即使是自行DIY.也有必要通過測試繪出放大器頻響曲線.頻響曲線可以發現很多其他單項測試難以發現的問題。頻響測試只需一臺聲頻信號發生器,和一臺交流毫伏表。若無毫伏表,有10MHz的普通示波器也足可應對。最簡單的測試方法見下圖b,信號發生器應選用頻率范圍OkHz—lOOkHz的產品.被測放大器接入額定純電阻作負載.業余條件下可采用示波器測量輸入、輸出信號的峰一峰值作為幅度比較單位,以省去換算的麻煩。測試時首先置信號發生器于lkHz.幅度為lvP-p輸入放大器,調整放大器音量使額定負載電阻兩端有3Vp呻的信號電壓(此時約為1W的輸出功率)。然后從低端到高端選擇連續的不同頻率,重復進行測試.測試過程中在每次更換頻率后,用示波器確認輸入信號為1Vp-p(此時不能再調音量控制),得H{不同頻率下輸出的峰值。測試頻率點在100Hz以內每IOHz選點.lkHz以內每100Hz選點,lOkHz以內每lkHz選點,lOkHz—lOOkHz則每lOkHz取測試點。測試全部頻率點后計算每點頻率輸H{信號峰值,與1KHz輸出峰值的比,取對數得到各頻率下輸出的分貝數L.如下式:
L(dB)=20LgElp-p/Exp-p上式中,EIVp-p為lkHz輸出峰值,Exp-p為其他各頻率點輸出峰值,單位為V,算出各頻率點比值取對數后為L(dB)。用標準對數標度的坐標紙,將L值在Y軸上作點,相應頻率以X軸對應.連接各點則成為一張在輸出功率1W時測出的頻響曲線.如下圖a中的例子,可以看出某功放頻響30Hz—20kHz,為OdB.-3dB的頻響則為10Hz~30kHz,從頻響曲線中還可計算高低端頻響下降的斜率,以判斷放大器是否存在自激的隱患。如下圖a的曲線高端從20kHz開始下跌.到40kHz時降低為-4dB(音響中將頻率一倍的變化稱為一倍頻程OCT表示)。由下圖a可看出,其下降斜率為-4dB/OCT.而40kHz—80kHz則達到-8dB/OCT。無論低端還是高端下降斜率過陡時,都存在自激的隱患,限制了負反饋的反饋量,低端下降斜率過大,當頻率低到10Hz以下時電源濾波的效果及退耦作用變差.使多級放大器(二級以上)有自激的可能。從而形成在大信號觸發下產生阻尼振蕩,使聲音變得混濁不清,無層次可言。
從頻響曲線中確認有否擴寬頻響的必要。如欲使高低頻一ldB的頻率得到擴展,低端延伸的關鍵點是選取電感量大的輸出變壓器.使輸出端時間常數達到基準頻率10Hz,即要求初級電感在10Hz時的感抗不低于初級負載阻抗的3—5倍.再低則輸出變壓器成為龐然大物。高端頻率的延伸對電壓放大器而言,只要采用較低的板極負載電阻即可輕松達到。對輸出級而言,關鍵在輸出變壓器的分布電容.如選用最佳負載阻抗較低的功率管,可降低對分布電容的苛求。
改善頻響特性除擴展高低頻率以外,可使高低頻下降斜率在12dB/OCT以內。為延緩低端下降斜率,一般采取參差補償法.將放大器中2—3級時間常數電路(包括RC耦合電路和輸m變壓器)的轉折頻率相互錯開,使斜率變緩。三組轉折頻率中,頻率最高的一組轉折頻率可與頻響曲線開始下降頻率相等.甚至略高。因此,使輸出變壓器轉折頻率為此轉折頻率是最簡單的.可以不過分增大初級電感。其他兩組為RC耦合電路構成轉折頻率.應與上述頻率保持15Hz—20Hz的距離.例如OdB20Hz~20kHz的總頻響曲線.將輸出變壓器轉折頻率定為20Hz,驅動器輸出耦合電路取為10Hz.前級與驅動器之間耦合電路取為1Hz左右,則既可達到20Hz的低端頻響,也可使低端下降斜率保持在低于12dB/OCT的水平。驅動器耦合輸出電路下級為輸出級,功率管對最大柵極電阻值有限制.故取轉折頻率中間值。另一前級輸出RC耦合電阻、下級Rg都取470kΩ左右,只要將耦合電容選用0.33μF~0.47μF優質電容器,則轉折頻率可輕易達到1Hz左右。
綜上所述,對低端頻響不足的調整只作兩種調整即可奏效,一是更換輸出變壓器,對輸出負載阻抗為5000Ω者最小初級電感應不低于80H.最佳負載阻抗為lOOOOΩ者初級電感應不低于160H.以確保輸出級低端轉折頻率在20Hz以下。二是將前置級輸出耦合電路電容增大為0.33μF,另一耦合電路只要0.047μF足矣。以此參差法調整,可使低端頻響在20Hz以下,同時低端下降斜率低于-12dB/OCT。
高端頻響的延伸受到分布參數的影響.特別是各級放大器分布電容的影響,而分布電容的調整控制幾乎不可能.所以一般是采用較低的負載電阻,降低分布電容對轉折頻率的影響,盡量提高轉折頻率。過高的高頻響應會使放大器穩定性差,相移的增大也使施加負反饋更困難.所以在提高高端頻響的同時,采用階梯法人為設定頻響的高端頻率。為了使高頻下降斜率不過大,一般不采用直接并聯電容的方式,而是采用RC串聯網路在高端截止頻率之前先以較緩斜率使高頻下跌,先下一臺階再進入截止頻率,則使高頻下降斜率大為減小。目前膽機頻響上限在40kHz以下.為了避免40kHz以上高頻響應引起自激等負面效應,一般是在前置級之輸出端并聯接人RC網路,與板極負載阻抗配合形成在60kHz左右有12dB/OCT的下降斜率。由于板極負載多在47kΩ以上.RC網路常由30pF~270pF的小電容和4.7kΩ—16kΩ電阻串聯組成.改變此電容器可改變高端轉折頻率,改變電阻值則可改變衰減斜率。
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