由 5534 談阻抗匹配與伺服回路－老音響資料庫/蘇桑部落格

　　85期剛出刊不久,就接到許多讀者的來信,少部份希望能在深入的探討放大器中各級電路的輸出入阻抗,以及真空管、電晶體前、後級擴大機間的搭配;而大多數的讀者則針對78-55(5534AN)前級提出疑問: 音色好是好矣,但不論平衡及音量電位器選用何種數值,當旋至最小(左)時,喇叭都會發出難聞的雜音!

　　用以前提過的電壓比例換算法試量78-55磁頭放大級的輸出阻抗。PC板輸入端串上1KΩ:10Ω之電阻,一方面可將輸入訊號衰減100倍(以便容易調出穩定的5mV);一方面可將訊號產生器之輸出阻抗衰減至10Ω(SFG-1000原為50Ω)。調妥1KHz、5mV之正弦波訊號電平,量EQ電路之輸出電平是454mV。在EQ輸出端併一枚1K電阻,則輸出電平是372mV,根據公式計算:Rout=1Kx(454mV-372mV)/372mV=220Ω。將1K電阻換成4.75K再試,得434mV,依公式計算: Rout=4.75Kx(454mV-434mV)/434mV=218.9Ω。

　　再試十倍放大級,此時輸入端可不接電阻,將訊號產生器輸出電平直接調出148.6mV,而量得10倍輸出端併聯1KΩ電阻,則電平降至1.333V,依公式計算: Rout=1Kx(1.625V-1.333V)/1.333V=219Ω。

　　好極了,78-55前級(EQ及10倍)輸出阻抗約是220Ω,很容易就算出來。連同在85其所談的MC-1和PRO-212~214,大家顯然可以發現:似乎音技的前級都經過刻意的安排,要不然輸出阻抗為甚麼都非常低?而且都趨近於220Ω?不知道有沒有讀者在看完85期後改變頻率或電平試過?如果只會如法泡製,那就太沒實驗精神了。隨手將頻率調至41Hz,自10倍輸入96.6mV,量輸出則得1.036V之電平;若輸出端併聯1KΩ電阻後,電平降至851mV,於是計算輸出阻抗是:Rout=1Kx(1.036V-0.851V)/0.851V=218.8Ω!

　　也許你會懷疑原廠機器是不是這樣?手邊有關音響器材的資料雖然很多,旦發現國外廠商很少在說明書上標示輸出阻抗這項規格,即使有,也是非常的含糊。YAMAHA的CA-R11(綜合式擴大機,兩年前產品)就明確的標示出奇pre-out輸出阻抗是220Ω;Audio Reserch的MCP-2(動圈唱頭放大器,非真空管製作)是200Ω,SP-7(前級放大器,非真空管)是250Ω;Accuphase的E-301(前後級放大器,新產品)則是200Ω,pre-out和phono out皆同。

　　由上觀之,我們似乎可以得到一個結論;除非是經過刻意安排,否則一般晶體式前級放大器之輸出阻抗總是在300Ω以下。有沒有特殊安排的器材?Accuphase最新銳前級擴大器C-280的輸出阻抗就被安排成1Ω(不平衡輸出,採用標準RCA端子)及600Ω(平衡輸出,採用XLR端子)。

　　如果以300Ω為依準,那只要後級放大器的輸入阻抗在3K以上,就符合正確阻抗匹配的原則。因此,本刊讀者服務部所供應的幾種前、後級放大器,在阻抗匹配上都不會有任何問題。但是真空管前級就非如此,因為它的輸出阻抗往往高過1KΩ。

　　利用拍攝廣告彩色正片之便,從廣告組暫借名鴻SP-8真空管前級做測試。這台SP-8號稱完全仿自Audio Reserch原廠機,非但線路一樣、PC板一樣,所有零件皆完全相同。由於受時間所限,測試需在20分鐘內完成,故顯得有些倉促,計算出來的結果是Rout=1.28K。而原廠資料上列的輸出阻抗是1KΩ,與我所測的結果差距甚大,但自認方式不會有錯,故此結果暫時存疑,俟有機會時再詳細測試。

　　不過,真空管輸出阻抗較高卻是不爭的事實,Audio Reserch的真空管前級也有1.8K的輸出阻抗,根據匹配原則來看:本級電路的輸出阻抗應低於後續電路輸入阻抗的十分之一,真空管前級與本刊前兩期發表的A-25後級就不是很好的匹配,因為A-25的輸入阻抗低於10KΩ。

　　現在有關前、後級放大器間的搭配,尚有兩項未提到: 一是阻抗匹配不正確對音質有何影響?二是放大器的輸入阻抗到底如何決定?這兩項我想留到下次再談。

　　好了,假設你已完成一片78-55前級PC板,並且也測出其EQ和10倍放大的輸出阻抗都是220Ω,現在假設你要裝入SF-2002機箱中,那麼音量及平衡電位器該選用何種數值?我們把EQ當A1,10倍當A2,在A1及A2間插入一只可變電阻VR1;由於A1之Rout是220Ω,故VR1數值不低於2.2K即可;又由於A2之Rin是100K(實測約是97K),故VR1之數值應低於10K。為配合兩個條件,2.2K<VR1<10K,所以VR1選用5K可說是萬無一失。因為不論VR1旋至最上方(0Ω)或最下方(5KΩ),就A2來說,它的負載變化都非常小。

　　像這樣設計的機器,最有名的當屬JC-2,因為它省掉平衡控制器而採用兩個音量控制。但是當A2的前面不是A1而是調諧器、錄音座的時候,整個情況又為之一變,因為調諧器和錄音座的輸出阻抗常在5KΩ以上;設調諧器為A3,則A1、A3、A2之間幾乎不可能完全匹配!

　　還有一點希望,這也就是McIntosh為什麼售價特別高的原因: 所有高電平訊號都先經過一緩衝級(Buffer),此緩衝級之增益等於1,主要任務是阻抗變換,將高阻抗輸入變成低阻抗輸出,如此一來阻抗匹配就完全沒有問題!

　　現在再回頭至78-55上,如果你不用平衡控制,而以兩枚單連5KA型電位器當作左右聲道的音量控制,則就唱盤訊源而言,此台前級可獲得最佳的阻抗匹配。不過就一般狀況言,音量控制器是安排在多種訊源輸入(唱盤、調諧器、錄音座......等)與10倍放大之間,為免形成訊源輸出的加載,VR1之值宜用大些,好比是50K。而平衡控制器與音量控制器是呈併聯狀態,兩者都選擇100K,就可得到50K之訊源負載阻抗;這是標準值,照著做不會出錯。

　　讀者如果有心實驗的話,可試著將音量控制器移到前級放大器的輸出端,或者使用多連電位器,一組仍接在訊源選擇與10倍放大之間,一組則接在10倍放大輸出端,兩組連動(許多日本製品都是這樣接法),看看音質上又有何變化?

重新修改伺服回路

　　許多讀者看到78-55 PC板時,總會問一句: 為什麼在板子上的R3、R7、R15都是兩個串聯,而線路圖上只有一個?其實這是在繪製PC板時,考慮伺服電路的接法不同,故預先將回授電阻作此安排,以便將來修改PC板時只要改繪幾條線就行了。目前讀者買到的78-55 PC板,其伺服電路之接法是取自本刊61期莊仲先生的「能解決直流漂移的伺服電路」,接法並無錯誤,但有些參數,像低頻-3dB點,就很難正確的計算出來。

　　美國The Audio Amateur雜誌,在去年的第3期上(該雜誌為季刊)有一篇文章是談伺服回路的設計,全部譯文刊登在本刊85期上,其中對我們最有幫助的是圖二和表二。圖二是非反相放大器與非反相積分器的接法,全部線路與78-55的10倍放大完全相同。積分器(伺服)做非反相的接法,其最大的好處是: 不影響原電路之輸入阻抗!

　　這太好了,就78-55言,我們只要把R16與R15的接點移個位置即可,如此只要確定R17xC8=R18xC7,就可設定R14~R16之阻值,算出低頻-3dB點和全機之交流增益(因為加了伺服,故直流增益=0)。如果以85期之數值代入,則低頻-3dB點是2.34Hz,全機交流增益是20dB(去掉伺服則是19.84dB,影響甚微),輸入阻抗仍是R13≈100K。

　　變更接法後的伺服電路有何特點?它對伺服IC的要求不再像以前那樣嚴苛,LF-351、356、357都可以用,甚至不是FET輸入的LM308用起來都很好,直流漂移以數位電表量測,不超過2mV。就伺服電路言,伺服IC的要求是低的補償電壓、補償電流和高的直流增益、高的輸入阻抗;迴轉率在這裡就顯的並不重要。