OCL高音质扩音机安装与调整

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在第四期与第五期的《OCL电路的简易设计》一文中,曾详细讲了这种电路的业余设计方法,并给出了一个电路,本文就在那篇文章的基础上,进一步讲讲OCL扩音机的一般安装与调整经验。

晶体管的选用

在“设计方法”部分,曾经介绍了OCL电路各晶体管的选用原则,一般情况下,只要手头上的晶体管能满足这些要求,就可使用。为了使放大器能稳定工作,选管时应把余量取大些。当R\(_{omax}\)为50瓦时,图1中的BG4采用大功率管3DD100A而不用中功率管3DG27R就是一例。

图1
图1 🔍原图 (1753×670)

OCL电路的开环增益较高,K\(_{U}\)≈1/F,因而对晶体管的电流放大系数无严格要求,hfe值从几十到几百都能使用。当然,如果功放管的放大系数过低,势必要增加激励功率,就会导致激励级要用大功率管,反而不经济。另外,如果差动放大管的h\(_{fe}\)太低,也会使放大器的稳定性变差。

由于OCL电路本身已具有很深的直流和交流负反馈,所以它和简单的电路比较,对晶体管的配对要求反而降低了。例如,BG\(_{4}\)和BG5、BG\(_{6}\)和BG7的配对,实际上要求并不严格,这对于工厂组织大批生产和业余制作均很有利。我们曾把h\(_{fe}\)值相差一、二倍的晶体管配对试验过,试验结果是除了使电路的谐波失真略有增加外(仍不超过1%),其余指标并无多大变化。但是晶体管的BVceo、I\(_{cm}\)、Pcm等极限参数必须满足要求,否则它力不能及,自然也就不能正常工作了。

安装

OCL电路的安装原则与普通功率放大器相同。图2是一种配用CZJX—Y—11型印刷板插座的插件式安装图,它适用于图1电路,可供参考。图2中把W\(_{1}\)和W2安装在一个L型铝板上,然后再固定到印刷板顶部。如果以固定电阻代替W\(_{1}\)和W2,该铝板也可省去。大功率管BG\(_{6}\)、BG7和热敏电阻R\(_{15}\)应装在散热器上。另外,为了减少接线,把R13、R\(_{14}\)、R16、R\(_{17}\)也放到散热器上,或安装在BG6、BG\(_{7}\)附近。

图2
图2 🔍原图 (1501×947)

调整

只要电路设计合理,元件质量合乎要求,OCL电路的调整是比较简单的。以图1电路为例,调整前先在放大器输出端接上规定的负载电阻,然后通电,调整W\(_{2}\),使BG6、BG\(_{7}\)的静态电流为5~30毫安(Pomax大的放大器,静态电流也应较大),再调整W\(_{1}\)或R6,使增益合适。在正常情况下,放大器经此调整后便可使用了。

如果利用低频信号发生器、失真度测量仪和示波器,还能把OCL电路的指标调整得更好。测试仪器的连线图见图3,调试步骤如下:

图3
图3 🔍原图 (897×444)

1.从信号发生器按额定电压往放大器输入1千赫的正弦波信号,观察放大器的输出电压和波形,调W\(_{1}\)使放大器输出额定功率P0,并且示波器上此时显示的波形不应有失真。

2.增大输入信号电压,在波形不失真的前提下,放大器应保证有大于P\(_{omax}\)的功率输出。再继续增大输入电压,输出波形将对称地削顶。如果发现Pomax不够,多为E\(_{c}\)不足、BG6和BG\(_{7}\)的Vces太大所致。

3.降低输入信号电压,令放大器输出0.0lP\(_{0}\)~0.1P0的小功率,调节W\(_{2}\),从最小开始逐渐加大功放管的静态电流,直到示波器所显示的波形刚好消除交越失真为止。如果功放部分全用硅管,此时BG4与BG\(_{5}\)基极间的电压为1.7~1.8伏。

4.测量放大器在输出P\(_{omax}\)、P0和0.02P\(_{0}\)时的谐波失真,均应在1%以下。测试频率可选50赫、1O00赫、10千赫。

5.从信号发生器往放大器输入不同频率的正弦波信号,测量放大器在额定输出功率时的频率响应是否符合设计要求。如低频下跌过多,可增大C\(_{1}\)、C3、C\(_{5}\)容量。如高频衰减较大,则要减小C4、C\(_{6}\)容量,如果仍然无效,就应换用fT较高的大功率晶体管。

6.有条件时,还可把信号发生器的正弦波信号转换成方波信号,其幅度以不使放大器过荷为度。在示波器上观察电路对100赫、1千赫和5千赫方波的频率响应。正常时,波形不应有明显的失真。好的OCL电路,甚至对20赫以下、20千赫以上的方波,也有良好的响应。放大器的方波响应与放大器频响及稳定性有关。应注意宁可让高频方波的前沿不陡直也不要让其过冲太多或产生振荡,否则会听到高音信号带有尾音。

经过上述的测试调整后,如放大器的性能仍达不到要求,可进行开环测试,这样做使存在的问题更易于暴露。开环测试的方法是:暂用导线把R\(_{6}\)+W1短接,取消放大器的交流负反馈,然后从信号发生器往放大器输入一个比额定电压低得多(仅10毫伏左右)的正弦波信号,再观察、比较输出波形,以作出判断。下面讲讲常出现的一些毛病及调整方法:

1.输出波形不对称:可把BG\(_{6}\)、BG7调换位置试试。如果调换后上下两半波形不对称情况与原来相反(例如原来上半波形比下半波形高,调换后下半波形比上半波形高),则是大功率管不对称,应予更换;如果调换后不对称情况没有什么变化,基本和原来一样,则是激励信号不对称,可调整R\(_{11}\)的阻值,使之对称。

2.小信号输出时波形良好,大信号输出时有半边波顶变平;这是BG\(_{3}\)的IC3不合适。加大R\(_{4}\)、减少R10,能使I\(_{C3}\)变大;反之,IC3就变小。应该注意的是:在改变R\(_{4}\)、R10时,不要使电路输出中点的直流电位偏离零伏。

3.大信号输出时波形良好,小信号输出时有严重的交越失真:通常调大W\(_{2}\)就可消除。但是,BG6、BG\(_{7}\)的静态电流如需调到50毫安以上才能克服交越失真的话,就说明BG6、BG\(_{7}\)的小电流放大特性不好,需要更换。

放大器在开环时的频响是会差一些的,其调整方法与闭环时相同。采用开环调试,能更容易地找到造成频响欠佳的元件。开环特性调好以后,应把所加的短接导线拆除,再按正常方法调试。

作为功率放大器的OCL电路,其信噪比一般不成问题,但装好以后如果发现噪音大,则多是由下列原因所引起:①电阻断裂,②电解电容器接反、漏电或接触不良,③晶体管变质,④电源滤波电容器容量不足或失效,⑤有假焊的地方。此外,如果正、负电源不平衡,或有半边失电,输出中点电压将偏离本伏很多,不纯净的直流电流流过扬声器,会发出很响的交流声。此时应及早关掉电源,把故障排除后再作调试。

有时,电路会发生高频自激振荡,当BG\(_{6}\)、BG7用的是3DA5之类的高频大功率管时更易发生。这时可调整C\(_{4}\)、C6、C\(_{7}\)的数值,必要时可在BG6、BG\(_{7}\)的集电极与基极之间接一只小容量的电容器,或在BG2的基极与地之间接一只小容量的电容器试试。如果所用的功放管不配对或工作点调得太低,造成放大器输出信号的高次谐波太多,也容易诱发自激振荡。这种振荡的特点是常常伴随信号的出现而出现,当BG\(_{4}\)、BG5用的是硅管、锗管各一只时较易发生。解决办法是:对BG\(_{4}\)、BG5、BG\(_{6}\)、BG7重新配对,并且调大它们的静态电流。

如果OCL电路与前置放大器装在一起,有时会通过电源部分诱发出低频或高频自激振荡。这种振荡常在开启电源时或在大信号之后以衰减振荡的形式出现,听起来好象是信号之后附加了个长的“音尾”。其产生原因是电源变压器容量不足,放大器的强大电流变化使整流器输出电压不稳,并使该变化通过电源变压器调制于前置放大器电源之上,引起有害的寄生耦合。解决办法是加大电源变压器的铁心和所用漆包线的线径。有时,加大滤波电容器的容量和把前置放大器电源改为稳压供电也有效。

如果电路输出中点电位偏移零伏较大,应首先检查所用的晶体管及其它元件是否良好?有没有接错?各晶体管的直流电压是否正常?如都没有问题,可把BG\(_{1}\)和BG2调换位置试试。如果h\(_{fe1}\)>hfe2,放大器输出点的直流失调电压为负,反之则为正。在失调电压不大时,可适当增减R\(_{2}\)或R4的阻值,以纠正I\(_{C1}\)和IC3,使输出点直流电位变为零伏。要注意的是,每焊接一次,都应使BG\(_{1}\)、BG2的温度降到常温后才能调定。正常的产品,当BG\(_{1}\)、BG2采用硅管时,放大器输出端的失调电压应在100毫伏以内,长期使用也不应有变化。如果用锗管,则失调电压会大几倍。只要BG\(_{1}\)和BG2的h\(_{fe}\)大于100,一般不需调整就能达到上述要求。另外,如果选用的BG1和BG\(_{2}\)的Icbo或I\(_{ceo}\)不稳定,加上反向电压后,其值不断上升,则这类管子便无法使放大器稳定工作。因此,选管时必须把晶体管加上实际的工作电压(近似等于Ec)来检测反向电流。

如果初次安装时对装制和调试没有把握,在安装完以后,可先用较低的电压试调。在证明电路连接确实无误,并能正常工作后,再把电源电压升到额定值作正式调试。试调时所用的低压,为额定电压的50%~70%,它可通过自耦变压器或利用自绕电源变压器在次级预加的低压抽头处得到。如果在低压试调时,能把R\(_{3}\)、R8也按电压降低的比例改小,则试调电压还可降到额定值的30%,这样,即使电路不正常,也不致烧毁晶体管。

放大器调整好后,就可拆去负载电阻,接上扬声器试听和使用了。我们在调整电路时尽量以电阻代替扬声器,这样可防止电路接错或不正常时损坏扬声器。

电路的性能

调整好的OCL放大器,一般可达到以下指标:频响:15赫~50千赫±2分贝;谐波失真:在声频范围内小于1%;信噪比:80分贝以上。

如果选用的大功率晶体管f\(_{T}\)较高,hfe—I\(_{c}\)特性也较好,电路设计时便可将通频带展阔。这样的OCL电路经仪器调整后,还能达到如下更高的指标:频响:10赫~100千赫±1分贝;谐波失真:0.1%左右。当输入20赫~20千赫的方波信号时,放大器均有良好的响应。(李应楷)