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标题: 晶体管功放调试方法 [打印本页]
作者: mzsrz 时间: 2012-8-17 14:12
标题: 晶体管功放调试方法
本帖最后由 mzsrz 于 2012-8-20 07:59 编辑
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ＤＩＹ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ＤＩＹ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：
[attach]2803240[/attach]
上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Ｒ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Ｒ1+Ｒ2的电压总和。
下图的测试频率是2kHZ，负载为8Ω，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
[attach]2803233[/attach]
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）
[attach]2803231[/attach]
从上图可以看出，虽然二次谐波比优化后的小1ＤＢ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
[attach]2803241[/attach]
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。
[attach]2803235[/attach]
[attach]2803230[/attach]
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20ＫＨＺ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。
[attach]2803228[/attach]
[attach]2803229[/attach]
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100ＰＦ的电容上并一个10Ｐ或20Ｐ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ＴＨＤ、ＩＭＤ、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：
[attach]2803232[/attach]
借82nieming网友的图用一下
[attach]2808341[/attach]
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ＣＤ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。
[attach]2808342[/attach]
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。
[attach]2803243[/attach]
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100ＨＺ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50ＨＺ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。
[attach]2805859[/attach]
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50ＨＺ基频及谐波和100ＨＺ及谐波已经非常接近了。
[attach]2803239[/attach]
功放调试到此为止算是告一段落，其中的静态电流调整需要重复进行，因为热机后静态电流很可能变动很大（小的变动是允许的），可能需要与增加半导热材料的方法同时进行调整。
至此你已经基本把功放调到最优状态，这时你的功放已经脱胎换骨，可以轻松超越万元级的厂机了。
补充内容 (2013-10-19 12:09):
最佳工作点是个中间值，是允许上下有小波动的，因为工作时温度会随时间变化，静流也会有波动。当然最好静流变动越小越好.
作者: dingjiali 时间: 2012-8-17 14:19
好帖子，值得学习收藏！
作者: 丛林晚风 时间: 2012-8-17 14:20
学习，高技术贴，谢谢
作者: gytube 时间: 2012-8-17 14:21
好帖子，收藏了，谢谢楼主！
作者: bhyy5220 时间: 2012-8-17 14:22
技术贴，学习了！
作者: mzsrz 时间: 2012-8-17 14:24
楼上朋友过奖了！只是想在论坛增加这方面的帖子。
作者: 低烧一族 时间: 2012-8-17 14:25
学习了
作者: kenry 时间: 2012-8-17 14:34
支持 学习
作者: 踏步春天8147 时间: 2012-8-17 14:44
本帖最后由 踏步春天8147 于 2012-8-17 17:14 编辑
非常感谢mzsrz 大侠的无私奉献，很好的帖子，对我等菜鸟级别的烧友是一份不可多得的非常有必要学习的技术贴，很受教，坛中能奉献这样的经验贴已经很少了，只有大家不断的学习和交流，DIY才会不断的进步和健康的成长
作者: 曹伟 时间: 2012-8-17 17:01
写的好，非常感谢楼主无私奉献的精神!
作者: stillstone 时间: 2012-8-17 17:11
大侠爆猛料要顶， 一手经验啊
作者: cyj505 时间: 2012-8-17 17:20
好贴，谢谢楼主分享
作者: 芦芽山 时间: 2012-8-17 17:38
实践经验丰富，分析总结有依据。
作者: 347776338 时间: 2012-8-17 17:42
学习了
作者: 锗霸 时间: 2012-8-17 18:02
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: 出猫 时间: 2012-8-17 19:09
顶贴 谢谢分享
作者: 出猫 时间: 2012-8-17 19:14
顶贴 谢谢分享
作者: jyj7410 时间: 2012-8-17 19:21
复合管2sd2390 1560输出能调整吗？？？？？？？？？？？？？
作者: wjianrsh 时间: 2012-8-17 19:34
不错的帖子，值得学习。
作者: mzsrz 时间: 2012-8-17 19:34
复合管2sd2390 1560输出能调整吗？？？？？？？？？？？？？
jyj7410 发表于 2012-8-17 19:21 
我觉得理论上是可以的，但实现起来比较难，因为VBE倍增器轻微的调整都会带来很大的电流变化，非常不利于静态电流稳定在最佳状态。这也许就是功放为什么不太喜欢用复合管的原因。
感谢上面回复朋友的支持和厚爱，我就不一一回复了。
作者: wangjianchi 时间: 2012-8-17 19:46
学习了！
作者: 一丝的阳光 时间: 2012-8-17 20:03
谢谢！楼主分享，学习了。
作者: 穷困潦倒 时间: 2012-8-17 20:15
拜读楼主的好贴，收藏了
作者: 发低烧 时间: 2012-8-17 20:23
谢谢！楼主分享!
作者: liurunmin 时间: 2012-8-17 20:31
这波型测试方法用在甲类上？？？
作者: smdm78 时间: 2012-8-17 20:33
好帖子，值得学习收藏！
作者: djbiao 时间: 2012-8-17 20:36
顶楼主无私奉献的精神
作者: diskgood 时间: 2012-8-17 20:42
学习
作者: blthdy 时间: 2012-8-17 20:50
非常感谢LZ分享宝贵的经验心得!
有些问题想请教:
甲类机静态电流应该怎样去调整?
单管和多管并联的静态电流调整有何区别?
甲类机的失真表现与乙类有何不同?
问题多多,还请赐教
多谢!
作者: mzsrz 时间: 2012-8-17 21:18
本帖最后由 mzsrz 于 2012-8-17 21:20 编辑
非常感谢LZ分享宝贵的经验心得!
有些问题想请教:
甲类机静态电流应该怎样去调整?
单管和多管并联的静态电 ...
blthdy 发表于 2012-8-17 20:50
甲类机静态电流只要达到设定的电流即可，只要电流在工作中变动小，就无需考虑是否会进入甲乙类，如果你的功放小功率时工作在甲类，大功率下工作在甲乙类，则最好把射极电阻换小一点，这样可以最大限度的减小高次失真，前提是管子不是误差很的大情况下。
多管并联只需考虑射极电阻Ｒ两端的电压达到表中的要求即可，如果多管并联又分别接有射极是阻，那么静流按管的倍数增加，但Ｒ两端的电压不变。
甲类机的失真比最优化的乙类还要好，但相差不是很大，付出的电费却多得多，看喜好吧！据我的可选甲乙类功放试验，最优化后的乙类声音跟工作在甲类差别不大，前提是供电得做好。
作者: 此号已占用 时间: 2012-8-17 21:24
论坛好贴，值得学习。谢谢楼主分享。
作者: blthdy 时间: 2012-8-17 21:30
谢谢LZ热心解答
有时觉得论坛象这样的技术贴太少了,非常感谢!:victory:
作者: sc_xing 时间: 2012-8-17 21:41
非常好的帖子。很有指导意义。谢谢！
作者: lf00516 时间: 2012-8-18 07:29
感谢 mzsrz 无私的奉献，学习了。
作者: 万健 时间: 2012-8-18 07:52
本帖最后由 万健 于 2012-8-18 07:59 编辑
顶一下，好帖!请教一下，楼主测试静态电流失真的功放板是哪块?去基频的滤波器是自制还是买的成品?
作者: 农民工！ 时间: 2012-8-18 08:03
好贴学习了！没有示波器的就是瞎搞了。能响而已，或者你耳朵收货。
作者: yjx7837 时间: 2012-8-18 08:12
技术贴，学习了！
作者: ywm2011 时间: 2012-8-18 08:31
回复 1# mzsrz
真的精辟啊！对初烧来说绝对是东西了！
作者: mzsrz 时间: 2012-8-18 08:37
本帖最后由 mzsrz 于 2012-8-18 08:38 编辑
顶一下，好帖!请教一下，楼主测试静态电流失真的功放板是哪块?去基频的滤波器是自制还是买的成品?
万健 发表于 2012-8-18 07:52
射极跟随和倒置达林顿我都测试过，情形都一样，只是两种形式的静流大小不同，后都高频谐波成份相对大一点，但是低次谐波就比前者小很多。可以说现在我们所能见到的Ｂ类功放，都适合用表中的数据。
去基频的陷波器是失真分析仪中自带的一项功能，用于标定失真的话可能不够严谨，但是用于分析就非常实用。
作者: 水晶头骨 时间: 2012-8-18 08:42
有机会仔细阅读，先爪印
作者: 寂寞烧 时间: 2012-8-18 08:56
楼主测麻烦试下冷机和热机后的波形，功放待机一个小时后特别的好听
作者: mzsrz 时间: 2012-8-18 09:23
楼主测麻烦试下冷机和热机后的波形，功放待机一个小时后特别的好听
寂寞烧 发表于 2012-8-18 08:56
好的Ｂ类功放只需要几分钟时间，电流就能维持在一个相对稳定的状态，如果变动大，那就是不合格的产品。在我的测试经验中冷机和热机都会因为静态电流的调整变动而产生文中所见到的变化，并不因冷机和热机而有所区分。
如果你的Ｂ类功放待机一小时后才能达到最佳状态，很可能是热跟踪过于迟钝.
作者: 寂寞烧 时间: 2012-8-18 10:12
标题: 标题
回复 42# mzsrz
谢谢你的回复，机子是几分钟之内，电流就能维持在稳定状态。但声音是在一个小时左右（大概诂计的）是最好听，听感是非常的柔和，这个相信很多发烧友都感受到的
作者: 寂寞烧 时间: 2012-8-18 10:27
忘了补充一句，功放输出每管电流一百毫安
作者: 指日可待 时间: 2012-8-18 12:03
很好的经验
作者: 高听琴a-x3 时间: 2012-8-18 12:08
回复 mzsrz
谢谢你的回复，机子是几分钟之内，电流就能维持在稳定状态。但声音是在一个小时左右（大概诂 ...
寂寞烧 发表于 2012-8-18 10:12
心里作用
作者: 老土 时间: 2012-8-18 12:18
论坛现在就缺楼主这样的精神。很好的经验，学习了！
作者: kzar 时间: 2012-8-18 12:21
频谱仪是个好东东啊，多大带宽的?公司有射频用R&S FSVR一台。
作者: yang9845 时间: 2012-8-18 12:28
你好,新手想请教下好的功放的方波测试波形,因我用正弦波和三角波测试看起来很好,可方波变形严重,特别是低频(20-100HZ左右这段).去掉耦合电容也不好.
作者: mzsrz 时间: 2012-8-18 12:50
你好,新手想请教下好的功放的方波测试波形,因我用正弦波和三角波测试看起来很好,可方波变形严重,特别是低频 ...
yang9845 发表于 2012-8-18 12:28
方波用来调试功放也是可以的，在没有其它仪器的情况下，可以用来分析频响是否有上扬现象，还可以算出转换速率等。
方波变形最常见的是高频和低频，高频主要是因为放大器的频响和输入级的ＲＣ滤波所影响，很少见到是因为功放响应速度不够的原因，所以用来测响应速度并没多大作用。低频变形则主要是低频响应速度较慢影响，与耦合电容没有关联。
作者: mzsrz 时间: 2012-8-18 12:52
频谱仪是个好东东啊，多大带宽的?公司有射频用R&S FSVR一台。
kzar 发表于 2012-8-18 12:21
我的是低频谱，当初可能设计它是用来测试电源等低频领域，用在音频上还不错。
作者: 寂寞烧 时间: 2012-8-18 12:55
本帖最后由 寂寞烧 于 2012-8-18 12:58 编辑
心里作用
高听琴a-x3 发表于 2012-8-18 12:08
不是心理作用，我玩音响从不带心理暗示的
这也许是烧友们所说的功放工作进入线性吧
所以我就有了叫楼主，测试冷机和热机的状态的想法
作者: mzsrz 时间: 2012-8-18 13:10
本帖最后由 mzsrz 于 2012-8-18 13:12 编辑
不是心理作用，我玩音响从不带心理暗示的
这也许是烧友们所说的功放工作进入线性吧
所以我就有了叫楼 ...
寂寞烧 发表于 2012-8-18 12:55
我调试功放的时候经常是边听边调的，在不同时段都会停下来去测静态电流，只要静态电流是最优状态，有频谱仪都可以明显看到出高次谐波是最少的，并不因升温和时间长短而有所不同。
如果说你的功放要一小时间后才能进入最佳状态，那我理解就是可能静态电流在这之前过大了或过小了，进而影响了声音表现，我只能这样解释。你也可以试着在开机时和开机一小时后测下静流看看是不是这个原因。
作者: wangrenhe_good 时间: 2012-8-18 13:39
收藏，慢慢研究。。。
作者: 甲壳虫-77 时间: 2012-8-18 14:07
回复 1# mzsrz
好贴，先收藏，再学习，最后狂顶！
作者: 九零后烧友 时间: 2012-8-18 14:22
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: zydhaohao 时间: 2012-8-18 14:55
我想请问一下，接机箱，从输入地接好，还是从电源两大电容中的地接机箱好？
作者: 万健 时间: 2012-8-18 15:38
射极跟随和倒置达林顿我都测试过，情形都一样，只是两种形式的静流大小不同，后都高频谐波成份相对大一 ...
mzsrz 发表于 2012-8-18 08:37
你是测的输出级还是整个功放板？要是整个功放板能达到你那个频谱，那是非常成功的制作
再有能说说你的测试设备是什么型号吗？多谢回复
作者: Tchien 时间: 2012-8-18 16:43
非常好，需要反复学习。
作者: 麦迪文 时间: 2012-8-18 17:14
好贴。
顶！
作者: 高听琴a-x3 时间: 2012-8-18 17:17
不是心理作用，我玩音响从不带心理暗示的
这也许是烧友们所说的功放工作进入线性吧
所以我就有了叫楼 ...
寂寞烧 发表于 2012-8-18 12:55
那也不用一小时吧
作者: lxy7208 时间: 2012-8-18 17:56
学习
作者: mzsrz 时间: 2012-8-18 19:05
本帖最后由 mzsrz 于 2012-8-18 19:13 编辑
我想请问一下，接机箱，从输入地接好，还是从电源两大电容中的地接机箱好？
zydhaohao 发表于 2012-8-18 14:55
其实我接的那个点就在电容引线的边上，故意避开那条连线，因为两个大电容连接的那条线里有电容充放电时引入的地电流脉冲，并不是最佳的接点。
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