寂寞的风
发表于 2004-9-13 18:55:00
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有很多朋友经常受到放大器的「电流声」困扰，大部份朋友都认为电流声是因为接地不良所致，于是便努力把放大器的外壳接地，甚至把整个放大器用金属罩子屏蔽，但电流声依旧，苦无对策……2 h( w N* F; h, e8 p' Z
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各人对「电流声」定义不一，先要找出你遇上哪一种「电流声」。
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超过一半的情况下，都不是接地出了问题。「电流声」更加不是由静电引起。但综观不同朋友的描述，「电流声」都是：
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% Y7 [3 `7 z) G) g! ^8 Y1 M: G3 _● 连续不断的噪音
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● 噪音的响度颇为稳定1 }+ E& G9 b" t0 C r/ r* l, j
7 m* a; }* F. Q9 C; Y( k& J# ^1 k0 B● 通常都是低频噪音# a1 [" `6 O% m0 g+ M# R
, B" _! k, E& u! O综合各方朋友的遭遇，「电流声」可笼统归纳为以下几种情况引致：
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3 q7 m: k8 i6 m电源涟波噪音 (Ripple noise) ，即交流啍声 (Humming)
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感应噪声 (Pick-up noise) 包括人体拾波噪声 (Body pick-up)
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线路板走线 (Layout) 或接地布局 (Grounding topology)
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不良地线噪音 (Ground noise) 及循环接地 (Ground loop)
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; ]! X6 l+ y- g机内布线及屏蔽策略不良 (Bad wiring and shielding strategy)
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第一讲：交流啍声- Q7 \' x8 j- y6 z
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交流啍声的成因是电源滤波器设计不当，甚或偷工减料，导致市电的交流电讯号有一部份溜进了放大器。这种电流声的特色是频率很低，大部份情况下都很微弱，要把耳朵贴着扬声器才听到，而且即使把音量调到最低，噪音依然存在。& R& d# X% v) ~0 K, E9 z
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滤波电容 (水塘)，除了容量愈大愈好外，其等效串联电阻 (ESR) 也是愈小愈好！
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这是电流声中最常见的一种。一般情况下一些平价的山寨放大器较易遇到这种情况，反而 DIY 的放大器较少遇上这问题，为甚么呢？因为这种电流声最普遍的成因是电源滤波器用料不足，滤波电容器的容量不足，一些平价产品因为吝啬于昂贵的大容量电容器（俗称水塘），所以比 DIY 放大器更容易出现问题（因为一般人 DIY 都会不惜工本）。& ~# E& u+ P. w: g: M p; }# q
7 M' t- S- b1 I. m如何解决这种电流声？那要看看你的放大器是使用外置还是内置变压器（火牛），如果是使用内置变压器，情况较为复杂，需要把水塘换上更大容值的电容器，甚至增加电容器的数目，数只电容器并联时其容值会相加，但这种方法会受到机内空间所限，需要随机应变。
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由于这个噪音的频率很低（100Hz），而且通常都很轻微，若碰上小口径的扬声器，这些廉价放大器往往可以蒙混过关，不过想检测电源涟波噪音，有一个很简单的方法，只要在放大器开启时用手摸一摸低频单元的震膜，若在无讯号或音量调到最低时仍感受到扬声器的震膜震动，这便是一个很明显的交流啍声的证据。6 J: w3 S# c" p, ^! v$ _: F
/ S! m& c5 ]! W& `如果是用外置变压器（例如一般迷你放大器），当然以上的方法都适用，但有另一个更简单的做法──换上一个开关式电源变压器(SMPS) ，问题便会迎刃而解！7 h2 h% C- k7 Z. e9 a% Y5 d
' C+ g M. O: y$ Q I; f ~2 W; o很惊讶吧！首先开关电源的音质是不是很差，但是单就解决交流啍声，开关式源变压器的确有立竿见影之效。(当然使用开关电源可能会诱发另一问题，往后有机会再详细探讨。)
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( s0 e7 n6 m/ D. h; v+ f( \原理：* a$ @' t8 ~* R7 b
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我们用的市电为交流电，但是放大器必须以直流电操作，所以电源变压器（火牛）除了负责把 220V 的电压升／降至合适的电压之外，还担任着把交流电转变成直流电的角色，这个过程叫「整流」。在放大器内最常见的整流方式为「桥式整流」，桥式整流会把市电的交流电变成变化不定的直流电，技术一点来说，这是一个包含着 50Hz x 2 = 100Hz 交流讯号的直流电源，我们称之之为「涟波」，而这个 100Hz 的涟波若未能清除掉，便会让它溜到扬声器，形成噪音，由于这些涟波的频率都很低，所以需要很大容量的滤波电容 (水塘) 来把其吸掉。
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2 @$ A) M; x; C3 I! E4 g8 v" y为何开关式电源变压器可解决交流啍声？因为开关电源的操作频率并不是 50Hz 或 60Hz，而是动辄过十万Hz，愈高频的涟波愈易被水塘吸收 (但太高又反而吸不掉)，况且它的操作频率远超于耳朵及扬声器的工作范围，所以电源的涟波噪音一不能在扬声器上再生 (频率太高)，二更不能被耳朵接收再传到大脑 (都是频率太高)，那又何来噪音？
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其他成因：
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: q0 o+ S8 R! y. s0 r! {9 l7 |1. 滤波电容失效（俗称干塘）2 T% B4 x# @# \7 D( i( T" w
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由于滤波电容成本高、体积大，一般情况下都不会选用耐高温的电容，所以在发热量高的功率放大器中，水塘往往会是寿命较短的零件。6 c) J8 L# G7 h; e& c/ ^
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2. 输出功率管偏置电流失调& m( u7 |: }* c( `! P: \2 Y' z! {( ?) l
6 `" Z" m" l% \- t: v" N! d4 L+ l输出功率管需要在一定的偏置电流下操作，若此电流值因种种原因增加了，导致放大器的静态电流不寻常地上升，也会增加水塘的负荷，从而加强了交流啍声。
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" G6 C+ } U& y2 O H- t$ V" m( _2 z3. 讯号地 (Signal ground) 与大地 (Earth) 即地线接上了，这个情况我们会在 Ground loop 部份详细分析。
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/ [6 h- T4 j4 v0 |& U4. 变压器的电磁干扰，这个情况会在 Wiring and shielding 部份详细分析。
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备注：
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滤波器的规模随着放大器消耗的电流量而提升。$ H* n& U7 c i7 z
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甲类放大器因需要庞大的静态电流，因而令电源涟波噪音更易被察觉，所以滤波器的规模往往很大。! Q6 x& A$ R! k9 V- B
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电容器的等效串联电阻 (ESR) 愈低，其滤波性能愈佳。3 {+ c/ t" O- c5 L- s D0 @
2 }% L7 s* {' ]! d除了并联电容器以增加电量容，也可以串联电感器作 LC 甚至 Pi 形 (π) 滤波，但成本较高。 |
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