傻瓜音響DIY(後級擴大機)

By 張國平

MPA501 miniSTEREO Poweramp
音響DIY難不難?對於不常接觸電烙鐵、三用電表,甚至對電子電路完全沒有概念的朋友來說,還是有著不算低的困難度。跟許多網友的經驗交流中,發現有不少人有想要嘗試DIY音響擴大機或是DAC一類器材,但是怕沒辦法獨立完成,萬一沒把機器裝好,投資的金錢與時間就這麼浪費掉了。或許就此放棄跨入DIY領域的機會,是相當可惜的。

在這樣的前提下,建製低難度、平民化的小機器是相當必要的,一切以簡單易裝為最高指導原則,盡量將電路本體通通整合在單一片電路板(PCB)上,降低裝機過程易失敗的幾個關鍵之處。讓音響DIY也能像裝模型玩具一樣簡單有趣,甚至像LEGO積木一樣人人都可以輕易上手!

以音響後級擴大機為起點,首要工作就是降低裝配困難度!在這樣的前提之下,選擇功率OP最簡單,失敗率最低。談到功率OP,難免有一點炒冷飯的嫌疑,近幾年國內功率OP的製作相當多,套件也不少,現在我們也來攪和攪和,暫時先不管大家的裝機經驗值如何,都有機會來參與這個完整的mini後級擴大機計畫。

功率OP的選擇很多樣化,篩選過各家半導體公司出品的功率OP,我們這裡選用了NS出品的LM675T,每聲道可以得到大約25W的輸出功率,功率雖然小了一點,不過聲音的品質卻絲毫未受到小功率的影響,聽過的朋友普遍給予不錯的評價。如果需要大一點的功率,我們預計推出另一款PCB,搭配Sanken出品的LM3875來裝配這樣架構的後級,每聲道可以得到大約40W的輸出功率。在小型聆聽環境來說,這樣的功率應該相當足夠了,用來建構小型的家庭劇院系統亦相當合適。

電路主體是最簡單的功率OP放大,沒有任何花俏的添加物,直接聽到功率OP最原始的聲音,保證原汁原味。電路架構相當簡單,只是一般的OP非反相放大器,R1決定整台擴大機的輸入組抗;C1是限制輸入訊號的頻率,以免頻率過高的訊號串入,損壞喇叭或擴大機本體;R3及R4決定放大的增益,也就是放大的倍數。以本機為例,增益為:

(R3 / R4)+ 1 = 23(倍)

算是相當實用了!C2、C3是限制直流增益用的,因為我們要放大的只有聲音訊號(交流訊號)而已,萬一連直流訊號都放大過去,長時間的通電下,那細如髮絲的喇叭線圈就危險了。C2的選擇一般在220uF~470uF之間,這樣的容量也只能選擇電解電容(金屬膜塑料電容體積會相當的大),C3則是用來改善電解電容的高頻響應。C4及R5組成一個低通濾波器(LPF)。以字面上的意義來說,就是低頻可以通過,高頻會被擋住(或是衰減)。那聽起來會沒高音嗎?當然囉,這裡的數值是經過設定的,只會衰減某個頻率以上的訊號,在聲音頻率的範圍內是不受影響的。

在實體作品的規劃上,因為零件不多,我們直接把兩個聲道的電路整合在一片PCB上,並且將整流及濾波電路直接放上去,只要一片PCB就可以完成整個後級所需要的各個電路單元,而且還是雙聲道的。功率OP也直接規劃在PCB上面,直接裝上不需任何的接線,並且有專屬散熱片匹配。若是沒有散熱片時候,一樣可以用簡單的角鋁鎖在OP及機箱就足以應付這種小功率OP的散熱問題。

大部分玩DIY的朋友都不會否認,機箱是一個相當頭痛的問題。嚴格說起來,電子電路部分的裝配其實難度並不高,但是機箱的材料選擇與製作就有相當的困難度。現成的標榜“音響用”機箱大多數價格較高;電料行賣的機箱雖然便宜一些,但是又覺得不夠堅固,有朋友戲稱那鍍鋅鐵板薄的跟紙一樣。而且這些機箱還不見得合用,或多或少都還是需要花點時間加工。金屬工藝是有相當的困難度的,需要靠經驗的累積,才能越來越俐落漂亮。工具也是一個大問題,花在鑽床、擴孔器、銼刀……拉拉雜雜一堆工具上的投資很可能比機箱本身還要花$$,這樣玩下來,能支持到最後的朋友真的是相當令人欽佩。

為了裝機的便利性,我們也幫這個小後級規劃了一組小鋁箱,幫助大家省去為它找家的煩惱。機箱的size不大,很適合拿來做電腦用喇叭的擴大機,或是拿來給CD隨身聽使用,甚至拿來當電視用喇叭的擴大機。因為體積小,搬運上也不麻煩,對離家在外讀書或工作的朋友都相當合適。整台裝好的小後級外觀頗為趣味,散熱片拿來當作面版,背面是連接訊號源及喇叭的連接座,所有零附件也將會隨機箱供應。

照片中試作機是用手邊現有零件抓了就裝起來的,實際供應的套件零件包會再做些許的修正。完成系統配線後,上電使用8歐姆電阻負載做滿載測試,考驗一下這台小後級的能耐。變壓器使用18-0-18(6A)左右的大傢伙供應給兩聲道使用,這時候可以在電阻上得到約14Vrms的電壓,換算大約是25W的輸出功率。利用假日連續燒機燒了一天一夜,散熱片體積夠大的關係,功率OP本身僅是微溫,倒是當負載的電阻挺燙手的。長時間全功率使用應該不會有什麼問題,算是蠻耐操的。

會有這一個mini小後級的誕生,最首要感謝的是老任兄。原本小弟覺得國內DIY網站中已經有很多類似的產品可以選擇,想要先做一些全電晶體的機器,不想再玩功率OP了。不過在幾次跟老任兄的閒聊中,聊到初學朋友最需要的東西,以後級擴大機的製作來說,失敗率最低的還是功率OP組成的後級。目前市售的功率後級或多或少還是有一些整合性不足的問題,裝起來還是有一些潛在的困難度。所以才有這個計畫的發展及推動,希望把裝擴大機再弄得更簡單,讓更多在音響DIY領域外徘徊觀望的朋友也能一嘗其中的樂趣!