一款低TIM的全对称放大器-LEACH4.5

菠萝

筑明 发表于 2025-8-25 11:53
据作者说，开环带宽是25K，应该大于20K的音乐带宽。

这放大电路是VFB结构，增益带宽积GBW等于常数。不知道这电路测量或者仿真的实际带宽是多少，估计一下1Mhz吧，增益带宽积就是20MHZ，开环增益就是20M/20K=1000。所以有楼上的说是忽悠人的

ztmy

温度补偿有点意思，不是把Vbe倍增器的三级管放在散热器上，而是把分压的四个二级管放在散热器上。

new1510

一、瞬态互调失真（TIM）产生的原因是什么？
1、负反馈的“滞后性”与瞬态信号的“快速性”不匹配。
2、放大器转换速率（SR）不足。
3、相位裕量不足与增益带宽积限制。
4、输入级无法快速响应 10kHz 以上的瞬态信号，带宽不足，输入级采用的晶体管高频开关速度不足。

二、TIM解决思路：
1、优化负反馈设计，采用局部负反馈、超前补偿。
2、提升转换速率，选高速器件、优化输出级、减少寄生电容
3、优化频率特性，保证足够相位裕量、匹配增益带宽积
4、改进放大器线路结构。

三、逐一对比该线路在解决TIM方法：
1、该线路中局部负反馈、超前补偿、负反馈设计等措施在80年代后已经广泛采用，创新点不足。
2、铁帽子三极管是80年代前古老工艺，速度有限，米勒电容大，第一级放大电流小，不能提高转换速率。
3、从相位、带宽测试结果看，结果并不理想，未达到优化频率特性的效果。
4、线路总体结构与80年代上下全对称放大器线路类似，环路负反馈还带下地电容，线路原理没有特色。
5、未见到TIM测试结果，其它测试项目相位、THD、IMD一般般。上述测试仅是所有测试项目之一，并不能说明该放大器音质、品质。

四、对大美丽国专家泊来品要有独立思考能力，外来和尚念经未必灵。
大美丽大学的PCB布局设计水平，远差于不少国内DIY高手。

dbw啊

就是一特普通的全对称电路，三级达林顿而已。

dbw啊

dbw啊 发表于 2025-8-25 17:31
就是一特普通的全对称电路，三级达林顿而已。

唯一有特点的是C8的存在，不知道取值大小，意味着超高频不纳入大环负反馈，超高频在大环路负反馈中倒是容易引发TIM失真的部分，也是最容易引发震荡的部分。但不纳入大环路，其自身的失真也足以污染全频带的信号，所以，我不认为是有价值的设计。

超高频部分的超低失真设计，电路图之外很大程度受制作的影响，而且最后成品要靠实测性能来说话。

无语密码

那个年代这款功放真的很牛，美国的功放就是不一样。更高的速率还有1000V/us。
而我们能买到3DD15正品就已经顶级了，还谈什么瞬态失真呢？

现在元件流通性很强了，要玩到顶级还是比较容易实现的

断桥烟雨

老爷爷电路了。

瞬态互调失真只要锁定差分就解决了。

不过，也是老美告诉我的，所以，我不骄傲

无语密码

依据TIM定义，所以TIM是不可能解决的，但只要解决音频的TIM就可以了
封杀TIM，采用27#的方案是最简单的，其次方法还是不少的。
不过LZ的方法会有得失，失真提高，听感也会提升。也是顶级机之路

筑明

贴个1977年的TIM研究资料：
The-Theory-of-TIM-Matti-Otala.part2.rar (285.79 KB, 下载次数: 23)

2025-8-31 09:32 上传

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2025-8-31 09:32 上传

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用AI总结如下
The-Theory-of-TIM-Matti-Otala-豆包 .part1.rar (300 KB, 下载次数: 24)

2025-8-31 09:47 上传

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2025-8-31 09:47 上传

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《The Theory of Transient Intermodulation Distortion》PDF 总结
一、研究背景与目的
（一）背景
过去十年，强负反馈在音频放大器中的应用成为标准做法，这得益于无变压器晶体管放大器电路的发展，使其易于实现；而在电子管放大器时代，输出变压器复杂的传递函数限制了反馈的应用，通常仅能实现 20-30dB 的反馈。
早期晶体管放大器固有的非线性，迫使设计师使用强负反馈以满足低谐波和互调失真的要求，如今商业功率放大器 60-100dB 反馈并不罕见。
“晶体管声音” 与 “电子管声音” 的争论持续且成为研究热点，即便两种放大器性能和规格满足听觉需求且更优，声音仍有显著差异，原因可能是现有放大器测量在听觉相关特性上部分无关，或未揭示所有主要声音劣化效应。
瞬态互调失真（TIM）作为一种未被现有放大器测量方法发现的基本失真机制被发现，它是过度使用强负反馈的副作用，尤其使现代晶体管放大器易受影响，且在商用音频放大器中较常见，人耳对其敏感，已有消除方法和 “无 TIM” 放大器问世。
（二）目的
扩展 TIM 理论，以计算放大器截止时间。
解释该现象的一些基本行为模型。
为音频放大器中反馈的应用设定实际限制。
简要探讨 TIM 与放大器其他一些特性的关系。
二、基本电路配置与假设

五、TIM 与转换速率、功率带宽的关系
（一）转换速率（Slew Rate）
定义为放大器在非常大的输入信号下输出端的最大
dV/dt
，此时放大器处于完全斜率过载状态，非线性极强。
通常通过设计放大器使其具有 “软” 渐变斜率过载特性来提高转换速率指标，但这会导致放大器在达到转换速率前就出现过度非线性。
TIM 在过冲被抑制时就会产生，某些放大器在远低于转换速率的信号上升时间下就可能出现明显的 TIM，仅当放大器驱动级具有 “硬” 削波特性时，才能从转换速率指标预测 TIM，部分放大器在转换速率的十分之一以下就可能开始出现明显 TIM。
（二）功率带宽（Power Bandwidth）
定义为在指定总谐波失真（THD）水平（通常为 1%）下的带宽。
仅当反馈较低（如 20-30dB）时，可从功率带宽预测 TIM；当反馈较高时，高频环内削波在远低于 1% 的输出 THD 水平下就会发生，此时二者比较无意义，例如具有 60dB 反馈和 50kHz 功率带宽的放大器，对于上限截止频率为 20kHz 的节目素材，已出现明显 TIM。
（三）三者关联结论
TIM、转换速率和功率带宽都从不同方面表征放大器的高频性能，但三者定义差异大，无法一概而论地从其中一个预测另一个，其相互关系取决于放大器的设计原理。
低转换速率或差的功率带宽可能表明存在 TIM，但反之不成立；高转换速率或好的功率带宽也不能自动降低 TIM 发生的可能性。
不切实际的低 THD 指标可能暗示放大器使用了大反馈，进而可能存在大量补偿，由此可怀疑放大器中存在 TIM。
六、分析准确性验证
（一）数字验证
利用 ANP 3 计算机程序计算阶跃函数激励下的各种电路电位，对过冲值进行数字验证，结果与直接从公式（7）计算的结果一致，精度达 1%，微小差异由程序的分段特性导致。
使用专门开发的数值模拟程序对截止时间进行数字验证，模拟结果与本文呈现的结果差异约为 1%，同样取决于程序的分段结构。
（二）模拟验证
使用专门设计的模拟器进行模拟验证，过冲值在反馈达 60dB 时可可靠验证，截止时间结果在 0.6 至 400T 范围内可验证。
模拟器的估计精度约为 3%，计算值与模拟值之间的差异约为 5%，模拟中主要误差来源是为过冲预留大 “动态裕量” 导致的环内信噪比差。
验证结果表明计算原理上正确，对该现象物理本质的解释也正确。
七、结论
使用超过约 60dB 的反馈值，可能因必要的大量补偿导致放大器内部出现大过冲，取决于放大器结构，过冲幅度可能高达信号标称值的数千倍，即便放大器输入信号处于常规低频音频范围。
由于放大器驱动级对这些过冲的动态范围通常有限，过冲很可能在放大器 “慢” 级之前的驱动级中被削波，且能量条件会延长截止时间。
若使用高音提升，截止时间可能延长约一个数量级，还可能导致双侧削波。
TIM 与转换速率和功率带宽相关，但仅在使用低反馈值且放大器驱动级具有硬削波特性的情况下，才可从其中一个预测另一个。
八、致谢
作者感谢所有在无数讨论和辩论中帮助提炼本文所述基本原理，并分享放大器设计经验的朋友和同事，特别感谢 R. Small 博士富有建设性的专业批评。
九、参考文献
文中引用了 10 篇相关文献，涵盖 TIM 的早期理论、商用放大器中 TIM 情况、人耳对相关失真的感知、TIM 消除方法、“无 TIM” 放大器设计、TIM 模拟以及 TIM 测量方法等方面，为研究提供了充分的理论和实践支撑。

筑明

继续，问ChantGPT：

vendetta

他与Otala算是TIM理论先驱者.大学网站上仍留有理论与150W与250W文章.朋友试装过几台他最满意是用Dale电阻与SP 36DE+672版本.推他801打得KSA100抬不起头来.他也藉此帮人代装了几台.用随意零件声音有些好些的PA感觉.
邪恶海湾有卖150WPCB.

tans

瞬态互调失真，强调音质的放大器都必须注意的问题。类似的文献看过不少，感谢分享！
简单说，百瓦以上的高频高功率放大器都要处理，如果要听感好，电压转换速率必须高，一般50V/us往上走。如果不高，就限制频率带宽可以获得较好的听感。百瓦以下的放大器可以略低一些。

菠萝

论文性质文章看不完。看见了这电路的GWB设计是8.5M。估计是和达萧的设计理念一样，减少开环增益，减少反馈量，提高主极点频率。可以做到开环带宽大于25KhZ

docmd

开环增益低，还2级负反馈，大环负反馈系数小，会导致输出阻抗大，无法抑制喇叭的自由振动，可以想象低音是浑浊不清的。

vendetta

前TIM还有老虎系列可玩.以前为了找老虎用的RCA 40409/10与MJ802/4502一直找到香港鸭寮街才买到.

筑明

vendetta 发表于 2025-9-2 22:54
前TIM还有老虎系列可玩.以前为了找老虎用的RCA 40409/10与MJ802/4502一直找到香港鸭寮街才买到.

这个4.5版本的电压放大管2N5416/3439不好买，只能找到印度半导体的版本，请教这对管子哪个版本比较好？

6sn7gtt

菠萝 发表于 2025-8-25 11:38
开环带宽大于音乐带宽，估计是翻译错了

没有错，近代欧美功改设计的方向，在不引入大环路的状态下，开环帶宽超过20k，大师Erno Borbely关站前也有强调过，LC audio有台功放是全开环的，结构和Leach差不多，开环帶宽也超过20k

minor

终于有人玩到Leach这种入门级功放了。

qgsgy

感兴趣

daoren

瞬态失真是大环反馈跟不上信号所致，瞬态时间内是上千倍的开环放大。
看方波，如果2万赫兹方波前沿呈90°方角，说明电路高频已足够好，再加上信号级的适当低通，基本就没有来自前级的瞬态失真了。
瞬态失真另一个原因是来自交越失真，即来自后级，交越失真产生高频，通过负反馈也会产生瞬态失真，解决方法是大管要有足够大的电流。