信号准确接地_放大稳定传神——细说音响接地技巧

二 兰友1 ⋯tti一¨1笔谈会 ——————-1'I 一|．屯恢 信号准确接地 放大稳定传神 细说音响接地技巧 量炳全 些时候笔者的 篇文章介 绍 r功放采取多组电源供电时的 处理措施，当时I还简单说明r不 同供电方式 的接地要点。本文 打算进一步深入探讨音响的接地 细节问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，目的同样是为了制作 更加完美的放火器。 新式的数码相机其使用说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 一般分为“基本”和 “高级”操 作指南。顾名思义，前者是介绍机 器的一般使用要领，而熟习后者则 俨然已是 一位专、 摄影师了。在 笔者看来，音响放大器的接地也应 要达到达两个境界：最基础的接地 技术保证 了放人器稳定可靠的 T= 作；最考究的接地安排可使放大 器发挥极致性能，包括立体声分 离度、信噪比及由此造就的细致 传神的音乐重放效果。不过，就如 笔者 使刖相机时因为忽略了某 些基本操作警告而误删除了心爱 的照片一样，音响接地的这两种 “境界”是互丰}{关联、缺 一不可的。 另外存实际的布线中还会出现与 “按地理论”相比较起来似是而非 的情况，此时切不可想当然，而应 以“小河汇流人大江”的接地次序 分清该地的性质并最终以实践确 认。 面我们就具体分析实际情 况 。 一 ． 合并式放大器 就本刊去年的 “NS杯大赛” 得奖作品的情况来看，目前发烧 级合并式功放某电源主要还是以 两声道共用一组电源的居多。当 然，达种情况还可细分为两声道 后级电流放大器一组、电压放大 级一组、还有前置放大器一组外 加扬声器保护电路一组电源的情 况。制作过这种合并式功放的朋 友大概都体会过它的难处。由于 机箱的限制我们不可能采用太多 的变压器、太多绕组的独立电源 为放大器的各级供电，而在此条 件下又要尽可能地提高信噪比、 提高声道之间的分离度、提高音 质⋯⋯其中最现实的恐怕就是两 声道共用一组电源地，回路不可 避免出现的“交又并联”问题就解 决 了。 上 工 上 T T T 38 l 交叉并联接地 SG 。。_ 1．双声道一个 “地”和两声 道两个 “地” 图1是 “交叉并联接地”的情 况，这是指双声道的输出级、激励 级 、前 置级 各用一组 独立电源 的 情况。我们把合并式放大器的每 一 个单元电路独立制板时就可形 象地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示成图l的情况(实际设计 中现在已很少见)，它最大的优点 就是提高 了立体声分离度。为了 说明问题，我们可以结合图 2比 较。很明显，图2是普及型合并式 功放常用的设计方式。其双声道 只含有一一个地回路，就连扬声器 的一端也是先就近并联然后再以 一 根导线接到电源滤波电容交点 (总地)的。不过同样不难发现， 图2只是将功放中电流变化最大 的输出地独立开来，而其他(包括 输出端RC~I,偿网络 、功放内的恒 流源等)的“地”都过早地 与输入、 反馈网络等小信号地混到一块了， 而且是两声道同时混了。结果是 造成“过道扬声”，即两声道串音， 立体感变差。 图2这种 “粗枝大叶”的接地 安排似乎一无可取，然而只要它 把从SG—PG之间大致不违反 “从 小到大”的信号接地规律，那么其 工 作稳定性还是较容 易保障的 (甚至比图1更易安排)，因此在普 及机型中都乐此不疲地采用。 图l和图2除了 体声分离度 区别之外 ，还给我们说明了两点： 图 2 普及型合并式放大器的串联接地 图 3 合并式放大器的几组电源接地 一 是大信号回路与小信号回路采 用并联一点接地；二是普及机型 中基本还是以逐级串联接地为主。 2．双声遒两个 “地”的电源 与信号回路安排 图1的合并式功放的几组电 源通常可安排成图3的形式，也就 是将所有滤波电容的交点并联作 为两声道的总接地点 (通常也以 这点接机箱底盘)。电源与功放板 的连接可分成以下几种情形。 (1)双声道用一块功放板时， 建议采取图4(a)或 (b)的布线 而不要用 (C)或 (d)的方式布 局，显然这时用一根短粗的铜线 即可完成电源地与功放地的连接。 (2)当后级设计为单声道时， 采取的自然就是两两并联的接地 方式了。 (3)当合并机的前置放大器 含独立电源 (前置与其电源在一 块印板上)时可按图5的方式连接 前后级 ，这时前置放大器的输出 地 (在去耦电容交点 C 而不要 盲目选择在前级电源滤波电容 C 的交点 )。 从图4(a)与 (b)的印板布 局中我们没有看到整流电源部分。 笔者也不主张把整流电源设计在 主功放板上，原因如下。 (1)功放板的尺寸有限，在 (a) 一 F 笔 谈 会 — _二 查垄 (b) U U U U U l I一散热片 (C) (d) 图 4 合并式放大器几种不同的接地 其上很难容纳大电容等元件，会 造成功放瞬间供电能力不足 (在 电源变压器容量与功放额定功率 相当的前提下，功放对音乐峰值 信号的跟随能力所需电流与滤波 “水塘”的储备量密切相关 )。 (2)大手笔的电源往往将功 放电路及元件“挤”到印板一角的 狭小空间，这样一来是很难设计出 细致合理的地回路的。这种妥协 片 LlN RlN G 的设计对整机性能影响可想而知。 3．两声道多个 “地” 并联一点接地 (星形地)是目 前音响电路接地技术的趋势。在 这里首先要明确一点，在音响电 路中，接地技术总是串联与并联 相结合的。比如前置放大板输出 接到功放板输入的“地”就不可能 是并联一点接地。如图6所示，倘 若你认定了并联一点接地好，断 图 5 合并式放大器中前级含独立电源的接地 开了A点 (跳过功 放板)而按 B的虚 线连接的话 ，最后 结果会告诉你这是 前 错的。 级 另外还有一个 电 现象如图7所示。众 源 所周知，放大器要 获得正确的增益 ， “+” 、 “”输入端的 “地”与输出端 (扬 声器地 )之间的电 位差应尽 可能小 ， 一 V V ， ， 一 删 删 一 一 一 ． Hi—Fi之 友 IIi—Fi笔 谈 会 图 6 合并式放大器的串并联接地 ： 图 7 放大器的输人接地 但有些设计者没有采取图7A点 相连 的方式而改用 B 的虚线连 接，即让两个输入端分别接地。在 笔者见过的几个例子中A与B这 两段 “地”的长度有明显的差 ， 但因为两者都是小信号的关系故 对功放的影响并不显著。笔者认 为上述做法虽不谓之错 ，但也不 免有多此一举之嫌。看来为追求 尽可能好的音质，发烧友的执着 是几乎到 了吹毛求疵的地步，但 切记不可 “走火入魔”。 两声道多个“地”其实就是要 让合并式功放的性能尽量向 “双 声道”等具有完全独立电源的 放大器靠拢，也向并联一点接地 的理想目标靠拢。一般来说功放 电路每一声道至少应包含 3路不 同性质的 “地”：大电流的扬声器 地、小信号的输入地以及电源地。 这样 一来，真正称得上发烧级合 并机的地回路应该是图8那样的 结构，显然这是并联一点接地，是 功放获得良好声像定位、空间透 明感的好技术。 4．关于音晌Ic的接地引脚 前面我们讨论的主要是针对 分立元件的放大器，其接地 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 也 适用于音响集成电路。这里要补充 的是具有独立接地引脚的 IC与其 40 ] 指标达到最佳。图10分别画 耦地 }功放’出了功率放大器直流伺服电 路的两种形式 ，它们一般都 图 8 合并式放大器的并联接地 外围元件构成的“地”应如何走线。 (1)运算放大器 这种器件本身虽然没有独立 的接地引脚 (单电源应用时除 外)，但运放 IC在音响领域的地 位不容忽视 ，它们在前置放大器、 后级的直流伺服电路、电源的伺 服放大或电压比较器等方面应用 广泛。图9是最常见的由双运放构 成的线路放大器采用并联一点接 地的例子 ，可见其左右声道的信 号回路是独立的，而电源地则是 划分两声道的标志 ，同时也使共 用一组电源的双运放其声道分离 图 9 双运放线路放大器的并联接地 至功放输 出端 ] z L ● - f ‘ 2 至功放反馈端 = U 占 L ’、 、 (a) 使用高输入阻抗 、低失调电 压的场效应管输入型运放，其 中图10(a)多用于差分输入 级的功放，图10(b)则用于 具有 “菱形”也称 “钻石”输人缓 冲级 (高输人阻抗)的后级直流0 位伺服，例如电流负反馈的后级 便是。至于图l0的接地点问题，因 为它们都属于滤波 ／比较器的性 质，所以图中的 B点可归人去耦 电容的 “地”，而 C点因为作用于 功率放大器的 “+”输入端，故应 接至输入地回路。 (2)功放电压驱动 IC 目前流行的LM4702两声道 型、LME49810单声道型、还有令 人期待的 LME49830(用于驱动 MOS功率管)，当然早些年臼本 厂商生产的STK3l02、 PC1342 等都是功率驱动IC的代表。上述 IC大多有独立的接地引脚，但分 析其内电路可知它们 ·般都是Ic 内部的静音或恒流源的接地端子， 可将其单独接至去耦电容交点。 另外，驱动IC最好与其散热片作 绝缘处理并将后者也单独接地。 (3)单片功放 IC 这种功率器件的型号众多， 接地 引脚的性 质也是五花八门 ， 但不论是 Philips的TDA15l4／ 15V 至功放输出 图 10 功放直流伺服电路的接地 (b) 1 5 2 1、S G S—T h O m S O n的 TDA7293／4系列还是NS的序曲 系列，我们都可总结出以下接地 规律。 ①属于电源性质的，包括上 面提过的静音通 ／断、恒流源偏 置等，处理方法同上。 ②属于小信号性质的 ，比如 TDA1521的第2和第8脚是负反 馈接地端子，第3脚则是输入接地 端子(当使用单电源时则变为1／2 U ， 偏置端子)，那么在应用时我 们就可将其与信号源的 “地”相 连 ，然后再接总电源的 “地”。 ③我们还知道大部分新型IC 的小信号(输入与负反馈)电路都 是由外接元件构成以方便灵活运 用，同时也可作为我们区别IC的 接地引脚是电源还是信号回路性 质的依据。 ④“两栖”类接地引脚的IC， 典型的是LM1875，它的第3N当 使用双电源供电时接U一，而当 使用 单 电源 时 则变 成 混 合 的 “地”，这时我们必须将 LM1 875 的第 3脚作为输入 ／输出的总交 汇点，不然极容易产生振荡 ，如 图 1 1所示。 PG 图 l1 LM1875的按地 ⑤双 声道 功放 I C ，如 LM1 876之类为了获得高的立体 声分离度，其所有引脚功能几乎 都是两声道相互独立的 ，因此我 们在设计印板时也应遵循这种特 色，不应将IC第5脚与第l0脚的 2008年 第 1 O期 “地”就近连接，而应以星形的方 式在电源地汇合。其他凡是属两 声道信号路径的端子也不应过于 接近布线 (用“地”或电源线将其 隔离)，虽然会增加设计难度，但 对声音重放是有百利而无一害的。 总之，对于音响IC我们在设 计电路前最好先明确其每个引脚 的属性 ，对于内部结构不甚清楚 的IC而我们又想尽早装机一听为 快的话，则应先看看其外围电路 是否含有输入／反馈外围元件， 以确认其接地引脚的性质。而采 取并联一点的星形接地方法把输 入 ／反馈的信号地与不明性质的 Ic接地脚分别引至去耦电容交点 是可行的。 二．双单声道功率放大器 1．机壳接地 双单声道功放与传统的合并 式功放最显著的区别就是其每声 道都具备独立的一组或几组电源。 曾几何时笔者自制的双单声道后 级是赤膊上阵放音的，近几年不知 是大势所趋还是居室环境的改善， 没有得体机箱的功放实在不能登 堂入室，于是装进机箱的功放如何 解决机箱通地是首要问题。前述 的合并机我们一般都按惯用手法 在电源主滤波电容交汇处一点通 底盘(机箱)，这是保证功放有稳定 的工作环境 ，也可抑制噪声干扰的 做法。但如果双单声道功放采取 同样接法就必须将两声道的主滤 波电容交点并联(而前置放大器或 CD播放机的输出地通常也是并 联的)，这样就破坏了双单声道 “井水不犯河水”的设计意图。因 此，后者通常采取在两声道的信 号输入端的“地”并联一点通机壳 H 一F 笔 谈 会 _二￡ 查垄 的方法以抑制感应噪声。顺便提 一 下，笔者不主张把电源输入端 三芯插座的地线 (实际是从电网 的零线引出的)接功放机壳的做 法 (除非你的功放板自身的稳定 性和抗干扰能力非常好，可以将 功放的“地”与机壳的连线断开)。 有些发烧友制作功放时设置了两 个接地点通机箱：①在信号输入 端，即将输入／反馈端的 “地”独 立并一点通机箱；②在扬声器地 端，把扬声器／电源等 “地”一点 通机箱。笔者认为此举也有点问 题 ，制作者是利用机箱作导线的 同时也完成了屏蔽的功能 (信号 输入 ／反馈是通过机箱 “这块导 线”接电源地的)。其实这很难保 证接触点长期的可靠性，除非你 使用的机箱是抗氧化铝合金一体 成型的、或者是像 Marantz的顶 级功放机箱底板是镀纯铜的。 2．扬声器回路的接地 比较考究的双单声道功放都 是主放大板与整流电源板分体设 计的。我们知道任何功放的接地 电阻都不可能为 “0”，而功放电 路中对这个 “0”最敏感的首先是 输入端一反馈端一输出端这三者， 因为，只有这三者的“地”电位尽 量接近 “0”才有可能准确放大信 号。因此，传统把扬声器负端独立 连接电源滤波电容交点的手法并 不是万能的。我们可参看图l2。其 中图1 2(a)是把扬声器负端接至功 放板去耦电容交点，再以短粗导 线将功放板的“地”与滤波电容的 “地”相连 ，图 12(b)N是传统的 接法。正如前述的原因电路的地 电阻不会为 “0”，图12(b)的C～ D之间除了输入／负反馈的回路 电流外还有功放其他回路(包括稳 压电路、保护电路等等)电流，反 41 二 _三董壅．It⋯ti--Fi笔谈会 —————— I l毛皎 (a) (b) 图 l 2 双单声道放大器的功放板与电源板按地 映的已不再是输入～反馈～输出 三者的纯粹信号回路关系了。既 然我仃J无法使地电阻为 “0”，那 就只能尽量做到令这三者的电位 差 致，即图12(a)中A～B点 虽存在压降，但输入～输出 “地” 的压降保持～一致。对于电流反馈 型功放而言以上的做法其效果更 是显而易 “听”的。 3．将输入地与电源地“合并” 的功放板 前面我们谈了双单声道功放 应存输人端子处并联一点通机箱， 其实在 一些经典的功放中其印板 设计也有非常配合上述接地 “境 电 界”的，如图l3所示。这是一个采 用PNP晶体管作输入级的两级差 放激励、功率MOSFET作输出元 件的大功率后级，属非对称的电路 结构。在我们固有的观念中，信号 输入端是 “弱小”的，它容易感应 外界的噪声 ；相反电源地是 “强 大”的，它能将变压器等干扰源的 漏电和漏磁都吸收掉，保证功放稳 定工作。这正是输入按地与电源 接地其各自的优点所在，如何让双 单声道的输入并联一点接地发挥 优势呢?看图l3就可解读出答案： ①印板是典型的并联一点接地设 计，而且形象的树根形地回路占 I输出端 42 SG lN 图 13 经典功放的印板设计 输出地 据印板近一半的面积，显得非常 独特；②输入／负反馈地回路布线 非常短 (这跟我们通常见到的细 长的输入地形成鲜明的对比)，同 时输入信号线的屏蔽接地层都与 电源地并到一点上了，这样功放输 入级自然不易感应外界噪声，也 因为接地电阻低 (与电源地基本 是在同一点上)可说兼具了电源 地一点通机箱的优点，将两者合 并为一体了；③与输入／负反馈 “地”相比，去耦电容地和输出地 显得较长而粗壮，以便在满足元 件布置的前提下获得低阻抗。注 意 ，图 l3的 “地”还包含了扬声 器保护电源的接地支路，我们在 实际设计中应清楚它与主电源的 “地”是如何安排的。 4。输入／负反馈端 “浮地” 的功放 上一例功放在接地上力求减 少布线电阻以净化信号回路，而图 14所示的功放设计上似乎是反其 道而行之，它利用电阻R(一般在 l0 Q左右)将输入／负反馈的“地” 独立并对电源的0V悬浮起来，起 隔离作用，以维持信号源头的纯 净。从目的上说与上例是一致的。 该功放从电路设计到印板布局都 是对称安排的，电路方面是互补差 分输入级一共射一共基激励级与 MOSFET输出级的组合。印板方 面输入级的接地电阻R应按图14 连接电源 0V线的中点，切不可接 图 14 “浮地”功放的接地 到A或B这两侧。这也表明在实 际布线中不管去耦电容 (图中的 C+／C-)是在印板两侧还是在中 间，我们选择 “地”都是两者印制 线的中点位置。 笔者认为图14这类采用 “浮 地”技术的功放最理想的并非“双 单声道”，而是完全的单声道 (即 每声道一个机箱)设计。 5．并联一点与大面积铺铜接 地的完美融合 有设计者认为采用大面积铺 铜制作的线路板完成后的功放其 音乐细节表现力不足。事实上这 多半是因为地线处理不当所致。 对晶体管功放而言，复杂而 考究的电路设计是能弥补半导体 元件的不足和最终获得理想的音 质重放效果的。复杂的电路通常 要用到双面或多层的铺铜印板，进 而大面积的有效接地 ，这是解决 层间干扰及外界干扰、提高信噪 比和稳定工作的重要手段。而恰 恰是因为“大面积”的原因往往容 易造成接地点分得不清，最终没 有达到并联一点到地的要求，所 以功亏一篑。 (1)“终极”电流负反馈功放 图l5所示的印制板布局和本 刊2008年第7期笔者另一篇文章 中的图1均出自同一款电流负反 馈功放。该功放是国外设计者的 作品，也是迄今为止笔者所见过 且仿制过的素质最高的功放。该 功放是全对称结构，就原制作(仿 制时由于元器件的代用等 ，不可 能达到原作一样水平 ，但主功放 印板必须按原作布线)而言，其电 路、印板、用料等可谓非常考究。 ①电路大量采取并联驱动设 计，除了输入级没有像金嗓子那 样使用最新的 MCS(多单元电路 并联)结构外，其他像Cascode激 励级采取3组串联一并联、电流推 动级为三管并联、输出级则四管 并联、输出继电器使用双触点的 3个并联。 ②电源方面，每声道2个各 H 一F 笔 谈 会 _二 查垄 500VA的环牛、3个小功率方牛、 6个各22000 F的大电解电容， 足以提供 l 000W 的额定功率和 ±30A以上的峰值电流。如此大 的电源容量其实最值得发烧友甚 至专业厂家注意的还是解决电源 接通瞬间的浪涌电流问题。发烧 友 自制功放喜欢用大电解电容滤 波，但很少在电源变压器一次侧增 设电流限制用的软启动电路。笔 者甚至不止一次地见过某些国内 名厂生产的功放其电源主滤波电 容高达十几万微法而不使用上述 软启动电路。而这样一来，一台仅 500VA电源容量的功放竞要在变 压器一次侧装设 l 0A的保险管。 过大的冲击电流会瞬间击穿整流 管 (特别是肖特基二极管)、损坏 电源开关甚至功放板。因此图 l5 的功放每一个电源变压器(功率 级)配合一套限流启动电路以免烧 坏元件。 ③原作使用的功率晶体管是 东芝半导体的顶级品2SC5359／ 图 15 “终极”接地详解 二 一查查Il H⋯i-- !~、i笔谈会 ——————1'I 1 t恢 2SA1987，每声道4埘并联，其规 格是±230V／l5A／180W。记得 金嗓 子 M 8 0 0 0 使 用的是 2SC5358／2sA1986，在规格上 与 同厂的 2SC5200／2SA 1 943之类 差不多，但音质和大电流线性方 面不可同口而语，可惜的是在国 内音响元件市场难觅其踪～ 一这 也是DIY发烧友的无奈。笔者仿 制该机时用的是二垦2SC3519A／ 2SAl386A，现扣‘算以ON安森美 公司针对东芝型号升级改良而推 出的 MJL328lA／l302A代之。 对图15功放板有兴趣的读者 J．参阅本刊1999年第l0～ll期的 仃关文章 (不过陔文图7中D5～ D8的极性标注有误，请注意)。 (2)“终极”印板接地 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 详 解 最后我们来看看图l5是如何 将并联一点接地与大面积铺铜方 案贯彻始终的。 ①从防I 干扰的角度考虑， 电源线 “}”、“一一”与 “地”的作 用是一致的，图l5的a区(功率晶 体管的引线附近)上方铜面是“+” 电源，而背面则是 “ ”电源，b区 的 方是输出，背面则是电流放大 器的 “地”。同样，图l5余下的C、 dSHe区背面绝大部分的铜箔面分 别被输入级 (C)、电压级正、负半 周 (d和e)的 “地”占据着，而 印板上方位于电压级 Cascode晶 体管散热片的位置 (图中阴影部 分)也覆盖大面积接地电源铜箔。 可见印板设计具有优 良的抗干扰 特性和维持各级稳定工作的能力。 ②图l5中b～e各区的 “地” 以各自所在的放大区域为界(见图 中粗黑线)并联一点接至电源地 (P G)。也就是说，即使是大面积 铺铜，也是在并联一点接地的原 则下进行的。 ③严格区别接地点的性质以 防止信号地回路受污染。这是本 机接地技术的焦点所在，其实前 文已提及过“单声道多个地”就是 要严格区分印板的电源地和信号 地。图 1 5中大面积接地的部分 是电源地的性质，包括各级的稳 压电源、恒流源和去耦电容等，它 们都在各自区域内接到大面积的 铜箔而最后汇流到P G点。大面 积的铜箔也保证了电源地具备很 低的内阻。本功放板弱信号回路 的 “地”见图15中C区的中部三 线交 部分。这是显著的星形地 回路 ，包括 “+”、“ ”输入端和 电压放大级负载电阻的“地”共3 路。它们之间的交点由JP2以最 短的距离连接扬声器的 “”回路 (LSG)以实现电流负反馈功放的 输入～输出端⋯0’电流 (相位)失 真 (电流负反馈在这点上要求比 电压负反馈更严格)。 ④一般功放采用多管并联输 出时往往将 同极性 的大功率管 (NPN和PNP)分别置于散热器 的两侧以利十电源的布线，如图 l6所示，但图15的 l4个功率管 (包括 8个大功率管、6个中功率 管)是以 “梅花『自1竹”的方式安装 的，即每一组 (一个NPN和一个 PNP，推动管亦然)构成一个输出 单元。这样，无论从电流驱动的互 补性还是热量的均匀分布方面考 虑都给人“四单元为一体”的说服 力，的确无懈可击。 I J I l l I J I l一散机片 无线 电与 电视 杂志2007年合订本出版 本合订本汇集了2007年 无线电与电视))杂志的全部内容，全书共768面。主要栏目有 “名器精解”、 “视听世界”、“Hi—Fi之友”、“音响技术”、“节目源揽胜”、“电视天地”、“视听技术谈”、“发烧大特写”、“发 烧杂感”、“Av品味”、“耳目一新”、“名机电路鉴赏”、“Hi—Fi制作室”、“Hi—Fi实验室”、“Hi—Fi笔谈会”、 “Hi—Fi特稿”、“Hi—Fi小制作”、“Hi_Fi小经验”等。所选的文章脍炙人口，深受广大音响发烧友和无线 电爱好者喜爱，内容融知识性、技术性、实用性、维修性、资料性于一体，值得发烧友参考、珍藏。 每册定价60元，免邮费。 邮购地址：上海市钦州南路71号 ((无线电与电视 杂志 邮编：200235 本刊编辑部 44