晶体管功放调试方法.doc

晶体管功放调试方法作者mzsrz从早期的厚膜功放到现在的分立功放，前前后后我折腾了有20个年头。自知玩音响的水很深，比我能力强的人有很多，只是他们多半隐居论坛，很少发言。由于论坛在晶体管功放调试方面缺少相关的文章，所以斗胆抛砖引玉，把自己多年来的调试功放经验总结出来，让更多的朋友分享。有不对的地方，还请方家指证。功放要做出声响来很容易，但是要想做好，就并不那么容易了，除了并不知道哪些是真正影响到功放性能的地方，往往把精力放在了一些并不太重要的事情上，把该注意的地方忽略掉了。更有些人以为用补品堆砌起来就是好功放，或参照某名机复刻以为就要有合理的设计和制作，还要有精心的调试，方能成材。可惜现在有些朋友出来的功放其实都不如厂机，这并不是打击某些人的信心，而是事实。其主要原因是很多人能达到名机的水准，其实这些都是舍本求末的方法，因为他们并不懂得调试功放在中的重要作用。于是我总结了以下几点加以说明。调试秘诀之一是高次谐波失真越小越好。功放低次谐波失真大一点无所谓（当然最好是没有，除非你喜欢听失真的声音），但是高次谐波一定不能有，这是晶体管功放生硬刺耳声音的元凶。当功放装配完成后，一个非常重要的工作就是调静态电流，它不是一个可有可无，可大可小的随意调整，而是一个非常有讲究的调整，调整得好往往可以改变一台功放的档次。在调静态电流时最好有失真仪或频谱仪，如果没有，乙类功放可按下表（取自音频功率放大器设计手册）给出的参数进行调整。甲类机器调到额定电流即可，这方面可以省略不考虑。最优静态电流调整对照表：图是指一对管的情况，如果是两对管，射极电阻又是独立（即4只），则静态电流加倍，但两端电压不变，如果遇到上下两管不配对情况导致上下两管电流有误差，则取上下两管1+2的电压总和。下图的测试频率是2kHZ，负载为8，输出75W时的失真情况。我故意把功放设成欠偏置（即静态电流很小）状态看看它的失真成份是怎么样的。（下面的图都是经过陷波器滤掉基频后再经低失真运放放大后的情况，为的是能更直观分析失真成份，因为频谱仪的分辨率有限）静态电流不足时的测试图：可以看出高次谐波比优化调整后的测试图大了20多db静态电流偏大时的测试图（即我们常说的甲乙类，须要把甲类区分开来）从上图可以看出，虽然二次谐波比优化后的小1左右，但是高次谐波却明显增大很多，从总失真上看可能两者并不是很明显，但是里边的谐波成份确大有不同。最优化静态电流后的测试图从上图可以看出，虽然二次谐波比优化后的小1左右，但是高次谐波却明显增大很多，从总失真上看可能两者并不是很明显，但是里边的谐波成份确大有不同。最优化静态电流后的测试图从上面几图可以明显看出，最优化静态电流后，功放的高次谐波非常小，也就是交越失真被最小化了，带来的是更好的听感。调试秘诀之二是要注意静态电流热耦合三极管。最好的办法是装在功率管的上面，如果是射极跟随输出结构的功放（现在的大多数功放都是这种形式），为了保证静态电流的稳定，还要在热耦三极管上包装一层半导热材料。加多少合适要看具体情况，如果开机放音乐没多久静态电流就超出了很多，就要多加一点，反过来就要少加一些，最终的目的就是要达到长时间工作后静态电流依然还在最优状态下小幅度变化。注意甲类机同样没有必要做这些。调试秘诀之三是功放在任何输出状态下都要能稳定工作。想要达到这点可以这样调试，输入一个20的正弦波信号，把功放接上电阻负载，当调到功放额定最大功率输出时，如果这个正弦波信号从示波器上看到依然没有高频自激或变形，则说明这台功放的稳定性是很好的。如果出现下图的情况，说明你的功放稳定性是有问题的。上图是满功率输出时才会出现的情况，小功率时看似一切正常，如果出现上面的情况，通常的做法是增大极点补偿电容或减小输入级跨导放大系数，也可以修改负反馈深度。第一种调整比较容易，也比较常用，例如在原来为100的电容上并一个10或20的小电容，直到不出现上面情况为止。减小环路负反馈深度也是可行的办法，但整体性能会受到一定影响，改动后变数更大，比如、输出阻抗等等，除非你讨厌环路负反馈。调试秘诀之四是要尽可能优化地线的布线布局，如果这方面处理不好，除了噪声高以外，还影响左右声道的声音分离度，这对高音区的听感和声音结像有明显影响。下图是正确的星形接地方法：接机壳要输入端接更好，因为真正需要屏蔽的部份是输入端弱信号部份，如果接到星形接地点，那么从星形接地点到输入信号端的地就有可能成为最容易受干扰的地方。而且接前级或等信号源后，左右声道形成了一个大环路，输入地也在环路内，这样环路面积比接输入端更大，噪声量也更多。使用单电源的话也是输入端接地，不过接法要变动一下，左右声道输入地相连接后在这条线中间引出一条线接机壳，然后再接到星形接地点，这样才不会形成环路。总之要记住，任何导线都是有内阻的，一点接地可以很好的回避这个问题，因为所有地线都以这个参考点为基准，地电流噪声不会串到其它地线上，特别是输入地和负反馈的地线。但一点接地同样存在可能形成环路的问题，这就要具体情况具体分析并拆解环路问题。环路干扰是困扰很多人的地方，这方面要经验，也要有理论。所谓环路，说白了就是一个圆圈，不让地线形成圆圈或尽可能缩小圆圈，是我们努力的方向，也是降低噪声的不二法门。调试秘诀之五是输出中点直流电压一定要低。中点电压低除了有利于喇叭正常复位，还可以有效抑制功放偶次谐波的生成。中点电压过高主要原因是输入级管子不配对或输入电路不对称影响，可以修改输入级射极电阻以达到平衡，当然也可以更换晶体管，前一种是治标，后一种是治本，但所花时间可能多一些。调试秘诀之六是旋转电源变压器或更改装机布局，直到交流声最小为止。未作调整前，功放输出端噪声分析如下图，输入端子对地短路。我们可以看到存在100及其谐波，这是整流滤波电源串入电路中来的噪怕，看起来情况并不严重，明显不是主要影响功放噪声的因素。而50市电及其谐波所形成的干扰明显要高出15db到20db的量，这才是噪声产生的主要原因，这种噪声主要来自于变压器磁场泄漏和地环路，大多数功放的噪声都是这个原因产生，真正从电源上串到电路中的噪声一般都很小，除非是用老旧的电路。其解决方法主要的还是调整变压器方位和优化功放的布线、布局。调整变压器及处理好接地点后（注意千万不要重复接机壳，避免形成环路。例如输入端子接了机壳，电源中点地再接机壳就成环路了），噪声会降低很多。我们可以看到下图市电50基频及谐波