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試做一台準互補對稱輸出電路放大器

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發表於 2018-1-21 16:51:30 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
想要試做一台不一樣的晶體放大器已經很久,在這段時間內,找了許多的資料,
最令人注意的,就是這台quasi-complementary-symmetry output circuit放大器.(中譯為準互補對稱輸出放大器)


這台放大器的線路源於1983年RCA所出的PowerTransistorApplicationsManual
在其內的192頁中有詳細解說及電路圖:



RCA1B04.jpg
上圖:節錄於1983年RCA手冊RCA1B04功率晶體使用


線路乍看之下並無特別,雙差動,後面電流放大,再來是電壓放大級,其內搭載了恆流,
還有保護線路,要說不一樣的就是後面的電壓放大是同極性的NPN晶體.


這線路主要迷人之處是大部份構成的是NPN晶體,跟一般的大瓦數放大器是PNP配上NPN互補不同,
後面功率晶體也只有2個,照Manual來說,這樣是120W的輸出.


談到這線路,就不可不提到一台後級要價300多萬目前市售的瑞士銘機FM.
雖說價格非常高但是還供不應求,這代表此線路所決定的音色不可小看,
而FM在零件的選用,配對,甚至於材料上面都非常的用心,所以價格一直居高不下.

FM型號眾多,而711 MK2為目前的主力型號,也是對岸直刻的主要對象.
我們一開始要做的時後找了很多的資料,發現這台FM直刻在對岸也非常"紅火"的,
但有關於這台直刻的資料並不多,應該是有其"考量",而大多數的賣家是做成成品機來賣.
問了一下一台直刻版711MK2的大約要價10萬台幣.


FM不論是廠機或是直刻,都有其特別之處,在此我們不討論,我們關心的是,這線路能帶給我們
甚麼聲音?真的有想像中那麼好嗎?或者說,採用這線路的廠家的聲音是否能值這個價格?


FM_11.jpg
上圖:FM的411型號


FM_13.jpg
上圖:FM411內部


FM_12.jpg
上圖:FM早期型號801A(圖片來源:日本維修FM網站)


FM_14.jpg
上圖:FM801A拆解圖(圖片來源:日本維修FM網站)

在找齊資料之後,線路並不困難,所以我們先用手搭出一台來試試,
功率晶體是用鐵殼的MJ15022,在此我命名為測試一號,而我們為什麼用鐵殼的?
因為RCA的手冊中功率晶體為RCA1B04(也是鐵殼的),我們想試一試和塑殼的有甚麼不一樣?


FM_10.jpg
上圖:測試一號採用的是鐵殼MJ15002NPN晶體.


測試一號的表現很好,好到超過我們自己的想像,在試聽的網友中也有FM的用家,
對測試一號的聲音表現有很正面評價,如果扣除PCB板和配線機箱等等的樣品因素,
可以打到85以上的分數.

測試一號的成功給了我們很大的信心,所以我們開始著手打造另一台更加優化的測試二號.


FM_09.jpg
上圖:更加接近的測試二號,除了機箱之外,線路已經所差無幾.


測試二號與一號相比較下,我們全面認為測試二號的塑膠TO-264-3包裝的
NPN功率晶體更加優秀,測試二號控制力和聲音密度全面領先了測試一號,
當然,在工作點選擇上面我們也用了另一種更加類似的設定,所以功率也更加的大,
而在低阻抗的表現下也更加讓人驚豔,實測在2歐姆的阻抗下功率可以達到驚人的800W!!!


手做的洞洞板搭棚雖然簡單,但離我們的目標確還有段距離,所以我們在確定線路,工作點並測試OK之後,
就開始進行LAYOUT的步驟,在這段期間中,我偶然發現TB上面有一個"號稱"直刻的PCB賣,價格不算便宜,
於是入手看看同時檢驗下是否跟我們目前手上資料是否為一樣的?


所以這台就叫做測試三號吧?大家一致通過(因為沒人在乎叫甚麼名字阿!!!~~~~)



FM_15.jpg
上圖:推出線路並對照是否為一樣?


事實證明把戲人人會變,這片PCB加東加西的結果就忽視了原來線路的精神,
在拿到PCB並且了解的上面的線路之後,我們可以照我們自己的意思去
打造自己的後級,拿掉多餘的零件並修正了一些小問題後就來進行
我們的測試三號吧!!!



FM_08.jpg
上圖:測試三號PCB打造開始!!


這片PCB分成三大部分,左邊為平衡轉非平衡線路,其中還留個位置要搭載所謂的"黑盒子模組"
這部份我們全部不用,而右下角為UPC1237喇叭保護線路,既然有就用,而中間部份就是主線路,
主濾波電容因為我是外接,所以只先裝了二個試試,電源為雙橋整流正負電源,若是以FM的做法為
雙橋整後搭配大水塘電容供給2聲道.


FM_01.jpg
上圖:我們使用外接式的整流濾波模組並搭配Mundof濾波電容
共88000uf提供給主線路充沛的電能.



FM_07.jpg
上圖:測試三號很快的安裝完成


因為機箱的關係,所以我做成Mono-Mono的方式,因為PCB板有點大片,
要放在同一箱內找機箱會比較麻煩,所以做成低型的雙聲道分離式.



FM_06.jpg
上圖:先從晶體靜態為20mA/個開始測試,中點電壓很輕鬆的調到0.0001V(0.1mV)



FM_05.jpg
上圖:只用3對功率晶體輕易做到200W/8R



FM_04.jpg
上圖:滿功率輸出200W Get!!!



FM_16.jpg
上圖:調高到我們需要的靜態電流.再進行測試,
射極電阻我們有更改測試並且修正.



FM_17.jpg
上圖:Mono-Mono的測試三號,令人滿意的表現.


接下來更期待的就是LAYOUT送洗回來的PCB樣子了!!











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發表於 2018-1-24 08:12:18 | 顯示全部樓層
標題的 "OCL同級(極?)性放大器" 總覺得怪怪的!電路圖下的文字 "quasi-complementary-symmetry output circuit" 直接用 Google 翻譯為 "準互補對稱輸出電路",竟然跟教科書上的寫的相同耶!正名一下還是比較好,個人淺見,僅供參考。

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 樓主| 發表於 2018-1-24 08:35:32 | 顯示全部樓層
感謝老師,馬上修改

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 樓主| 發表於 2018-7-18 10:58:17 | 顯示全部樓層
歷經多次修正LAYOUT及試洗,樣品PCB終於完成!!

和其他不同的是,這片板子我們是沒有加上喇叭保護或是其他保護線路,
就是單純的把線路放在一片PCB上,這樣可以讓Diyer更方便的改機或是調整工作點.

FM_PCB002.jpg
上圖:前面2N3440和2N5416必須先配對


FM_PCB003.jpg
上圖: PCB為左右鏡像對稱,左右聲道分開,視安裝者可以裝成Mono-Mono或是Stereo


FM_PCB001.jpg
上圖:假組




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發表於 2018-7-19 11:18:09 | 顯示全部樓層
望眼欲穿,有半年了吧,給多點動力

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 樓主| 發表於 2018-7-20 09:08:27 | 顯示全部樓層
感謝等待,主要是前面LAYOUT改來改去,目的就是求更合理及完美的怖局.

FM_PCB006.jpg
上圖:先上一對測試極限


FM_PCB007.jpg
上圖:10歐姆電阻上有5V的壓降,算起來是500mA


FM_PCB008.jpg
上圖:輸出中點還是穩穩的在0

FM_PCB004.jpg
上圖:再來就全上來測試


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 樓主| 發表於 2018-7-20 17:50:16 | 顯示全部樓層
功率晶體全上測試,限流電阻改為1歐姆比較好算,調整500mV就是500mA,室溫35度.

500mA.jpg
上圖:晶體全上全貌


300mA.jpg
上圖:調整為300mA,散熱片溫度為43度



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 樓主| 發表於 2018-7-22 10:33:58 | 顯示全部樓層
電壓正負60V的話,前面差動及CCS可以使用ZTX451/ZTX551用來取代2N3440/2N5416

ztx551451.jpg

我是先用MJE340,但ZTX的腳位比較好安裝


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 樓主| 發表於 2018-7-22 12:49:12 | 顯示全部樓層
測試過了之後將MJE340換成ZTX551,一樣先從一對開始測試,偏流200mA
FM_PCB010.jpg
上圖:換成ZTX551之後,下面恆流一樣是MJE340


FM_PCB009.jpg
上圖:偏流200mA.中點一樣是0

osc.jpg
上圖:送入1KHz電壓1.2V,輸出42V不失真,放大率35倍,偏流950mA





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 樓主| 發表於 2018-7-24 17:13:22 | 顯示全部樓層
經過逐步的測試後,將晶體全上,偏流調整到300mA,此時散熱片溫度約37度

FM_PCB011.jpg

上圖:搞定!!

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