『正迴授』與『負迴授』(2

/吳立民

上次用周遭的事物來比喻『正迴授』,現在拿個電路來示範一下。

假設:有一個正迴授放大器,具有『十倍』的放大率,其動作的電壓(就是給他的電源啦)為正負20V

狀況:輸入0.1V,討論其動作。

  1. 輸入0.1V,輸出1V。(放大率十倍,0.1*10=1V
  2. 輸出1V回到輸入端,成為輸入1V的狀態。(正迴授使然,把輸出電壓迴授到輸入端去了)
  3. 輸入1V,輸出10V。(放大率十倍,1*10=10V
  4. 輸出10V回到輸入端,成為輸入10V的狀態。(正迴授嘛)
  5. 輸入10V,輸出100V!不可能,因為供應電壓只有正負20V,所以輸出到20V就『爆了』,到此為止。

上述的過程非常、非常快,因為電跑的速度非常快的緣故,也因為正迴授的存在,其實只要有一個很小的觸發訊號,不必0.1V,或許0.000001V,就足夠讓輸出『爆了』。

要得到0.000001V0.0000000001V,實在太容易了!手指摸一下輸入端(手上帶雜訊嘛!),打個噴嚏、或者是來自電源的雜訊,都足以觸發,也就是讓輸出『爆了』。

在實際的電路上,並不見得對所有頻率的訊號都一視同仁的正迴授。或許這個特定電路在1KHz時正迴授,也有可能是10MHz,如果此時把輸出端接到『示波器』上觀測,就會看到漂漂亮亮的10MHz正弦波。

這個現象,稱為『振盪』。用不著什麼輸入訊號,就跑出輸出訊號,就是『振盪』。

容我打個岔,說點廢話。雅瑟的阿水曾笑說,一堆博士都號稱自己的DAC擁有超低Jitter,什麼幾個pSppm的,如果真的那麼厲害,那千萬別做DAC,太難賺了!不如改賣標準振盪器。HP幾個非常精準的Clock都貴上天價,可是卻未必有這些DAC『宣稱』的特性好呢!

同樣的道理,如果電路發生10MHz以上的振盪,不要難過、不要急著否認,因為訊號產生器要弄上10MHz的正弦波也是不容易的,起碼成本不太低。最近DZ想要搞個訊號產生器電路給網友用,可是那個只花NT:200的東西就只能振上200KHz ,再上去,可就花錢了。

下面算是一個示意圖。大家都知道放大器有反相、非反相輸入,如果訊號從輸出回到反相輸入,算是負迴授;如果回到非反相輸入,那就算是正迴授。(粗略的講法)

 

當然,也有很多例外的狀況。如果正負迴授路徑上有一點電容、電感的元件,多少會讓訊號提前、延後的。原本是負迴授的路徑,卻可能因為訊號延遲180度而變成正迴授。

但面對幾乎純電阻或非抗性的元件時,其實問題很單純。只要您發現放大器竟然莫名其妙拉了一個正迴授途徑,就要稍微留心了,這可能是一部會振盪的機器。

振盪有什麼了不起?有人說了。放大器的頻率響應了不起幾百KHz,喇叭才到20KHz,又聽不見!

同樣的道理,我倒要問了,紫外線有什麼了不起,又看不見,有什麼好怕的?(可是偏偏會導致皮膚癌)

喇叭發不出10MHz,但卻能感受到10MHz。這個訊號無時無刻的在喇叭線圈上做功,24小時不停的做功、消耗能量,久而久之,喇叭單體因散熱不佳,就燒了。

喇叭單體散熱不良是很正常的,因為沒有人會24小時聽音樂,但不關機的朋友卻是很多(我也不關機的)。當您休息時,喇叭線圈受到10MHz振盪荼毒,可沒歇著。

老天,別說您的喇叭單體強壯,不怕振盪;這就像是您說自己皮膚粗勇,不怕紫外線一樣,不怕一萬、只怕萬一。

上個月租了『世界末日』的錄影帶來看,描述NASA派了兩部太空船上去隕石『打洞』的故事。NASA跟那位Die Hard,一直死不了的『布兄』說,派兩部太空船的目的是:

NASA never take chance.

(太空總署不冒險、不碰運氣)

如果一艘太空船掛了,還有另一部,兩部都掛了,只好認命。

裝擴大機、玩DIY音響也一樣,Never take chance,如果明知山有虎,就別向虎山行。電路分析的目的就在這裡,我們可以預測一些危險狀況,這些狀況或許永遠不會發生,也許下一刻就發生,沒人知道!

但只要有可能,就應該避免。當維持『放大器穩定』與『調音』技術發生衝突時,我選擇前者。我們想造的是,是可以長久聆聽的器材,而非曇花一現,聲音雖佳、卻危機重重的。請看續集