音響放大器電流聲的成因
有很多朋友經常受到放大器的「電流聲」困擾今天小編就來為大家講講電流聲的成因。
電流聲的型別
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:
● 連續不斷的噪音
● 噪音的響度頗為穩定
● 通常都是低頻噪音
電流聲的導致情況
綜合各方朋友的遭遇,「電流聲」可籠統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*** 或接地佈局 ***Grounding topology***
不良地線噪音 ***Ground noise*** 及迴圈接地 ***Ground loop***
機內佈線及遮蔽策略不良 ***Bad wiring and shielding strategy***
交流啍聲的成因
交流啍聲的成因是電源濾波器設計不當,甚或偷工減料,導致市電的交流電訊號有一部份溜進了放大器。這種電流聲的特色是頻率很低,大部份情況下都很微弱,要把耳朵貼著揚聲器才聽到,而且即使把音量調到最低,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,為甚麼呢?因為這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,一些平價產品因為吝嗇於昂貴的大容量電容器***俗稱水塘***,所以比 DIY 放大器更容易出現問題***因為一般人 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接還是內建變壓器***火牛***,如果是使用內建變壓器,情況較為複雜,需要把水塘換上更大容值的電容器,甚至增加電容器的數目,數只電容器並聯時其容值會相加,但這種方法會受到機內空間所限,需要隨機應變。
由於這個噪音的頻率很低***100Hz***,而且通常都很輕微,若碰上小口徑的揚聲器,這些廉價放大器往往可以矇混過關,不過想檢測電源漣波噪音,有一個很簡單的方法,只要在放大器開啟時用手摸一摸低頻單元的震膜,若在無訊號或音量調到最低時仍感受到揚聲器的震膜震動,這便是一個很明顯的交流啍聲的證據。
如果是用外接變壓器***例如一般迷你放大器***,當然以上的方法都適用,但有另一個更簡單的做法──換上一個開關式電源變壓器***SMPS*** ,問題便會迎刃而解!
很驚訝吧!首先開關電源的音質是不是很差,但是單就解決交流啍聲,開關式源變壓器的確有立竿見影之效。***當然使用開關電源可能會誘發另一問題,往後有機會再詳細探討。***
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***除了負責把 220V 的電壓升/降至合適的電壓之外,還擔任著把交流電轉變成直流電的角色,這個過程叫「整流」。在放大器內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,技術一點來說,這是一個包含著 50Hz x 2 = 100Hz 交流訊號的直流電源,我們稱之之為「漣波」,而這個 100Hz 的漣波若未能清除掉,便會讓它溜到揚聲器,形成噪音,由於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。
為何開關式電源變壓器可解決交流啍聲?因為開關電源的操作頻率並不是 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超於耳朵及揚聲器的工作範圍,所以電源的漣波噪音一不能在揚聲器上再生 ***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?
電流聲的其他成因:
1. 濾波電容失效***俗稱幹塘***
由於濾波電容成本高、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
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,導致放大器的靜態電流不尋常地上升,也會增加水塘的負荷,從而加強了交流啍聲。
3. 訊號地 ***Signal ground*** 與大地 ***Earth*** 即地線接上了,這個情況我們會在 Ground loop 部份詳細分析。
4. 變壓器的電磁干擾,這個情況會在 Wiring and shielding 部份詳細分析。
備註:
濾波器的規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電流,因而令電源漣波噪音更易被察覺,所以濾波器的規模往往很大。
電容器的等效串聯電阻 ***ESR*** 愈低,其濾波效能愈佳。
除了並聯電容器以增加電量容,也可以串聯電感器作 LC 甚至 Pi 形 ***π*** 濾波,但成本較高。