從業二十年的大神教你晶體管功放調試方法
發布時間:2014-03-14 責任編輯:mikeliu
【導讀】大家都喜歡自己做一個DIY,但是有一句話說得好,3分DIY,7分在調製!如果調治不好的話,做的功放的效果就很差,一個效果很差的功放十分影響我們的音樂效果。那麼究竟如何調節呢?且看大神分析!
從早期的厚膜功放到現在的分立功放,前前後後我折騰了有20個年頭。自知玩音響的水很深半隱居論壇,今天鬥膽拋磚引玉,把自己多年來的調試功放經驗總結出來,讓更多的朋友分享。
功(gong)放(fang)要(yao)做(zuo)出(chu)聲(sheng)響(xiang)來(lai)很(hen)容(rong)易(yi),但(dan)是(shi)要(yao)想(xiang)做(zuo)好(hao),就(jiu)並(bing)不(bu)那(na)麼(me)容(rong)易(yi)了(le),除(chu)了(le)要(yao)有(you)合(he)理(li)的(de)設(she)計(ji)和(he)製(zhi)作(zuo),還(hai)要(yao)有(you)精(jing)心(xin)的(de)調(tiao)試(shi),方(fang)能(neng)成(cheng)材(cai)。可(ke)惜(xi)現(xian)在(zai)有(you)些(xie)朋(peng)友(you)DIY出(chu)來(lai)的(de)功(gong)放(fang)其(qi)實(shi)都(dou)不(bu)如(ru)廠(chang)機(ji),這(zhe)並(bing)不(bu)是(shi)打(da)擊(ji)某(mou)些(xie)人(ren)的(de)信(xin)心(xin),而(er)是(shi)事(shi)實(shi)。其(qi)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)很(hen)多(duo)人(ren)並(bing)不(bu)知(zhi)道(dao)哪(na)些(xie)是(shi)真(zhen)正(zheng)影(ying)響(xiang)到(dao)功(gong)放(fang)性(xing)能(neng)的(de)地(di)方(fang),往(wang)往(wang)把(ba)精(jing)力(li)放(fang)在(zai)了(le)一(yi)些(xie)並(bing)不(bu)太(tai)重(zhong)要(yao)的(de)事(shi)情(qing)上(shang),把(ba)該(gai)注(zhu)意(yi)的(de)地(di)方(fang)忽(hu)略(lve)掉(diao)了(le)。更(geng)有(you)些(xie)人(ren)以(yi)為(wei)用(yong)補(bu)品(pin)堆(dui)砌(qi)起(qi)來(lai)就(jiu)是(shi)好(hao)功(gong)放(fang),或(huo)參(can)照(zhao)某(mou)名(ming)機(ji)複(fu)刻(ke)以(yi)為(wei)就(jiu)能(neng)達(da)到(dao)名(ming)機(ji)的(de)水(shui)準(zhun),其(qi)實(shi)這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)舍(she)本(ben)求(qiu)末(mo)的(de)方(fang)法(fa),因(yin)為(wei)他(ta)們(men)並(bing)不(bu)懂(dong)得(de)調(tiao)試(shi)功(gong)放(fang)在(zai)DIY中的重要作用。於是我總結了以下幾點加以說明。
調試秘訣之一是高次諧波失真越小越好。功放低次諧波失真大一點無所謂(當然最好是沒有,除非你喜歡聽失真的聲音),但(dan)是(shi)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)一(yi)定(ding)不(bu)能(neng)有(you),這(zhe)是(shi)晶(jing)體(ti)管(guan)功(gong)放(fang)生(sheng)硬(ying)刺(ci)耳(er)聲(sheng)音(yin)的(de)元(yuan)凶(xiong)。當(dang)功(gong)放(fang)裝(zhuang)配(pei)完(wan)成(cheng)後(hou),一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)工(gong)作(zuo)就(jiu)是(shi)調(tiao)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu),它(ta)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)可(ke)有(you)可(ke)無(wu),可(ke)大(da)可(ke)小(xiao)的(de)隨(sui)意(yi)調(tiao)整(zheng),而(er)是(shi)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)有(you)講(jiang)究(jiu)的(de)調(tiao)整(zheng),調(tiao)整(zheng)得(de)好(hao)往(wang)往(wang)可(ke)以(yi)改(gai)變(bian)一(yi)台(tai)功(gong)放(fang)的(de)檔(dang)次(ci)。在(zai)調(tiao)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)時(shi)最(zui)好(hao)有(you)失(shi)真(zhen)儀(yi)或(huo)頻(pin)譜(pu)儀(yi),如(ru)果(guo)沒(mei)有(you),乙(yi)類(lei)功(gong)放(fang)可(ke)按(an)下(xia)表(biao)(取自《音頻功率放大器設計手冊》)給出的參數進行調整。甲類機器調到額定電流即可,這方麵可以省略不考慮。
最優靜態電流調整對照表:

上圖是指一對管的情況,如果是兩對管,射極電阻又是獨立(即4隻),則靜態電流加倍,但R兩端電壓不變,如果遇到上下兩管不配對情況導致上下兩管電流有誤差,則取上下兩管R1+R2的電壓總和。
下圖的測試頻率是2kHZ,負載為8Ω,輸出75W時的失真情況。我故意把功放設成欠偏置(即靜態電流很小)狀態看看它的失真成份是怎麼樣的。(下麵的圖都是經過陷波器濾掉基頻後再經低失真運放放大後的情況,為的是能更直觀分析失真成份,因為頻譜儀的分辨率有限)
靜態電流不足時的測試圖:可以看出高次諧波比優化調整後的測試圖大了20多db

靜態電流偏大時的測試圖(即我們常說的甲乙類,須要把甲類區分開來)

從上圖可以看出,雖然二次諧波比優化後的小1DB左右,但是高次諧波卻明顯增大很多,從總失真上看可能兩者並不是很明顯,但是裏邊的諧波成份確大有不同。
最優化靜態電流後的測試圖

從上麵幾圖可以明顯看出,最優化靜態電流後,功放的高次諧波非常小,也就是交越失真被最小化了,帶來的是更好的聽感。
調試秘訣之二是要注意靜態電流熱耦合三極管。最好的辦法是裝在功率管的上麵,如果是射極跟隨輸出結構的功放(現在的大多數功放都是這種形式),為wei了le保bao證zheng靜jing態tai電dian流liu的de穩wen定ding,還hai要yao在zai熱re耦ou三san極ji管guan上shang包bao裝zhuang一yi層ceng半ban導dao熱re材cai料liao。加jia多duo少shao合he適shi要yao看kan具ju體ti情qing況kuang,如ru果guo開kai機ji放fang音yin樂le沒mei多duo久jiu靜jing態tai電dian流liu就jiu超chao出chu了le很hen多duo,就jiu要yao多duo加jia一yi點dian,反fan過guo來lai就jiu要yao少shao加jia一yi些xie,最zui終zhong的de目mu的de就jiu是shi要yao達da到dao長chang時shi間jian工gong作zuo後hou靜jing態tai電dian流liu依yi然ran還hai在zai最zui優you狀zhuang態tai下xia小xiao幅fu度du變bian化hua。注zhu意yi甲jia類lei機ji同tong樣yang沒mei有you必bi要yao做zuo這zhe些xie。


調試秘訣之三是功放在任何輸出狀態下都要能穩定工作。想要達到這點可以這樣調試,輸入一個20KHZ的de正zheng弦xian波bo信xin號hao,把ba功gong放fang接jie上shang電dian阻zu負fu載zai,當dang調tiao到dao功gong放fang額e定ding最zui大da功gong率lv輸shu出chu時shi,如ru果guo這zhe個ge正zheng弦xian波bo信xin號hao從cong示shi波bo器qi上shang看kan到dao依yi然ran沒mei有you高gao頻pin自zi激ji或huo變bian形xing,則ze說shuo明ming這zhe台tai功gong放fang的de穩wen定ding性xing是shi很hen好hao的de。如ru果guo出chu現xian下xia圖tu的de情qing況kuang,說shuo明ming你ni的de功gong放fang穩wen定ding性xing是shi有you問wen題ti的de。


上(shang)圖(tu)是(shi)滿(man)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)時(shi)才(cai)會(hui)出(chu)現(xian)的(de)情(qing)況(kuang),小(xiao)功(gong)率(lv)時(shi)看(kan)似(si)一(yi)切(qie)正(zheng)常(chang),如(ru)果(guo)出(chu)現(xian)上(shang)麵(mian)的(de)情(qing)況(kuang),通(tong)常(chang)的(de)做(zuo)法(fa)是(shi)增(zeng)大(da)極(ji)點(dian)補(bu)償(chang)電(dian)容(rong)或(huo)減(jian)小(xiao)輸(shu)入(ru)級(ji)跨(kua)導(dao)放(fang)大(da)係(xi)數(shu),也(ye)可(ke)以(yi)修(xiu)改(gai)負(fu)反(fan)饋(kui)深(shen)度(du)。第(di)一(yi)種(zhong)調(tiao)整(zheng)比(bi)較(jiao)容(rong)易(yi),也(ye)比(bi)較(jiao)常(chang)用(yong),例(li)如(ru)在(zai)原(yuan)來(lai)為(wei)100PF的電容上並一個10P或20P的小電容,直到不出現上麵情況為止。減小環路負反饋深度也是可行的辦法,但整體性能會受到一定影響,改動後變數更大,比如THD、IMD、輸出阻抗等等,除非你討厭環路負反饋。
調(tiao)試(shi)秘(mi)訣(jue)之(zhi)四(si)是(shi)要(yao)盡(jin)可(ke)能(neng)優(you)化(hua)地(di)線(xian)的(de)布(bu)線(xian)布(bu)局(ju),如(ru)果(guo)這(zhe)方(fang)麵(mian)處(chu)理(li)不(bu)好(hao),除(chu)了(le)噪(zao)聲(sheng)高(gao)以(yi)外(wai),還(hai)影(ying)響(xiang)左(zuo)右(you)聲(sheng)道(dao)的(de)聲(sheng)音(yin)分(fen)離(li)度(du),這(zhe)對(dui)高(gao)音(yin)區(qu)的(de)聽(ting)感(gan)和(he)聲(sheng)音(yin)結(jie)像(xiang)有(you)明(ming)顯(xian)影(ying)響(xiang)。下(xia)圖(tu)是(shi)正(zheng)確(que)的(de)星(xing)形(xing)接(jie)地(di)方(fang)法(fa):


接jie機ji殼ke要yao輸shu入ru端duan接jie更geng好hao,因yin為wei真zhen正zheng需xu要yao屏ping蔽bi的de部bu份fen是shi輸shu入ru端duan弱ruo信xin號hao部bu份fen,如ru果guo接jie到dao星xing形xing接jie地di點dian,那na麼me從cong星xing形xing接jie地di點dian到dao輸shu入ru信xin號hao端duan的de地di就jiu有you可ke能neng成cheng為wei最zui容rong易yi受shou幹gan擾rao的de地di方fang。而er且qie接jie前qian級ji或huoCD等信號源後,左右聲道形成了一個大環路,輸入地也在環路內,這樣環路麵積比接輸入端更大,噪聲量也更多。

shiyongdandianyuandehuayeshishuruduanjiedi,buguojiefayaobiandongyixia,zuoyoushengdaoshurudixianglianjiehouzaizhetiaoxianzhongjianyinchuyitiaoxianjiejike,ranhouzaijiedaoxingxingjiedidian,zheyangcaibuhuixingchenghuanlu。
總zong之zhi要yao記ji住zhu,任ren何he導dao線xian都dou是shi有you內nei阻zu的de,一yi點dian接jie地di可ke以yi很hen好hao的de回hui避bi這zhe個ge問wen題ti,因yin為wei所suo有you地di線xian都dou以yi這zhe個ge參can考kao點dian為wei基ji準zhun,地di電dian流liu噪zao聲sheng不bu會hui串chuan到dao其qi它ta地di線xian上shang,特te別bie是shi輸shu入ru地di和he負fu反fan饋kui的de地di線xian。但dan一yi點dian接jie地di同tong樣yang存cun在zai可ke能neng形xing成cheng環huan路lu的de問wen題ti,這zhe就jiu要yao具ju體ti情qing況kuang具ju體ti分fen析xi並bing拆chai解jie環huan路lu問wen題ti。環huan路lu幹gan擾rao是shi困kun擾rao很hen多duo人ren的de地di方fang,這zhe方fang麵mian要yao經jing驗yan,也ye要yao有you理li論lun。所suo謂wei環huan路lu,說shuo白bai了le就jiu是shi一yi個ge圓yuan圈quan,不bu讓rang地di線xian形xing成cheng圓yuan圈quan或huo盡jin可ke能neng縮suo小xiao圓yuan圈quan,是shi我wo們men努nu力li的de方fang向xiang,也ye是shi降jiang低di噪zao聲sheng的de不bu二er法fa門men。
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tiaoshimijuezhiwushishuchuzhongdianzhiliudianyayidingyaodi。zhongdiandianyadichuleyouliyulabazhengchangfuwei,haikeyiyouxiaoyizhigongfangoucixiebodeshengcheng。zhongdiandianyaguogaozhuyaoyuanyinshishurujiguanzibupeiduihuoshurudianlubuduichengyingxiang,keyixiugaishurujishejidianzuyidadaopingheng,dangranyekeyigenghuanjingtiguan,qianyizhongshizhibiao,houyizhongshizhiben,dansuohuashijiankenengduoyixie。

調試秘訣之六是旋轉電源變壓器或更改裝機布局,直到交流聲最小為止。
未作調整前,功放輸出端噪聲分析如下圖,輸入端子對地短路。我們可以看到存在100HZ及其諧波,這是整流濾波電源串入電路中來的噪怕,看起來情況並不嚴重,明顯不是主要影響功放噪聲的因素。而50HZ市電及其諧波所形成的幹擾明顯要高出15db到20db的de量liang,這zhe才cai是shi噪zao聲sheng產chan生sheng的de主zhu要yao原yuan因yin,這zhe種zhong噪zao聲sheng主zhu要yao來lai自zi於yu變bian壓ya器qi磁ci場chang泄xie漏lou和he地di環huan路lu,大da多duo數shu功gong放fang的de噪zao聲sheng都dou是shi這zhe個ge原yuan因yin產chan生sheng,真zhen正zheng從cong電dian源yuan上shang串chuan到dao電dian路lu中zhong的de噪zao聲sheng一yi般ban都dou很hen小xiao,除chu非fei是shi用yong老lao舊jiu的de電dian路lu。其qi解jie決jue方fang法fa主zhu要yao的de還hai是shi調tiao整zheng變bian壓ya器qi方fang位wei和he優you化hua功gong放fang的de布bu線xian、布局。

調整變壓器及處理好接地點後(注意千萬不要重複接機殼,避免形成環路。例如輸入端子接了機殼,電源中點地再接機殼就成環路了),噪聲會降低很多。我們可以看到下圖市電50HZ基頻及諧波和100HZ及諧波已經非常接近了。

功放調試到此為止算是告一段落,其中的靜態電流調整需要重複進行,因為熱機後靜態電流很可能變動很大(小的變動是允許的),可能需要與增加半導熱材料的方法同時進行調整。
至此你已經基本把功放調到最優狀態,這時你的功放已經脫胎換骨,可以輕鬆超越萬元級的廠機了。
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