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如何解決音響放大器電流聲?
發(fā)布日期:2019-9-17 點(diǎn)擊次數(shù):
有很多朋友經(jīng)常受到放大器的電流聲困擾,大部份朋友都認(rèn)為電流聲是因?yàn)榻拥夭涣妓拢谑潜闩Π逊糯笃鞯耐鈿そ拥,甚至把整個(gè)放大器用金屬罩子屏蔽,但電流聲依舊,苦無對策……
各人對電流聲定義不一,先要找出你遇上哪一種電流聲。
超過一半的情況下,都不是接地出了問題。電流聲更加不是由靜電引起。
但綜觀不同朋友的描述,「電流聲」都是:
● 連續(xù)不斷的噪音
● 噪音的響度頗為穩(wěn)定
● 通常都是低頻噪音
綜合各方朋友的遭遇,「電流聲」可籠統(tǒng)歸納為以下幾種情況引致:
電源漣波噪音 (Ripple noise) ,即交流啍聲 (Humming)
感應(yīng)噪聲 (Pick-up noise) 包括人體拾波噪聲 (Body pick-up)
線路板走線 (Layout) 或接地布局 (Grounding topology)
不良地線噪音 (Ground noise) 及循環(huán)接地 (Ground loop)
機(jī)內(nèi)布線及屏蔽策略不良 (Bad wiring and shielding strategy)
交流啍聲
交流啍聲的成因是電源濾波器設(shè)計(jì)不當(dāng),甚或偷工減料,導(dǎo)致市電的交流電訊號有一部份溜進(jìn)了放大器。這種電流聲的特色是頻率很低,大部份情況下都很微弱,要把耳朵貼著揚(yáng)聲器才聽到,而且即使把音量調(diào)到最低,噪音依然存在。
濾波電容 (水塘),除了容量愈大愈好外,其等效串聯(lián)電阻 (ESR) 也是愈小愈好!這是電流聲中最常見的一種。一般情況下一些平價(jià)的山寨放大器較易遇到這種情況,反而 DIY 的放大器較少遇上這問題,為甚么呢?因?yàn)檫@種電流聲最普遍的成因是電源濾波器用料不足,濾波電容器的容量不足,一些平價(jià)產(chǎn)品因?yàn)榱邌萦诎嘿F的大容量電容器(俗稱水塘),所以比 DIY 放大器更容易出現(xiàn)問題(因?yàn)橐话闳?DIY 都會不惜工本)。
如何解決這種電流聲?那要看看你的放大器是使用外置還是內(nèi)置變壓器(火牛),如果是使用內(nèi)置變壓器,情況較為復(fù)雜,需要把水塘換上更大容值的電容器,甚至增加電容器的數(shù)目,數(shù)只電容器并聯(lián)時(shí)其容值會相加,但這種方法會受到機(jī)內(nèi)空間所限,需要隨機(jī)應(yīng)變。
由于這個(gè)噪音的頻率很低(100Hz),而且通常都很輕微,若碰上小口徑的揚(yáng)聲器,這些廉價(jià)放大器往往可以蒙混過關(guān),不過想檢測電源漣波噪音,有一個(gè)很簡單的方法,只要在放大器開啟時(shí)用手摸一摸低頻單元的震膜,若在無訊號或音量調(diào)到最低時(shí)仍感受到揚(yáng)聲器的震膜震動,這便是一個(gè)很明顯的交流啍聲的證據(jù)。
如果是用外置變壓器(例如一般迷你放大器),當(dāng)然以上的方法都適用,但有另一個(gè)更簡單的做法──換上一個(gè)開關(guān)式電源變壓器(SMPS) ,問題便會迎刃而解!
很驚訝吧!首先開關(guān)電源的音質(zhì)是不是很差,但是單就解決交流啍聲,開關(guān)式源變壓器的確有立竿見影之效。(當(dāng)然使用開關(guān)電源可能會誘發(fā)另一問題,往后有機(jī)會再詳細(xì)探討。)
原理:
我們用的市電為交流電,但是放大器必須以直流電操作,所以電源變壓器(火牛)除了負(fù)責(zé)把 220V 的電壓升/降至合適的電壓之外,還擔(dān)任著把交流電轉(zhuǎn)變成直流電的角色,這個(gè)過程叫「整流」。在放大器內(nèi)最常見的整流方式為「橋式整流」,橋式整流會把市電的交流電變成變化不定的直流電,技術(shù)一點(diǎn)來說,這是一個(gè)包含著 50Hz x 2 = 100Hz 交流訊號的直流電源,我們稱之之為「漣波」,而這個(gè) 100Hz 的漣波若未能清除掉,便會讓它溜到揚(yáng)聲器,形成噪音,由于這些漣波的頻率都很低,所以需要很大容量的濾波電容 (水塘) 來把其吸掉。
為何開關(guān)式電源變壓器可解決交流啍聲?因?yàn)殚_關(guān)電源的操作頻率并不是 50Hz 或 60Hz,而是動輒過十萬Hz,愈高頻的漣波愈易被水塘吸收 (但太高又反而吸不掉),況且它的操作頻率遠(yuǎn)超于耳朵及揚(yáng)聲器的工作范圍,所以電源的漣波噪音一不能在揚(yáng)聲器上再生 (頻率太高),二更不能被耳朵接收再傳到大腦 (都是頻率太高),那又何來噪音?
其他成因:
1. 濾波電容失效(俗稱干塘)
由于濾波電容成本高、體積大,一般情況下都不會選用耐高溫的電容,所以在發(fā)熱量高的功率放大器中,水塘往往會是壽命較短的零件。
2. 輸出功率管偏置電流失調(diào)
輸出功率管需要在一定的偏置電流下操作,若此電流值因種種原因增加了,導(dǎo)致放大器的靜態(tài)電流不尋常地上升,也會增加水塘的負(fù)荷,從而加強(qiáng)了交流啍聲。
3. 訊號地 (Signal ground) 與大地 (Earth) 即地線接上了,這個(gè)情況我們會在 Ground loop 部份詳細(xì)分析。
4. 變壓器的電磁干擾,這個(gè)情況會在 Wiring and shielding 部份詳細(xì)分析。
備注:
濾波器的規(guī)模隨著放大器消耗的電流量而提升。
甲類放大器因需要龐大的靜態(tài)電流,因而令電源漣波噪音更易被察覺,所以濾波器的規(guī)模往往很大。
電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 愈低,其濾波性能愈佳。
除了并聯(lián)電容器以增加電量容,也可以串聯(lián)電感器作 LC 甚至 Pi 形 (π) 濾波,但成本較高。
各人對電流聲定義不一,先要找出你遇上哪一種電流聲。
超過一半的情況下,都不是接地出了問題。電流聲更加不是由靜電引起。
但綜觀不同朋友的描述,「電流聲」都是:
● 連續(xù)不斷的噪音
● 噪音的響度頗為穩(wěn)定
● 通常都是低頻噪音
綜合各方朋友的遭遇,「電流聲」可籠統(tǒng)歸納為以下幾種情況引致:
電源漣波噪音 (Ripple noise) ,即交流啍聲 (Humming)
感應(yīng)噪聲 (Pick-up noise) 包括人體拾波噪聲 (Body pick-up)
線路板走線 (Layout) 或接地布局 (Grounding topology)
不良地線噪音 (Ground noise) 及循環(huán)接地 (Ground loop)
機(jī)內(nèi)布線及屏蔽策略不良 (Bad wiring and shielding strategy)
交流啍聲
交流啍聲的成因是電源濾波器設(shè)計(jì)不當(dāng),甚或偷工減料,導(dǎo)致市電的交流電訊號有一部份溜進(jìn)了放大器。這種電流聲的特色是頻率很低,大部份情況下都很微弱,要把耳朵貼著揚(yáng)聲器才聽到,而且即使把音量調(diào)到最低,噪音依然存在。
濾波電容 (水塘),除了容量愈大愈好外,其等效串聯(lián)電阻 (ESR) 也是愈小愈好!這是電流聲中最常見的一種。一般情況下一些平價(jià)的山寨放大器較易遇到這種情況,反而 DIY 的放大器較少遇上這問題,為甚么呢?因?yàn)檫@種電流聲最普遍的成因是電源濾波器用料不足,濾波電容器的容量不足,一些平價(jià)產(chǎn)品因?yàn)榱邌萦诎嘿F的大容量電容器(俗稱水塘),所以比 DIY 放大器更容易出現(xiàn)問題(因?yàn)橐话闳?DIY 都會不惜工本)。
如何解決這種電流聲?那要看看你的放大器是使用外置還是內(nèi)置變壓器(火牛),如果是使用內(nèi)置變壓器,情況較為復(fù)雜,需要把水塘換上更大容值的電容器,甚至增加電容器的數(shù)目,數(shù)只電容器并聯(lián)時(shí)其容值會相加,但這種方法會受到機(jī)內(nèi)空間所限,需要隨機(jī)應(yīng)變。
由于這個(gè)噪音的頻率很低(100Hz),而且通常都很輕微,若碰上小口徑的揚(yáng)聲器,這些廉價(jià)放大器往往可以蒙混過關(guān),不過想檢測電源漣波噪音,有一個(gè)很簡單的方法,只要在放大器開啟時(shí)用手摸一摸低頻單元的震膜,若在無訊號或音量調(diào)到最低時(shí)仍感受到揚(yáng)聲器的震膜震動,這便是一個(gè)很明顯的交流啍聲的證據(jù)。
如果是用外置變壓器(例如一般迷你放大器),當(dāng)然以上的方法都適用,但有另一個(gè)更簡單的做法──換上一個(gè)開關(guān)式電源變壓器(SMPS) ,問題便會迎刃而解!
很驚訝吧!首先開關(guān)電源的音質(zhì)是不是很差,但是單就解決交流啍聲,開關(guān)式源變壓器的確有立竿見影之效。(當(dāng)然使用開關(guān)電源可能會誘發(fā)另一問題,往后有機(jī)會再詳細(xì)探討。)
原理:
我們用的市電為交流電,但是放大器必須以直流電操作,所以電源變壓器(火牛)除了負(fù)責(zé)把 220V 的電壓升/降至合適的電壓之外,還擔(dān)任著把交流電轉(zhuǎn)變成直流電的角色,這個(gè)過程叫「整流」。在放大器內(nèi)最常見的整流方式為「橋式整流」,橋式整流會把市電的交流電變成變化不定的直流電,技術(shù)一點(diǎn)來說,這是一個(gè)包含著 50Hz x 2 = 100Hz 交流訊號的直流電源,我們稱之之為「漣波」,而這個(gè) 100Hz 的漣波若未能清除掉,便會讓它溜到揚(yáng)聲器,形成噪音,由于這些漣波的頻率都很低,所以需要很大容量的濾波電容 (水塘) 來把其吸掉。
為何開關(guān)式電源變壓器可解決交流啍聲?因?yàn)殚_關(guān)電源的操作頻率并不是 50Hz 或 60Hz,而是動輒過十萬Hz,愈高頻的漣波愈易被水塘吸收 (但太高又反而吸不掉),況且它的操作頻率遠(yuǎn)超于耳朵及揚(yáng)聲器的工作范圍,所以電源的漣波噪音一不能在揚(yáng)聲器上再生 (頻率太高),二更不能被耳朵接收再傳到大腦 (都是頻率太高),那又何來噪音?
其他成因:
1. 濾波電容失效(俗稱干塘)
由于濾波電容成本高、體積大,一般情況下都不會選用耐高溫的電容,所以在發(fā)熱量高的功率放大器中,水塘往往會是壽命較短的零件。
2. 輸出功率管偏置電流失調(diào)
輸出功率管需要在一定的偏置電流下操作,若此電流值因種種原因增加了,導(dǎo)致放大器的靜態(tài)電流不尋常地上升,也會增加水塘的負(fù)荷,從而加強(qiáng)了交流啍聲。
3. 訊號地 (Signal ground) 與大地 (Earth) 即地線接上了,這個(gè)情況我們會在 Ground loop 部份詳細(xì)分析。
4. 變壓器的電磁干擾,這個(gè)情況會在 Wiring and shielding 部份詳細(xì)分析。
備注:
濾波器的規(guī)模隨著放大器消耗的電流量而提升。
甲類放大器因需要龐大的靜態(tài)電流,因而令電源漣波噪音更易被察覺,所以濾波器的規(guī)模往往很大。
電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 愈低,其濾波性能愈佳。
除了并聯(lián)電容器以增加電量容,也可以串聯(lián)電感器作 LC 甚至 Pi 形 (π) 濾波,但成本較高。
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