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youDIY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),danshigaocixieboyidingbunengyou,zheshijingtiguangongfangshengyingciershengyindeyuanxiong。danggongfangzhuangpeiwanchenghou,yigefeichangzhongyaodegongzuojiushitiaojingtaidianliu,tabushiyigekeyoukewu,kedakexiaodesuiyitiaozheng,ershiyigefeichangyoujiangjiudetiaozheng,tiaozhengdehaowangwangkeyigaibianyitaigongfangdedangci。zaitiaojingtaidianliushizuihaoyoushizhenyihuopinpuyi,ruguomeiyou,yileigongfangkeanxiabiao(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:


jiejikeyaoshuruduanjiegenghao,yinweizhenzhengxuyaopingbidebufenshishuruduanruoxinhaobufen,ruguojiedaoxingxingjiedidian,namecongxingxingjiedidiandaoshuruxinhaoduandedijiuyoukenengchengweizuirongyishouganraodedifang。erqiejieqianjihuoCD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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調tiao試shi秘mi訣jue之zhi五wu是shi輸shu出chu中zhong點dian直zhi流liu電dian壓ya一yi定ding要yao低di。中zhong點dian電dian壓ya低di除chu了le有you利li於yu喇la叭ba正zheng常chang複fu位wei,還hai可ke以yi有you效xiao抑yi製zhi功gong放fang偶ou次ci諧xie波bo的de生sheng成cheng。中zhong點dian電dian壓ya過guo高gao主zhu要yao原yuan因yin是shi輸shu入ru級ji管guan子zi不bu配pei對dui或huo輸shu入ru電dian路lu不bu對dui稱cheng影ying響xiang,可ke以yi修xiu改gai輸shu入ru級ji射she極ji電dian阻zu以yi達da到dao平ping衡heng,當dang然ran也ye可ke以yi更geng換huan晶jing體ti管guan,前qian一yi種zhong是shi治zhi標biao,後hou一yi種zhong是shi治zhi本ben,但dan所suo花hua時shi間jian可ke能neng多duo一yi些xie。

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20dbdeliang,zhecaishizaoshengchanshengdezhuyaoyuanyin,zhezhongzaoshengzhuyaolaiziyubianyaqicichangxielouhedihuanlu,daduoshugongfangdezaoshengdoushizhegeyuanyinchansheng,zhenzhengcongdianyuanshangchuandaodianluzhongdezaoshengyibandouhenxiao,chufeishiyonglaojiudedianlu。qijiejuefangfazhuyaodehaishitiaozhengbianyaqifangweiheyouhuagongfangdebuxian、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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