擴大機-聲音斷斷續續有雜音-維修全紀錄

家裡的USHER AU-8500 擴大機 ,最近它的聲音會無法出來,而且還夾帶著很嚴重的雜音,這該怎麼辦好? 反正這台機器已經有20多年了,而且有些旋鈕與按鈕一直有接觸不良的現象,就趁這次機會一次解決吧。

擴大機-內部構造

拆開來就是這模樣,裡面重量最重的莫過於下圖這個白色的變壓器,電源是否乾淨有很大一部份是要靠它,裡面滿滿的是銅線繞出來的線圈,要搬動它還真不是件容易的事情,所以放在推車上才方便移動。

順帶一提,所謂電源是否乾淨指的是AC轉換成DC之後還留有多少AC成分在裡面,一般都還會殘留有一些些AC成分,我們稱為漣波Ripple,這些東西也許示波器看不出來,但經過層層放大之後會在喇叭形成嗡嗡嗡的聲音,音量不大但是很惱人。

擴大機-拆開後的樣子 usher au8500
擴大機拆開後的樣子 usher au8500

為了讓各位有個初步的了解,我把擴大機的下蓋拆掉並立起來,方便看到所有電路板的位置,擴大機主要就是前級擴大與後級擴大,前級擴大是以電壓為主體,放大的是電壓,在這裡並沒有放大電流,所以前級擴大之後,只有電壓變大而已,因此並無法推動喇叭,因為電壓大不代表電流也大,這是兩件事情。

前級放大器也負責高中低音的調節,所以舉凡BASS/MID/TREBLE的旋鈕全都位在前級,也因此前級放大器的位置會最接近控制面板。另外還有一塊顯示面板用來顯示音量與訊號源,現在的擴大機似乎很少看到有音量顯示器了。

擴大機-下蓋拆除後的樣子
擴大機下蓋拆除後的樣子

無聲音輸入卻有音量

左聲道的音量顯示器有明顯異常,因為即便沒有將聲音輸入,音量顯示的LED也會亮個好幾顆,而且怪的是即便把音量旋鈕調到mute,竟無法讓音量LED熄滅,為了找問題,只得把電路板拆下來開始作反向工程畫線路才好debug。

擴大機-前置放大器電路圖
擴大機前置放大器電路圖

上方的電路圖就是我辛苦trace之後的結果,它只是左右聲道的其中一路,由於左右聲道電路相同,所以只要看其中一路就能開始除錯。下圖就是實際的電路板,我把一些重要的電路功能先標示出來,一個方框內有左右聲道兩組電路。他有兩個放大器OP1與OP2,OP1負責單純放大電壓,OP2負責BASS/MID/TR音調的混音。至於OP2有沒有放大,我沒有特別注意。

擴大機-前置放大器電路板
擴大機的前置放大器電路板

由於音量顯示的訊號輸入是從後級放大器的某處拉出來的,如果音量有問題我想在preamp的輸出端應該就能看到端倪,於是用示波器測量了左右聲道的OP2,果然就看到差別了,在Mute的時候,左聲道的OP2竟有著-4V的DC offset。

preamp-左右聲道的DC輸出
preamp-左右聲道的DC輸出

也就是說,即便是沒有任何Audio in輸入,OP2的放大器也會輸出直流電壓,這足以讓音量顯示器誤認為是有聲音出現的,因此OP2目前列為頭號嫌疑犯。為了排除是否有周邊線路故障造成OP2誤動作,因此我將左右聲道的OP2對調,發現DC offset的問題也跟著OP2對調,因此確認是左聲道OP2的問題,需要更換OP2。

妙的是原本從喇叭聽到沙沙的雜音,在示波器上竟然看不到,看不到現象就很難debug,所以我就先假設沒有雜音。

前置放大器-更換OP

據說音響對於元件的選擇很重視,我不是金耳朵也不是音響發燒友,但是對於選擇正確的零件我還是有點sense的,為了怕買到假貨,因此我找了一間八德路上的音響店買了2顆NE5534,不然網路上有很多零售商也在販售相同的東西,但我自認為有實體店面作為販售音響的據點,店家的利潤來源較多樣化,買到假貨的機率較低。

音調調整放大器OP2
音調調整放大器-JRC 5534DD

原本的零件是JRC 5534DD據說是很經典的款式,現在似乎被Philip NE5534取代了,這段歷史我沒有很清楚,但我知道若要更換的話,最好是兩顆一起換,這跟換輪胎的道理一樣。更換了新的OP amp之後果然左右聲道的DC offset都一樣是零準位了。

至於當初這顆OP為何會被打壞造成有DC offset輸出,目前懷疑是被其他電器開關上電時的突波打壞,因為電源是擴大機唯一的對外管道,但目前只是推測沒有證據。

調音開關切換有雜音

我家這台老爺擴大機一直有個讓我很困擾的問題,就是每當按下Tone鈕的瞬間,總是會在喇叭產生非常刺耳的爆破雜音,其餘Mono/Loudness按鈕,也有類似的問題,根據經驗這一定是接觸不良的問題! 接觸不良產生的跳動現象Bounce一旦傳到後級放大,喇叭就會老老實實的把這個雜音播放出來,而且超級大聲,這樣對喇叭很傷,對人的耳朵也很傷。

但是要找到這個按鈕零件,實在太困難了,因為這可是20年前的東西,雖然類似的按鈕光華商場有一堆,但是要能夠完全符合電路板與機殼尺寸的零件,基本上找到的機會是零

擴大機-前置放大器-音調開關
擴大機-前置放大器-音調開關

所以我決定要來硬的,對! 就是要把這些老爺按鈕拆開,好好地將內部清理一番。這可不容易,首先要解焊這三個連在一起的開關,因為他們被固定在一個鐵架上。接著要將按鈕開關仔細地從鐵架上卸下來,因為按鈕前端的脖子有溝槽,用來讓按鈕可以牢牢地卡在鐵架上,所以移除按鈕的時候要很小心,否則可能會讓溝槽崩壞,到時候就沒有辦法安裝回鐵架上了。

音調按鈕開關
音調按鈕開關

把按鈕拿出來之後,接下來就容易多了,拿個極細的一字起子,分別輕輕的頂開藍色上蓋的三個卡榫,就可以打開。此時就如下圖,我終於看到接觸不良的源頭,開關的金屬接觸點堆滿了黑色油汙,於是我先用衛生紙把油汙擦掉,再用1000號的沙紙磨它,直到接點變成亮晶晶的樣子,最後再將所有零件組合回去,這樣就能恢復往日清爽的聲音了。

清理之後的按鈕開關
清理之後的按鈕開關

除了按鈕開關之外,前置放大器上的三個調音旋鈕Treble/Middle/Bass我也一併更換了,因為可變電阻用久了裡面會產生接觸不良,因此旋轉的時候會產生Bounce。

這種Bounce在調音旋鈕上不會產生雜音,只是濾波的頻點會跳來跳去,注意聽就能分辨出來,但Bounce在音量旋鈕上則很容易產生雜音,因此在潮濕的住家環境中,使用一段時間後就需要更換旋鈕,才不會轉音量時還伴隨著沙沙聲。

前置放大器-電源意外短路

換好各種按鈕與可變電阻之後,當然需要試機一下,為了方便拆裝而原本應該上4顆螺絲的preamp電路板,為了測試我只裝了一顆螺絲在電路板的最右上方,於是悲劇從這裡開始。如下圖由於只有右上方一顆螺絲,因此PCB自身的重量將整個電路板硬生生逆時針轉了些微的角度,造成右下角的電晶體與右方的金屬框架接觸造成短路,於是我聽到一聲清脆的響聲,而且還看到火花!

前置放大器-意外短路的電源
前置放大器-意外短路的電源

發生火花絕對不是一件好事,只要發生短路,表示一定有零件在剛剛那一瞬間通過了極大的電流,而且你還不確定誰會燒掉。所以我只好再把Preamp的電源電路作了反向工程。電源電路圖如下,Load表示preamp上的所有負載,包含OP與其他週邊的被動元件。

前置放大器-電源電路
前置放大器-電源電路

我上電測試之後發現負載測的正負電源都還存在,只是D669那一側的電源偏小了些,原本應該是17.3現在是16.9V,事實上這個電源電壓在意外短路之前就已經偏小了,因此我無法分辨到底短路是否有造成意外損傷。

前置放大器-電源電路實體區塊
前置放大器-電源電路實體區塊

我想既然都把擴大機拆開了,如果擔心有內傷的話還是把相關零件都一起換了吧,降低以後故障的風險。按照實體位置,意外短路的電晶體位置是D669,通常一邊短路容易造成另一邊B649也可能連帶出問題,加上之前我測量Zenar Diode似乎都不在18V上,所以我就把電晶體與稽納二極體一起更換了。

前置放大器-試機

更換了之後Zenar Diode的電壓就變得非常接近18V了,左右聲道電路的電源彼此的誤差大約0.03V,大約0.16%所以可以接受。於是重新開始試機,這次我得把螺絲都鎖上,免得又不小心短路了。

首先在沒有輸入訊號的情況下測量OP的輸出,發現左右兩個聲道輸出都是0V,明顯已經沒有DC offset。接著利用手機APP產生弦波接入擴大機,前置放大器的Audio Out也跟著輸出弦波訊號,看來訊號正常。

preamp的OP輸出
preamp的OP輸出

為何要用弦波作為測試訊號,事實上你要用方波當然也行,只要是週期性的波能在示波器上產生穩定的波形,就可以拿來當作測試訊號。我的目的只是要用來確認聲音路徑沒有中斷而已,另外若是有雜訊的話,也會在示波器上看到。若你用一般的mp3歌曲來測試,你無法從示波器上”看”出現在唱到哪一段,也分不出波形的雜訊到底是歌曲內容還是真的雜訊。

聲音突然消失

我這台老爺機之前曾經發生過小音量的聲音無法輸出到喇叭,若慢慢將音量轉大到某個程度後,巨大的音量會一次爆出來,真的是嚇死人了。這種現象我過往20年大概修理過3次,所以我可以很明確地說這是繼電器接觸不良的問題。

如下圖繼電器的位置在黃色方框內共有兩個,因為這台擴大機可以推動兩組喇叭,阿信助教當然是只會用一組,但更換的時候我都是兩組一起更換。

擴大機-後級放大的繼電器relay
擴大機-後級放大的繼電器relay

其實繼電器Relay可以用的次數非常多,大約有1萬甚至10萬次的壽命,絕大多數的Relay老化是因為接點氧化,台灣氣候潮濕,在繼電器還沒達到應有的壽命之前,就先被環境折磨壞了,所以這次阿信助教打算用膠把Relay封起來。只需要用一字起子將Relay的兩側卡榫扳開就能拿起上蓋,小心把膠塗上別弄到接點。

繼電器-上膠避免氧化
繼電器-上膠避免氧化

上完膠等它乾之後把Relay再焊回去,拆繼電器很容易但要裝回去就很吃力了,因為後級放大的電路板上方還有一塊音源切換電路板,安裝的空間很小所以要花點精神。

安裝好之後試機,果然新的繼電器聽起來就是比較爽,不用再擔心聲音有暴衝的問題,至於上膠後是否真的能降低氧化機率,我們過幾年再來看看吧。

音量顯示器-燈光黯淡

聲音的部分基本上算是解決了,倒是音量顯示的部分,長期以來讓我很傷腦筋,因為它的LED亮度已經不若當年這麼光彩了,看下面這張低曝光的照片就知道了,LED的亮度非常不平均,而且即便是單顆LED的亮度也已經衰弱到看得出中間點較亮兩邊較暗的情況。

擴大機-音量顯示器有點黯淡
擴大機-音量顯示器有點黯淡

可惜這個LED面板並無法更換單顆LED,它是整片是一個零件,我想現在應該也沒這個料了,所以我又要硬來了,我的老天啊…。這次我要自己做個LED面板,剛好市面上有所謂的 10 Bar LED,也就是一顆零件上有10個LED,比對了一下長度我大約需要三個,左右聲道加起來就需要6個。

擴大機-原始的音量LED指示面板
擴大機-原始的音量LED指示面板

雖然想法很美好但現實總是殘酷的,原本的LED指示器它的腳位從1~33pin並非一比一對應到LED單體,這下可麻煩了,我得將腳位一個個測試才能知道原本LED指示器的pinout,並且把6顆10 bar LED湊成一樣的pinout才能接上去。

經過辛苦的測試之後終於得到下圖的結果,上方是原始料件的pinout對應圖,下方是我打算使用在 10 Bar LED上的接法。

擴大機-音量指示器 pinout
擴大機-音量指示器 pinout

由於原本的LED有32顆,但新的LED共有60顆,因此有些腳位勢必要接2個LED,接線方式如下圖右方。UV meter是採用AN6884的晶片,裡面有一串比較器,原先是一個輸出級推動一個LED,現在改為推動2個LED,因此除了LED之外還需要加上兩個限流電阻,否則兩顆LED會不一樣亮而且容易壞。

音量顯示器重新設計
音量顯示器重新設計

所以我必須手動焊上60顆LED外加60顆限流電阻,真是工程浩大。只是這還不是最麻煩的,因為我還沒有正確尺寸的電路板可以放這6顆 10 Bar LED,我的媽呀! 所以在焊接之前我必須將手邊的萬用板切成適當的尺寸。而且萬用板還沒有這麼長的尺寸,因此我需要拿兩個萬用板各自裁切之後再拼湊起來。

理論上裁切需要鋸子,我沒有線鋸也借不到專用的裁板機,情急之下拿個美工刀來試試,結果美工刀壞了兩個刀片,最後只好用電鑽鑽出一個個的郵票孔,這樣反而比較好處理只是很花時間,最後再用粗砂紙把毛邊磨掉就有新的PCB可以用了,然後別忘了要做兩個,因為單片萬用板的長度不夠用,我們必須要有33個孔位,我的萬用板最長邊只有20孔。

DIY電路板切割
DIY電路板切割

經過一連串辛苦的焊接工作之後成品如下圖,你可以看得出來LED基板是由兩片PCB湊出來的,上面有6個10 bar LED。

新的LED音量顯示器
新的LED音量顯示器

至於背後的接線,雖然不難但是做起來實在很費工,你們自己看看就知道了,還好我手工藝算不錯。

新的LED音量顯示器-背面複雜的焊接工作
新的LED音量顯示器-背面複雜的焊接工作

來測試一下結果吧! 一樣利用手機APP產生弦波輸入擴大機,並且把擴大機音量調大,檢查每顆LED是否都能點亮,看來每顆都正常工作心情頓時好了很多。只是我總覺得左邊算起來第二顆好像稍微亮了些,經過焊接60顆LED與60顆電阻的疲勞轟炸,我已經不想再處理這麼細的問題了,因為真正用肉眼看其實不太容易看出來。

測試新的LED音量顯示器
測試新的LED音量顯示器

擴大機成品組裝

最後終於要把LED音量顯示器安裝到機箱內了,由於電路板的寬度與零件的高度都與之前不同,所以我用了很多Washser墊片調整音量顯示器的深度與高度,避免安裝時產生機構的干涉。最後的成品如下圖,終於讓各位看到這台老爺擴大機的廬山真面目了,現在它工作得非常好呢。

組裝完成的擴大機
組裝完成的擴大機

 

4 Comments

  1. 樓主好。小職這裡有一台AU8500,前級輸入時,有一個聲道無法發聲。
    可以請教您,可以如何進行測試呢??

    • 用手機當作訊號產生器, 插入擴大機, 從前級一階一階的用示波器找訊號哪裡開始斷掉, 就可以找到問題

      • 樓主好
        有日本網站分享1Khz mp3檔,可以用手機撥放。
        但是小職家沒有示波器,只有三用電表。
        請問可以用三用電表測試嗎?

        • 有些三用電表可以測試頻率, 可以試試, 但我不確定
          因為前級的電壓滿小的, 電表不見得sense得到

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*