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剖析音响放大器电流声产生的原因

       相信音响设备发烧友经常受到音响放大器“电流声”的困扰,绝大部份人都认为,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,但电流声依然存在,对此苦不堪言。​
  各人对“电流声”定义不一,先要找出你遇上哪一种“电流声”。
  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:1、连续不断的噪音; 2、噪音的响度颇为稳定; 3、通常都是低频噪音。
  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:
  1、电源涟波噪音 (Ripple noise) ,即交流啍声 (Humming);
  2、感应噪声 (Pick-up noise) 包括人体拾波噪声 (Body pick-up);
  3、线路板走线 (Layout) 或接地布局 (Grounding topology);
       4、不良地线噪音 (Ground noise) 及循环接地 (Ground loop);
       5、机内布线及屏蔽策略不良 (Bad wiring and shielding strategy)。

剖析音响放大器电流声产生的原因



       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。
       滤波电容 (水塘),除了容量越大越好之外,其等效串联电阻 (ESR) 也是越小越好。
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。
       如何解决这种电流声?那就要看放大器是使用外置还是内置变压器,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。
       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。
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!
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。

工作原理:

  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 来把其吸掉。
  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 (因为频率太高),二更不能被耳朵接收再传到大脑 (都是频率太高),那又何来噪音呢?

其他成因:

  1、滤波电容失效;
  2、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;
  3、输出功率管偏置电流失调;
  4、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。

特别备注:

  1、滤波器的规模随着放大器消耗的电流量而提升;
  2、电容器的等效串联电阻 (ESR) 愈低,其滤波性能愈佳;

  3、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;

       4、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。

来源:      时间:2018-1-17 12:18:38


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