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為學要素

 修習工藝中的人格修養

  「業餘」並不是「低手」的同意字。事實上很多的發明家、創造者都出自「業餘」人員。如電視機的發明人之一,在發明電視機的時候,就是一個中學生。當然在數量上,專業人員中「高手」較多。

  在目前「專業」與「業餘」在表面上能使人分別之處,就是「專業人員」使用的儀器較業餘人所用者為多。而言就發展事務中,真正的主要動力,緣自研究人的內在自我。環境的好壞,似乎只能影響這研究或發展的成功早與晚而已!翻開人類的文化發展史來看,似乎多數的發現,發明與創作人的生活環境,遠比其同代之多數人為壞。因此,我們可以這樣地說:「研究」與「創造」是以人類的精神作為動力與主體; 物質作為表現這主體的一種事物。當然,最低的生活條件是需要的,否則他們會餓死。

  愛因斯坦,在開創相對論之時;他甚至連一只看星星的竹管子也沒有;他就能假定星光受其他星體的重力場所影響,而發生偏角,或偏移。當然這是他的頭腦與自然相共振之故。而那些他同代中,手中持有天文鏡的人,尚未能產生此一假定;其結果被證實維「真」的假定。而我先盛也有「盡人事而聽天命」之說。也就是說,誰也不能在未做之前就肯定說他一定成功大的事物,或是一定不能成功大的事物,或是一定不能成功。因之,可行之法,只有努力去做,做過了之後,自然會產生結論。

  對自然科學與工藝的修習上,人格修養(也就是修習中的精神條件)至為重要。此點與「誠心」「正意」「安」「定」「静」「思」「慮」「得」有關,卻不受適度地「飲食男女」所限。在心理上必須先具備這種習慣,才能利於啟動進學、進德的行為。以我個人的經驗,此一部份,在修習學術中,較之學術的本身更為重要。總之,你必須享有七情六慾(內在的世界),而不為其所佔有,必須參與這個社會的一切活動(外在的世界),而不為其所惶憾,這樣你才算進入了適於研究發展的精神最佳狀態。

  「人者心之器也」。但怎樣才能把「心」修到上述的狀態呢?這是因人而異的。主要的是因為各業要求的條件不一,在加上個人的「既存因子」不同。因之,每一個人對於自己的「修心」,也就因著「要求條件」與「既存的因子」對應關係及「質」與「量」上的不同,而決定自己的道路與方向了。也有相同的看法: 「認識自己,是智慧的開端」。因之,我們必須認清自我,現在是什麼?有些什麼?內心的傾向(興趣欲志願)是什麼,才決定自己要做什麼。決定自己做什麼之後,才能知道自己要學什麼?否則任何知識,都不是你所需求的,那怎麼可能產生學的熱情,與習的毅力呢?!

  也許這是通往成功的最近的一條道路。可能某人會在同一道路長徑上,行進得快一點; 而另一人會慢一點。這是因為他們的天賦;──智力、心力、體力的承載力與其速度──與自我的努力不等所致;但只要進行,就會將「事」與「業」,開展到自我的極限。不管我們是做什麼事,我們都必須努力,不必怕困難,這樣困難才會怕你。不必講求「假面子」;這樣我們才能獲得真榮譽。只有至誠之心,為至真之事,才有光明的前途。

  因此不要因為「業餘」而失去創造的勇氣與信心。人生是一連串行為的結果。你現在做什麼,你終將「成」為什麼?!

前言

  主放大器,又名功率放大器。為聲頻輸出電功之產生機構。

  在頻率要求上,主放大器應該是一部平坦放大器: 對任何聲頻,於以同等的放大,但是事實上,難得達到此一標準。就算能達到儀器測知的平坦,也難滿足聽覺上的平坦。因為「人耳」──平均人耳對聲頻中各段的反應不一所致。

  當然,規格為人所製。只要有科技上的進步,或需求上有所改變,這些規格又要被翻新。因之單純地滿足儀表的要求,不應該是音響從業人員的「工作指南」。

  主放大器,對音色的影響與作用。除頻率響應外,首數「穩定性」。一部好的主放大器應具備有下列的條件: 

  (1)能作功率放大。

  (2)頻率相對地平坦。

  (3)失真少。

  (4)穩定度高。(此點與「好聽」的關係最大)。

  (5)效能高。

  我個人為什麼經常強調「線路」的重要性呢?因為事實上,我們會發現有很多的線路,不能同時具有上述的全部條件,而發生相對地圓滿的功能。而另一些線路就可以。既然有此種事實存在,我們就不得不強調線路的重要性了!

  設計人在心理上不可有偏好。諸如什麼三極管主義、大功率主義、FET主義......etc。嚴格地說起來,這都是「畫地為牢,自封進路」。我們應該,給自己在某一事物上建立一個相對地「好」的標準,然後用現有的材料另件,編出那一個「夢」。在能達到此一標準的原則下,另件越少越好。網路越減化越好。當然,若能降低成本,則更妙。

  很多的人認為科學是個死東西; 工程不是藝術。持這種說法的人,大多係站在外面向裡面看,多少有點兒主觀意識,因之形成了與事實不相吻合的觀念。

  放大器之設計,若以作畫相比,也可以分作: 

  (一)寫實派──唯真主義──把真實所發生的音響,絲毫不改地予以放大。高級Hi-Fi機就是這樣子。

  (二)浪漫派──唯美主義──把認為不美的音響頻率少予放大,把認為美的音頻予以強調,或加入原來所未有的效果。錄音間與歌廳常用者,大多是出於這種設計。

  (三)實用派──現實主義──加強所需的音響,切除不需要的頻率。如船艦上所用的放大器。

  (四)超現實派──狂歡主義──發生自然界所沒有音響,如樂器的放大器、電子琴等所用者。

  (五)神秘派──魔術主義──使音響之發生,出入意料之外。諸如四聲道之類器材的體系結構。

  說也有意思,若你用一部標準放大器來欣賞唱片,你會發現有很多唱片,又太討人喜歡。原因是RIAA之特性曲線,是製作唱片的加壓與解壓的標準,卻又是人類之喜愛程度上的準繩。因之我們必須記在心裡,我們設計出來的東西,是滿足人類聽覺的要求。不是替這聽覺建立一個不變的標準。但我們也必須建立一個標準,以滿足那些連聲音也聽不到的人們的視覺上的要求──買賣音響的商人,他們只看規格表,哪怕那規格是不實在的。

線路的選擇

  幾經努力與發展,放大器的線路,單在結構上,體系總合上,其種類就多得不勝枚舉。

  自從Mr. Lin H. C.,一九五六年八月份,發表了半互補對稱無輸出變壓器直接交連放大器線路之後,放大器的設計,不管在哲學與工藝上,被帶入了一個新的紀元。於是很快地引起人們的注目與競相發展。

  在一九五九年七月份,在GE公司服務的Jones D. V.先生,把這種線路發展改良至效果較當時以之的其他類型線路更佳的狀況。於是OTL直接交連,這類品種的放大器線路,也跟著大行其道了。

  由於製造半導體的技術,大幅度進步,用途也競相推廣,時至今日為止,上從線路單一,體積龐大的電腦,下至體積輕巧的電子錶,無一不是以半導體原件所編織而成的。用途推廣了之後,產銷量也直線上升;質佳價廉的半導體元件,也普遍地應市。在今天,在製作放大器的工藝裡,半導體已經成為必然採用的元件,除超大功率放大器例外。

線路中的代表作

  目前,線路品種繁多,效果也各自不同。其中值得列為代表性的,略作簡單介紹。

  一、日本松下精機,所出產的SU-3500族系。回授量大,低音有點兒被約束。(並不是低音不夠)由於直交級數太多。體系內部穩定性不太佳。在之必須分別使用「穩定化電源」作為補助設計。

  二、美國的Danial Meyer所發展而成的雙差動,推挽入式的Universal Tiger式線路。由於可以利用半導體特性,相互補助,減少先天的缺點,因而波形非常完美,唯不足者,回輸量較之SU-3500為差,但相反地因回授上不會造成振盪之故,(通體而論)較3500易為處理。但穩定性稍差,易需用穩定化電源做輔助; 一組即可。

  三、日本YAMAHA, Sony所發展的VFET放大體系。基本原理,無甚特出,但因元件之特性不同,因而在線路編織上,形成一突出之結構。也許它能發展成另一完美的體系,或線路「族」。

  我目前也正在發展一種體系,結構遠較上述者為簡單,效果也可稱得上「尚佳」,使用這種放大器,可以不必採用高價的喇叭。當然高價的喇叭則更好。我的意思是說: 我這(族系)的放大器,使用省產喇叭,可以和上述的使用其原裝的喇叭一較長短。這也就是我常愛說的:「好的放大器,對喇叭的選擇,沒有特殊的胃口」。只有相對的胃口耳!

  其次,再將放大器做下列的機械性分類。

  一、波形分工上,計分,A(甲)類、B(乙)類、C(丙)類、(甲乙)一類、(甲乙)二類級最新發展成形的D(丁)類放大器。

  二、在元件分工上,分為單端、橋結etc.,不管今天線路上的發展已臻至多麼完美的境界。但對我們以「自作」為出發點的設計人而言,仍採用其中另件較少、結構簡單、公差較大的網路族系,作為設計的依據。一則降低製作成本,二則可行性高,用以培養製作人的必勝必成的信心。

  直至如今,所做的努力只是在說明放大器製作,設計上的梗概。今後將用更多的篇幅,將哲學、工藝與機械熔於一爐。以最力於力解與透式的方法,提供大家一個可行的法則與故事,希望對我們的工藝有所幫助。我國人中,有很多數仍受「科舉」時代的「死讀書」與「奉死書為律」的觀念所束縛。這現象對學習科學來說,是極大的障礙。例如,人人都知道,地球以自轉方式繞日公轉。但每一個人在早上起來時,一看太陽,就會說:「太陽出得好高了!」在易是尚,仍是太陽出(主動地環繞),而非地球轉。因之在「知絕」與「習慣」上,我們仍需注意使之合理地配合與表現。

  「科學習慣」是需要建立起來的,否則的話,不管你知道多少真理,仍然在工作中受習慣所左右。若人實為慣性動物,那麼就讓我們來著手來建立一個「理性」的習慣吧!今天開始,十年有成,對任何一個人來說,此生仍是大有可為的。

  科學,不獨是講得通的道理,更重要的是,它必須是做得通的學問。除了上述的要件以外,它必須與宇宙中有關的現象相吻合,否則又成為「以一代全」式的「科學迷信」。上帝在自然中,通往同一事物的道路上設有很多軌道。但其中之一,是(自一點至另一點)最近的。

設計開始: 

  一、目的: 簡單易行,可行性高。

  二、網路選擇: 另件少,結構簡單,穩定性高,公差大。

  三、另件選擇: 市面上常見者,價廉,對線路特性的反應,尚堪稱「優良」者。

線路說明: 

  一、網路: 選定四晶體所構成之OTL族系。其結構簡單,效果尚可。輸出功率,足以滿足一般家庭需要; 在足額輸出時,可達8~9瓦。也許你會認為太小了一點,事實上,在真空管時代,一般司令台上所用的放大器,也不過8~10瓦。就算你製作一套2000瓦的放大器,請問你有沒有適當的空間供你使用呢?!一般說起來,5瓦至10瓦乘2的放大器已經夠用了。當然一些號稱10瓦或30瓦的放大器;不管是成品或套件,若線路內部不均衡,連5瓦的淨輸出,也達不到。這種情況,則另當別論。一般計算輸出之略式為Vcc²/8RL。但內部工作不均衡,則不能達到額定輸出。相反地,若線路結構特殊,「效應負荷阻抗」降低,則在同一Vcc之下,輸出遠超乎上式導出之值。

  二、使用晶體: 

    Q1=PS9012G或CS-702G(省產)

  Q3 Q2=TIP29A

    Q4=TIP30

  依法計算各部另件數值如圖一所示。

線路之說明與詮記: 

  一般偏流狀況

  Q1 9012G或CS-702G ICQ1.7mA 

  Q2 TIP-29A ICQ52mA

  Q3 TIP-29A ICQ20~30mA或小於此一數值。

  Q4 TIP-30 ICQ20~30mA或小於此一數值。

  在不使用穩定化電源的環境下,Q3 Q4之偏置不可過大,否則易生哼音,過小則產生cross-over失真,使高音放大效果變壞。

  偏置需平衡; 但有些人所持觀點不同,認為可以做某種程度的不平衡;而致放大器輸出小時,作甲類輸出; 大輸出時為甲以一或甲乙二類輸出。但這樣會在OTL線路中,尚可不發生顯著機能性阻礙。若換成OCL,則喇叭起振「0」點,將不可能停在中心線,當然若有特殊設計的喇叭,則不受此因素之影響。

元件說明:

  甲、電阻

    RF,560Ω,供給Q1之射極正回授。

    R1 3至5K,功用為阻止Q1之基射極回授電功,流入音源。

    R2 R3 10K為Q1之基流網路元件之一部份,除供給基極適當之偏流外,並將基射間之回授予以分流。

    R4=10K, R5=15K,為洩放電阻,中間之C2 50u 25WV,有反交連,回輸與溝通交流網路之功能。

    R6=為Q1之RL,亦為Q2之基極偏壓電阻。

    R7 150Ω 3W為Q2負荷網路上之分壓電阻,並與C5構成正回授網路,藉以減少輸出波形正負兩端之差距。

    R8 150Ω 3W為Q2之有效負荷電阻。

    R9與D1(R9=7Ω, D1=任何整流二極體,順向電壓降為1~1.1V者),Q3 Q4為偏置之保持網路。對直流阻力大,訊號阻力小。若無7Ω者,可用10Ω絲繞電阻,解下頭幾圈即可。注意D1的極向,需與圖上一致。

    R10為Q2之射極電阻,無傍路電容,故可構成級內回授網路。R10=10Ω

    R11 R12為Q3 Q4之射極電阻。

註: R7 R8 R9 R10 R11 R12均用3至5瓦者。為碳阻為佳。

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電容: 

    C1=20uF/25WV 為輸入電容器,或訊號交連電容器,耐壓要夠,也不可把極向接反。

    C2=50uF/25V基極洩放網路中之反交連回授與溝通交流之主要元件。

    C3=470uF/25V Q1之基射極正回輸電容。

    C4=0.05uF/25V 回輸電容。

    C5=100uF 正回輸,增阻電容。

    C6=2200uF 輸出電容。25~16WV均可。

    CF=25P 防振盪電容器。

    D1=任何一安培以上之整流子; 順向電壓降在1至1.1伏者均可。極向依圖上裝置。

  圖一所示之網路,結構簡易;因偏流較大,故對電源電壓之變動,不太過敏。因之,在不用穩定化電源的條件下,尚堪稱為「人人可製作」的線路。高低音都不太差,適配合省產喇叭8至10吋者,若能配以高音喇叭,及分音網路,則更佳。

  現在將全機阻合起來。得圖如下。

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  為適應使用磁頭、瓷頭與一般唱頭計。將回授網路予以變更為三段,以求適應不同之輸入電功。

  可以用選擇開關,或壓鈕式開關分別控制。

  A段: 放大倍數高,適於用磁頭。

  B段: 放大倍數較A段為低,可用瓷頭。

  C段: 放大倍數更低。可使用一般電頭。請參考音響技術第5期(5月號)。

  圖三、為後級放大全圖。

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  將音調控制與主放大器連接在一起時,不要忘記加裝反交連網路,否則哼聲大起。

  地線必須處理恰當。

  喇叭上之地線,不可與機殼金屬部份有所接觸。

  圖四為電源供給部份。

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  使用任何廠牌之24V AC變壓器。當然省產變壓器規格不一,輸出電壓也不一。但對本族系放大器而言,不致成嚴重之影響。

  裝置要點。

  一、前置放大器,靠近輸入插座附近定位。自前置至選擇開關之隔離現長點兒沒有關係。因為前置放大器輸入阻抗很高,,但輸出阻抗很低。

  二、後級放大器之另件,不可靠近前置放大器。

  三、各放大器及音源之間所用之連接線一律使用隔離線。

  四、電源變壓器,遠離各放大器。

  五、通電之前,先行核對線路、接點。

  六、電源線不可與各放大器輸入點靠近。

  七、地線: 各放大器之輸入處地線,尤須注意嚴加處理。外殼最好在電源處接地。

  現在可以插上電唱機,通長紅色為右頻道。一所使用之唱頭種類,按下RIAA回授選擇鈕或鍵,然後開機試聽。

  效果也許壞不到哪裡去。這是一套適合自己做的放大器,音之你不必預期著有套件發售。假若你連這種簡單的線路都不願自作的話; 那麼你就太懶了。假若你不敢做,那就太沒有自信心。那麼你必須建立自信。設「失敗為成功之母」為真,那麼信心應該算「成功」的祖奶奶!!

  全套另件沒有花多少錢。假若不試一試,那真是太可惜了!

  製作之樣品,送音響技術留念。

轉載音響技術第7期 JULY. 1976 陳令樸專欄/功率擴大機之設計與製作/陳令樸

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