高传真扩音机制作中的几个问题

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在业余条件下制作高传真扩音时,许多爱好者可能有如下切身体会:尽管选择的电路很先进,但在安装过程中由于急于求成,忽视了制作工艺上的要求,装好调试时,常常出现令人讨厌的交流声或自激振荡引起的啸叫声,严重时甚至烧毁功放管。由于制作工艺而引起的这些故障,往往还不好检查、难于消除。下面就制作工艺上应注意的几个问题谈点体会,和大家作些讨论。

电路结构的考虑

所谓电路结构,就是指各元器件和各电路单元部件的布局。一台高传真扩音机,从结构上来说,通常由电源变压器、整流滤波电路、功率放大器、前置放大器、音调网络及控制元件等组成。它们的布局正确与否,对扩音机的工作影响很大。下面分别说明。

图1
图1 🔍原图 (577×251)

一、电源变压器布局的影响 我们知道,电源变压器是一个带铁心的电感元件。变压器的磁力线主要通过善于导磁的铁心形成闭合回路,但也避免不了有一小部分磁力线漏到变压器外面来,形成漏磁通。这部分漏磁通穿过周围空间,就形成了一个干扰源。图1是电源变压器的漏磁分布情况,从图中可看出,变压器X方向漏磁最大,Y方向次之,Z方向漏磁最小。由于扩音机的体积不能太大,在布置扩音机的元件位置时,如果让输入级靠近电源变压器,则变压器的漏磁通可能通过底板和空间,利用磁耦合的方式感应到扩音机输入端。扩音机输入端灵敏度很高,就会引起自激振荡或交流声了。因此,在制作和安装电源变压器时,应注意以下几点:

1.电源变压器应尽量远离扩音机的输入级。

图2
图2 🔍原图 (639×335)

2.一般说来,电源变压器线圈的轴线方向和扩音机印刷电路板的平面平行并且其铁心和底板垂直为好。这样可使漏磁通对前置放大器的影响减至最小。图2给出了两种安装方式,图2(a)较合理,图2(b)则欠佳。

3.在安装变压器时,不要让硅钢片紧贴底板(特别是底板为铁板时)。可用绝缘垫将变压器的固定螺栓与底板之间绝缘,以免变压器铁心的磁力线伸展到底板中,与电路交连后产生交流声。

4.设计、制作电源变压器时,在满足电源电压调整率的情况下,应尽可能降低变压器的磁通,也就是说要适当提高每伏匝数值并适当调整舌宽和叠厚,这样就能降低变压器的漏磁通。另外应尽量减小变压器的损耗,这对减小漏磁也有好处。

5.在制作变压器时,必须如图3所示加入静电屏蔽。

图3
图3 🔍原图 (515×257)

6.整流滤波电路和电源变压器的连线应尽可能短,这样不仅能降低滤波电路的内阻,减小电源的纹波电压,而且还可以减小整流电路引线所产生的电磁场对放大电路的干扰。滤波电容反复充电时,流过整流电路引线的交变电流很大,因此这种干扰不能忽视。

二、各级放大电路和控制元件的布局 一般说来,应考虑以下几点:

1.各级放大器的位置最好按在原理图上的连接顺序排成直线形式,这样可使各级之间的引线最短,并且各级的地电流都在本级范围内流动,不会流到其它级电路中产生寄生反馈。布局形式见图4。

图4
图4 🔍原图 (437×331)

2. 高电平的引线应远离低电平引线。例如扬声器的引线应远离输入端引线,并应注意这些线不能平行排列,否则会通过导线间的电磁感应引起高端自激。

3.功放管应远离低电平放大器的输入端。如果功放管加有散热器,应在散热器温升不超过允许范围的情况下,将功放管与散热器之间绝缘,并且将散热器接地,这样可以防止散热器产生高频辐射(这种高频干扰是由于功放管的非线性引起的,频谱很宽),通过空间耦合到放大器输入端形成自激振荡。对于带收音的高传真扩音机,这一点尤其应引起注意。

图5
图5 🔍原图 (594×1021)

4. 安装控制元件时,应尽量缩短接线,并应注意电平相差大的各控制元件应尽可能相互远离。例如,输入选择控制开关和扬声器的控制元件不要靠在一起。其它控制元件有时采用如下方法来缩短引线:图5是某立体声放大器的音调控制部分。如果电位器装在面板上,其它元件都装在主电路板上。那么电路板到电位器的引线就多达十几根,不仅制作麻烦,而且还容易产生寄生耦合。图6是另一种连线形式,它把音调电位器连同有关元件排在另一块印制板上,然后将这块印制电路板装配在面板上,这样可以将连线减少到五根。

整机的布线和接地

整机的布线情况往往被业余制作者忽视,实际上它常常是影响电路性能的关键。例如交流哼声、自激振荡等往往就是由于布线不合理而引起的

1.怎样合理地布置地线 所谓地线,有时是指接大地的连接线,但在电子设备中,往往是指电路的参考点。电子设备中的接地问题并不简单,必须符合一定规律。在业余制作中,有的人看到接地符号就盲目地把它们接在一起,或随便接在铁板制作的机壳上,常常会带来一些危害。

图6
图6 🔍原图 (895×841)

图7是一种不合理的接地情况。从图中看到,扬声器的回路经机壳接到整流器的地端,此时电流I\(_{1}\)将在这条支路上产生电压降;另外,输入信号回路也途经这条地线,于是就会产生一些问题。为了分析方便,将图7等效为图8。图8中S1为输入信号;S\(_{2}\)为机壳上的地电流和杂散电磁场形成的干忧信号;S3是输出电流在地线上的电压降。这三个信号是同时加在放大器的输入端的,S\(_{2}\)、S3虽然很小,但由于一般高传真放大电路都有40~60分贝的增益,所以它们一旦和输入信号S\(_{1}\)同相位,就会产生寄生振荡,轻则使高音“发毛”,重则破坏电路的正常工作。即使输入端没有加输入信号,干扰信号S2也将起作用,这时扬声器中会出现隆隆的交流声,这种交流声无论用多大的滤波电容也是滤除不掉的;图9是一种正确的接地情况。它的优点是输入信号回路中没有串入任何干扰,输出信号也没有任何途径反馈到输入端来,这一点也是检验接地是否合理的关键。为了保证接地合理,通常应注意如下几点:①一点接地,这样做可避免地电流引起的干扰和寄生反馈;②输出级和输入级不允许共用一条地线;③输入信号的“地”应就近接在放大器的输入地端,并且不能和其它任何地方的地线相连;④信号地线(即信号通路的地线)不能和其它通路的地线共用,例如各种交流供电的指示灯的地线必须单独走;⑤各种高频或低频去耦电容的接地方法见图10,图10(a)为不正确接法,图10(b)为正确接法。

图7
图7 🔍原图 (885×1141)

图11结出了两种常见的正确接地法,可供参考。图11(a)为串联接地,这种接地较简单,但由于地线的等效电阻R是串联的,干扰信号容易在地线上形成电压,所以这种方法抑制地电流干扰的能力较差;图11(b)为并联接地。这种接法比图11(a)更合理,但它的引线太长,地线的引线分布电感也就较大,对高频瞬态响应会有一些影响。在实际工作中,可根据它们的特点灵活选用。

图8
图8 🔍原图 (605×954)

2.整流滤波电路的布线 这一级的布线是否合理,对50赫噪声影响很大。从道理上说,加大滤波电容的容量可以减小交流声,但如果布线不合理。滤波效果会大大下降。图12是大家经常用的一种连接方法,整流二极管安装在印刷电路板上,整流后的直流电压直接送给放大电路,滤波电容通过引线接在整流电路输出端。这种连接方法表面看起来好象也正确,但经仔细分析发现,它是有问题的。图13是整流滤波电路的等效电路,可以看出,电解电容的引线电阻R增大了电容器的等效容抗,因而使实际滤波效果变差。在引线较长时,影响更加明显。为了避免这种影响,可按图14进行接线。看起来这种接线好象比图13复杂,但它能消除引线电阻的影响,改善电源的波纹系数。

图9
图9 🔍原图 (641×521)

3.印刷电路版布线注意事项①排线方式以按电路图的走向排线为最佳。这样可使接线最短,避免分布参数对电路的影响;②如果采用串联接地,则在印刷电路板上应分别给出输入和输出的地线点,切不可像图15那样共用一个地线点;③当输入级的阻抗和灵敏度都较高时,输入端的排线应采用大面积接地或用地线环抱输入端的方法,以减小静电感应,见图16;④如果印刷电路板采用插件式,应注意输出引线要远离输入引出线。它们之间还可以用地线隔开,见图17;⑤印刷电路板上的排线应尽可能不像图18那样成闭合回路。这样可以避免空间磁场通过此环路形成涡流而产生干扰信号,否则会产生100赫的交流哼声。(陈学健)