C-500 Power Amplifier
โดย Mr.K
ปัจจุบันอาจมีวงจรหรือโครงงานเครื่องเสียงให้เราได้เล่นได้ทดลองสร้างกันมากมายจนไม่รู้จะเลือกวงจรไหนดีหลายๆท่านที่เคยทดลองต่อวงจรเครื่องขยายเสียงมาบ้างแล้วอาจจะเคยผ่านหูผ่านตามาบ้างสำหรับวงจรที่ใช้ในโครงงานนี้ แต่ในความคล้ายย่อมมีความแตกต่างแน่นอนครับ วงจรนี้ถูกออกแบบ-พัฒนามาจากวงจรเพาเวอร์แอมป์ของ Crown อันโด่งดัง ในซี่รี่ XLS ซึ่งเป็นเพาเวอร์แอมป์รุ่นเล็กของ Crown และวงจรลักษณะนี้ยังถูกปรับปรุงไปใช้ในเพาเวอร์แอมป์รุ่นใหญ่ๆของ Crown อีกด้วย
รูปที่ 1 C-500V รุ่นที่จำหน่ายในปัจจุบัน
คุณสมบัติของ C-500
แรงดันไฟเลี้ยงสูงสุด....................................+/-95V
แรงดันไฟเลี้ยงที่ใช้งาน.................................+/-80V
กำลังเอาต์พุต............................................255Wrms at 8 Ohm 400Wrms at 4 Ohm
การตอบสนองความถี่..................................20Hz - 20Khz
ความไวอินพุต............................................1.25Vrms
อินพุตอิมพีแดนซ์.........................................39 กิโลโอห์ม
รูปที่ 2 วงจร C-500
เพื่อให้เกิดความเหมาะสมในการใช้งานง่ายในการประกอบและสะดวกสำหรับนักต่อวงจรเครื่องขยายเสียงเราจึงตัดวงจรบางส่วนออกไปเช่นวงจรป้องกันกระแสเกิน และเปลี่ยนมาใช้ภาคเอาต์พุตเป็นเบอร์ 2SC5200 และ 2SA1943 ยอดนิยมทำให้การหาอุปกรณ์สำหรับการสร้างโครงงานนี้หาได้ง่ายราคาถูก
การทำงานของวงจร
วงจรเพาเวอร์แอมป์ลักษณะนี้ในภาคขยายแรงดันจะเป็นวงจรดิฟเฟอเรนเชียลแอมป์ทั้งภาคขยานแรงดันภาคแรกและภาคภาคที่สองทำให้อัตราขยายลูปเปิดของวงจรมีค่าสูงมาก ดังนั้นจึงเป็นผลดีเมื่อต้องการป้อนกลับให้วงจรมีอัตราการขยายที่สูงๆแต่การตอบสนองความถี่ได้กว้าง ลักษณะการออกแบบวงจรแบบนี้มักพบเห็นวงจรภายในของ ออป-แอมป์ ซึ่งต้องการอัตราขยายที่สูงมาก
มาเข้าเรื่องวงจรนี้กันดีกว่า การทำงานคร่าวๆนะครับ เริ่มจากทรานซิสเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นภาคขยายแรงดันภาคแรก คือ Q6, Q7 เบอร์ 2N5401 โดยมีวงจรแหล่งจ่ายกระแสคงที่ประมาณ 3mA ประกอบด้วย Q1, Q2 BF423 จัดเป็นวงจรแหล่งจ่ายกระแสคงที่ที่มีไดนามิกอิมพีแดนซ์สูง ในภาคขยายแรงดันภาคแรกนี้อัตราการขยายยังไม่สูงมากนักไม่พอที่จะทำให้เกิดกำลังเอาต์พุตได้สูงสุดเอาต์พุตจากดิฟเฟอเรนเชียลแอมป์ภาคแรกจะถูกส่งไปยังดิฟเฟอเรนเชียลแอมป์ชุดที่สองประกอบด้วย Q8, Q9 เบอร์ BF422 โดยมีแอ็กทีฟโหลดเป็น Current Miller หรือวงจรสะท้อนกระแสประกอบไปด้วย Q3, Q4 เบอร์ BF423 เพื่อให้วงจรมีสรูเรทสูงและอัตราขยายสูง Q11 ทำหน้าที่เป็นวงจรไปอัส ปรับค่ากระแสสงบของภาคเอาต์พุต โดยทรานซิสเตอร์ตัวนี้ต้องนำไปติดตั้งไว้ที่ฮีตซิงค์ระบายความร้อนของภาค เอาต์พุตเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการวิ่งหนีทางอุณหภูมิป้องกันเพาเวอร์ ทรานซิสเตอร์ภาคสุดท้ายไม่ให้เกิดความร้อนจนเสียหาย ต่อมาเป็นภาคไดรเวอร์ประกอบด้วย Q10, Q12 ต่อในลักษณะ Compound Transistor เพื่อเพิ่มอัตราขยาย โดยในภาคไดรเวอร์นี้จะทำงานเป็นคลาสเอ กำหนดค่ากระแสสงบในภาคนี้โดย R22 ค่า 100โอห์ม ดังนั้นกระแสสงบของภาคไดร์เวอร์ก็คือแรงดันตกคร่อมขา B-E ของภาคเอาต์พุตรวมกันประมาณ 1 - 1.2 โวลต์ กระแสสงบของภาคนี้จะมีค่าประมาณ 10 - 12 มิลลิแอมป์ ภาคไดรเวอร์นี้เลือกใช้ทรานซิสเตอร์เบอร์ MJE15032 & MJE15033 ทนแรงดัน VCE สูงถึง 250โวลต์ ทนกระแส IC สูงถึง 8A เพื่อรองรับการขนานทรานซิสเตอร์ภาคเอาต์พุตจำนวนมากได้ในภาคเอาต์พุตนั้นใช้ ทรานซิสเตอร์แบบ คอมพลีเมนทารี่ ขนานกันถึง 4 คู่เพื่อรองรับภาระกระแสสูงๆเมื่อเล่นที่ลำโพงโหลดต่ำๆ โดยวงจรนี้หากยังไม่ได้ปรับปรุงอะไรเพิ่มเติมสามารถรับโหลดต่ำสุดได้ถึง 4โอห์ม
รูปที่ 3 ลาย PCB ด้านลงอุปกรณ์
รูปที่ 4 ลาย PCB ด้านล่าง
รูปที่ 5 เครื่องที่ประกอบเสร็จแล้วกำลังอยู่ในขั้นตอนทดสอบ
รูปที่ 6 ขณะปรับแต่งค่ากระแสสงบและเช็คแรงดันเอาต์พุตออฟเซ็ต
รูปที่ 7 การเดินสายไฟ(แสดงเพียงข้างเดียว)
การทดสอบปรับแต่งและการนำไปใช้งาน
การปรับแต่งหลังจากประกอบวงจรเรียบร้อบแล้วจ่ายแรงดันเข้าวงจรเพื่อทดสอบสามารถใช้แรงดันไฟเลี้ยงที่ต่ำกว่าแรงดันใช้งานได้เพื่อความปลอดภัยอาจใช้แรงดันเพียง +/-35 โวลต์ในการทดสอบก็ได้ ก่อนทดสอบควรช็อตขั้วอินพุตลงกราวด์ นำมิเตอร์แบบเข็มตั้งย่าน DC 50V ต่อไว้ที่ขั้วเอาต์พุตของวงจรจากนั้นจ่ายไฟเข้าวงจรเข็มมิเตอร์จะแกว่งเฉพาะครั้งแรกที่เปิดเครื่องเท่านั้นจากนั้นแรงดันเอาต์พุตต้องออกเป็นศูนย์โวลต์หรือต่ำที่สุด หากแรงดันที่เอาต์พุตไม่เป็นศูนย์โวลต์ให้ตรวจสอบการลงอุปกรณ์อีกครั้งให้แน่ใจเมื่อแรงดันเอาต์พุตเป็นศูนย์โวลต์แล้วขั้นตอนต่อไปคือการปรับค่ากระแสสงบ โดยใช้แหล่งจ่ายไฟจริงคือใช้แหล่งจ่ายไฟ +/-75 ถึง +/-80โวลต์ ใช้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ตั้งย่าน DC 200mV หรือต่ำกว่าวัดแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานที่ขาอีมิเตอร์ค่า 0.47โอห์มโดยเริ่มจากปรับค่าตัวต้านทานปรับค่ากระแสสงบบนบอร์ดไว้ตำแหน่งต่ำสุดก่อนจากนั้นค่อยๆปรับค่าความต้านทานขึ้นทีละนิดอ่านแรงดันที่วัดได้ให้ ได้ประมาณ 3 -4 มิลลิโวลต์ จะได้กระแสประมาณ 6-8 มิลลิแอมป์ นี่คือกระแสสงบจากทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียว กระแสสงบของวงจรจะถูกทรานซิสเตอร์ทั้ง 4 ตัวเฉี่ยลออกเท่าๆกัน เมื่อรวมกันกระแสสงบจะอยู่ที่ 28-32 มิลลิแอมป์โดยประมาณ กรณี่ที่ใช้ทรานซิสเตอร์เอาต์พุตที่มากหรือน้อยกว่าเครื่องต้นแบบก็ทำได้เช่นกัน ในรูปเครื่องต้นแบบที่ทดสอบใช้ทรานซิสเตอร์เพียงคู่เดียว จึงปรับค่าแรงดันตกคร่อม RE ค่า 0.47 โอห์ม ไว้ที่ 14.7มิลลิโวลต์วิธีคำนวณหาค่าระแสใช้กฎของโอห์ม 14.7mV/0.47Ohm= 31.128mA นั่นก็คือกระแสสงบประมาณ 31 มิลลิแอมป์นั่นเอง การปรับกระแสสงบไว้สูงๆทำให้เสียงดีขึ้นแต่อาจทำให้ทรานซิสเตอร์เอาต์พุตภาค สุดท้ายร้อนเกินไป หากปรับไว้ต่ำเกินไปก็จะทำให้เครื่องขายเสียงมีความเพี้ยนรอยต่อ (Harmonic Distortion) ดังนั้นจึงควรปรับกระแสสงบให้เหมาะสม
หากยังไม่พอใจกับกำลังในระดับ 400 วัตต์สามารถนำไปเพิ่มภาคเอาต์พุตได้อีกถึง 8-14คู่โดยใช้วงจร Super Drive จึงจะสามารถนำไปขับกับโหลดขนาด 2 โอห์มต่อเนื่องได้ กรณีที่เล่นโหลดเพียง 2โอห์มนั้นแนะนำให้ลดแรงดันแหล่งจ่ายไฟให้ต่ำลงเป็นประมาณ +/-60 ถึง +/-65Vdc ก็พอ แต่ต้องเพิ่มกระแสของหม้อแปลงหรือแหล่งจ่ายไฟให้มากขึ้น
วงจร ลักษณะนี้ให้เสียงที่ชัดเจน และการตอบสนองความถี่กว้างทำให้เสียงแหลมมีรายละเอียดดี เสียงทุ้มจะมีความกระชับหนักแน่นมากกว่าวงจรที่เป็นแบบ All Complementary ซึ่งจะให้ความนุ่มนวลของเสียงที่มากกว่า จากการฟังทำให้ทราบเหตุผลทันทีว่าวงจรลักษณะนี้จึงนิยมออกแบบมาใช้ในเครื่อง เสียง PA ดังนั้นการนำไปใช้งานเหมาะสำหรับการนำไปใช้ในงานทางด้านดนตรีการแสดงสด เพราะว่าบางครั้งเพาเวอร์แอมป์ที่ให้เสียงนุ่มนวลเกินไปเอาไปใช้งานด้าน ดนตรีอาจจะทำให้เกิดความเบลอของเสียงได้ นี่ก็เป็นบทสรุปคร่าวๆ
สำหรับ ท่านที่ไม่สะดวกที่จะทำโครงงานนี้ด้วยตนเอง ทางเราได้จัดเตรียมประกอบบอร์ดชุดสำเร็จลงปรินท์ไว้ให้ท่านด้วยอุปกรณ์ที่มี คุณภาพสูง ทุกบอร์อด ผ่านการตรวจสอบจากเราเรียบร้อยแล้ว ในราคาพิเศษ เพียง บอร์ดละ 380 บาท >คลิ๊กที่นี่< เพื่อสั่งซื้อ
>>ดาวน์โหลดไฟล์ PCB โครงงาน C-500 ที่นี่ <<