LH0032高速運算放大器試作

文/fyca

如果您是DIY的擁護者一定對於NS這家廠商不會陌生，NS生產了不少高品質、高價格的音響用的電子元件，這當然不只是局限於音頻專用其應用範圍是相當廣泛的，音頻只是其中一項運用而已，本次一系列製作首先就以NS所生產的高品質、高速度LH0032 IC元件為主角。

本機完成照片[為求對照另一聲道散熱裝置已經取下]

前題


到目前為止不管是日製、美製、或者是歐製其前、後級擴大機大都採用全對稱設計，一部放大器好壞、穩定與否可說是決定於其差動電路和恆流原的設計，以早期Mark Levinson 的JC－3後級擴大機為例，在其差動電路裡面他就使用NS的2N5566 N通道FET，然而P通道依然使用分離的E175 FET，此時筆者在想他是如何去配對，一般N通道與P通道FET的Ides相差甚大，如果沒有相當數量的FET與精密儀器是無法完成的，對於一般業餘者簡直是天方夜談也不太可能，筆者曾經因要組裝一部以FET晶體設計的差動電路後級，去挑選K170與J74只挑選其中Ides而已，從2千多顆中的FET挑選結果最後堪用的不到10對，因其N通道與P通道差異非常大N通道的FET比P通道FET往往都大一倍以上，所以要匹配FET是有很高的困難度一般業餘者是不太可能，要不然市面上所賣的配對FET價格一直都高居不下當然是有其原因的，在這裡我們也不要去怪人家賣那麼貴，所以說類似Mark Levinson等大廠把東西賣那麼貴是有其原因的，在此各位看官也不必太灰心NS他替我們解決此方面的問題，NS他有生產一系列的高品質的J－FET 晶體及一些超級固態元件，像是2N5566 N通道FET 、AH5210CJ P通道FET為例匹配特性就相當完美，這當然還有其它的高品質元件由於版面的關係不能一一介紹，本次試製是以NS的高速運算IC LH0032，其前端差動晶體使用 N通道FET完美匹配良好的恆流源設計非常適合我們的高速與高品質須求。

本次的主角LH0032 高速IC的外觀

LH0032內部等效電路

本機線路圖

本次製作跟以前一樣只談實作不談理論


此顆高速IC如果想把它設計成音頻用10倍放大器時，在規劃電路時有別於一般OP IC，為講求高速度與高穩定性的原意所以在設計電路板時其周圍的電子元件盡量越靠近IC接腳越好而且外部的引線也是越短越好，不然就有失其高速度的美意了，此顆IC外部只要少許的幾顆電阻與幾顆電容就可完成放大工作，但其輸出補償電容並未設計在IC裡面，所以此IC在工作於20倍以下時，必須要在其第3腳與第2腳之間接上一顆約3至10P的小電容以防止振盪與鈴振的情形發生，此時最好是配合示波器加可變電容來調整所須要的容量，試驗好了再換上相對數值的固定電容，一般情形下此顆補償電容約在3P至5P左右即可防止振盪情形發生，此顆電容容量如果太大會影嚮其回轉率與高頻工作特性，所以在試製時此顆電容最好使用擅常高頻工作的陶瓷或是雲母電容。

[測試時輸入端要用一顆10K電阻接地]


筆者是使用日本的SOSHIN銀雲母電容如下圖所示

上有1000G文字即是

由於此電路要工作於高速度所以電源部份設計與所使用的旁路電容也不可以等閒視之，其旁路電容也是使用日本的SOSHIN電源旁路專用電容，它有4隻接腳其特性相當良好也是電源專用電容，日本有些自作的雜誌與DIY愛好者特別喜愛用此顆電容來當電源旁路電容。

本線路非常簡單本想用萬用組裝發現效果不好而已容易產生振盪，沒有辦法所以硬者頭皮再洗一次PC版為求更好就把他規劃成兩聲道獨立，這樣一來不管是串音或者是共模排斥比也比共用一塊PCB還好，此棵高速IC其輸出偏置電壓非常低都在10mv以內，如果看官是完美主義者也可以加上DC伺服電路，也可以在IC第3腳與第4腳裝上一粒10K多圈可變電阻當作輸出中點電壓補償電路來調整輸出偏置電壓為其真正0V，筆者生性較懶為了省其麻煩乾脆就在輸出的地方加上一顆高品質的金屬膜電容，這樣一來如果中點電壓如果有偏離有此顆電容擋住也不怕弄壞你的DC擴大機，此機裝置完畢當然要儀器來試試它的能耐，接上涵數訊號產生器與示波器，先從1K方波不出所料很輕易通與輸入波形完成一樣，加到500K幾次沒有圓角的情形發生往上到2MHZ還是一樣，此顆高速IC真正是不簡單，暫時把補償電容取下看看它能工作到多高頻率，奇怪沒有振盪情形發生可能是接上負載的關係，一樣用方波測試頻率一直往上加頻率到達2.5MHZ時方波才有圓角情形發生，換上正弦波測試輸出訊號一直到7MHZ輸出訊號才會衰減的情形，往上加到我的訊號產生器的極限13MHZ一切情況還可以接受，一般OP IC 在1MHZ時就很難通過測試了，這顆IC的確是高品質運算放大器。

此顆高速IC在工作時會產生約1W的熱量原廠建議必須要裝上適當的散熱裝置，由於在市面上找不到專用散熱片，所以筆者就用一般電腦 煮雞版 晶片用散熱片用電鑽鑽4個小孔直接鎖住IC上，這樣一來散熱片方面就解決了。

至於此顆高速IC聲音如何呢這就要各位網友自己去感受了，吃鹹或吃淡必竟個人所好不同我也不會形容，當某人跟您形容這部擴大機聲音如何時此時您要怎樣應對呢？如果他跟您講這部機器高音很清晰嘿相對的這部機器低音一定不怎樣，如果反過去這部機器低音如何好那高音肯定很朦朧，不過此顆高品質IC不會讓您失望太大。

本次製作到此為止如果各位網友不嫌棄當然就會有下一集，由於沒有讀過書所以只能實作沒有辦法談電路分析的高深理論所以望請各位網友海涵，下次再以NS的LM394超級匹配晶體與LM318所製作的高品質前級放大器，如果還可以再以NS的2N5565與AH5210CJ為差動晶體設計的MOS－FET DC 100W後級擴大機，當然不會只是晶體雞後面還有DC式真空管前級與以EL34真空管為主角的A類30瓦真空管管雞。