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做中學
2019/10/14 20:08
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做中學

很久以前就對電子學深感興趣,但是由學校教課書中學得的一些基礎知識不足以應付現實生活環境與實際工作中所遇到的各種問題!於是期勉自己不斷的複習與學習並繼續深入研究;只要有可能就去搜集各種相關資訊,雜誌、期刊就成了吸收最新資訊的最佳來源.某天在書局發現來自香港的雜誌其中幾篇音響前級線路的設計與製作吸引了我!並不是因為它的設計有多先進與特殊;而是看來相當的基礎!簡潔的電路剛好可以拿來研究電晶體電路的基本特性!

這就是哪本雜誌:

文章與電路圖:

以前聽前輩說過;一般來說音響前級電路大多是設計成A類放大器的電路以求最低的失真!但是這設計是單電源供應的電路,絕大多數是單級電晶體放大器的設計;要讓電路保證穩定的工作在A類放大模式中這就需要相當的功力了(A類工作模式意味著較大的功率消耗與元件的發熱)!雖然使用負回授可以解決大部分穩定性的問題,但還是有其它的問題有待克服!這個電路的設計又是如何解決那些惱人的問題呢?這就相當直得研究了!

我必須事先說明;這個設計並不適合讓不是充分了解電晶體電路的人來拷貝翻製!它有太多的眉角隱藏其中!首先是電晶體的型號在我試做的那個年代不容易在市面材料零件行找到,其次是電容器的容量值設計的也非普通常用的數值!要換用替代的就必須針對那部分的電路分析再重新計算過可能產生的影響!甚至要修改不少其它元件的數值...而作為主動元件的電晶體也是!替代用的電晶體它的一些特性參數也會影響到跟這些電晶體連接的周邊被動元件數值!

簡單的說就是所有的電阻值電容值等等你都要重新計算過才能拿來上機測試看看是否適用?或是要如何修改搭配!

由於當年那段時間我正忙得不可開交,這電路的研究就被我暫時擱置了!直到我退伍後賦閒在家才又再翻出來「研究」!一開始是利用麵包板插件再通電測試,逐步試驗過各級放大器的設計與修正;最後才下定決心畫電路版下去洗....

然後就做成了這個樣子:

當然從麵包板移植到電路板這中間也發生了不少問題;大多數是因為麵包板的潛藏電容與接觸不良所導致的,上了電路板後某些地方的工作表現就是與在麵包板上不一樣!還好在音頻電路上這些問題不大解決容易!

做好後只用了幾次確定沒問題後就封存在櫃子裡!放了好久好久~~直到前年過年前翻出來搭配另一個也是自己設計製作的簡單後級放大器一起使用....沒想到今年過年前大掃除時想要開機放音樂卻發現聲音怪怪的;拿出電表一量之下嚇了一大跳!其中一個聲道居然中點電位飆高到將近四伏特!趕快關機拆下來準備進廠檢修...這時卻發生了一個問題~~~一時找不到原始的電路圖!只能望機興嘆....努力去想想原始的電路圖所在的這本雜誌到底是放哪裡去了?

又找了好久終於在書架上的一堆書本中翻到了這本雜誌!於是開始對照線路逐步檢查~~~但是越檢查就越頭大!一些檢查點的電壓值幾乎都在正常設計值裡呀!怎麼回事?重新一遍遍的檢視、再對照電路圖、再計算這些檢查點的電壓~~~沒什麼大問題呀!

這又困擾了我一陣子!每每閒閒無事時滿腦子就在思考這會是什麼樣的可能造成這種故障現象....

直到有一天我兒子跟我抱怨他的電腦常常無法開機!就去檢查了一下它的電腦狀況;花了點工夫量了一下電源與啟動電路確定是主機板的啟動電路故障後想去買塊相通的主機板居然是不可能的事!PC系統又改版換代了!CPU、DRAM等都換新型式與腳位了!跟我賣電腦的老闆朋友一聊之下才知道那一代的電腦主機板幾乎都是相同的故障情況~~~這下只好打消買二手堪用板子的念頭了!整台換新的~~賣套新的筆電給他!聊天時朋友也說到最常見的主機板故障就是電容器爆殼;其次就是這個啟動電路!再來就是電容器的串電影響電源供應器的燒燬!~~~這忽然讓我想到一件事~~~當年是抱著試驗的心在做這個音響前級電路的、很多零件都是拆舊貨留下的良品上陣使用的!莫非那些老東西也發生了問題?

來回思考了一下;電晶體基本上因為老化而故障是不太可能;因為很少使用而且檢查時它們的工作都算正常!再來是電阻器阻值異常也不太可能;因為基本上所有檢查點的電壓都符合當初設計值範圍內!只剩下電容器的不良可能了!尤其是這電路上用了一堆電解質電容,這種元件算是最容易出狀況的!外表看似良好但內部串電如果情況不嚴重實在很難用普通的檢查方式把它塞檢出來的!唯一方式是一個個拆下換上新件良品去試試電路是否工作正常!

既然想到這地步那就不遲疑了!立刻去檢查板子上的電容器的各種容值與數量~~~

還好有仔細看;這才發現當年為了省錢用了二手貨外還大膽的用了一堆是耐壓規格不足的電容器!這下尷尬了!當初為了省錢卻給自己找了未來的麻煩!

認命的統計完所有的電容器後就專程跑一趟電子材料行去買齊這些電容器!回來開始一個個的拆換~~~

但是更奇怪的事又發生了!逐步更換新的符合電壓規格的電容器後量測發現那故障聲道的中點電壓是有逐步下降沒錯;但是原本正常的另一聲道之中點卻是忽然上升到一個幾乎不能忍受的電壓值!這又是怎麼了?面對著那個電路圖開始思索著~~~是因為新電容器嗎?還是原本就有某某隱藏的故障因為換了新的好的電容器而被表現出來了?這又讓我陷入困擾中!新電容器的電容值在買回來後是有經過我用電錶檢查過的!容值都在規格裡!只是耐電壓值這就沒去測試了、只能相信廠商的標示!否則很可能會因為在測試中不小心製造了電容器的內傷.(要測耐壓值就須提供那個最高的電壓給電容器承受;萬一它的本身剛好會被這個電壓傷害而造成內部串電那豈不就是自己搞破壞嗎?所以一般來說我們使用的耐壓值都要比電路工作電壓要高上一個級數以保證不會讓電容器等等元件受損.)大膽排除新電容器的問題而假設是原本電路上的故障、那麼這故障會是什麼?又在哪一點或哪些點發生的?

面對著電路圖發呆~~~開始思索電源線路徑上的反交連電容、地端的穩壓電容、信號路徑上的信號交流電容~~~越想頭又越大了!不是電容故障造成如今的狀況!而是因為以前舊的電容之故障狀況導致了以前的電路還算正常的詭異情況!這是什麼跟什麼呀?換上新的好的電容反而出現狀況?

面對著電路圖發呆~~~這解決不了問題!放棄發呆吧!認命的拿起三用電表轉入歐姆檔,開始左右聲道對應的量測起個節點的電阻值....最基本的檢測方法通常是最有效的故障排除方法!果不其然!沒多久就發現了差異!原來這個詭異的故障會是因為這一個用來穩定電晶體工作的電容器之接地端的銅箔線路斷路導致的!拿段電線跨接焊上去再通電檢查中點電壓;這次是降低到了可以忍受的範圍裡了!(兩邊都約在0.2~0.3V)但是還不夠完美!(當年剛做好時數值可比這好多了;只0.01左右.)心中有點得意但又有點不安!是不是還有別的問題存在?

嗯!兵來將擋、水來土淹吧!繼續更換掉那些耐壓值不對的電容器吧!

又更換掉了三組電容器;原本有問題的那聲道中點電壓是有在緩慢下降中,但是原本正常的那聲道的中點電壓卻還是有點偏高!怎麼這麼詭異?剩下五組電容待更換、我就繼續換下去吧!

再換掉三組後;通電量測居然發現一邊的唱盤放大電路輸出電晶體發燙!趕快關機!拿起電路圖看看是哪裡給它那麼大的電流讓它發燙?又它會不會是燒壞掉了?先拆下量量看它是否燒壞比較重要!然而蠆下一量、它完好無缺工作完全正常!異常發燙又燒不壞它?唯一解釋就是供應電流受限只能讓它發熱但不至於短時間內燒毀!一個普通的小信號三極電晶體會發燙燒毀一定是先由基、射級間電流過大而發熱燒毀的!集、基極間通常有較高的電流耐受度可以像一般的二極體一樣流過較大的電流而不會輕易燒毀,這是一般的常識!先這樣假設~~那麼為何電流會限量流過集、基極間?什麼樣的狀況會讓電流限量流過電晶體放大電路組態的集、基極間?我回頭去看了一眼電路圖;哈!我知道了!拿起三用電表轉入通路量測檔對電路板上一量、果然射級接地處又是斷線了!焊上跨接線就OK了!

繼續再換兩組電容後;通電檢查結果~~太棒了!一切正常!所有的中點電壓都降到個位數的毫伏特!終於快搞定了!剩下兩組電容就一次換掉它們,接下來通電接上音訊及後級放大器與喇叭放音樂聽聽享受成果吧!

搞了好久;一路的學習、一路的解決問題!累積經驗!想想人生之路不也如此而已嗎!

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