制作设计反馈式唱放过程

kwok_sir

论坛讨论很少.
一.        想法
单电源, 最少交连电容, 失真要小, 噪音要小, 频响平直, 动态要大
二.        电源要穩压, 10uV以下低纹波. 符合以上设想, 失真及动态.
三.        电路结构
四.        仿真验证.
五.        元件挑选
六.        布局及制作.
七.        測试及安裝改正.
八.        听音及感受. 改进
1.        仿真电源及稳压

1.1倍圧整流及稳压电路

kwok_sir

用倍压可減低尖峯电流, 对电磁场干优減低

zhaojunsong9986

又见大师出手！

kwok_sir

2.        唱放仿真
        唱放电路


结构沒有输入电容及交连电容, 单电源必有隔直输出电容.
各级工作奌, (静态Vce电压及IC 电流) 设置调整.
JFET- J1 源极输出电压3-4V为好.
Q1 工作在100 到 150 uA, 低噪音要求, 并且选低噪管.
Q2工作在0.7mA 到 1mA. Vce 20V – 22V. 选低噪管
仿真过程调整工作电流及Vce,同時调整电源电压以符合Vce电圧,观看取得最佳

Q1, Q2 工作电压及电流定好后,跟著计算Q1射极电阻.跟据工作电流定150uA及反遺电流之和, J1源极电压经挑选管子为4V,Q1射极电压4-0.6=3.4v,好了反馈回路电流是多少? 由反遗电阻來算 180K,由电路增益1000(參看下一节) R3 定150R, 输出直流电圧25V (电源电圧的一半), (25-3.4)V/180K =120uA, 流过Q1射极电阻电流合共150+120 =270uA, 计算射极总阻 3.4V/270uA =12.59K. 取R3 150R + R5 12K,
C4xR5 = 12Kx470uF t=5.6s,  f=1/(tx2兀)=0.3Hz.

Q1 集极电阻R4 = 0.6V (Q2Vbe)/150uA = 4K.
Q2 集极电阻 R7 =输出直流电圧25V/0.7mA=35.7K

输出级恒流源定为5mA, 电阻R9 =Vbe 0.6/5mA = 120R.
以上静态工作奌仿真时调整.取得最佳谐波失真.

反馈网絡调整:
电路闭环增益(RIAA反馈网絡电容不计), 在20Hz以下电路增益为1000, (Rf比取決于电路开环增益本电路为6259), Rf比(R14 168k+R12 12K)/R3 0.15K=1000倍, 加入电容C8,C14后全频段等效頻率响应平直. 反馈网絡电容作用下,低频增益 19.7dB , 中频1K 时0 dB; 高频20Kz -19.7dB.

RIAA 曲线配合性, 为便利观看输出频响, 要有反RIAA 网絡放在讯号发生器与电路输入端
R12xC8=75uS : C8 取75uS/12K = 6.25nF ; R6xC8 =3.18uS 是频响延伸到50Khz, R6=3.18/6.25n=510R.
C14 约为 3.6 x C8 = 3.6x 6.25n =22.5n; R14xC14 =3180uS; R14=3180uS/22.5n=141.3K.

以上參数通过仿真调整, 最后装机儀器测试及修正.

kwok_sir

各级工作奌


谐波失真.

kwok_sir

频响

kwok_sir

布局及制作 Layout PCB


机箱內部布置,电路远离干扰源(AC 电源)

swsw4321

这个PHONO RIAA简单点

筑明

留个记号，进来学习郭先生严谨的设计及制作经验分享，如果能把低信号的唱放做好，普通的前级放大应该更简单。

gxvhxv

信号越弱，电路设计越难，膜拜大佬

kwok_sir

装机测试
稳压测试
DC out V        纹波uV        仿真DC out    仿真紋波uV
49.59                        <5uV                        50.5518V                        0v
溫漂实测: 49.59v 22oC; 49.67v 14oC > (49.59-49.67)/(22-14) =-0.01v/oC
-0.01/49.59 =-0.02% x Vout /oC ;优于LM317 的0.7%

各级紋波                数字表    毫伏表    仿真rms                AVE平均值
跨接R1                        0.906V;    0.725V                        1.0092        0.441
跨接R2                        0.375V;                0.30V                0.58                0.441
奌In1                        58.97                ---                        58.991
奌In2                        58.55                ---                        58.549
跨接C6-ac                1.916V                2.0V                        2.2V
跨接C6-dc                30.86V                -----       

kwok_sir

唱放測试    各級电压


RIAA 网络与标淮计算值有所偏差.原因是标淮计算不考虙放大电路的影响.
R14C14=3180uS(50Hz), 仿真168Kx21.79N =3660uS, 与计算值不一致, 计算不考虑其它外囲元件的影响. (C14+C8)xR14xR12/(R14+R12)=318uS(500Hz);
仿真27.75n X 12X168/(12+168)=310.8us
R12C8=75uS(2122Hz) 仿真12Kx5.96n=71.52uS,
R6C8=3.18uS (50KHz) 仿真 559Rx5.96n = 3.33uS

实作各級电压及工作电流
                左                右                                        左                右                        仿真值
Q1基极                                                 射极        3.53                3.47                基极 3.969        射极3.396
Q2                                                        集极        30.75        29.54                                射极28.968
Q3                                                        射极       
工作电流实作                                                        仿真
Q1 0.6Vbe/4.3K = 139.5uA                                        141uA
Q2 Vc/39K = 30.75v/39K =788uA                                786uA
Q3 ,恒流 ,0.6Vbe/R9 =0.6/120R =5mA                        5.48mA

输出噪音,测试奌在输出端
左                                        右
0.195mV                                0.195mV

唱放频响

kwok_sir

唱放制作

kwok_sir

測量仪器例表
1.        讯号发生器 LWDQGS TAG-101
2.        数字表 FLUKE115C
3.        反RIAA 网络(自制)
4.        AC 毫伏表(自制)
5.        LC meter MLC500

kwok_sir

反RIAA 网络(自制)

kwok_sir

反馈网络中R14 C14;R12 C8对频响平直的走向


R14   151K(-10%)減小


R14   185K(+10%)增大


C14   19.6n (-10%)減小


C14 23.97n (+10%)增大

kwok_sir

R12 10.8K(-10%)減小


R12 13.2K(+10%)增大


C8 5.36n (-10%)減小


C8 6.56n(+10%)增大

kwok_sir

接下來要计算反馈网络
不要走进误区,使用理论计算,它不考滤放大电路各项參数如: 开环增益; 开环频宽; 米勒电容 等等
误区1:  反馈网络RC 常数3180uS (50Hz) , 及75uS (2.12KHz) 一定正確?
误区2:  R1/R2 电阻比例11.777778 ?
误区3:  C1/C2 3.6 ?
使用理论计算,它不考滤放大电路各项參数如: 开环增益; 开环频宽; 米勒电容 等等皆影响理论计算

反馈网络

kwok_sir

低頻端电路隨开环增益变化不再是3180uS,变成更大

中高频端受开环增益及米勒电容影响75us(2.12KHZ) 变成更小.约0.95至0.966 x 75uS.
C1/C2受开环增益 由3.5至3.65 ;
C2R3 本为3.18us(50KHz), 变成3.26 至3.28us(+2.8%)受米勒电容影响频响往下了

反馈放大器


由于RIAA 定义20Hz以下闭环增益Av要有1000, 反馈放大器 Av=Ao/(1+Ao B), B=R/Rf
Ao/(1+AoB)=1000 ; Ao=1000(1+AoB) A0=1000+1000AoB ; Ao-1000=1000AoB
B=(Ao-1000)/1000Ao ; R/Rf=( Ao-1000)/1000Ao ; 计算步骤如下:

1)        Rf=R.1000Ao/(Ao-1000) ; R是设計放大器时已定. Ao也是设計放大器时已定; 于是可算出Rf.
2)        下一步从Rf分配出R1及R2. 先算出R2, R2=Rf/(R1/R2的倍率),
R1/R2的倍率=常数11.9 x反馈倍数(Rf/R)/1000.
3)        R1=Rf-R2
4)        C1=3180x(反馈倍数/1000)/R1
5)        C2=75/R2
6)        R3=3.18x1000/C2

以上计算R=K欧, C=nF; 及每項要再乘以各自修正系数. 计算繁复. 用试算表方便一些.
典型的修正系数以开环增益6616为准.

kwok_sir

开环增益及频宽


闭环增益及频宽