一款为书架箱设计的“胆味”晶体管功放(2)
时间:2012-09-08 17:26 来源:《无线电》杂志 作者:魏涛 点击:次
输出级采用三级达林顿式,这种 形式有更高的输入阻抗和更低的输出 阻抗,有较大的动态范围和足够的推 动力。这种驱动形式在专业扩音机上 被大量采用,实际上,两级达林顿式 输出已有了足够的推动力。但实际聆 听上感觉三级达林顿的表现向两端的 延伸性很好,低频下潜突出,高中低 搭配比例合理。而两级 达林顿仅突出 了中高频,低频量感觉偏少一些。 VT12、 VT15为 预 推 动 级 , 分 别 使用的是C2705和A1145,该管子的 静态电流设计为6mA。在实际使用中 发现,该管子在静态电流大于8mA后声音发粗、噪声增大,所以取 6mA 即可。由于VT16、VT17的V be电压为0.5V,VT13、VT14的V be电压为0.6V,所 以 , R 3 3 的 电 阻 值 为 2 × ( 0 . 5 +0.6)/0.006=367(Ω),实际上取值 为390Ω,让这对管子(VT12、VT15) 电流稍小点为好,实测电流是5.5mA。 推动级由VT13和VT14组成,这对管子为东芝的C3298和A1306,很多著名功放都使用这对管子作为推封装形式为TO-220F自绝缘塑封。安装在散热片不用绝缘垫片,这给业余 制作带来了方便。笔者在制作功放的 历史中,曾经几次都是因为将TO-220 封装的中功率管金属面和散热器无意 短路而烧掉了大功率管。为了提高声 音质量,这一级的静态取值比较大, 达到了20mA。静态电流大小是由对管 的射极电阻(R27和R28)来决定,这 对管(V be=0.5)的射极电阻定为2×0.5/0.020=50(Ω)。为了后面安装 调试的方便,把这个电阻平分成两个22Ω。从这两个电阻中间可引一个输 出中点,见图1。 末级的大功率管是东芝的2SC3281和2SA1302,这对管子在当年 好评如潮,这里就不多介绍了。设计静态电流为30mA,末级的射极电阻可 以在0.1Ω和0.47Ω之间进行选择。取值小的话,对提升动态有好处。取值大可增强整机的稳定性,也可降低对 大功率管的要求。权衡利弊后,取值 为0.22Ω。 输出级后面是茹贝尔网络,由R8和C25组成,补偿扬声器阻抗,使得扬 声器在全频率范围内接近纯阻抗。提高稳定裕度,预防自激。有些功放不 加也能工作,但在特定状况下可能会 出现自激,比如瞬间过载、功放温度 过高、音箱线过长等。茹贝尔网络后面的电感主要是抑制扬声器的反电动势对放大电路的影响。 本放大电路反馈是大环路电压负反馈,放大倍数有27倍左右(1+R12/R6),尽管大环路负反馈声音会比较紧,但是,只要经过仔细调校,声 音也会十分优美自然。另外,为了增加这个电路信噪比,运用了“浮地”技术,所谓“浮地”就是用一只小阻值电阻接在信号“输入地”与“负载 地”(“电源地”)之间,使两者对“信号地”悬浮起来,只要浮地电阻大于负载电阻,就可以避免输出大电流回路的寄生信号串入输入端的回路,提高放大器的抗干扰能力,R7为 本电路中浮地电阻。 VD1和VD2主要作用是减小电流放大级电压波动对电压放大级的干扰。 电源电路为普通的二极管整流滤波电路、正负电源共用4个10000µF/63V滤波电容和2.1µF/250V的CBB电容,有2个电阻为关机的泻放电阻,分别取值为15kΩ/1W。 保护电路选用的是很经典的µPC1237保护集成电路,见图2。取消了大功率管的过流保护功能,并且根据本后级的电压特点,修改了几个电阻的参数,具体原理可以参考官方文件。
三、安装和调试
1. PCB部分 为了容易制作,决定把两个声道和保护电路做在一块PCB板上,并且把所有大功率管、中功率管,以及温控偏置三极管放在了一个安装面上,这 样有利于整个电路的热稳定性。考虑 到元件的数量和电路的复杂度,为避 免单面板的跳线就做成双面板。双面板实际大小为260cm×10cm。PCB见 图3。
2. 元件选择 本电路对元件的选择是比较讲究的,特别是有源器件的选择。VT1、VT2、VT3、VT4是 MPSA42,现在市面上有较多的品牌,只要β 大于80就行,建议不选择KSP开头的A42和普通A42。VT7是DIP8封装的NPD5565,与8脚运放( NE5532, AD827)封装一 样 ,现在市场上很难找到新货,大部分都是拆机接脚的旧货,不过,好像也没什么影响。理论上用NPD5564代替NPD5565要更好,因为NPD5564孪生 管一致性要更好。VT8和VT9是这个电 路中唯一要求要配对的管子,在业余 条件下,同极配对相对容易一些,只 要两个MPSA92的β 值大于150,误差 不超过5%,Vbe近似相等即可。VT10、 VT5、VT6没什么特殊要求的,只要管 子是正品并与前面第一级的要求接近 就行。VT12~ VT17理论上要进行配对 的,但由于条件所限,没有配对。笔 者随意拉郎配焊上去的管子,也没听 出有什么不妥,但这几个管子最好还 是选取β 值高的。电阻的选择没什么 要求,只要是5%金属膜就行,毕竟金 属膜的噪声要小一些。如果条件允许 的话,用DALE电阻,飞利浦5色环电 阻效果会更好。笔者一直认为电阻在 电路中对声音影响最小,事实上我选 择的是国产某品牌,声音也很好。这 里要注意的是电路中有几个电阻要注 意左右声道的配对,否则,会造成声 像混乱,他们分别是R4、R6、R24。 当然用上1%精度的电阻,配对过程就可以免了,这样的话,不但两个声 道的一致性就很好,整个电路的电气 指标也会提高。在电容的选择上,退耦电解电容和0.1µF的CBB电容,只要 耐压和容量够,用什么品牌的都没问 题。所有的小电容可采用瓷片电容,瓷片电容的高频十分优秀,当然,用银云母电容替换相位补偿中几个瓷介 电容,高音似乎更细腻。电路中只有 几个关键的电容对声音影响还是实实 在在,所以这些电容的选择还是不能 太随意。耦合电容C1一定要用发烧点 的CBB电容,对地反馈电容要用Elna Similc系列的,这种电容出来的声音最迷人,“胆味”最足,只可惜,目前 市场上的假货太多了。RP1和RP2要 用国产优质的3296型多圈电位器,这 两个可调电阻关系着功放工作点的稳 定,不能因小失大。L1用0.8mm的漆包 线在直径6mm圆柱上绕12圈就行了。 电源上的整流二极管,选电流大于6A的就行,当然,用快恢复二极 管,似乎更能满足发烧的心理要求。大 电解电容对声音的影响还是有的。笔者 用的是日本nichicon牌容量10000µF/80V大电解电容,出来声音也中规中矩。
3. 焊接调试
元件选好后,就可进行焊接了。 由于双面板焊盘两面导通,这样焊接元 件面和焊接反面引脚面都行,一般我们 习惯焊接反面的引脚面。先焊接电阻, 电阻在焊接时要用万用表核对其阻值, 然后和板子的PCB位置要对应好,特别 是该电路的每个声道有8个22Ω,6个10Ω,部位不同的,功率大小不一样 的,焊接时要特别注意。然后是焊接电容,焊接好电阻和电容这两种最多的 部件后,就可焊接三端可调电阻,电 感和二极管了。在焊接用于调节静态电流的三端可调电阻RP2时,要注意调节阻值大小的螺丝方位,螺丝的位置 设计在右侧,这样当顺时针旋转螺丝 时,等于调大了静态电流,符合我们 的操作习惯,在焊接电感L1时,要把 铜线上的漆刮干净。 焊接完上面的阻容件后,就可以 焊接三极管了,同时也进行最重要的 一项工作——电路调试。电路调试要 采用先分级,后整体的调试方式。即 先调通各级,再对电路整体调试。 先焊接输入级的MPSA42和NPD5565。他们的脚位见图 4 。 NPD5565不建议使用IC插座,万一接触不好,可能会损坏后面的功率管,直接焊上最保险。调试输入级时先把 NPD5565的两个G端对地短路,通电后 测量R2、R3上的电压为2V就行;焊接 第二级的MPSA92和MPSA42,这对管 子的脚位是相同的,测得R22和R23的 电压为1.5V左右,代表第二级基本工作 正常;接着焊接VT11、VT12、VT13、 VT14、VT15这5个三极管,把输入端的 地短路去掉,再把VT13、VT14的两个 三极管的射极电阻中点焊盘和输出端 焊盘短接,这两个焊盘在PCB设计时 候就已经做在线路板上,就是为调试 所设计,直接用焊锡点住就行了,见图5。这时整个线路就是一个完整的负反馈放大器了,这级调试前还要给推 动的中功率管装上小散热器(这个一 定要注意),然后上电,测量输出中点对地电压。正常情况下,应该不超 过±150mV,用小螺丝刀调节RP1的旋 钮,让输出中点降为±5mv范围内,然后调节RP2,使两个大功率管的B极焊盘的电压为0.95V,如果前面做下来 没什么问题,基本上这个电路就算正常了,可以放心地上大功率管了。
接下来就可给散热器打眼、攻丝、安装功放板了。本机采用的是长260cm、高80cm、翼长50cm的E形铝散热器,见图 6。 担任本电路散热是没有什么问题的,当然,如果需要加大末级静态电流,就要更大面积的散 热器了。确认没事后,就可焊接大功 率管、偏置管、推动管了。功率管垫 上绝缘导热垫片,还可以涂点导热硅 酯,用螺丝将其和散热器固定,在最 后的整体调试中,最好用螺丝刀把三 极管的安装螺丝再紧固一次,并在正负电源上各串上一个8Ω/3W的电阻, 这样可以避免烧掉大功率管,对本电路来说,可能感觉不到有多大好处, 如果是几对管,这个电阻可能拯救一 排大功率管。通电后,听变压器是否 出现短路所发出的特有“嗡嗡”声, 摸电阻是否很烫。如果烫,电路可能 焊接有误;如果不烫,焊开短接的焊 盘,量输出中点电位,如果有漂移再 调节RP1,直到最小为止,笔者的实际 电路可以调到表针纹丝不动。顺时针旋转RP2,测量大功率管的E极和输出 之间的电压,达到6mV即可,这样末级 的静态电流接近30mA。
保护电路µPC1237的调试,首先 要先接对电源。µPC1237有一个脚接的正电源电压,一个脚接整流前的交流电压,接错后保护电路不工作的。接 好电源和地线后,通电后继电器3秒内应该吸合,吸合后用万用表的电阻最小挡位测试功放输出端和地,这等于给功放的输出端加上了直流电压,这 时继电器应该断开。如果以上都很顺 利的话,基本上就可以大功告成了。
4. 装箱
机箱布局如题图所示,这样安装 符合我们当初设计PCB的尺寸要求,让 变压器的漏磁对放大电路影响最小。 变压器选择的是双38V的300W环形变 压器。电源的功率容量对声音在大动 态的表现有一定的影响,作为2×80W 的功放,采用300W的环形变压器,功 率裕量就够了。 连上所有的导线,注意功放电源 板上的极性,正负不能接反,地线要 一点接地。机箱接地点选择变压器的 固定螺丝上再固定一个焊片,焊上一 根导线。最终所有的地都连接在整流 滤波电容的中点位置。
5. 简单测试
笔者认为把10kΩ方波基本没有什么畸变放大出来,没有过冲,业余条 件下基本上就OK啦。在功放输出端接 上负载为8Ω/5W的电阻,在小功率下分别测试1kHz、10kHz、20kHz、50kHz 方波,见图7,50kHz时畸变稍明显。
四、听音评价
好了,可以开声了,声音好不好呢?一个字:好!这样说吧,蔡琴大姐唱累了,听者没有一点累的感觉,声音 十分耐听。推小书架箱聆听交响乐,那个气势,那个顺耳,直逼胆机 (责任编辑:admin) |
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