“三羊开泰心常泰,平安和谐尽开怀”,值此元宵将到之际,给同学们拜个晚年吧。
六届大赛临近截稿,想来想去,还是把前几年制作功放的体会介绍出来,以便与大家共同提高。
有了好的音箱,还需要好的功放推动。在音响系统中,相对音源和音箱,功放是技术最成熟,且最容易自制的机器。其失真度、信噪比、动态等指标现在都已经达到臻于至善的程度,因此成为发烧友大展拳脚的舞台。
一,先讨论关于自制功放的几个关键点。
1,家用晶体管功放需要多大功率?
如果说需要200W,肯定多数人都认为太大了;如果说需要12.5W,应该不会有人说太大了。在8Ω负荷上得到12.5W功率,电压为10V。我们测量的是正弦波信号的平均电压,峰值电压只有√2倍,可音乐信号中包含的峰值电压是平均电压的好多倍。如果取4倍,应该不会感到很多。可10×4=40V的平均电压,加在8Ω负荷上,得到的功率就是200W。
用最大不失真输出功率分为50W、100W和200W的三台功放,同样工作在平均输出功率约10W的状况下,会得到明显不同的效果。如果希望在音乐高潮到来时仍能表现的气定神闲,那就需要不失真输出功率200W的功放。
2,关于电源变压器
功放可认为是换能器(交流电源能量输入,转换成音乐能量输出),要保证2×200W的功率输出,需要近千VA功率的电源变压器。寻找不但功率和电压合适,而且铁芯、铜线和工艺都要是高品质的电源变压器,是首先要解决的难题之一。订作需要数千元,关键是难以保证质量。我从故乡广播站报废的200W扩音机的中,拆出了一台C型铁芯的电源变压器,重量6.5公斤,次级有两个23V的绕组,导线截面6mm2。可惜只有一只。又从我以前工作的工厂里,找到两只Z11冷轧硅钢带卷制的500VA调压器环形铁芯,用ø1.21无氧铜漆包线三股并绕出电压也为23V的次级。三个变压器的四个23V绕组串联使用,经桥式整流,得到±62V,功率不小于800W的直流电源。
3,关于功率管
为了分担输出电流和降低输出阻抗,需要多管并联输出,功率管的配对是难题之二。一百只新管,按5%的误差检测,也难以找到三、五对合格的管子。用新管同样的价格买了8对东芝拆机管。发现:同一台功放的拆机管,尽管用一般仪表测量的参数离散性可能比较大,可上机后测得的参数一致性却相当好。毕竟上机前经过制造厂的严格配对,又经过多年使用的老化,性能稳定。因东芝管在电流比较小时线性好,后来从朋友处又淘得十多对同类型管子,每声道使用了八对东芝管。
4,修旧利废,打造高性价比功放
自制机器,在追求高性能的同时,还要追求高性价比,才能获得足够的乐趣。
有了变压器和功率管,其他就比较容易了。利用闲置的Mingo(名高牌)50W分立件功放的外壳和部分电路板。滤波电容和散热器三百元从朋友处转手。基本没买新元件,全部费用加起来不到一千元。
二,外观
机器外壳(不包括旋钮、接线柱和地脚的)尺寸为430×360×180mm,净重30kg。
请看图片
从图中可以看到:上盖用铁网加高了8公分。底板用5毫米的铝平锅底加固,并利用环牛固定螺丝增加了一个支点,还用其作为整流桥的散热器。
(本人粮票有限,请同学们先不要跟贴,谢谢。) |
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3.图三,上面.jpg (172.48 KB, 下载次数: 68)
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4.图四,侧面.jpg (134.54 KB, 下载次数: 58)
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5.图五,后面.jpg (204.78 KB, 下载次数: 71)
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6.图六,底面.jpg (159.92 KB, 下载次数: 61)
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7.图七,加高的网罩.jpg (247.25 KB, 下载次数: 67)
三,内部
1,整机布局对称,重量平衡。
本来就是几十年前的旧零件,装机后又使用了七、八年,未免灰头土脸。看图片可能比较失望,可性能一点儿也不打折扣。 |
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1.C型变压器初级.jpg (291.71 KB, 下载次数: 63)
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2.三只变压器及美国2.2万微法电容.jpg (222.44 KB, 下载次数: 63)
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4.正电压.jpg (268.11 KB, 下载次数: 64)
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5.负电压.jpg (273.2 KB, 下载次数: 61)
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1.左电压放大.jpg (258.39 KB, 下载次数: 59)
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2.右电压放大.jpg (250.14 KB, 下载次数: 65)
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3.8对电流放大管.jpg (238.88 KB, 下载次数: 61)
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4.中间一对是推动管.jpg (255.62 KB, 下载次数: 63)
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经第一 此修改的电源图,后又经修改。
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延时启动装置.jpg (238.34 KB, 下载次数: 6)
包裹内是十只4欧姆10W水泥电阻。上面是继电器和延时电容
2, 中点电位调整。
一般功放输出中点会有10-30MV的直流电压,为使中点电位为0,此机在差分对管的发射极设置了100Ω的平衡调节多圈电位器。如果电位器调到头,中点电位仍不能为0,不能通过增大电位器阻值来解决问题,要重新配对差分对管。
该级使用红色发光二极管作为恒流源的稳压管,其稳定电压为1.8。(1.8–0.7)÷0.68÷2=0.8MA,要在此电流下选择放大倍数误差不超过3%的差分对管。因为是同极性管,又只要一对,应该不是难事。
3, 静态电流调整。
偏流调节电位器设置在控制管的发射结回路里,当其日久发生接触不良等故障时,D2061饱和,不会造成偏流失控的严重后果。为防止过热损坏,D2061并联了安装在散热器上的65℃热继电器。
调节200Ω电位器使每只功率管的静态电流为20ma,其发射极电压为4.4mv即可。如偏差为5%,尚可容忍,如达到10%,必须换管。
4,正负电源电压平衡的调节
在机器进入静态工作状态时,检测正负电源电压的对称性,如误差超过0.1V,需要改变环形电源变压器的输出电压进行平衡调节。次级增加一圈,电压约增加0.4V;初级增加一圈,电压约减小0.05V。
5.工作状态监测及输出电压显示的调节
输入1K音频,调节信号强度使输出电压为10V,再检测功率管射极电压,如有误差达到10%的也要更换。
此时调节显示电路(图纸略),使五只发光管都亮。
6.增加电源泄放及指示。
四只美产总容量88000μ的主滤波电容中储存了巨大的能量,往往在关断电源进行操作时造成损失,或者把斜口钳烧出缺口,或者危及功率管的安全,因此必须增加泄放电阻及指示二极管。
7.功率管的保护
同学们注意到图纸中功率管集电极那只1Ω/1W的电阻了吗?那是机器调试中功率管的保护神。
机器调试中出现意外是经常发生的事情,一旦出现意外,保险丝根本不起作用,滤波电容中储存的巨大能量将使功率管难免灭顶之灾,所有使不少烧友视为畏途。
我多年来采用此措施,烧坏了一包(200只)电阻,功率管安然无恙。可在最终调试完成后拆去此电阻。 |
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恒流指示和泄放指示.jpg (270.49 KB, 下载次数: 14)
三只发光二极管,中间是泄放指示,两边是左右声道恒流稳压兼指示
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面板指示.jpg (242.33 KB, 下载次数: 13)
左一电源指示,右边旋钮上是保护指示,中间五只输出功率指示。
五,性能测试
条件简陋。只有音频信号发生器、示波器、两块万用表和代替负荷的大功率电阻。下面给出的是机器完成校声后的测试数据。
1, 静态输出直流电压
数字表200mv档,显示在2mv以内。
2, 静态输出交流电压
当输入端短路时,使用数字万用表,测不到输出噪声电压,贴近喇叭可听到轻微的哼声。
当输入端开路,机内使用不带屏蔽的信号线时,输出噪声电压约2MV,距离喇叭10公分以内可以听到交流声,
3.频响
输出并联负荷电阻、示波器和指针万用表。指针表测量输出电压为10V,改变信号发生器频率,10HZ-40KHZ基本平坦。
高端转折频率与BGI基极的低通电容和BG5集基极间的反馈电容的容量有关,容量越大频率越低。容量太小可能引入干扰或自激,40-50KHZ应该是比较合适的频率。
4.最大不失真输出功率
这是功放最主要的指标。仪器连接如第3项,
输入音频1KHZ,示波器监视波形不削顶,指针表测量交流电压为41V。
W=V2÷R=41×41÷8=210W。
5.信噪比
不低于86DB。 |
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六,校声
好的指标是功放好声的基础,但如果认为只要指标好就一定有好声音,那就太容易了。事后说起来就是几句话,因为要经过反复试验,实际用在校声上的时间,和制造机器的时间差不多。
功放试音,虽然功率很大,但高音干硬,低音朦胧,并不好听。有朋友认为:大功率功放阻尼系数太大,喇叭自由度太小,大概就是这个声音。
1. 经过分析认为,低音朦胧不是阻尼大了,而是小了,要从减小线路电阻入手来改善低音。
(1)电源线从桥堆就是双线出来,经滤波电容分别去左右声道功放板。既增加了导线截面,又减小了中间焊接接头的电阻。
(2)从罩壳中取出保护继电器,机内喇叭线直接焊接到继电器触点上,消除了原来细引线带来的电阻。
(3)从茹贝尔电感引线到功率板后一分为二,使16只功率管射极电阻都直接焊到这根线上,中间没有接头,从而减小大电流回路的阻抗。
经过以上处理,低音果然清晰了,也厚重了。
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进出桥堆都是双线
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到滤波电容后分别去左右声道功放板
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带罩壳插座式继电器
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继电器内原引线
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机内喇叭线直接焊到继电器触点上
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