Marshall Leach的雙快槍後級原文/W. Marshall Leach, Jr.;譯/DZ |
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DZ推出的雙快槍後級電路板本電路早成稱為雙快槍，目前又改名為Leach Super Amp經過幾次改版：
正文：許多朋友來信提到，希望我可以將那部在Audio Magazine上公布的第二部作品寫在網頁上，讓更多人一同分享這部稱為雙快槍的270W功率擴大機。在最初發表的作品中，我使用正負85V的電壓供電，而這個電壓可以提高到正負93V，獲得高達300W的輸出功率！這部擴大機可以做成雙聲道或單聲道，我當年製作時，是規劃成兩部單聲道擴大機來使用，因為散熱片、變壓器、濾波電容的體積與重量都太大了，一定得分裝在兩個機箱中才行。 當時Audio Magazine的編輯Gene Pitts將那邊文章定名為「製作一部雙快槍後級」，Gene後來提到，他之所以想到這個題目，是來自馬克吐溫作品中，手持雙槍的人物。不過，我在喬治亞大學的學生，都不說那是雙快槍後級，而將他稱為Leach Super Amp，Leach的超級後級！雖然大多數的學生都是裝配另外一部LOW TIM後級，不過玩Leach Super Amp的也不在少數。我很訝異的是，許多人裝配這部擴大機的目的，單純就是需要更多的功率，還有一個學生更離譜，裝好了這部超大功率的擴大機後，結果沒有喇叭可以用，於是，就在輸出端接上幾個功率電阻，然後用訊號產生器提供訊號，擺在臥房裡當暖爐用。 本文提到的電路跟原始的雙快槍電路相比，做了不少改進措施。部分的電路進行簡化，電路板的規劃則更為精巧、緊湊，而驅動級的晶體則改放置在電路板上，而不是固定在散熱片上。另外，電路也採用在LOW TIM後級中導入的前授補償技術。 在原始的電路板上，我們規劃了八個五瓦電阻，每個電阻與一個輸出晶體的射極串連，但在新的電路板規劃上，其中的四個電阻已經挪到散熱片上，直接與晶體腳座相連，此舉不僅可以減少電路板的尺寸，也減少電路板與散熱片之間的八條連線。從我們後面提供的圖示中，讀者不難理解應該如何處理這些電阻與每聲道的散熱片間的連接。
圖示與講解如果您打算將本文附上的電路圖列印出來，記得應該先設定為垂直印刷，而圖檔均為常見的PDF格式。 在2000年十一月時，我發現Adobe Acrobat Reader 4.0跟過去的版本略有不同，除非先在列印選單上進行設定，否則無法印出正確的尺寸來。在我的HP LaserJet 2100M的列印選單中，有四個選項，當選擇Print As Image，同時不勾選其他三個選項時，列印的比例才會正確。你必須去除Fit To Page這個選項才對，不過，當使用不同的列表機時，出現的選項可能會有不同。舉例來說，當使用HP DeskJet 970 Cxi時，你就應該選擇「Picture Mode」而不是「Page Mode」來獲得正確的列印尺寸。
電路板的規劃我沒有供應雙快槍後級的電路板，如果你打算裝一部，就得自己做這塊電路板。上面的圖示中，已經包含了零件面與銅箔的軌跡，其中一張圖則是單純的零件面，記得放大約1.5倍來使用。另一張圖則僅包含銅箔面，注意，所有的圖案都是從零件面的投視角度來繪製，因此得記得將銅箔面的反過來使用才對。電路板尺寸為四吋乘以六吋，根據我的經驗，電路板沒有任何錯誤。不過，讀者裝機前應該格外謹慎的檢查電路板是否有誤，避免造成任何問題。 建議製作這塊電路板的人，一定要自己洗PCB的經驗才行，或者去找一些類似感光電路板的方式來處理，有一種稱為Press and Peel Blue的產品，可以製作0.01吋細的電路板軌跡。這塊雙快槍後級的電路板上，最窄的銅箔軌跡為0.03吋。PnP Blue基本上是一個轉印紙的構造，可以將雷射印表機上的碳粉轉印到電路板的銅箔面，抗拒氯化鐵的腐蝕作用。 在電路板腐蝕完畢之後，應該將電路板清洗乾淨，同時塗上一層薄薄的助銲劑，接著上一層薄薄的銲錫保護，注意，應該使用內含助銲劑的銲錫，而不是純錫，否則將會難以焊接。鑽孔時，應該選擇正確口徑的鑽針，建議使用的口徑為：小銲點：0.032吋；中型銲點：0.04吋；大型銲點：0.059吋；端子使用的銲點：0.125吋，記得務必使用銳利的鑽針鑽孔，不然很容易在鑽孔時，不慎將銅箔拔起，破壞電路板。
雙快槍電路分析如果讀者曾經比較過雙快槍與LOW TIM的電路圖，會發現兩者之間的存在很大的相似性。事實上，我們可以想像在雙快槍後級之中，隱藏了一個LOW TIM電路。而兩者最大的差異，在於我們將LOW TIM加入了許多晶體串接的結構，產生了雙快槍，如此一來，我們可以讓每個晶體必須分攤的電壓降低，同時提高擴大機整體的供應電壓，大幅提升輸出功率。 基本上，我們解析LOW TIM電路的概念可以完全應用到雙快槍的電路上，兩者最大的差別在於晶體Q22至Q31。Q22以共基極的組態工作，承接Q12的輸出，兩個晶體構成一個串疊的結構。Q22的基極與R52、R54的接點相連。這兩個電阻的數值相同，構成一個電壓分割器，切割喇叭輸出端與擴大機正電壓之間的電位差。如此將可迫使Q22基極電壓浮在擴大機正電壓與喇叭輸出電壓中間。同樣的道理，Q13與Q23也形成一個串疊架構，R53與R55迫使Q23的基極浮在喇叭輸出電壓與擴大機負電壓之間。而Q22與Q23的加入，使得Q12與Q13的集極與射極電壓得以降低一半，因此在高電壓操作的環境下，可說是非常重要的。 Q24與Q25同樣與預推動級的Q14與Q15成串接的架構。因此Q25的基極電壓會浮在輸出電壓與擴大機負電壓中間。Q24與Q25的加入，將使得橫跨在Q14與Q15的電壓減半。同樣的道理，Q26到Q31的電晶體，也可以分攤Q16到Q21的電壓，只要將電晶體以上述的方式串接，我們就可以將擴大機的供應電壓加倍，獲得更大的輸出功率。 LOW TIM的基本架構與細節完全應用到這部雙快槍後級上，在電路板上有兩個短路點千萬不能忽略。在電路板Layout圖上，我標示J。另外，如果C6A使用無極性電容，就必須在C6B上銲上導線來短路。關於這點，我在LOW TIM後級的零件表上有解釋過。因為功率晶體多達八個，因此每聲道需要兩個大型散熱片才行。Q18、Q20、Q28與Q30共用一個散熱片，而Q19、Q21、Q29、Q31共用另外一個散熱片。電阻R61至R64則連結在散熱片上的Q18、Q20集極與Q19、Q21集極。D1到D4的偏壓晶體則可以固定在任一散熱片上，因為兩個散熱片的溫度大致相同，因此沒有必要將晶體兩兩區隔擺在兩個散熱片上，增加裝配的困難度。我們透過控制Q7的方式來掌握Q22、Q23集極之間的電壓差，將擴大機的靜態偏流設定在120mA，使得每個散熱片上的熱消耗與LOW TIM擴大機相同。
電路板測試當讀者將零件安裝到電路板上之後，可以利用LOW TIM電路板上類似的測試程式來驗證電路。首先，你必須先將Q7短路進行測試，並且在擴大機輸出端與Q16與Q17射極之間銲上100歐姆、四分之一瓦的電阻。如果你的電源供應器無法提供正負85V~93V的高電壓，也可以使用低電壓進行測試，不過我建議電壓至少要有正負50V才行。另一個作法，就是拿幾個實驗室的電源供應器串接，獲得85V~93V的高電壓。我經常使用兩個HP的電源供應器來串接使用，沒碰上什麼問題。為了保護電路板，你應該在正電壓與負電壓間串上100歐姆的限流電阻，如果擴大機電路板一切沒有問題，在這個限流電阻上所產生的壓降應該低於1V。在電路板上有兩個接地線，在測試時，兩條線都必須接上去。 毫無疑問的，預先測試電路板是非常重要的一件事，因為任何微小的失誤，都可能燒毀功率晶體。一般來說，我都會使用具有限流保護功能的電源供應器來測試還沒有接上功率晶體的電路板。就算是將整部完成的擴大機進行測試，我也會使用有限流功能的電源供應器，而不是雙快槍自己的電源供應電路。在擴大機接上功率晶體與自身的電源供應電路之後，我會找一個自藕變壓器，漸漸的將交流電壓從0V提升到120V，同時以訊號產生器提供輸入端正弦波，隨時以示波器觀察擴大機輸出端的反應。如果發現示波器上發生任何異象，就會立刻將自藕變壓器轉到0V，並改用實驗室的電源供應器來檢查電路。當然，在初次測試時，我多半也不會加上任何負載，避免造成傷害或危險。
零件表除非下面有特別提到，否則雙快槍選擇零件的標準其實跟LOW TIM是差不多的：
電容
電晶體
二極體
電阻
散熱片
電源供應器電源供應器的電路圖跟LOW TIM差不多，大同小異，除了下面特別提到的以外，基本上零件是相同的：
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