3.放大器频响曲线的测绘和调整
即使是自行DIY.也有必要通过测试绘出放大器频响曲线.频响曲线可以发现很多其他单项测试难以发现的问题。频响测试只需一台声频信号发生器,和一台交流毫伏表。若无毫伏表,有10MHz的普通示波器也足可应对。最简单的测试方法见下图b,信号发生器应选用频率范围OkHz—lOOkHz的产品.被测放大器接入额定纯电阻作负载.业余条件下可采用示波器测量输入、输出信号的峰一峰值作为幅度比较单位,以省去换算的麻烦。测试时首先置信号发生器于lkHz.幅度为lvP-p输入放大器,调整放大器音量使额定负载电阻两端有3Vp呻的信号电压(此时约为1W的输出功率)。然后从低端到高端选择连续的不同频率,重复进行测试.测试过程中在每次更换频率后,用示波器确认输入信号为1Vp-p(此时不能再调音量控制),得H{不同频率下输出的峰值。测试频率点在100Hz以内每IOHz选点.lkHz以内每100Hz选点,lOkHz以内每lkHz选点,lOkHz—lOOkHz则每lOkHz取测试点。测试全部频率点后计算每点频率输H{信号峰值,与1KHz输出峰值的比,取对数得到各频率下输出的分贝数L.如下式:
L(dB)=20LgElp-p/Exp-p上式中,EIVp-p为lkHz输出峰值,Exp-p为其他各频率点输出峰值,单位为V,算出各频率点比值取对数后为L(dB)。用标准对数标度的坐标纸,将L值在Y轴上作点,相应频率以X轴对应.连接各点则成为一张在输出功率1W时测出的频响曲线.如下图a中的例子,可以看出某功放频响30Hz—20kHz,为OdB.-3dB的频响则为10Hz~30kHz,从频响曲线中还可计算高低端频响下降的斜率,以判断放大器是否存在自激的隐患。如下图a的曲线高端从20kHz开始下跌.到40kHz时降低为-4dB(音响中将频率一倍的变化称为一倍频程OCT表示)。由下图a可看出,其下降斜率为-4dB/OCT.而40kHz—80kHz则达到-8dB/OCT。无论低端还是高端下降斜率过陡时,都存在自激的隐患,限制了负反馈的反馈量,低端下降斜率过大,当频率低到10Hz以下时电源滤波的效果及退耦作用变差.使多级放大器(二级以上)有自激的可能。从而形成在大信号触发下产生阻尼振荡,使声音变得混浊不清,无层次可言。
从频响曲线中确认有否扩宽频响的必要。如欲使高低频一ldB的频率得到扩展,低端延伸的关键点是选取电感量大的输出变压器.使输出端时间常数达到基准频率10Hz,即要求初级电感在10Hz时的感抗不低于初级负载阻抗的3—5倍.再低则输出变压器成为庞然大物。高端频率的延伸对电压放大器而言,只要采用较低的板极负载电阻即可轻松达到。对输出级而言,关键在输出变压器的分布电容.如选用最佳负载阻抗较低的功率管,可降低对分布电容的苛求。
改善频响特性除扩展高低频率以外,可使高低频下降斜率在12dB/OCT以内。为延缓低端下降斜率,一般采取参差补偿法.将放大器中2—3级时间常数电路(包括RC耦合电路和输m变压器)的转折频率相互错开,使斜率变缓。三组转折频率中,频率最高的一组转折频率可与频响曲线开始下降频率相等.甚至略高。因此,使输出变压器转折频率为此转折频率是最简单的.可以不过分增大初级电感。其他两组为RC耦合电路构成转折频率.应与上述频率保持15Hz—20Hz的距离.例如OdB20Hz~20kHz的总频响曲线.将输出变压器转折频率定为20Hz,驱动器输出耦合电路取为10Hz.前级与驱动器之间耦合电路取为1Hz左右,则既可达到20Hz的低端频响,也可使低端下降斜率保持在低于12dB/OCT的水平。驱动器耦合输出电路下级为输出级,功率管对最大栅极电阻值有限制.故取转折频率中间值。另一前级输出RC耦合电阻、下级Rg都取470kΩ左右,只要将耦合电容选用0.33μF~0.47μF优质电容器,则转折频率可轻易达到1 Hz左右。