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  各位朋友新年好,小弟在此先向各位拜個年,希望大家身體健康、學業進步、發大財、聽到更美好的音響。

  ZDR這個名詞前兩期曾經簡單的提到過,如果按字面上的解釋,大概是零失真規則。既然是零失真,一定是最好的放大器,其實並非如此,要解釋ZDR必須先從功率放大器的基本結構談起。一般放大器,可大致分為輸入差動部分、電壓放大部分、電流驅動部分,而放大器任何部位都會產生失真,而這些失真大多靠回授來改善;回授量的多少決定減低失真量的大小,輸入波形減去回授波形成為放大波形。事實上在電路傳送上具有輸入波形及反失真波形,合成後一級一級的放大後再回復部分的原波形,但仍附有原失真波形以待再次的回授。電壓放大級是由最小的信號一直到最大振幅,完全在這一級發生,電晶體所產生的非線性失真完全在這一級出現。但是電壓放大級的負載阻抗大,不需大的電流來改變振幅的電壓,在改善失真的有利條件下並不困難。

電流驅動

  大部分電流驅動電路都採用達靈頓方式來改善驅動的能力,但是驅動最大的難題是在輸出的負載阻抗低,必須使用大電流來提供足夠的電壓振幅。我們都知道理論上晶體「射極輸出」放大率等於1,在理想上晶體的BE之間除了順向0.6V的偏壓外,之間的阻抗等於0,而且是E=B,但B不等於E,這話說起來矛盾,因為若電晶體本身的hfe無限大,而在任何的工作點都會具有相同的放大能力。但事實上一般功率電晶體在低電流電壓時的放大率都比高電流放大率大,形成在低電流時放大率等於1時到高電流時變成小於1。在實際測試時我們會發現功率放大器加入信號在有負載和沒有負載所發生的情況: 如果電流驅動級沒有回授的機種在加入負載後,波形會縮小;如果是有回授方式的電路會使輸出波形沒有什麼變化,但是電流驅動輸入波形因回授而增高。如果接近滿載時會因增高而提前切削,為什麼現在功率放大器使用較高的電壓放大級的電壓,道理也在這裡。現在提出一些更具體的事實讓各位瞭解,相信各位都會認為A類的聲音好,而A類的聲音為什麼好?大部分的人都解釋為A類放大器沒有交越失真,事實上並不一定對,在AB類放大器上也沒有交越失真,只是A類放大器在電流驅動晶體上將驅動晶體電流預加上。我們站在另一個角度來看,A類的工作不是用電流來驅動負載而是降低另一端的電流來改變電流流向負載的方式,故其是電晶體上的電流變動率小而使放大率等於1的一種作法。而A類最大的缺點就是需預加電流以致電晶體本身產生大量的損耗及熱,使效率降到極低。談到這裡想到很多人在問我:你的前級是不是工作在A類?我見到這個問題一定答「是」。事實上前級在設計上電流的設定一定在輸出負載電流的好幾倍,可以說是超A類,除了連偏壓都不會算的人所做出來的前級可能會產生B類放大器或超B類放大器。話說回來,A類所以聽起來魄力十足主要原因也就是在電流驅動能力有足夠的驅動電源,減少振幅失真,換句話說也就是電流驅動的電壓振幅等於1。在一種方式也就是使用比使用的電流大好幾倍的功率晶體,也能同樣產生一樣的結果,很多歐美的名機它所標示的功率是20、30W,卻使用兩三百瓦的功率晶體,使發出來的音色不像小功率放大器的單薄。但是我們如果使用一部一、二百W的功率放大器時就無法使用相同的方式,必須從別的地方找對策,ZDR就是在這種情況下發展出來的電路。

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  其電路基本原理是採用無回授式的功率放大器,將功率電流驅動部分放大率等於1的原則下利用輸出及輸入的電壓產生比較,檢出誤差的部分將其放大提供輸入部分,使輸入和輸出產生一致的信號,而使失真減到幾乎為零的地步。但是這個誤差放大器並不容易做,第一:它必須能提供足夠的動態範圍,第二:本身必須相當少的失真也就是必須能產生充足的輸出電流,方能完美的控制、發揮ZDR的效用。

  我們剛才談過ZDR是使用無回授的電路,其主要原因是回授點如果由電壓放大級就回授的話,第一:不致因功率晶體本身的集極電容時間的滯留產生相移,而引起的TIM失真;第二:不致因負載阻抗的改變而引起暫態失真;第三:不致因喇叭的反電動勢的入侵而引起的失真。

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  如果你仔細的看就會覺得面熟,其實這個電路就是利用電流鏡的改變,利用相同的道理,當R7檢知一個信號和R1的信號相比,產生一個誤差信號提供Q2並使Q1 Q4的電流鏡起作用,而將R1的信號點修正與R6的電壓相同。這就是ZDR的作用,但在實際的應用上還需要加以修正,比如說晶體的補償電容、工作頻率、電流的設定,尤其在較大的功率必須想到驅動電流的控制能力。

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  在我所計畫推出的ZDR,功率放大器為要使ZDR的作用達到最高的效果,推動晶體我採用MOS-FET(K123/J76)來作推動晶體,其最大的好處就是沒有輸入的負載阻抗。並且在製作PC板時將ZDR及主驅動晶體和功率晶體及中點電壓延時保護等電路直接架設在功率晶體的散熱片上面,而電壓放大以及DC伺服電路另行規劃在另一塊PC板。再就是ZDR所需的電壓必須比功率的電壓高,所以必須另加電壓,而我將在電壓放大級上所加的併聯式穩壓將會使電路達到圓滿的地步。順便在此一提有些人問我為什麼不作喇叭保護器來賣?其實我不是不能做,最大的原因就是好的繼電器實在太貴,每個問起都在五百元以上,做成保護器您想我得賣多少錢,而市面上的保護器所用的繼電器大部分是使用報廢品,在接點上已經產生相當大的損傷,在低電流尚不覺得,但電流一大馬上產生一此電阻並且使接點不良對音質損傷極大。在這片ZDR PC板上我所使用的繼電器係正廠的全新品,而且每聲道各自使用,對安全及性能都做了最好的考慮。

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轉載音響技術第98期FEB. 1984 ZDR後級放大器試作/紀 寬

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