法也能用到雙差動中,有興趣的讀者不妨一試(圖N),不過VR之值必須選好。

AT96-008  

  AD-1純粹是一個實驗線路,並沒有經過很嚴格的設計。不過由它所給我們的數據,可以看出負回授所經過的電阻Rf影響是多大!!或許已有讀者想到:那麼SF-201十倍的高頻相移度有多大呢?低頻穩定性好不好呢?這是個很有趣的問題,留待大家思量吧!

  由於Diode的介入,使得設計上有很多困擾,因為很難估計流過Diode的電流會有多大!當時曾用電錶量了一下,AD-1中Diode的電流400uA,輸入晶體靜態集流約600uA,電壓放大級之電流則為2mA左右。

  至於AD-1線路本身的特性如何?雜音、TIM、THD等比之於雙差動又如何呢?恕在下功力未到,無法答覆,若能蒙各位讀者賜教,當感激不盡!

轉載音響技術第96期DEC. 1983 反璞歸真的後級AD-1/丁景信

    全站熱搜

    蘇桑 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()