有了一支被點亮了的示波管後,正如裝擴大機先買好喇叭一樣,現在你可以在線路上玩花樣了。
上一章中,我們曾提到,一個被點亮的示波管,事實上已經是一部靈敏度很低(可是非常Hi-Fi)的示波器,然而由於其靈敏度太低(數十伏特以上),實際運用相當不便,況且由於每組偏向屏各有一屏接上固定電位,光點的位置即無法控制。
真正的XY示波器,乃是在X及Y輸入之後,另加一組放大器,分別稱為X或Y放大器,以提高其靈敏度,並有適當的控制器,以便於操作使用。XY示波器在系統結構上,雖較一般示波器(Oscilloscope)甚至雙線、同步等示波器要簡單,但一般示波器主要要求Y放大器的性能,X放大器之頻應靈敏度等均可能低於Y放大器很多,例如一具水平可以產生500KHz時基波(水平放大器要求自然只到500KHz)的示波器至少可以觀察5MHz(10個全波形)以上的頻率,而一部標稱5MHz的XY示波器,就必須XY都具有5MHz以上的性能。因此XY示波器常較一般示波器為貴,當然它只被用於專業用途中,也是貴的一項原因。
而在這裡,我們不妨降格以求,用一般示波器的水平放大器,同時裝製兩組,供XY偏向屏之用,這樣就成了一個簡單卻是真正的XY示波器了。
對於這組放大器,我們的要求並不高,以能用和適用為原則,主要幾個項目是:
頻率響應: 50KHz或100KHz以上。能做直流輸入(很重要)。
靈敏度: 1伏/1公分以上但不必高過0.1伏/1公分。
失真: 以在光跡上不能用肉眼辨別出變形為度。
其他: 以後可直接當成時基波放大器。
線路概述:
以上要求,可算簡單已極,因此,以下的線路,我想只要您成功地裝過幾部擴大機,應該絕對可以勝任愉快地將它裝好到能用的程度。
圖一是選自Ttio CO-1303A示波器的時基放大器(以後主要將以Trio CO-1303支線路為例試製),線路相當簡單,裝製也容易,最大的特色是能做直流輸入(很多更高級的示波器,水平尚無法做直流輸入),正適於我們的要求。
全部電路僅由一只FET(SK 30-0)及兩隻晶體(2SC995)所構成,FET兼作直流輸入及阻抗變換級,接成源極輸出形式,輸出直接接到基極上,Q9和Q10則接成射極交連之反相兼推挽輸出級。在兩只晶體的射極上,除分別各有3.9K的電阻接地,以為直流迴路外,跨接之330P電容為高頻補償用,增加高頻的反相交連程度,另外的330歐姆電阻及1K可調電阻,是變更一般頻率的交連度用,調整此電阻時,可變更電路增益,但通常調到適當程度即予固定。
Q9 Q10集極各經一電阻接到正高壓(約180伏)上,其集極就是輸出,可直接接到X偏向屏上。
零件選擇:
裝製這片電路,困難較大的,恐怕是零件選擇的問題,但這並不是說,找不到與線路中編號相同的FET和晶體,而是即使您找到了,完全照裝卻未必一定成功,以下我會分別提到:
先看Q9及Q10,在Trio CO-1303A原線路中,所標示者為2SC995,我沒看過它究竟是怎樣的一顆晶體,也不知道它在中華路能否買到,不過從線路上,我們可以推算出它的要求大致為:
耐壓: 至少200伏以上,一點不能馬虎。
集耗: 以22K的集極電阻推算,當它靜止時(此時集耗最大),集耗約為0.4瓦(4mA 90V),選用時至少要在1瓦或2瓦以上。
β值: HFE是40、50或100並不十分重要,最重要的是線性要非常好,亦即集流無論大小,HFE都應當很均勻。
截止頻率: 要相當高,至少在100K以上,因為它決定這個放大器的最高工作頻率。
以上的要求,如先翻閱特性手冊(β值在手冊上往往查不到)再到中華路去找,很可能您會失望而歸,即使真的買到了,是否真的合用還未經確定。
我在試製時,所幸手邊正好有由文林電子公司買來的100餘枚快捷TIP 29,因為買的時候,即據稱這一批的耐壓相當高,因此我便在這一大堆晶體中開始尋找,一一插入曲線掃描器上,很幸運地挑出十對比較理想的出來。如果沒有這個方便,便只好花錢去買高價晶體了(例如RCA的40409大概可用)。然而經過挑選出來的數十對TIP 29雖然可用,卻發現它的截止頻率太低,約到50KHz以上就有嚴重的衰減,因之如果日後想將它直接用為時基波放大器,即稍顯不夠,讀者在製作時,不妨試用其他特性較優的晶體。
其次一個晶體元件是Q8之2SK30,此一FET在原機上使用的為0級,我在試裝時就手邊所有的R、Y兩種使用覺得都可以,只是線路零件值要略作調整。
另外在圖中還可以看到兩個ZENER二極體,D7及D8,D7是15伏的,D8為8伏,選購時應確實證實無誤才可,否則如果電壓用得不對,電路便完全無法工作。
裝製技巧:
全部電路可裝配於如附圖的線路板上,裝製時,先由電源開始。電源計分兩組,一組為高壓,供輸出級用,交流為150伏(或以上到200伏左右)整流後起碼也有210伏,此一電壓的最低需求乃視示波管偏向靈敏度的需要而定。在前期中,我們說過示波管電路裝好,就要先試一下它的靈敏度,如果試得每吋的偏轉要40伏p-p的電壓,那麼3吋管到偏滿整個管面時,至少就要120伏以上,而為了使放大器工作在理想的線性區域,則至少應使此電壓高出50%或100%。
第二組電源為供應FET工作用,整流後電壓約為30伏,再經兩枚串連之ZENER二極體限制到直流為15+8=23伏。
電源裝好,要先通電以三用表簡單測試一下再續裝放大部份。
放大電路可由輸出級往前裝。圖中之R46及R47原為22K,如所選晶體之集耗較小,不妨將阻值略為加大,但最好不要大過於50K以上,以免輸出阻抗變得太高,容易受干擾。在裝完Q9 Q10及所有相關電阻後,可裝Q9的基極和Q10基極,用短線將它連在一起,並接上VR103的10K(或20K)電位器,再將電源接上,一面調動VR103一面用三用表量取Q9 Q10的集極電壓,此時:
①如果Q9 Q10的集極電壓相差很大時,即證明其HFE值不一樣,應將其中任一更換一直試到兩者之差不超過5%為止,而且必須不管電位器旋於什麼位置,都要維持同樣的水準。
②當電位器旋於中點時,Q9 Q10的集極電壓亦應約是電源電壓之半(90~110伏),如果不是這樣時,可以兩種方法修正,一是依據VR的位置研判變更R41集R44的阻值,另一則為變更R42 R43的阻值(兩者要同值)。
③旋動VR到兩個極端時,至少要使Q9 Q10集極電壓的變動範圍在全電壓的50%以上,例如電源電壓為200伏時,最低要到50伏最高則能到150伏。這樣以後才方便調整光點位置。
經過以上步驟,將Q9 Q10基極連線除去即可接著裝上2SK30了。此時請特別注意SK30的閘極電位(晶一10K電阻為輸入,輸入對地為1MΩ)乃由「地」所供給,此處所謂的接地,並非線路上零電位的共地迴路,而是兩個ZENER二極體的中點,換句話說,由此「地」到彼共地迴路之「地」間,存在有15伏特的電壓,而此「地」方是接機殼之地(電源負端不可接地)。
裝完SK30,檢查一下有無錯誤,可再試一下機。接上電源,並量取Q9 Q10集極電壓,此時旋動VR103至中點,應使Q9 Q10集極電壓約為電源電壓之半,並且旋於兩個極端時,Q9 Q10兩個集極間的相互壓差(這個高那個低,這個低那個高)至少要在電源電壓的70%或80%以上,如此200伏的電源電壓,140伏x2=280伏以上的偏向電壓,對一般示波管來說,是絕對夠用了。在試機時,如果發現不能達成上述的要求,電壓僅偏向一邊,而調不到平衡(電位器在中點)時,可變更一下R40的數值。但在此請特別注意,R40的數值,最好能和R41是同值。或為R41加上VR103可調範圍內的數值,如果不能做到這點,變更R40雖也可達成Q9 Q10平衡的要求,亦應再將R41修整一下。
成功的要訣:
經過上面一番修正裝製出來的偏向放大器,雖未實際裝於示波管上,但是由於裝製過程中,採取逐步測試修正的結果,我們相信它被裝於示波管後99%不會發生問題,也就是說它已經是一塊成功的偏向放大器了。
以上我們不厭其煩地述說的,雖然是一塊偏向放大器的裝置要領,實際上也說明了不管裝配任何線路都要採取同樣的態度和步驟,其成功才能在握。
我個人一向不反對線路的「抄襲」,或「模仿」但我絕不贊成一個初學者一開始便養成抄來一份線路完全照裝,並且一口氣裝完後,試試不行再來找毛病,毛病找不出就此認為此路不通,而不幸裝成了就沾沾自喜的習慣。
換句話說,當我們抄來一份線路時,在計劃裝製,採購零件之前,便先要對電路有全盤性的理解,這樣你便可以不為找不到某個晶體(所謂代用管,是很含糊的, A線路可以互代的晶體,到B線路往往不能互代)而認為此線路沒有辦法了,況且,如果瞭解線路後,我們可能會考慮到在選購電阻時,要多買幾枚相近阻值的電阻,以便修正線路之用。
裝一部立體聲示波器
在Marantz Pioneer或者Philips等機種中,我們曾看到在其擴大機裡附有一個小小的示波管,作為立體聲指示器,當單聲時,光跡呈一垂直或水平線(也有呈斜線的),而立體聲出現時,光跡即開始亂跳,掃成如一團亂線(剪不斷理還亂那種亂)的樣子。其實,只要我們有了以上的兩個線路──示波管電路和偏向放大器──之後,很容易地便可將它湊合成這樣一個高價機種中才有的立體聲指示器。
裝製示波型立體聲指示器的第一步驟,當然是參照上述方法,再裝一片偏向放大器,供給垂直偏向之用。這樣,我們便有了三個部份的電路,其組合方法如附圖所示一般。為了安置方便起見,把水平及垂直偏向電路和電源部分最好均裝於同一塊線路板上,一同立體聲擴大機的裝法一般,這樣,只要外接幾條線就成了。
在圖中的輸入部份,加裝了一個的電位器,可供調節輸入電平之用。由於兩個放大電路的輸入靈敏度約在0.1伏到1伏之間,是故相當適合於直接接到擴大機的錄音輸出上。
外殼之製作:
如果有興趣,我們當然可以把這個自製的立體聲示波器,附裝到自己裝的擴大機裡,此時為免使機箱體積太大最好還是能選擇那些管面及長度均較小的示波管來使用。而本文的意思,還是希望你將它裝到一個獨立的機箱之中(是合的機箱尺寸已交大地技術社設法製作供應),這樣一來,當我們將它擺在音響架上,和擴大機接在一起時,就成為立體聲示波器,如果將它移到實驗台上,又可成為一部實用的聲頻XY示波器,當作各種校驗測試之用。
有關此XY示波器,使用於各類音響器材的測試方法,諸如唱頭立體聲分離度、平衡度錄音座的響應、顫抖率以及擴大機之頻率響應、失真等,留待下期中介紹。而其中,以此XY示波器直接用在晶體特性曲線的描繪之方法,則轉請范迪兄介紹。
轉載音響技術第5期 MAY. 1976 漫談示波器的使用和製作(三)/XY放大器和立體示波器/唐 凌
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