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Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)


衡輸入時,不要把沒用到的反相輸入端接地,而改接成正回授的方式,可以把輸出加
倍。 如果平衡輸入訊號的輸出阻抗夠低,足以把正回授訊號「吃掉」的話,連切換開
關都可以省掉。



圖(十八)的做法可以用“Ultra Symmetry”電路來實現,就如下圖所示:

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

圖(十九)的電路須注意正回授只能加在反相輸入的這一邊,如果連同相輸入也加上正
回授的話,當訊號線都拔掉,同相、反相兩個輸入端都空接時,電路會振盪!


 

製作裝配.....

這個電路的PC板其實早在半年前就已經Layout好,卻在找零件、詢價、進貨…這些
瑣事上拖了很多時間!

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

PC板是採用雙面貫孔的 FR4玻璃纖維板,厚度是 1.6mm,尺寸是 90mm × 70mm,零件安排得很緊湊。

PC板零件面與焊接面全都鋪銅做為接地面,增加屏蔽的效果。而且還多鑽了很多小
孔,貫穿上下兩個接地面,用以降低接地面的阻抗。


零件的位置都有標示數值與代號,裝配的時候直接看PC板上的標示,相當方便。電阻
雖然是用1/4W的金屬皮膜電阻,但Layout的腳距大小是採用1/2W電阻的尺寸,如
果想換成發燒電阻來玩玩,也是可以裝得進去。



零件表如下:

項目 數量 編號 零件數值
1 14 C1,C2,C4,C5,C7,C10,C11,C12,C15,C16,C17,C19,C21,C22 0.1u積層電容
2 4 C3,C9,C18,C23 5PF陶瓷電容
3 2 C6,C20 470uF/10V NP無極性電解電容
4 2 C13,C14 100uF/16V電解電容
5 6 JP1,JP2,JP3,JP4,JP5,JP6 2P排PIN及JUMPER
6 3 J1,J2,J3 3P接線台
7 2 R1,R11 1M±1%金屬皮膜電阻
8 2 R2,R21 10K±0.1%金屬皮膜電阻
9 2 R22,R3 100K±1%金屬皮膜電阻
10 14 R4,R5,R6,R9,R10,R13,R15,R16,R17,R19,R20,R23,R24,R26 20K±0.1%金屬皮膜電阻
11 2 R25,R7 100K VAR密封型半可變電阻
12 4 R8,R12,R14,R18 2K±0.1%金屬皮膜電阻
13 1 U1 LF412運算放大器
14 2 U2,U3 NE5534運算放大器
15 1   PC板
2K、10K、20K的金屬皮膜電阻都使用±0.1%的精密電阻,以增進Ultra Symmetry全平衡放大電路的對稱性。

 
Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

裝配時,順序由低到高,高度最低的電阻先焊,依次序為 IC座,半可變電阻,積層電
容,陶瓷電容,2P排PIN,3P接線台,100uF/16V電解電容,470uF/10V NP無
極性電解電容。

NE5534的中點微調是接第 1、第 8腳,半可變電阻中間腳接正電源,因此要將
JP2、JP3、JP5短路起來。

在上電測試前,先將半可變電阻轉到中央位置,免得一上電 NE5534的中點就完全偏掉。

注意!PC板上 C8位置的 0.1μF電容不可以裝,裝上去會導致 LF412振盪。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2) 



如果要裝成加上直流伺服電路來阻隔直流訊號放大的電路,C6、C20必須如上面的照
片那樣短路起來。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2) 

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

如果要裝成直流放大器,則將 LF412拔掉,再把 IC座的第 1、第 5、第 7腳如上面
的照片那樣短路起來,C6、C20也必須短路起來。

至於要裝成交流放大器,則同樣是將 LF412拔掉,再把 IC座的第 1、第 5、第 7腳
如上面的照片那樣短路起來,但 C6、C20不要短路。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)


裝機配線.....

電路做好當然須要裝到機箱裡去,不過我一向捨不得花錢買機箱,所以照慣例,這個
Ultra Symmetry 平衡式前級放大器當然是裝在餅乾盒子裡。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)



餅乾盒內部的佈局如上面的照片所示。右邊是兩塊 Ultra Symmetry 平衡式前級放
大器疊在一起,左邊是我所設計的 Ultra Symmetry 穩壓電路,穩壓電路下面是環
型變壓器,音量控制器當然是使用我所設計的 10K串列型級進音量電位器。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)


配線方式請參考下面這張圖:

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

我將穩壓電路的輸出調整在 ±15V左右,如果要換其他編號的 IC,必須注意其電源
電壓的大小,以免損壞 IC!


上面的配線圖在非平衡輸入時,Ultra Symmetry 平衡式前級放大器的反相輸入端是
空接的狀態,因此,原本為了提升輸入阻抗而加上的正回授會使電壓增益提升一些,
如果不希望用正回授提升電壓增益的話,可以參考下面這張配線圖,這種配線方式再
非平衡輸入時,將Ultra Symmetry 平衡式前級放大器的反相輸入端接地。


Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2) 



 

測試調校.....

電路板上有兩個調整輸出中點的半可變電阻,調整時一邊以電表測量兩個輸出對地的
直流電位,一邊反覆調整兩個半可變電阻,讓兩個輸出對地的直流電位達到最小。

這個電路由於加上正回授來提升輸入阻抗,在輸入端空接時,共模增益迴路容易振
盪,而在兩個輸出端振盪出同相的波形。在輸入端加上訊源或連接音量電位器之後,
由於正回授的訊號變小,振盪便會消失。

如果各位並不會在輸入端連接音量電位器,或連接音量電位器之後仍然會振盪的話,
可以將R3、R22這兩個100K的電阻拿掉,減少正回授的量,或者像下圖中圈出的四
個位置加上 0.1μF基層電容做補償即可。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)


加上四個 0.1μF基層電容做補償後的電路如下:

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

 
下圖為本機在 1KHz方波非平衡輸入時,同相與反相兩個輸出端的輸出波形。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

將示波器顯示的波形拉開,觀察方波的升降緣,這個電路的方波升降緣表現得相當完美。

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)

Ultra Symmetry 平衡式前级放大器(2)
 

結語.....

二十多年前研究全平衡放大電路所遇到的難題,經過了這麼漫長的時間,終於圓滿的
解決,並且發展出完全對稱、CMRR又高的“Ultra Symmetry”全平衡放大電路,對
於我這個“電路迷”來說總算是了卻一樁心願。

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