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[裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

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[裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章markbroadcaster 發表於 週六 5月 09, 2015 10:45 pm

現在是個講求 "效率" 的時代, 連擴大機都以 Switching Power 的技術做出來 D 類放大
但我還是偏向喜歡古代的 "極低效率" 純 A 類~ 8)


大家好, 我的耳擴終於完成了, 從 2010 年 4月於 AndAudio 板上發表的洞洞板試做開始, 到今日的最終完成板, 歷經了整整五年.

首先, 想要我耳擴簡單版的線路圖 (也就是 2010 年洞洞板試做) 的朋友可以去 AndAudio 的這個網址, 先回顧一下:

(AndAudio 連結) http://www.andaudio.com/phpbb3/viewtopic.php?f=18&t=80924 這個討論串的第一頁六樓與第二頁六樓就是我這個耳擴的原始線路圖.

然後, 今天我將這個耳擴依照我個人一貫的理念給完整化了.

我的理念仍然是:我要 Vintage 時代的多功能與複雜度, 絕不走現代 Hi-End 的精簡風.

所以我的最終版我加上了以下的功能

1- 輸入選擇, 一共有三段. LINE-1/LINE-2 是非平衡式 (Un-Balance) 的 RCA 接頭輸入端. 另增加一組平衡式 (Balance) 的 XLR 輸入端 (以 INA134PA 為轉換 OPA). 等同一台小前級. 只是沒有提供前級輸出端而已.

2- 加入了 "音質控制" 功能. 基本上這不是一般的負迴授式的 TONE CONTROL. 這是以 YAMAHA 的 "連續可變響度補償功能" 為基礎的音質控制.
與一般音控電路不同的是, 一般音控當高低音控制位在中間是 Flat, 而往右轉是增加, 往左轉是減少. 而且一般音控是獨立的一級電路 (意味著因多一級電路而會產生多一級的失真)
因此很多廠家都做成 "TONE CONTROL On/OFf" 設計, 就是可以將音質控制 By-Pass, 讓訊號經由十倍放大器後直接輸出.
但我的設計則使用 "Boost 增強器" 概念. 而且我不會多一級電路, 我就是直接在耳擴電路上設計這個音控電路, 與一般音控電路最大的不同是
我的音控只有增加, 沒有減少. 而且需將 VR 向左轉到底就是 Flat (平坦) 往右就開始增加高音或低音. 並且不允許使用者關閉此功能. (因為已經有設計 FLAT 了)
而且增加的幅度也並不大. (一般的音控範圍是 +-10dB. 而我的只能增加約 3dB~5dB) 換言之我真的是設計用來當做 "連續可變響度補償 LOUDNESS" 用的.
而且因為我的控制幅度不大, 因此我的音控只能算是 "微調". 而且因為我沒有另用一級電路來處理這個功能, 因此我的失真率不會因此功能而增加.

3- 加入了增益選擇功能. 共三檔, MUTE (靜音), 17dB, 20dB.

4- 增加了開機延時接通功能, 並且有直流輸出保護. (類似喇叭保護電路, 以保護耳機)

5- 除音量控制以外再加入平衡 Balance 控制.

6- 原有 DV Servo 電路仍保留. 輸出也仍維持在 350mW (32歐母負載下).

7- 電源部份增設 "國際電壓選擇開關" 共有四檔, 100V/110V/220V/240V, 並增設穩壓電路.


主要零組件取得

1- 重新設計機箱並委託台南 Ansen714 網兄製作機箱.
2- 變壓器仍為台北市洛陽街川立電機訂定製作.
3- 主要零組件, 電阻, 電容, 晶體, Relay, 旋轉波段開關....等均來自西寧市場電洋電子.
4- 主要 OPA IC OPA2134 與 INA134 均為向網路商 Mouser 訂購. (不會買到假貨, 但需使用英文訂購)
5- 機箱外零組件 (像是 XLR Style 的 RCA 接頭) 也是向 Mouser 訂購. (西寧市場部份店家也有賣), 旋扭與音量用 ALPS VR 則來自 "唐竹音響"
6- PCB 使用 VISIO 人工拉線 Layout 設計, 再用 PROTEL DXP-2004 製作成 Gerber File 後向 JET-PCB 訂製.

一樣, 全機不使用任何 "燒料", 只有在需要精準的地方, 因為要求精準而非要求音質 (電容品牌絕不可能影響音質) 而使用進口電容 (Mouser 購買) 其餘一率使用國產電容電阻.

以下是各項裝機的照片與線路圖分享, 一樣唷, 我開放網友 DIY, 但請自行重新繪製電路板或使用萬用洞動板,
而我是禁止任何人將我的電路直接製作成套件或商品出售. (尤其是 PCB Layout 是有版權的, 請勿直接翻製)

至於試聽嗎.....傷透腦筋耶, 耳擴等同一個小後級, 是要插入耳機才聽得出好壞, 如果我將耳擴的輸出直接送入 ADC 然後轉成數位影片檔是聽不準他的聲音好壞的. (因 ADC 阻抗比耳機高太多太多了)
因此這台我無法像我的唱頭放大器那樣做成一堆試聽檔給大家試聽. 因此大家就只能看照片與儀器測試報告囉. 想聽的人就只能動手做了.

在這裡我分享一位 And Audio 網兄 nawussica 對我這台耳擴的評語, 他說:

聽感部分:
4395+K702
我印象最深刻的是2132P的改變,與先前聽過的2132模糊的感覺差距蠻多的,很舒服好聽,
原來有個阿斗仔說”我還是最喜歡2132P的聲音”,不是沒有原因的,以前我錯怪了2132。
總體來說,我喜歡這台的聲音,想找個箱子把它裝起來。

================================================================================
以下是我列出 Audio Precision 測試出的規格:
輸出功率: 350mW (32-Ohm)
頻率響應: 6Hz~80KHz +- 0.3dB
總諧波失真: 0.009% @ 1KHz (0.02% @ 4KHz)
訊號雜音比: 優於 80dB
串音: 優於 -50dB
相位差: 低於 1度.
增益: 17dB
================================================================================

從以上的規格, 大家有沒有看出來? 為何頻率響應是從 6Hz 開始??
因為, 我的 DC-Servo 電路是設定在 2Hz, 可是我的保護電路在低於 6Hz 以下會判定有直流輸出而切斷輸出
因此我的 Audio Precision 就測不到了. 因此我只能從 6Hz 開始, 但 6Hz 已經很低了, 基本上是人耳聽覺範圍之外了.
然後, 在底下最後一張照片秀出來我的方波照片, 也是從 10Hz 開始, 10Hz 的方波幾乎沒有變型 (有一點點變型應該是受輸入交連電容影響)
因此本機的頻寬是很寬的.....


謝謝大家

接下來看照片囉

1. 全機照片
圖檔

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2- 本機正面照
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3- 本機後背板
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4- 本機機內照
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5- 機箱設計圖
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6- 主電路圖
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7- 左聲道放大版電路圖 (右聲道一樣)
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8- 本線路最初發表時的線路圖 (沒有輸入選擇, 增益控制, 也沒有 Loudness Boost 音控電路.
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9- 本機電路板參考圖
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10- Audio Precision 音頻分析儀測試報告01
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11- Audio Precision 音頻分析儀測試報告02
圖檔

12- Audio Precision 音頻分析儀測試報告03
圖檔

13- Audio Precision 音頻分析儀測試報告04
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14- Audio Precision 音頻分析儀測試報告05
圖檔

15- Audio Precision 音頻分析儀測試報告06
圖檔

16- Waveform 方波波形照片
圖檔

以上報告完畢~謝謝大家
最後由 markbroadcaster 於 週一 5月 11, 2015 9:51 am 編輯, 總共編輯了 1 次
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拒玩現代音響
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因此我也拒絕相信並拒絕使用任何
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章Scott Wang 發表於 週日 5月 10, 2015 11:38 am

你是做起來賣,或者只是單純自己享受呢?
這台看起來不像耳擴,倒像一台小型的高級音響,你跟Xaudio應該很合,他連代號都內含audio了,可見他愛audio愛到骨子裡了 ... :D

Andaudio的連結進不去.
顯示:
找不到這個頁面.
...
可調高壓直流電源供應器,中低壓直流電源供應器,高壓模組,電壓放大器,電流放大器.
恆流源(定電流源),恆壓源(定電壓源),帶通濾波器,2V以下高精度參考電壓,標準電壓.
專門接受訂製,設計生產各種特殊規格,高精度產品,學校實驗室,研究單位實驗設備.
另可接受其它電子專案設計.
http://hvpower.myweb.hinet.net/
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超音波切割機(切割塑膠用),小型攜帶式,可以切割如:adapter適配器外殼,玩具模型等等,若欲詢問超音波切割機,請PM,謝謝。
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章oldhan 發表於 週日 5月 10, 2015 5:24 pm

功能有創新, 表面印刷也夠水準, 外殼蠻厚實, 可惜並未用來鎖散熱晶體幫助散熱,
內部配線稍嫌多, 傳統 OP+ 2 Tr 推挽結構 少了一些驚喜.
oldhan
 
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章Scott Wang 發表於 週一 5月 11, 2015 12:10 am

oldhan 寫:功能有創新, 表面印刷也夠水準, 外殼蠻厚實, 可惜並未用來鎖散熱晶體幫助散熱,
內部配線稍嫌多, 傳統 OP+ 2 Tr 推挽結構 少了一些驚喜.

阿你都沒有秀一下那些不賣錢的,可以分享的,等你喔 ... :D
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章markbroadcaster 發表於 週一 5月 11, 2015 10:10 am

Scott Wang 寫:你是做起來賣,或者只是單純自己享受呢?
這台看起來不像耳擴,倒像一台小型的高級音響,你跟Xaudio應該很合,他連代號都內含audio了,可見他愛audio愛到骨子裡了 ... :D

Andaudio的連結進不去.
顯示:
找不到這個頁面.
...


回 Scott 兄: 我都是先做來自己享受, 未來才考慮是否要出售. (上次的唱頭放大器也是如此)

但請放心, 我這不是打廣告, 因為我很確定以後我就算要賣也不會在台灣市場上出售

因為台灣有那個 "網路購物七天鑑賞期限制" 問題是我這算手工訂製品, 給他七天鑑賞我會做白工

所以, 未來只會有可能在美國 e-Bay 賣全世界, 唯獨暫時不賣台灣地區. 但就算要這樣做這也是很久以後的事了.

所以不用擔心, 我不是來打廣告的啦.

另外你有問到我都不秀一下那些不賣錢可以分享的??

跟 Scott 兄說明, 我的耳擴那個簡單版的是開放給大家可以仿製分享啊. 只是完整版的 "PCB LAYOUT" 有版權罷了

所以想 DIY 的人可以用精簡版線路圖, 然後再用萬用洞洞板或自己重新 Layout 一片簡單的板子來裝配就可以了.

而且我相信, 應該沒有人會想要做我的完整版的. 因為完整版設計是完全違背現代 Hi-End 音響的理論基礎的. 應該現代年輕玩家沒有人會喜歡的.

就像另一位朋友 oldhan 兄說的 "內部配線稍嫌多".....我知道以現代 Hi-End 眼光來說這是缺點, 可是我就是愛 "內部配線多" 的缺點

看看每一台 1970~1990 年代之間的 Vintage 音響全盛時期的一代名機, 那台不是複雜又配線很多很多??

他們不好聽嗎?? 他們現在每一台在 e-Bay 上身價可熱著呢! 而世界上也出現很多個 Vintage Hi-Fi Audio 的設團粉絲團....等等.

所以, 我這是為了走回古代復古路線而設計的 "反現代 Hi-End 潮流" 音響設備. (未來我所有作品都會朝這個方向前進, 就算那是條孤獨的路)

我只走 Hi-Fi 路線不走 Hi-End 路線. 複雜又絕不精簡的線路, 繁多的控制功能取向, 以及....

一定要有音質控制功能 (可以讓使用者不想使用時自行關閉, 但我絕不允許當使用者想用時沒有得用, 這種事發生. 這就是現代 Hi-End 最氣人的地方)

最後, 還是謝謝大家的欣賞, 這樣我就有動力繼續做新的 Project 出來. :D

PS. 回 Scott 大, 那個 AndAudio 連結我修好了.
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章xaudio 發表於 週一 5月 11, 2015 11:49 am

Scott Wang 寫:這台看起來不像耳擴,倒像一台小型的高級音響,你跟Xaudio應該很合,

可能是「有志一同,道不太合。」,基本理念一樣:別跟我討論什麼 Hi-End,聽不懂!
我玩我的 Active Filter 和 Power AMP,偶爾插花一下 DSP。
音控已經被 "算" 出來了,所以不需要音控電路,也不走復古架構。
這幾年玩的音響連 "殼" 都不見了,正好是馬克兄所謂 "該死的無音控觀念"。 :lol:
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章Scott Wang 發表於 週一 5月 11, 2015 1:22 pm

markbroadcaster 寫:所以不用擔心, 我不是來打廣告的啦.

我並不是擔心你來打廣告,只是想了解你做的目的而已啦.

另外你有問到我都不秀一下那些不賣錢可以分享的?

大人啊,冤枉啦,那是回給oldhan兄的耶,因為他以前專做來賣的,所以才有此一說,不知現在如何?

你是否沒帶眼鏡啊,怎麼把我回給他人的當做是回給你的?
像我沒帶眼鏡就不行了,出門沒帶眼鏡,遠的沒問題,近的都是霧裡看花.

Ebay好像上架就要錢了.
可調高壓直流電源供應器,中低壓直流電源供應器,高壓模組,電壓放大器,電流放大器.
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章Scott Wang 發表於 週一 5月 11, 2015 1:33 pm

xaudio 寫:音控已經被 "算" 出來了,所以不需要音控電路,也不走復古架構。
所以已經"被你算出來",答案都知道了 ... :D
被你給下架了吧,被你給out了 ... :)

這幾年玩的音響連 "殼" 都不見了,正好是馬克兄所謂 該死的無音控觀念

錢都省下來了,再去買零件.

你說的是像我這台Power一樣,都沒外殼的嗎?
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章xaudio 發表於 週一 5月 11, 2015 2:08 pm

Scott Wang 寫:你說的是像我這台Power一樣,都沒外殼的嗎?

那片電路板漂亮嗎?左看右看還是醜斃了!
電子分音之機構設計篇
電路板、電源一起消失才符合 "該死的無音控觀念",無殼勝有殼。
xaudio
 
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章Scott Wang 發表於 週一 5月 11, 2015 3:36 pm

xaudio 寫:
Scott Wang 寫:你說的是像我這台Power一樣,都沒外殼的嗎?

那片電路板漂亮嗎?左看右看還是醜斃了!

我覺得還好啊,買layout好的總是方便得多.
電子分音之機構設計篇
電路板、電源一起消失才符合 "該死的無音控觀念",無殼勝有殼。

我以前layout也是像你一樣,總覺得那樣才是漂亮,若是在數位可能沒有大問題,但是在類比裡,尤其是音響,那樣有可能是不合格的,你可以看看日本的音響layout.
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章xaudio 發表於 週一 5月 11, 2015 3:51 pm

Scott Wang 寫:我以前layout也是像你一樣,總覺得那樣才是漂亮,若是在數位可能沒有大問題,但是在類比裡,尤其是音響,那樣有可能是不合格的,你可以看看日本的音響layout.

你指的應該是這個:
後級擴大機電路版疑問
犯這種低級錯誤就沒得混了!
xaudio
 
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章Scott Wang 發表於 週一 5月 11, 2015 5:30 pm

xaudio 寫:
Scott Wang 寫:我以前layout也是像你一樣,總覺得那樣才是漂亮,若是在數位可能沒有大問題,但是在類比裡,尤其是音響,那樣有可能是不合格的,你可以看看日本的音響layout.

你指的應該是這個:
後級擴大機電路版疑問
犯這種低級錯誤就沒得混了!

是像這樣的,那些角角很漂亮,但是要layout成弧度.

LM1875-20W + DC Servo 後級放大器.
可調高壓直流電源供應器,中低壓直流電源供應器,高壓模組,電壓放大器,電流放大器.
恆流源(定電流源),恆壓源(定電壓源),帶通濾波器,2V以下高精度參考電壓,標準電壓.
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另可接受其它電子專案設計.
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...Scott Wang...

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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章xaudio 發表於 週一 5月 11, 2015 5:50 pm

Scott Wang 寫:是像這樣的,那些角角很漂亮,但是要layout成弧度.

你把高頻的東西代入低頻啦!

那些角度沒有你想的那麼重要,componentbeggar 很多音響的板子全走 90 度直角的。
無論圓弧有多圓,through hole 本身就是 90 度,每一支腳都是 90 度垂直。
xaudio
 
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章markbroadcaster 發表於 週一 5月 11, 2015 6:37 pm

哇~今天才看到 XAudio 兄的分音器電路.....看來可以當成我下一個 Project, 因為剛好我手邊有 "純 A 類 4W 小後級" ~ :lol:

而最近剛好又有好朋友送我重低音單體, 正打算去浙平訂作一個箱子......

回 Scott 兄, 抱歉了, 我確實沒帶眼鏡出來.....電腦的字又有點小, 我筆電又只有 14 吋 2K 的螢幕, 抱歉了還真沒看清楚.

因為很麻煩, 我有近視, 原本看電腦螢幕不用眼鏡, 因為我只有一點點老花, 但後來發現戴眼鏡看電腦更清楚

但我的 "老花" 眼鏡其實不是老花眼鏡是近視眼鏡, 只是度數跟我一般開車用 (看遠用) 的要少得多.....

不過 e-Bay 是不是上架就要收費這我還沒去研究.....

至於二位做 "裸機" 這功力我自嘆不如了.....尤其是麵包板, 總覺得會鬆動.....我就連實驗用電路我也是用萬用洞洞板用焊的

不敢真的用麵包板下去玩....只是用萬用洞洞板用焊的, 要修改的時候就真的變成很辛苦的一件事了.....

至於 PCB 拉線是不是要弧? 這一點我是很遵守 "避 90 度角" 的原則. 但我大多數使用 45度轉折, 至於做成弧狀我沒試過

但說真的, 有些廠機也沒有弧型或轉折 45 度. 有些廠機也是直接轉 90 度直角的.

雖說音頻電路工作頻率都不高, 但我並不是真的很清礎弧狀與 45 度轉角有什麼差別.

但我相信在高頻電路真的就一定有差.

最後, 我想我應該跟 XAudio 兄有部份想法是不一樣的, 看他的作品風格就知道了.

他的作品我的感覺是比我的精致很多, 而我就比較麻煩, 因為我堅持要複雜, 說真的, 一但複雜了, 那要弄到很漂亮很完美還真的很難

總會有些小缺陷的. 我是忘了上次我是在那裡看到 XAudio 兄的作品照片 (好像有什麼產品在出售?) , 雖然說有些沒殼, 但印象中, 他做的那個板子也是很漂亮的 8)
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Re: [裝機報告] 純 A 類耳機放大器 (最終完成版)

文章componentbeggar 發表於 週一 5月 18, 2015 8:32 am

xaudio 寫:
Scott Wang 寫:是像這樣的,那些角角很漂亮,但是要layout成弧度.

你把高頻的東西代入低頻啦!

那些角度沒有你想的那麼重要,componentbeggar 很多音響的板子全走 90 度直角的。
無論圓弧有多圓,through hole 本身就是 90 度,每一支腳都是 90 度垂直。

我 Layout 走直角,最讓人一頭霧水的應該是這片唱放吧:
http://blog.xuite.net/componentbeggar/twblog/123427887

我也同意 X 兄的說法:信號過一個 via 不是轉兩次 90 度嗎?
不過,我要澄清一下,不是所有線我都敢走直角!
我習慣把線分成兩類:高速線(高頻信號、高頻控制線、Switching Node)、低速線(電源線、低頻控制線)
或者簡單講:頻率在 100Hz 以下的線,Lay 成直角又怎樣?

有時候不是走直角或走 45 度角的問題,請想想看,有時候受限機構尺吋、外形無法完全作最佳化 Placement 的時候,您該如何取捨?以一個 Buck Converter 為例:
Buck Converter 有兩個 Loop:輸入電容與兩開關元件所組成的 Loop,電感、輸出電容與一開關元件所組成的 Loop,理論上兩 Loop 都是越小越好,如果無法雙全,要棄?保?特性還不能變差?
PWM IC 要放在靠近 MOSFET,還是輸出電容?
當輸出電感只能二選一:靠近兩 MOSFET,靠近輸出電容,您選哪邊站?

多年前我負責的一個案子中,需要 1.8V 及 1.05V,用了一個雙包裝的 PWM Controller,因為機構工程師要在我的地盤鎖一個螺絲,1.05V 那組的 Gate Driver 被迫『繞道』,雖然有走 45 度角,1.05V 這組的 Switching Node 波形為:
http://photo.xuite.net/componentbeggar/9913165/3.jpg

而按照 Layout Rule 走線的 1.8V,Switching Node 波形為:
http://photo.xuite.net/componentbeggar/9913165/4.jpg

光看 Switching Node 可能沒啥感覺,看一下輸出 Ripple Voltage 吧!先看正常的 1.8V,請注意示波器的 Band Width 沒打開(頻寬沒被限制):
http://photo.xuite.net/componentbeggar/9913165/2.jpg

再看 1.05V 那組:
http://photo.xuite.net/componentbeggar/9913165/1.jpg

為什麼會這樣?要怎麼解?答案其實已經隱藏在上面的敘述中!也是上面問題之一的解:
1.05V 的 Gate Driver 線因為要閃螺絲,繞了一下,雖然有走 45 度角,可是:『繞了一下』就在 PCB 上形成一個小電感,MOSFET 的 Gate 到 Source,有 Ciss,當 PWM Controller 要開 / 關 MOSFET 時,小電感就跟 Ciss 共振,問題就來啦!

這幾張波形後來變成我教工程師 PCB Layout 的最佳教材,高頻的東西,理論正確、計算無誤、跑模擬 OK,只要 Layout 稍有閃失,一切作白工!感謝當年還是助工時,我的案子要等一個月才有 Layout 工程師空出來幫我 Lay,就 DIY 啦!
componentbeggar
 
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