LM675T 25瓦擴大機製作文/圖 曾錦桐 |
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Q :『我不懂電子學，也還沒拿過烙鐵，有可能自己裝一套音響嗎？』答案是肯定的。裝一部會唱歌、而且唱得不錯的擴大機，其實並不需要太多的背景知識，只要花點時間去看懂電路圖，有把握在幾秒內完成錫銲的動作，大概已經成功大半。剩下的一半，則需要付出耐心與細心，逐一完成每個銲點；遇到突發狀況，學著漸次排除臭蟲，培養對電子電路的基本認知。 以下，我們將以條列的方式，從各種角度去指導初學者認識這個非常簡單的LM675T擴大機，輔助實際的裝機動作。 Q :『前級？後級？綜合擴大機？到底是什麼？』對初次接觸音響或DIY的朋友而言，經常搞不清楚前級、後級與綜合擴大機的關係。「前級」的主要目的在於控制訊號，包括音量的大小、訊號的選擇（選擇CD、LD或收音機等訊號），另外也提供一些增益（也就是放大率）與阻抗匹配、緩衝的工作。 「後級」的主要目的在於將訊號放大至足以推動喇叭的程度。 「綜合擴大機」就是前級與後級的綜合體。 如果只使用一個訊源，如您只聽CD，CD唱盤上也有音量控制的功能，那可以考慮省略前級；如果不幸沒有音量控制的功能，也可以自己用可變電阻在幾分鐘內接一個音量控制器來用。 照這樣說來，前級豈不是可有可無？當然不是。如果喇叭效率偏低，就需要前級來提供更多的增益（更多的放大倍數）；CD唱盤的輸出阻抗太高，就需要前級來執行緩衝、匹配的動作。我們或許可以這樣歸納：沒有前級，一樣可以發出美妙的樂聲，但加上一部設計妥善良好的前級，卻有機會讓表現更上一層樓！ Q :『LM675T是用來裝前級、後級，還是綜合擴大機？』LM675T是由National Semiconductor製造的小功率OP，小巧玲瓏的TO-220包裝（TO-220是一種半導體包裝名稱）下，可容許25W的輸出功率，算是相當優異。LM675之所以適合初學者裝機，關鍵在於周邊電路的簡潔，只要在五隻腳上接上三個電阻、幾個電容，上電、就順利動起來了。 LM675T可以拿來裝前級，而且還是輸出阻抗極低的前級；也可以拿來裝後級、推喇叭。如果打算把LM675T當成綜合擴大機來用，只要在後級電路前加裝音量控制可變電阻，就能達到控制音量的目的。音量控制可變電阻的接法並不困難，請參考自己裝追擊系列->OP前級製作->OPA134前級系統配線中的「被動前級」一節，即可明瞭。 請網友參考下面這個電路：
這就是我們即將製作的LM675T擴大機電路圖（正確的說，是後級擴大機），雖然電路上沒用幾個零件，但卻獲得日本MJ無線與實驗雜誌（日本極為有名的音響DIY刊物）極高的評價。以下我們逐一解釋這個電路。 Q :『這個電路會放大幾倍？』LM675T在使用上，NS原廠建議至少要有10倍以上的放大率，才能讓電路工作在穩定的狀態下。我們在此設定的放大倍數為21倍，這是一般後級慣用的數值。這個21倍的算法很簡單，就是： (R1+R2)/R2 => (20+1)/1=21倍 如果打算把增益提高（譬如遇到效率偏低的喇叭），可以增加R1的值，譬如將R1提升到30K時，增益為： (30+1)/1=31倍 設定增益就是這麼簡單！ Q :『LM675T第一腳上的20K有何用途？』這個電阻是用來決定輸入阻抗，並提供OP輸入端微量的電流通路。如果目前輸入電阻為20K，代表此時的輸入阻抗約為20K；如果將此電阻拉低至10K，則本後級輸入阻抗即為10K。就LM675T而言，輸入阻抗不宜過高，否則將會導致輸出中點偏高的問題。 Q :『什麼是輸出中點？』LM675T後級擴大機的輸出是以0V為中點，上下擺動電壓（請想像正負不斷交換的交流電）。如果中點電壓偏高（如超過0.2V），勢必會將此直流電壓灌入喇叭，造成喇叭的磁化現象，就像對電磁鐵充磁那樣。 輸出中點的量法，就是將三用表一端搭在輸出端，另一端搭在接地端。量測時以數位電表為佳，因為不必擔心正負電壓的問題（中點電壓有可能偏正或偏負），如果只有指針電表，發現指針逆打時，請將探棒交換過來即可。 Q :『R2下方的220uF有何用途？』這個220uF電容是用來造成百分之百的「直流迴授」，就是讓輸出端上的直流變化全數反映到LM675T的反相輸入端，進而抵銷，達到動態監督輸出中點的目的。加上220uF電容後，對於輸出中點的抑制有正面意義。 Q :『LM675T的第五與第三腳上各有一個0.1uF電容，用途為何？』這個小電容有人稱為Bypass旁路電容，比較準確的講法是Decouple反交連電容，目的是求取LM675T工作的穩定。對OP而言（運算放大器，LM675T，LM3886、LM3875或OPA134、OPA627…都是OP，只是輸出功率大小不同），由於設計製作相當精巧，因此對電源的反應也較為靈敏。如果正負電源線拖得太長，會造成一定的電阻，流過電流時，便會形成壓降，這個壓降有可能是電路不穩定的根源。加上反交連電容可以解決這樣的困擾。 或許有些OP放大電路並不加上這兩個小電容，這將使得電路穩定性大打折扣，千萬不要省略這道手續！ Q :『LM675T第四腳輸出端有個10歐姆與0.1uF串連的網路，有何用途？』這稱做喇叭補償網路，可抑制振盪，考慮電路的穩定性，非加不可。 Q :『好像多數的零件都用來維持電路穩定的，是吧？』沒錯！設計擴大機最根本的關鍵，就是維持電路的穩定性。難道是因為LM675T不夠穩定，才需要這些零件？大錯特錯！省略反交連電容、喇叭補償網路，這個小OP同樣能正常工作，但這絕對不是正確的用法。 許多人以「電容影響音色」為理由，取下這些電容，殊不知此時已將電路推往不穩定的邊際，換一對喇叭、或是電源上的波動，都可能觸發振盪！設計電路，我們應大幅提高穩定性，遠遠拉離不穩定的邊際，這才是正確的電路處理技巧。 任何設計都應力求穩定，不應有任何例外。 Q :『談談零件的選擇吧！』所有電阻，可採用1/4W以上者，輸出端的10歐姆，建議採用2W。使用碳膜或金屬膜電阻均可，廠牌不拘，精密度在5%以內。 所有電容，耐壓應在50V以上，裝配時請注意電解電容極性。0.1uF的反交連與喇叭補償網路電容，建議採用無極性塑料材質（金屬膜電容），或Mylar麥拉電容亦可，但耐壓高些較佳。 Q :『LM675T需要散熱片嗎？』LM675T平時流過18mA的電流，會有一定的發熱量，必須加上散熱片。根據製作經驗，可以採用大約一個手掌大的散熱片來應付兩聲道。我們建議每個LM675T各用一個散熱片，省去絕緣的問題。（LM675T背部金屬與第三腳相通，因此帶負電壓，如果兩聲道共用一個電源，負電壓導通則無妨。） 如上所述，建議直接將LM675T鎖在散熱片上，但此時散熱片帶負電壓，應避免與機殼接觸（我們的作法是將散熱片立在PCB上，與機殼自然絕緣），如果非接觸不可，請以墊片做好絕緣工作。 Q :『電源供應器該如何處理？』電源供應器由變壓器、二極體、濾波電容（採用6800uF/50V電解電容）組成，負責將110V的交流電降壓（變壓器的工作），轉換為直流電（二極體的工作）並透過濾波電容減少電源中的交流成分（亦稱為漣波）。 變壓器可採用22-0-22者，建議電流在3A以上，如果找不到相似的變壓器，使用輸出電壓略低者亦可（但會稍稍降低輸出功率）。二極體建議採用3A/100以上（耐壓100V；耐流3A以上的二極體，而非穩壓二極體！）。濾波電容採用6800uF/50V（在耐壓足夠的範圍內可靈活選用，但容量不應低於3300uF） Q :『還有其他需要注意的問題嗎？』這個LM675T後級的電路是極為簡潔的，在零件準備妥當後，應該可以在很短的時間內裝配完成，讓入門者立刻感受到DIY的樂趣與快感！由於電路簡單，因此可以考慮使用萬用板拉線，但學著洗一塊PCB也未嘗不是件有趣的經驗。
以感光電路板來製作PCB並不困難，曝光條件也有很大的寬容度。製作方式請參考自己裝追擊系列中其他文章（LM3886/DAC製作…等）。我們建議初學者多瀏覽幾次站上的裝機報告，建立一些「感覺」。如同打球需要「球感」一般地，裝機之前也最好能培養一點「電子感」，才能更直覺地完成DIY的工作。 當然，如果裝機時遇到任何問題，不管是艱深或極度淺顯的，都請大膽的在『DIY討論區』發表出來，讓大伙一同動腦筋解決。在『DIY討論區』公開討論將能使更多人受益，也能更有效率的推廣DIY樂趣。 Q :『LM675T的25W不夠看，怎樣榨出多一點的功率？』對一般人來說，只要變壓器夠水準、容量充裕，25W的LM675T已有小功率戰勝大功率的水準，在音質的細膩度上更非大功率後級所能比擬。 但或許有網友需要更多的功率來伺候低效率喇叭，又想兼具LM675T的細緻，那該怎樣做呢？使用橋接技術！電路圖如下：
橋接的原理，就是加上一個反相器（本電路由OPA134構成），讓上下兩個LM675T輸出互為反相。當喇叭跨接於兩個LM675T輸出端時，輸出電壓恰好加倍（想像一下，當上方的LM675T輸出+1V時，下方LM675T恰好輸出振幅相同、反相的-1V，跨接其上的喇叭也就承接了+1-(-1)=2V的訊號）。輸出電壓加倍，則輸出功率將為四倍（輸出功率正比於輸出電壓平方）。但考慮到OP輸出電流與電源供應電路上的損失（如變壓器功率不足），輸出功率實際增加約為三倍。 透過橋接架構來增加功率是常用的技巧，對於擴充OP的輸出能力而言，極為有利。曾裝過LM3875/3886的網友也可參考以上電路，加上一個簡單的反相器來合併兩聲道的輸出能力，造一部更大功率的後級擴大機。 Q: 零件何處尋 ?DIY ZONE for audio 即日起供應 LM675T 電子街概況 有全省各大電子街導覽 DIY新鮮人必看 |
