功放前级与后级功放接法图放到静态电压达到9v怎么办

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&pcb电路板,1.5元/片,不带零件。套件散件,4.5元/套,自己组装。
V2版主要针对原V1.3版布局进行了改进,提高PCB加工精度,并扩大信号输入接口周边空间,便于插线!同时进一步调整接线端标识,便于识别!电源反接保护也不会出现原V1.0版时有限保护的问题!在必要情况下,还可以使用交流供电。
电阻全部采用金膜电阻,精度1%!更是使用独石电容!芯片依然采用ST DA2030A,保证音质!使用【ST官方电路】,仅调整个别元件以改善音质!
pcb电路板,喷锡工艺,1.5元/片
工程图:外尺寸公差&0.1mm
套件散件,自己组装,4.5元/套
成品9.5元/只
本板针对安装在小型金属机箱内设计!为缩小PCB尺寸,为配大容量电源滤波电容(水塘)。不过通常供电电源都会自带大容量水塘,这样在大动态时效果会更好!每块板分摊的容量有1000uf就足够!用于低音炮使用时,可适当加大!
TDA2030是许多电脑有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成块。它接法简单,价格实惠。额定功率为14W。电源电压为&6~&18V。输出电流大,谐波失真和交越失真小(&14V/4欧姆,THD=0.5%)。具有优良的短路和过热保护电路。&
芯片详细参数:
输出功率:最高18W
供电电压:DC 9V-24V(推荐DC 12V,此电压对散热片的要求很低!有多低?请看下方发热量部分!)此板的最高供电电压其实可达40V,但是需要自行更改板上的C1电解电容,此电容耐压值比供电电压高即可!
静态电流:25mA左右(未接音源,接8Ω扬声器,12V供电)
扬声器阻抗:4Ω-8Ω
总谐波是真:THD 0.08%(Po=0.1 to 14W,RL=4Ω)
信噪比:94dB-106dB(1W-15W)
发热量:供电电压越高,音量越大,发热量越高
元件清单:组装按照此表即可!
&ST TDA2030A
&R1,R2,R3
&棕黑黑橙棕&&&&&
&棕黑黑橙棕&&&&&
&黄紫黑棕棕&&&&&
&棕黑黑金棕&&&&&
&16V2200uf
&104(独石电容)
同时每套附赠 TO-220绝缘导热三件套 哦!
需要调节音量,只用在信号输入线路上加个电位器即可!50K-100K均可
16型09型27型ALPS功放机箱音量电位器pcb电路板转接板 引线接线板
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可选小型散热器,也可以自己安装更大散热器
小功放tda2030a lm1875 用电子diy铝散热器 散热片 散热板
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感谢您的反馈,我们会努力做得更好!一款后级功放电路
一款后级功放电路
  此电路的特点有:电压放大级与电流放大级分成两个印板,电压放大级可根据需要选择不同的方案,例如可选择LM4702或LME49810等,也可选择(电子报)刊登的优秀电压驱动电路,还可选用蓝舰公司用分立元件制作的模块。
  其中电压放大级的供电电压V2需稳压电源供电,电压放大级的V2要比电流放大级的供电电压V3高约10V左右。电流放大级采用大功率管K或三肯C3
  此电路的特点有:电压放大级与电流放大级分成两个印板,电压放大级可根据需要选择不同的方案,例如可选择LM4702或LME49810等,也可选择(电子报)刊登的优秀电压驱动电路,还可选用蓝舰公司用分立元件制作的模块。
  其中电压放大级的供电电压V2需稳压电源供电,电压放大级的V2要比电流放大级的供电电压V3高约10V左右。电流放大级采用大功率管K或三肯C驱动4对三肯C,或4对摩托罗拉MJE15024/MJE15025,该电路主要用于制作10&50W纯甲类功放,盛制作100&500W专业功放。以前也曾用过中功率对管K214/J77在此处,但K214/J77要出好声,需50mA以上的静态电流。而电流大易烧K214/J77。高电压工作可用K,或三肯C代替中功率管驱动是较好的选择。若功放散热器与变压器功率较小。制作低成本功放。东芝C也可用于此处。不过C5200,A1943的静态电流最好在100mA以内。电压放大级前面加人了一级阻抗变换器。阻抗变换器可用运放制作也可用分立元件制作。用于隔离音量电位器。电流放大级印板有两个版本。一个装塑封管。另一个装金封管。且印板可兼容多种塑封管。可装K,也可装K或T03P封装的三极管。
  利用LM4702C与LMFA9810,为在业余条件下通过简洁的电路设计制作发烧级大功率音响后级成为可能。由于LMFA9810内部已有一级电流放大。若LM49810用于图1电路时,其末级电流板改为两级放大即可,可在印板上跳过C这级电流放大。同时利用LM49810的外围电路来调节末级静态电流。
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【参赛】修旧利废自制大功率纯后级功放
本帖最后由 深圳老朱61 于
12:51 编辑
“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。
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。
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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<p id="rate_55" onmouseover="showTip(this)" tip="赞一个!&经验 + 5 点
" class="mtn mbn">
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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2,电源部分
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谢谢楼主分享!的确够老的了!!
本帖最后由 深圳老朱61 于
17:33 编辑
3,主放大电路。
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4.主电路图
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本帖最后由 深圳老朱61 于
21:37 编辑
& &&&电路并没有特别之处,设计计算就不用班门弄斧了。说说安装调试步骤、方法和遇到问题的解决办法。
1,开机延时启动电路。
& &&&机器组装完成试机,入户空开跳闸。开始怀疑变压器初级短路,后发现启动电流太大。增加电源电路图中由R1、J1和C1组成的延时启动电路。R1由10只4Ω/10W水泥电阻串联组成,C1决定J1延迟吸合的时间,5-10秒即可。
& && & 今天上不了图了,明天继续吧。
本帖最后由 深圳老朱61 于
09:19 编辑
补上一楼的 图
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经第一 此修改的电源图,后又经修改。
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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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10:44 上传
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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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。
本帖最后由 深圳老朱61 于
15:17 编辑
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,
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。
不低于86DB。
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高手,,,
& && &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
工艺不敢恭维。调试设备还不错
2,线材对声音肯定有影响,但如果认为越贵的线材声音就越好,那就太简单了。必须搭配合适才会有好声音。原来直流部分的正负电源线和地线,全部使用的是同一种进口镀银线;机内从信号插孔到电压放大板的信号线,用的也是进口镀银屏蔽线。分析认为,使用了这么多镀银线是中高音干硬的原因。
(1),把从变压器中心点出来的地线,换成普通纯铜线。
(2,)把机内信号线换成金宝纯铜线。
更换线材后效果明显,中音厚润,高音清脆了。虽然没有带屏蔽的信号线交流声大了一些,还不影响欣赏音乐。
3.声音还有没有进一步提升的空间?眼睛盯上了机内唯一的耦合电容,尽管此前已经使用了进口名牌10μ/50V电解电容,这支电容对声音的不利影响是明显的。
分析认为。电解电容是有极性的,必须在两端有直流压差的电路中才能保持较好的工作状态,而此机耦合电容两端并没有直流电压。假如正向信号到来时,加到电容上的电压极性与电容极性相同,那么反向信号到来时,加到电容上的电压极性就必然与电容极性相反,这样电容就不能很好的工作。
这支电容必须使用无极性电容。
试用过不同品牌的无极性电容,声音各有不同,体积硕大的电容还会引入交流声。反正前级有耦合电容,最后干脆取消了这支电容,让功放出来的是原汁原味的声音。
这台功放校声完成后,曾与力士、驾士等多台万元以上的进口功放PK,除音色各有特色外,难分伯仲。
七,注意事项
大功率功放是喇叭杀手,使用时必须十分小心。
我曾因一次非法关机和一次转换音源时忘记关小音量,分别烧断丹麦产“威发牌”10寸低音喇叭音圈的两根内引线。
作业完成,欢迎大家拍砖。
<font color="#年代 发表于
高手,,,
有人看热闹,有人看门道。谢谢关注。
微信:caoyin513 E-mail:
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全平衡、新甲类纯后级功放
这是一台双声道、全平衡、新甲类纯后级功放,每声道8Ω输出120W,4Ω输出200W。今年五月份已经做完,但一直没时间编辑文字,搁至今日。先上几张图,本人打字速度超慢,待我慢慢上,诸君莫急。
先说几句概念性的话:在论坛上常看到有人问“什么是全平衡”?在平衡式功放中所说的“平衡”或“全平衡”,是指信号的传输方式。它是将信号分解成幅度相同、相位相反的两个信号,由两个相同或互补的放大器将信号放大,扬声器接在两个放大器的输出端之间,从输出形式上看是BTL接法。全平衡传输方式,从输入到输出的全过程中,信号不通过地线传输。通常我们说的“平衡”,或在有些普通功放中还带有平衡调节旋钮,这里所谓的“平衡”,是指把两个声道的音量(或增益)调到一致。此平衡非彼平衡。“非平衡”传输是以“地”为基准,信号是通过信号线和地线传输的。至于BTL功放和全平衡功放的区别,从输出端看上去是一样的,都是桥式接法。其主要区别在:从输入到放大的全过程中,看信号的传输是否与地线有关,既信号的负端是否接地。
以上概念不知是否说清,有大侠和高手敬请补充,请勿拍砖!
& & 闲话休提,言归正传。
& & 先说说设计思路:& &
& & 平衡式放大器以其动态大、谐波小、频带宽、信噪比高、解析力强、输入阻抗高、输出阻抗低、直流性能稳定等诸多优点被高档功放采用。然而,平衡式放大器由于电路结构不同,其效果也不尽相同。有的平衡式放大器只用两个独立的放大器将平衡信号各自放大,在输出端接成BTL形式,如图1。这种接法是典型的反相(或同相)放大器的接法。其闭环共模抑制比等于1,它将输入端的共模电压直接送到输出端,并没有有效的抑制共模电压。对于电位器产生的联动误差,以及两个放大器的差异造成的信号不对称,也没有增进平衡和对称的能力。图2是由两个减法器构成的平衡式放大器,它的闭环共模抑制比等于开环共模抑制比,所以有很强的共模抑制能力。同时,由于两个放大器“你中有我,我中有你”,解决了放大器和电位器差异造成的信号不对称、不平衡问题。这种结构还可以将非平衡信号自动转换为平衡信号,无需增加非平衡—平衡转换电路,减少了由转换电路增加的噪声。晶体管的温度特性以及元器件误差造成的输出端直流电位漂移问题,靠直流伺服电路来解决。
& & 根据以上理念设计的整机电路结构如图3,这种平衡式放大,又有双直流伺服电路检测误差,在有些资料中叫“超平衡”放大器。
整机的完整电路如图4-1、图4-2所示。由于文件太大,传不上来,只好拦腰切断,看起来有点不方便了。
& & 图4中的IC1、IC2、IC3三块单元电路2008年12月在本站贴出过,现在也不知道沉到哪里去了。等明天准备好再贴。
平衡(或全平衡)是对非平衡而言的,我们一般看到和使用的功放,其信号是从插座的正端(芯)和“地”(外壳)输入的,在放大器内部,信号电流要通过负载流回地线,由于地线上除了信号电流外,还有电源电流,它会在地线上产生电位差,这样容易产生噪声和干扰。平衡式(全平衡)功放的信号是从插座的正端(芯)和负端(芯)输入的,不通过“地”。在放大器内部,信号电流从“正”通过负载到“负”的流动,“地”线中没有信号电流。所以负载上只有纯粹的音频信号。
图4中的IC1、IC2、IC3三块单元电路2008年12月在本站贴出过,现在也不知道沉到哪里去了。为了有兴趣的朋友对电路有个完整的了解,重新编辑贴上。
一.& & & && & 缓冲器(WH0502):
& &&&缓冲器做过两个版本,第一个版本:用N沟道和P沟道低噪声结型场效应管构成互补输入级,N型和P型低噪声双极型管组成互补输出级。但由于N沟道和P沟道场效应管配对很困难,使得输出中点电位很难调到mV级,只好放弃。
& &&&第二个版本如图5所示:输入级用同极性场效应管组成共栅—共源电路,VT3是VT1、VT2 恒流源。VT4、VT5 为互补推挽输出,选用双极性低噪声管。既是这样,六只场效应管也还需严格配对,输出中点电位调到5mV以下仍需反复几次。
& &&&整个缓冲器动态大、噪声低,增益略小于1 。输入阻抗很高,对信号源影响小,对各种音源的适应能力强,能很好地满足高品质音源的要求。
图5--缓冲器
图6--缓冲器 裸片
二.& & & && & 低噪声音频电压放大器(WH0503):
& &&&电路原理图如图7所示。可以看出这是两个完全独立、互补、对称的放大器。
& &&&我们知道,晶体管的电流放大倍数——即hfe并不是完全线性的,它随着Vce和Ic的大小而不同。我们在测试差分对管时,hfe都是在给定Vce和Ic的条件下测得的。然而在实际电路中,加在管子CE结上的电压Vce却是随着信号的大小而变动,因此使差分对管在动态工作时并不完全对称。特别是PNP 管,其特性曲线的斜率很大,动态时的hfe与测试时的hfe相距甚远。然而在共基—共射电路中,hfe随Vce不再变化,在图示仪上测试,可以看到输出特性曲线非常平直。从而保证了动态时差分对管的一致性,提高了电路性能。同时,共基—共射电路还具有较高的带宽增益积,使整个放大器的频带宽度得到延伸。所以,WH0503的输入级和电压放大级均采用了共基—共射电路。这是典型的三级放大电路,各元器件的作用和各级功能就不必细说了。
& &&&前段时间买了本《音频功率放大器设计手册》看了看,据作者的研究,第二级----电压放大级,如果选用带恒流源负载的共射—共基式电压放大级并在输出级前增设缓冲器,可以使电压放大级失真降低到足以忽略的程度。
& &&&由TL431构成偏置电压源,的确不错!随着温度的升高TL431的输出电压略有升高,而VD1、VD2、VD3(VD5、VD6、VD7)的结电压随着温度的升高而下降,二者相互补充,从而输出稳定的偏置电压。二小时内变化幅度小于5mV。
& &&&模块用了三十只晶体管,工作电流约45mA左右。在35V以上的电压下运行时,发热是不容忽视的。为了解决好散热问题,模块采用陶瓷基片双面贴焊,60mm×40mm的铝散热器包封。如图8---图10所示。
图7--低噪声电压放大器电路图
图8--低噪声电压放大器 裸片1
图9--低噪声电压放大器 裸片2
图10--低噪声电压放大器外观
三.& &偏置电压电路(WH0504):
& &&&电路原理图见图11。该偏置电路是大家熟知的恒压偏置电路,其原理无须赘述。这种偏置电压电路是负温度系数,有利于稳定功放管电流。
图11--偏置电压电路
图12--甲类偏置电源 裸片
现在回到图4。
& &&&平衡或非平衡信号是通过继电器K1选择的。其目的是为了在非平衡信号时,将缓冲器的9端(反相端)接地,以避免干扰信号从9端进入缓冲器。其实,我反复试过,既是缓冲器的一端不接地,也从扬声器听不到噪声的增加。
& &&&缓冲器输出信号经输入电阻R1--R4进入电压放大器,无论输入的是平衡信号还是非平衡信号,电压放大器输出的都是平衡信号,由WH、9、10脚输出。电压放大倍数由反馈电阻R6(忽略R5)和输入电阻R1的比值决定。
& &&&在功率放大器中,末级推动管基极的偏压方式决定了功放管的工作类型,为了让放大器兼有甲类放大的低失真和乙类放大的高效率,涌现出各种偏置电路,无论是哪种偏置方式,其目的都是让输出级功放管的基极电压随信号大小而浮动,使功放管工作时不出现截止过程。
& & “超甲类动态偏置电路”有不少应用和介绍,而“新甲类同步偏置电路”,却很少。我第一次看到“新甲类同步偏置电路”已是20多年前的事了,在《高保真扩音机制作》一书中有详细介绍。但在此后几乎没看到厂机或DIY机的应用。这次在拟定设计方案前,我用多种偏置电路做实验,比较它们装配调试的难易程度和重复性,末级功放管基极偏压随输入信号变化的线性程度,以及对比它们的失真波形。
& &&&超甲类动态偏置电路做过三个版本,从简单的2只管子到复杂的十几只管子的。感觉一:不易调整。由于对电路起主导作用的管子工作在微导通状态,分寸不好把握。感觉二:末级功放管基极偏压随输入信号变化,在信号较小和最大(以不失真为前提)的两头,线性度不好。
& &&&同步偏置电路却有如下优点:一是线路简单,它由三个大家熟悉的恒压偏置电路和四只二极管组成;二是调整容易,它的调整和普通甲类(或甲乙类)一样,调整恒压偏置电压,即可改变功放管的静态工作电流;三是功放管的电流随输入信号变化的线性好;四是失真小。
& &&&同步偏置电路的工作原理如图13虚线框内的部分所示,其工作过程是:无信号时,输出O点的电位为零。此时适当调整U1、U2和U3可使B点的电位低于A、C点的电位,E点的电位高于D、F点电位。二极管VD1—VD4均导通,VT5、VT7、 VT6、VT8的静态电流由U1、U2、U3共同决定。如果输入正信号,使A点电位升高,B点电位跟着升高,引起VT5、VT7的电流增大,VT7的发射极电流ie7在发射极电阻Re7上产生较大的电压降ue7。此时,如果输出级是单一偏置(U1)的普通乙类放大电路,便会因ue7的增大而使G点的电位高于O点电位,使VT8变成反向偏置而进入截止状态。但同步偏置电路里,U3通过VD4的耦合,使VT6基极的瞬时电位uf在随放大器输出电压Uo的升高而浮动时,其值总比Uo低一个值(U3减去VD4的正向压降)。也就是说,VT6、VT8在整个正信号输入过程,一直保持由U3提供的正向偏置,不会进入截止状态,避免了开、关情况的发生。这时由于输入正信号,D点的电位也升高,二极管VD3截止。由于ue7较大,使得C点电位低于B点电位,VD2也截止。输入负信号时A点、D点电位降低,VD2、VD3导通,VD1、VD4截止,VT5、VT7由U2维持足够的正向偏置,不会进入截止状态。可见,同步偏置电路是借助二极管的开关作用和恒定偏置电压U2、U3,使功放管不再出现导通--截止的开关过程。只要VD1-- VD4的开关性能比推动管和功放管好,开关失真便可克服。另外,为了抑制交越失真,VD1--VD4应选用低正向压降二极管,利用其接近平方曲线的正向特性,使输出级的推挽工作过程更接近线性。
& &&&关于二极管的选用,我用2AP9、2AK7、1NP做对比试验:输入端送入一个正弦波,用双踪示波器观察输入、输出波形。只要适当调整U1、U2、U3使VD1—VD4处于导通状态(约流过1mA 左右的正向电流),输出波形都很光滑流畅,看不到开关失真和交越失真的迹象。分别调节示波器Y1、Y2增益,使输出波形与输入波形完全重合,把示波器的一踪置于倒相状态,得到输出与输入相减的波形——即失真波形,如图14所示。这种方法虽不能得到定量分析的结果,但完全可定性的说明问题。反复比较几种失真波形,1N4148的失真波形在小波峰处由一点点“尖”,不如其他几种平滑。而2Ap、2Ak的漏电流大、击穿低,决定选用1N60P。1N60P是低正向压降、高速开关二极管,1mA电流时的正向压降约0.2V左右,反向击穿45V。
& &&&在本机中,U1由电压放大器WH0503内的恒压偏置电路担任,U2、U3由WH0504担任。调整图4中的RP1、RP2即可改变功放管的静态电流。
& &&&推动管由两对2SC30并联,每管静态电流约20mA。末级功放管用五对NJW0281G、NJW0302G并联(每声道十对),每管静态电流50--100mA,最大不失真输出时,每管工作电流达到400--450mA。
图13--同步偏置电压电路
图14--新甲类放大器失真波形
图15--新甲类放大器失真波形的频谱分析
图16--几种放大器的功耗比较
说说图4中的LDO—低压差稳压器。
& & 由于PCB板较大,电源引线很长,加之从36.5V稳压电源到印制板的电源接口处,引线也很长。在大信号下,信号谐波通过推动管集电极窜入电源,仅靠退耦电容不能完全滤除。满负荷输出时,在电压放大器WH0503的电源引脚处,可见50mVpp左右的二次谐波。虽然在听感上无明显差异,但由于没有好的测试设备,不能判断它对失真和噪声的影响有多大,心里总不实落。为此郁闷了好几天,也折腾了好几天。无奈想到了二次稳压。既是用TL317/337也能很好的消除这个谐波,但要浪费2—3V的电源资源。成品的低压差稳压器价格都很高。由TL431构成的低压差稳压器,过去在别的设备中用过,这次做了简化,效果不错。从成本角度讲,增加一级LDO远比增加一个补品电容小得多。
& & 图17是由TL431构成的低压差稳压器(LDO)电路图。该电源输出电流100mA时压差小于0.5V(实测0.35V),纹波峰峰值小于2mV(示波器观察)。调整R95、R99可改变其额定输出电流,发光二极管仅作指示用。由于电路比较简单,原理就不多说了。
& &&&电源电路如图18所示,各声道独立供电。两只400W环形变压器,次级为两组28V、6A和两组38V、0.5A。大电流用快恢复整流二极管MUR1560(MUR1510以上即可)双桥整流,每组40000μF电容滤波。小电流用快速整流二极管FR207(FR202以上即可)双桥整流,TL317和TL431组成并联稳压电路。
& & 从Cb5之后就已经是一个由TL431组成的完整的并联稳压电路,为什么还要加TL317呢?只有一个理由:为了降低电源的噪声和纹波!比较图19a、图19b便可看到(示波器Y轴增益每格1mV),增加了TL317后,噪声和纹波降低了2.5倍。
& & 稳压电源额定输出36.5V,VTb1的CE压降1.5V,若输出300mA电流,Rb3上的压降为0.6V,这就要求TL317输出38.1V以上的电压。而TL317说明书给出的最高输出电压是37V,它能胜任吗?答案肯定的。输入48V,输出39V/300mA,连续工作8小时后测试,电压调整率、电流调整率以及纹波电压与输出36V/300mA时的基本一致。如果你想节约一点成本,取消VTb1、VTb2、VDb11、 Rb5也是可以的,纹波与图19b完全一样。但这时调整电压却非常危险,稍不小心就会烧毁VTb3。
& & 辅助电源如图20示:40WE形变压器,次级38V/1A,稳压后36V、5V供继电器,12V供风扇。
图18--电源电路
图19a--不加317时的纹波
图19b--增加317后的纹波
图20--辅助电源
保护电路& &
& &&&原本并没打算加保护电路。因为静态时输出端对地直流电位小于±2mV,不加延时,扬声器也很安静。但由于10对管子的位置就基本决定了PCB板的长度,画完主要电路后,板上有很大富裕空间,就把保护电路加上了。这一加倒搞复杂了,用了二块μPC1237。一块用于控制扬声器,一块用于控制主板电源。
& & 所具备的保护功能有:1. 开机延时接通主板电源和扬声器;2. 关机先切断扬声器然后切断主板电源;3. 输出端对地直流电压超过±1.5V时,切断扬声器和主板电源;4. 功放管任意一管电流超过10A时,切断扬声器和主板电源;5. 功放管散热器温度达到80度左右时,切断扬声器和主板电源;6. 输出产生严重削波时,切断扬声器和主板电源。电路图见图21。μPC1237的功能和应用多有资料介绍,此处不多赘述
图21--保护电路
图21--主板PCB
图22--电源版PCB
这样的图实际上看不清楚,还是看下面的实物照片吧。
& & 印制板在交付厂家前,自己做过二版,尽可能做到元器件排列整齐美观,布线规矩合理。但电子产品的设计大都是在两难中搞折中,差不多即可,难说完美二字。
& & 印制板用基板2mm厚,原要求覆铜皮100μm厚,厂家做成了75μm,只好作罢。单面覆铜板虽然产生了较多的跨接线,但有利于DIY折腾。
& & PCB设计中考虑了“新甲类”、“甲类(甲乙类)无大环路负反馈”、“甲类(甲乙类)有大环路负反馈”三中类型的兼容,以适应不同类型放大器的比较和选择。印制板焊接面有八组方形焊点,在元件面对应位置印有A、a;B、b;C、c1、c2、c3;H、h1、h2字符,这些方形焊点的不同连接,构成不同类型的放大器。
& & 大电流地线、电压放大级(稳压电源)地线、辅助电源地线,以及信号地、输出地在PCB版上都是独立走线,最后到机壳底板的接地点汇合,
& &&&跨接线大部分长度和0.5W电阻的长度一样(12.7mm),用Ф0.8mm的裸铜线折制,主板和电源板的大电流引线,大都在5mm宽,且镀了2mm宽的锡,在焊接面又衍焊了一根Ф1.5mm的裸铜线,如图23、图24。
图23--主板焊接面
图24--电源板焊接面
只是为了“低碳”啊,既是新甲类,音量开到“很大”,但不是震耳欲聋的程度,估计有十W左右吧?四小时后,老婆说可以“摊煎饼”。改成甲类很方便,PCB上留有甲类的接点。以后有时间再试听。
& && &我对元器件的选择原则是:唯真不唯补。只是这个“真”字的确难求。无论是网上还是市场上买的东东,都要逐一检测,最好在它的(略低于)极限条件下运行一下,以免上机后反复撤换。
& &&&电阻:金属膜,误差小于1%,主板用0.5W,电源板除二只是2Ω/3W外,其余为0.25W。最后上机是DALE,是作对比试验留在板上了,倒不是听出了什么差别。只因我所具备的硬件----音源、音箱、听音环境,软件----耳朵等条件不“顶级”,难分一、二、三。
& &&&电容:10000μF/63V电解电容是“松下”,其余电解电容是“尼吉康”,薄膜电容用威马,均为普通级别而非“补品”。
& &&&大功率管:用2SC5200 / 2SA1943,和 NJW0281G / NJW0302G 都试过。只是觉得2SC5200 / 2SA1943更耐折腾。试验中折腾坏5对NJW0281G / NJW0302G ,没坏一只。最后留在机上的是NJW0281G / NJW0302G。
& &&&继电器:大电流继电器用福特JZC-22 F3 ,它的最大转换电流20A,可承受80A的浪涌电流,镀金触点。由于图4中退耦电容C19、C21的充电电流很大,K4也应选择能承受较大冲击电流的继电器,否则,断电后触点不易释放。本机选用欧姆龙G2R12V双触点继电器。K1是西门子DC5V2A双触点继电器,型号是VB301,要是用DC12V的,倒可省去一组5V辅助电源。
& &&&散热器:买佛山“昊然”的,音响材料网上有卖。整体铝型材,长450mm,高250mm,厚75mm,基板厚15mm。重10kg。二片花去了我近900两银子(去年的价格)。
& &&&变压器:环牛是四川崇山恒达定做的。参数上文说过。
& &&&220V输入端用了一个250V/8A滤波器,是拆机旧货。
装配与调试
& && &有兴趣看贴到了这层楼的人,已是无需再看如何如何焊接之类的话了。直接上几张照片吧!
调试也只能择其要点简叙。几天来,打字以及转换图片格式,让我有些坐不住了。
& &&&36.5V稳压源:将3W 2Ω的Rb3换成0.5W 30Ω左右,RPb3调整到约8k左右
的位置。检查焊接无误即可通电。调整RPb1,在Rb3输入端电压为38.5V。调整RPb3,使输出电压达到36.5V。Rb3换回3W 2Ω电阻。待装在散热器上后再仔细统调。额定电流300mA,电流调整率小于1%。整机在最大输出时约需270mA。
& && &四组大电流电源也应分别通电检查,输出空载电压约为37V左右。检查一下只为别装在散热器上再拆下来,16只管子拆一次很麻烦。
& && &主板焊完除模块和大功率管之外的其它元件后,先调整缓冲器(12V)、直流伺服IC(12—15V)电压,以及低压差稳压器电压。调整RP5,使LDO输出36.0V。接入360Ω负载,电压下降应小于1%。否则改变R95的阻值。R95不宜取值过大,以免烧坏VT30。模块需50mA左右的电流,100mA的额定电流应是绰绰有余。
& &&&保护电路的调整:VT39、VT40焊好后接入CH4,引线要用耐高温绝缘导线。接通36V辅助电源,调整RP7,室温下IC10的2脚电压调到0.45V左右,加热VT39、VT40并监测其温度,80度左右时继电器触点释放,否则应调整RP7,重新设定室温下IC10的2脚电压。验证开机关机时继电器触点是否吸合或释放;在“OUT+”、“OUT-”端和地之间接入1.5V—2.5V(–1.5--–2.5)电压,验证继电器触点是否释放;过流保护的验证是从D、F点(VD11、VD13正极)和输出端之间,接入5V可调电压,从E、G点(VD12、VD14负极)和输出端之间,接入–5V可调电压,慢慢调整电压,看继电器触点是否释放。连接CH6和CH7,重复以上验证。温度监测要等大功率管固定在散热器上以后,再仔细调整。若要调整过流保护起始值,可改变R101 、R103的阻值。
& &&&焊好IC1、IC2、 IC3,按甲类无大环路负反馈方式,从R25与R26、R27与R28
的节点处连接反馈电阻,检查IC2的7、8、9、10脚对地电压应为1.45V—1.5V,8、9脚为正,7、10脚为负。调整RP1 、RP2,R25--R28上的压降约为0.65V为宜。若有示波器和信号源,观察R25与R26、R27与R28的节点处,有无自激、噪波大小以及输出波形。记得检查完后拆去以上焊接,恢复焊点原状。
& & 焊好大功率管,将其固定在散热器上,接通电源,触摸各大功率管有无过热现象。若正常,3--5分钟后调整RP1 、RP2,使大功率管射极电阻上的压降为0.02V左右,各射极电阻上的压降会有差异,如果大功率管配对好,差别一般在5mV左右。待散热器微温再调整一次。在正负输出端之间接8Ω100W负载,输入端加1kNz音频信号,示波器观察输出信号。逐渐加大输入信号,射极电阻上的直流电压也在不断上升,这说明“同步偏置电路”已起作用。直到最大不失真输出时,射极电阻上的压降约0.09V左右。将输入信号回调四分之一,开机“烧”着,监测散热器温度,到80度时调整RP7,让温度保护起控。考虑到散热器的温度梯度,功放管温度会略大于80度,但不会超过90度。大功率管静态电流和温度保护的调整,可能需要反复几次才能搞定。
& && & 1.&&音频功率放大器的地线和在低板上的星形接地“点”的处理,也是论坛上经常讨论的问题,无论理论还是实践都有很多好帖子。这里只说说本机在制作过程中遇几个问题以及处理方法,供交流和借鉴。
& &&&2.&&原打算将大电流的地线和正负电源线直接连接到主板的接线端子,地线不汇集到底板的接地“点”。结果发现,继电器吸合后立即释放,没想到会有如此大的影响。
& &&&3.&&将大电流地线接到底板有二种接法,如图31。按左图接地,耳朵距音箱20cm
可闻“嘶嘶”声;按右图接地,耳朵需贴在音箱上才可听到轻微“嘶嘶”声。电压放大级的稳压电源的接地点也如右图处理。
& && &4.&&前面说过:将所有的地线,在机壳底板的接地点汇合。在实践中真真做到
“一点”接地,也有让人郁闷的时候。机箱很大,所有地线引入“一点”时,由于线长、线多,显得很凌乱。本机是在变压器屏蔽罩的两头接地,然后将二点用二根10mm电缆的屏蔽层连接。(没找到合适的铜板啊!)如图32。效果也不错。
图31--接地点的处理
关于补偿电容
& && &图4中的补偿电容C1 、C2不加也看不到任何振铃现象,但有一点高频过冲。增加补偿电容后,能改善高频过冲,如图33a—33e,但会影响转换速率和频响。8Ω负载,70W测试幅频特性,5pF时从70kHz—100kHz下降0.6dB,10pF时60kHz—100kHz下降0.9dB。本机折中取10p。
& & 以下图中的测试频率为10KHz。
& & 测试用的方波信号是用555电路做的整形电路,输入低频信号发生器的正弦波,整形后得到的。所以输入信号的前后沿都不理想,只能作参考而已。
& & 把输入输出信号重合后观察,15KHz以下完全重合,20KHz略见相移,也就是有一条亮线的宽度吧。50KHz可见明显相移。
图33a--无补偿
图33b--5p补偿
图33c--10p补偿
图33d--15p补偿
图33e--20p补偿
& && &变压器屏蔽罩是废旧市场掏得1mm厚镀锌铁皮,自己敲打的。它的另一个功能是支撑电源散热器。电源散热器宽120mm,长350mm,是三小块拼接的。不过后来发现,不应该把大电流整流管的散热和稳压电源的散热连在一起,这样拆装不方便。
& & 大功率管散热器是长450mm,宽250mm,厚75mm的整体铝型材,可直接作机箱侧面板。用20mm×30mm、厚3mm的不等边角铝,做两个247mm×310mm的框架,如果做成430mm的标准机箱,容积也是够用的。角铁的成本低很多,太硬,做出来精度和平整度很差,偶做了一对,废了!
& & 上下低板1mm后镀锌铁皮,后面板3mm后铁板,太重了!有米还是铝的好!前面板10mm厚铝板,太贵!真想把它做成木头的!
& & 把手暂缺。
& & 重:40Kg,可能过了。
& & 故障指示是多谐震荡器控制的LED,多谐震荡器有μPC1237的6脚控制。图就不上了。
& & 按图34—图39的次序装配。作最后的检查、调整。剩下的那点事就不用说了,OK!
机内有三个风扇,后面板那个是80*80,电脑电源用的那种。主要目的是降低机箱的温度。由于使用了并联稳压电源,长时间运行,电源散热器的温度还是比较高的。二个架在模块上的是60*60,电脑CPU用的那种。如果电压放大器电压在正、负36V一下,也就是输出功率100W一下,是可以不用的。如果输出功率做到四五百W,电压放大器电源用正、负40——48V,就必须加风扇了。原想把这二个风扇搞成自动的,——就是只有模块温度升高到70度左右才打开,由于没时间,暂时搁置了。
& & 三个风扇都是双速带轴承的,用低速那一档,声音很小,站在机箱前,不是刻意去注意,几乎听不到声音。风扇电源是独立的(辅助电源),所以干扰不会通过电源串入信号通道。
全平衡不仅仅是能提高线性,它的动态、信噪比、共模抑制能力、输入阻抗、输出阻抗都可以得到很大的改善。
多管并联的应用,其目的原是为了提高输出电流、降低输出阻抗,以获得较大的推动力。同时,也提高了阻尼系数,使之对扬声器有更好的控制能力。但多管并联的好处远不止于此,首先:在相同输出功率下,多管并联,每管的工作电流小,因而热噪声小这是不言而语的。其次:晶体管的放大倍数与集电极电流的关系并不是“全程”线性的,大功率管尤为突出。每管工作电流小,容易使放大倍数处于其特性曲线的线性区内,解决了晶体管参数因工作状态变化而呈现的非线性变化。第三:有人研究:多管并联的“交调失真极度减小,流过平滑滤波电容的纹波负担大大减轻。”至于对音质的影响,有资料是这样说的:“音质甘纯,柔美自然,细腻纯真,极具音乐表现力”。
最近觉得4页图21--保护电路中的温度检测部分不很理想。一是调整麻烦,要反复多次;二是由于原图中VT38的温度效应,致使温度控制不准。今天重新设计了一款,经过试验,效果比较理想。将图附上,供坛友参考。
变更--图21-保护电路
图5把2只场效应管的极性画反了,现更正如下:
TA的最新馆藏[转]&
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