●名機線路解析●dynaco STEREO-400 @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

簡介與規範:

　　Dynaco Stereo-400是全矽質固態化功率放大器,全機有44支電晶體,51支二極體,2支矽控制整流器(SCR)以及4支運算放大器。串聯式輸出電路屬於全互補對稱的設計,主放大器從頭到尾均為直接交連,為保證這套超高功率的放大器能獲得長期的安然無恙,本機擁有一系列同類產品所沒有的保護系統。這些保護系統包括AC電源的無熔絲斷續器,四支電源供應保險絲,保護輸出功率晶體安全的電子式伏特──安培限制器,直接安裝在輸出功率晶體上的過溫切除器可獲得最大的溫度敏感性,面積超過100平方英吋的巨大散熱片,預留有風扇位置可視需要安裝以提高效率,為去除喇叭的砰咚聲有開關延遲設計,負載(喇叭)保險絲裝在伸手可及的面板上,輸入電平控制器可選取適當的感度,頻帶寬度由面板上的HI/LO濾波器控鍵選取,想有註冊商標的Dynaguard™可調整動態功率限制電路以保護喇叭負載。

　　Dynaco Stereo-400式式合多種用途而設計的Hi-Fi擴大機,不論實驗室專業用或家庭音樂欣賞很能勝任。面板上的控制採對稱平衡的排列,位於右邊的有電源開關(往左往右)均是on,可選擇AC線不同極性,以消除環路哼聲),電源指示燈,過溫指示燈,Dynaguard功率限制鈕。左邊為左右聲道電平控制,高低通濾波器按鍵。中央黑色長條內藏有Dynaguard指示燈兩支,兩旁是左右聲道的保險絲。本機淨重52磅,寬17英吋,高7英吋,長14英吋,其它的電氣規格如下:

系統組成:

　　攤開Dynaco Stereo-400的內部線路圖,我們發現信號流經途徑,除了pc-29及pc-28的C1 C5電容外都是直接交連的,從Pre-Amp來的信號,接到J301輸入端,經P301電平控制(此及面板上的CHANNEL A/B LEVEL),經C1 R1到Q1晶體的基極,由Q1的射極與Q2的集極輸出,Q1 Q2是達靈頓的接法,信號輸出以後,經C5 R5及高或低通濾波器,到R26以後分成兩路,一路離開pc-29到pc-28主放大器上,一路到R19 D5,R20 D6受IC1二支運算放大器的控制,如果輸出功率超過預先選定的功率水準,IC1的輸出將使D5或D6導電,致使從R26分出的信號由C15 C16旁路掉。這支IC1所組成的電路Dynaco公司將它定名為Dynaguard並以此為商標,這部份的控制信號由喇叭上端取得,經pc-29上的R8及R311 R310 R309,P1分壓後,由波段開關S302及面板上的Dynaguard控制開關選取後經C10 D2 R10D3 R13到IC1的第三腳正輸入端放大後由第一腳輸出去控制D5,第一腳的輸出也同時經由R16到第六腳負輸入端經單增益反相後由第七腳去控制D6。第七腳的輸出又經由R21 D13 D14到Q4SCR的閘極,如果Dynaguard電路動作導通時Q4將被打開,點亮PL303 Dynaguard指示燈,這支指示燈與另一聲道的指示燈一起藏在面板中央壓克力罩內以指示Dynaguard動作與否。由此我們可以發覺當輸出功率超限時,將使D5 D6導通,假定D5 D6完全被導通了,信號也不至於完全旁路掉,因為還有R20 R19在撐腰,這個動作主要是把過激的信號衰減下來,有別於其他廠家的切割方法,所以並不會因為功率超限受到控制而產生失真,這一點特殊處實在值得Dynaco足以自豪。

　　信號進入pc-28後經C1 R1到Q1的基極,Q1 Q2 Q3組成差動放大器,輸出經D3 D4的限制後,由R6 R7上取得的信號再饋入Q4 Q5組成的差動放大器,Q6提供一固定電壓在Q4的集極上,而將信號電流饋送到Q7的基極內,因此Q5與Q7基極上所「看」到信號是同相位的。把Q5看成是共射極放大器(Common Emiter)時,R16 Q7 R14等於是它的集極負載,信號由R16上取得饋至Q14的基極。把Q7也看成是共射極放大器時,Q5就變成Q7的負載,輸出饋至Q13的基極;Q8 Q9 R17 R19 P2組成一個可調的穩壓電路(Adjustable electronic zener),對於信號幾乎沒有阻抗,即動態阻抗幾乎為零,所以不影響信號途徑,而且Q13 Q14基極上的信號大小也完全一致。調整P2可以變更zener電壓,使Q13 Q14工作在AB類。Q8 Q9這個電路實際上就是提供推動級以及輸出級的靜止電流。Q8在線路板上極靠近推動晶體,密切追隨其溫度變化,產生溫度補償作用。

Q10 Q11分別為Q13 Q14的伏特──安培限制電路。當流經R301或R302的電流過大時,將使Q10或Q11導通限制了Q13或Q14的推動信號直到電流減小至安全度為止,這是安培限制的動作,伏特限制是由R25 R23 D9獲得,動作完全一樣,只是「感覺」的地方不同而已。接在輸出功率晶體上的兩支二極體D301 D302可以限制任何由電感性負載所產生的逆向尖峰電壓,以防功率晶體被逆向高壓打穿。

　　pc-29上的IC2 IC3級Q6,Q6組成繼電器喇叭直流保護電路;由R304攔得的信號經R44 C18 R28 C19 R29 C20三節低通濾波器,只允許10赫以下的信號經過,保證繼電器只對直流有動作。信號分別饋入IC2的「正」輸入,IC3的「負」輸入。IC2 IC3在此的接法等於是比較器,IC2的參考電壓由R31 R30設定,R35 R34設定IC3的參考電壓,當濾得的電壓為正且超過參考電壓(在此為1.53V)時,IC2的輸出為正導通D9,宜使Q5截止,Q6也跟著截斷了繼電器的電源回路,接點彈開,達成喇叭直流保護的動作,一直到直流不再出現,否則喇叭永遠是浮接的,由此看來D301 D302的逆向保護二極體的作用是很明顯的了。

　　整個Dynaco Stereo-400包括了pc-28一塊,pc-29兩塊,電源pc-30一塊,共四片印刷線路板組成,pc-29的電路需要穩定的電源,故D305 D304有二支穩壓二極體穩壓過後為±13V;主放大器的電源經橋式整流後濾波為±75V。過溫切除器BR302 BR303二支分別接在靠近輸出功率晶體上,動作時切斷AC電源,點亮PC302過溫指示燈。

　　從設計的觀點來看,這是一則面面顧及的電路,並不因為保護電路控制電路的摻雜而使主放大器削弱了Hi-Fi的要求。像Q1 Q2組成的達靈頓設及隨耦器就是為IC1 Dynaguard電路而設的,這是取之於低阻抗信號受干擾小的原理。繼電喇叭直流保護電路的三節低通濾波器實際上對10赫以下的頻率都有作用,因為屬於次音波的信號在高功率時對喇叭的危害程度與直流的情況大約相同,所以也需檢取,這個電路要快要忠實,所以在積分電路中沒有加上可以放電的電阻,而且是純屬喇叭的保護故不影響到Hi-Fi的素質。Dynaguard這一類作用的電路就不一樣了,它的迴饋點(控制點)式音響信號流經的途徑,感覺點放在喇叭上;我們知道一般音樂的峯值大約為其平均功率的10dB以上,也就是說它的動態範圍大約在±10dB以內,因此如果我們將Dynaguard設在40瓦上,並不是說有瞬間功率超過40瓦,功率就被壓限下來,如果是這樣的話命運交響曲的強有力的敲門聲將有氣無力像呼吸困難的樣子了。Dynaguard的動作是有些延遲的,延遲的長短全視超限的多寡而定,在Dynaguard-20的情況下,輸出為30瓦時Dynaguard的動作大約延遲了2秒鐘;如果輸出為200瓦,Dynaguard大約在0.1~0.2秒以內就動作了。這個線路的用心也是以Hi-Fi為著眼點的,也就是說如果過激不是連續得太過分的話,本機仍然堅持原本的放大過程。

特殊電路抽離分析

主部放大器部份

　　首先我們從pc-28開始,這是本機的心臟。幾乎百分之九九的OCL機的第一級均採用差動式放大器,這是因為它有兩個輸入端,一個可以是信號的輸入另一個為回授輸入。而OCL機最大的困難就在直流也能放大的問題上,所以安排差動式放大器在第一級上,讓Q1拾取信號,Q2回授百分之百直流,這一來喇叭上所得到的直流只是Q1基極上的直流值而已。本機的這一級線路與一般的OCL機沒什兩樣,接在Q2基極上的仍是一段低通濾波器,唯Q1基極的偏壓調整,P1 D2 D1這三個元件形成的電路就值得我們學習了,因為無論如何Q1是需要偏壓的,將偏壓限制在±0.7V間就是D1 D2的工作。再者D3 D4也是一般線路少有的,並不是可以隨便附加的;原因很簡單,因為這是一則整形電路(Shapping circuits),除非Q1 Q2兩集極間的電壓不超過二極體的膝點電壓。

　　Q4 Q5組成了主放大器的第二級放大,也是差動放大器的形式,這一級線路的作用是把互為倒相的輸入變為同相的輸出以利次級全對稱互補電路的工作;Q6的功能是提供固定電壓。Q5 Q7集極的輸出相位相同,但在它們之間加入了一則特殊的電路技巧,稱為可調穩壓電路,它的交流相通直流分隔的特性由C9來完成。

(一)可調穩壓電路:

　　這個電路式Q8 Q9 R17 R18 R19 P2所形成的,如圖(二)所示,這等於是並聯穩壓電路,Zener電壓由P2來調整。在本機上需調整使P2剛好Q13 Q14在AB類上工作。

(二)主副放大器:

　　為簡化分析起見我們圖(三)單看上半部的情形,Q13是主推動級,Q12是副推動級;Q13的信號是直接來的,Q12的信號則經C13 R29 Boostrap而來,以Boostrap的原理來講大小是一樣的,這是提高耐壓而設的串連接法,也是值得學習的一點。

(三)輸出晶體保護線路:

　　這則線路主要由Q10來完成,與一般基極射極短路的保護方法並無二致,不同之處在於R20與D6的串加,這個效果使Q10的作用沒有霸道的影響力,而是有限量的保護,對過激的情況不完全阻止了Q13的工作,站在Hi-Fi的立場來看,這一種做法是值得鼓掌叫好的。

控制部份:

　　這一部份的線路大部分在pc-29線路板上包括了繼電器喇叭直流保護線路(五)Dynaguard限制電路(六)Dynaguard指示燈電路,分別述說如下:

(四)繼電器喇叭直流保護線路:

　　如圖(五)所示,這裡用了兩支OP-Amp.作為比較器。Q5 Q6在剛開機瞬間是OFF的,所以喇叭還是浮接的,約等個幾秒後Q5才接通Q6跟著接通使Relay動作接上喇叭,所以本機開機時沒有碰咚聲,這個功勞實際上是R39 C26 R40 C25 R38的貢獻,它們分別的時間常數為2.6秒,1.1秒。IC2的輸出通常為負D9被逆向偏壓不影響Q5的導通,IC3也是一樣,但當三段濾波器濾有-15V以上的電壓時IC2的輸出為正,使順向偏壓而饋送電流到Q5的基極將Q5塞住,停止Relay的Coil電流使喇叭彈開。當濾得的電壓為-15V以上時這是IC3的責任,也使D11導電使Q5塞住同樣彈開喇叭達到保護作用。

(五)Dynaguard限制電路:

　　這個電路是Dynaco引以為傲的招牌,我們要仔細分析它的線路如圖(六)所示。很明顯「感覺」放在喇叭上,以分壓器形成五段的電平選擇。這組分壓器的設計只是依照歐姆定律而來,P1的調整程序如下: 將S302轉到OFF的位置,輸入1千鶴的信號,使8歐姆的負載上有40伏的電壓,然後轉到120的位置調整P1使輸出為31伏,R311 R310 R309就是比照這個方法設定的。控制信號經此分壓器取得,由C10 D2 R10一路饋送到IC1上。此中D1 C11 R9等各別擔任了重要角色,流經C10的一定是正負都有的交流信號,如果沒有D1 C10上的電流受D2的影響只有流向喇叭的方向沒有放電的途徑,就像被塞住的情形一樣不能發揮作用。在這個電路中D1可以稱得上是無名英雄不能少掉的一支元件,加上D1後正電壓由D1流洩,負電壓經過D2使C11上端濾得的電壓為負,C1 R10 C12可以看成是π型濾波器,R9為洩放電阻,R9的功用也是很重要的,它使濾波器變得很有活力。R11 D4串聯跨在+13V的電源上很顯然D4的陽極電壓為0.7伏左右。而D3是二支二極體的串接順向電壓要達到+1.4伏以上才可以導通,故π型濾波器在沒有濾得-0.7伏的電壓時,D3是截止的。如果濾得了超過-0.7伏的電壓時,D3開始嚴重的導電,此時D4陽極電壓將降至0.7伏以下,使得C13上由原來的0.7伏往下降,這下降的電壓經IC(b)的輸出除到D5外,又接到IC(a)上單增益反相後到D6,此時D5 D6均將導電,音響信號由R26分出以後將循此捷徑網C14 C15旁路,以致壓低了輸出功率。圖邊把OP-Amp.的增益公式列了出來以利讀者的分析。

(六)Dynaguard指示燈電路:

　　這個電路比較簡單,它指示出Dynaguard動作與否。輸入由D6的陽極取得,D6的陽極正常情形下是-5.5伏特,此時D14 D13均呈導通狀態,Q4的閘極上為一負0.7伏的電壓鎖住,指示燈不亮。但當Dynaguard動作時D6的電壓由-5.5伏往0伏上升,歲然D13 D14仍然維持導通,D7卻截止了,使得Q4的閘極得到一個正電壓將Q4導通而點亮了指示燈。由R22 R12的比值可知R12有保護Q4閘極的作用,因為R12上的電壓頂多為13(V)x680/8880=1(V)左右。R21為隔離電阻。因為Q4接的是交流電源所以Dynaguard不作用時PL303仍是熄滅的。