無大環負反饋功放電路的實驗

daoren · 发表于 2022-7-23 11:30

本帖最后由 daoren 于 2022-7-23 11:34 编辑

有大环好比睁着眼走路，随时调整方向；无大环，就好比蒙着眼走路，但你说，我保证两个脚距绝对相等。

yangwenguan · 发表于 2022-7-23 19:24

支持楼主, 因为早期晶体管的制造工艺太烂, 造成管子的参数离散太大, 所以使用负反馈, 抵消参数离散的问题,
保证电路的稳定性, 现在晶体管的制造精度越来越高,
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给楼主提供一个思路, 能否确定每一级的失真度, 看看主要失真是哪里?
希望有帮助

hsiehwm · 发表于 2022-7-24 11:32

本帖最后由 hsiehwm 于 2022-7-24 11:36 编辑

cgpad 发表于 2022-7-23 10:57
无大环反馈，电流模式放大是个不错的选择。

谢谢提供电路,耳机放大JFET的输入级很特别.

hsiehwm · 发表于 2022-7-24 22:18

yangwenguan 发表于 2022-7-23 19:24
支持楼主, 因为早期晶体管的制造工艺太烂, 造成管子的参数离散太大, 所以使用负反馈, 抵消参数离散的问题, ...

承蒙提醒,实验功放做了二个修改

1.过电流保护的 0.2 欧姆/2W 电阻取消 (短路),增加开环增益,
在这个电路不会影响静止电流设定和热稳定

2.增加二个 5.6k/1W 电阻,使输出偏压二管始终维持电流流通,
减少非线性

根据仿真,二个修改都能降低谐波失真,实际电路声音的变化,
也和仿真预测相似,改变前后,差异显著

yangwenguan · 发表于 2022-7-25 08:00

hsiehwm 发表于 2022-7-24 22:18
承蒙提醒,实验功放做了二个修改

1.过电流保护的 0.2 欧姆/2W 电阻取消 (短路),增加开环增益,

请教楼主, 双极型晶体管分立电路, 有没有精准调整, 电压增益的方法

独钓火星鱼 · 发表于 2022-7-29 10:29

厉害，这样才是diy精神。否则就算投200万也没意思。

cgpad · 发表于 2022-7-29 20:06

hsiehwm 发表于 2022-7-24 11:32
谢谢提供电路,耳机放大JFET的输入级很特别.

和常见的马兰士电压转电流方式不一样。这种方式，电压转电流变换电阻没有接地，原理有点像先锋的C-Z1前级。

https://elektrotanya.com/pioneer ... r.pdf/download.html

https://elektrotanya.com/pioneer ... p.pdf/download.html

https://elektrotanya.com/pioneer_m-z1.pdf/download.html

hsiehwm · 发表于 2022-8-28 01:01

实验功放最近的一次修改,

原只想加大输出级驱动管的电流,(约45mA,安全工作范围以内),
同时垫高输入级的工作电流(约1.2mA)以降低总谐波失真,
仿真上看到的,在8欧姆负载,1kHz 10Volts输出,从0.22%下降到0.12%,

但大环增益下降,负反馈量降低,对有暂态的声音讯号,暂态误差会增加

实际电路,增加四个小电阻之外,还要重新调电流源电阻,设定输出级电流和中点电压,
冷机时,总电流调在75mA左右,但是热稳定后散热片温度比先前高,估计总电流应该在200mA以上

声音改善,超过仿真的预估,原先声音里有些尖锐感没了,
我想可能是元件模型的限制,例如Hfe会随工作电流和温度变化,
但是元件模型没能反应实际变化

岑雪涛 · 发表于 2022-8-28 06:43

搞开环研究，不妨看看我的文章，少走弯路。

cgpad · 发表于 2022-8-28 09:13

本帖最后由 cgpad 于 2022-8-28 09:15 编辑

岑雪涛发表于 2022-8-28 06:43
搞开环研究，不妨看看我的文章，少走弯路。

功放测评如何？香港大烧的几百万的音响系统，法国 Kalista CD 转盘，从解码器到后级功放全是高文的，四台 “高文大雪柜后级” 推 “卡玛大哑铃音箱”，两台后级分别推左右声道的中高音，另外两台分别推左右声道的低音。不防试下Bi-Amp(双功放)分音。

HIFI 01.jpg

https://audio-circuit.dk/downloa ... nd-390D-pwr-sch.pdf

https://audio-circuit.dk/downloa ... gnature-pwr-sch.pdf

发烧求败 · 发表于 2022-8-28 11:35

支持开环但也不反对闭环

hsiehwm · 发表于 2022-8-28 18:37

感谢各位关注,我以为玩功放电路,是件极困扰但是极有趣的事,

如果把功放的目的想成,希望输出端的喇叭能依照输入端的电气讯号发出预期的声音,
但是,实际上并没有在喇叭的振膜或是输出的音波上设置任何侦测点做修正或反馈,
所以,所有功放设计是根据经验,猜测或预估喇叭可能发出的声音,再根据实际的声音修正电路.

另一个困扰是,声音讯号不会是正负半周永远对称的,实际的声音讯号含有大量的不对称波形,
形成暂态,但是标准的功放电路测试没有以喇叭模型当负载,并以包含暂态的类似声音讯号当输入的测试方法,

至于什么是预期的声音,有种说法,最好的功放要像是理想的电压源,或是一条有增益的导线,
只是这假设永远没办法被验证,现实中不存在这样的电路,

选用Fostex FE103E 这个小全频喇叭的电路模型当负载,一是这喇叭我用过,再则是
从100Hz(高于喇叭低频谐频率)到1000Hz(低于纸盆分割振动频率),电路模型应该是可信的,

于是分别用100Hz和1000Hz弦波以简单的振幅调变产生两个类似乐器声的声音讯号当输入,
用仿真工具里的电压源(Arbitrary Behavioral Voltage Sources)当成理想的功放,
把相当于振膜速度的电压波形存成 wave 档,方便听觉比对,

另外,用仿真的积分功能把振膜速度,转成振膜位移,得出功放电路的振膜位移和标准振膜位移的差异,
希望由振膜位移的差异波形找出电路里影响声音的原因,

用这个仿真分析,是希望在实际修改电路或者采用新电路之前,评估可能的声音表现,

以我的实验功放为例
2stage nfb_ss_1000_3_1.wav 是标准声音
2stage nfb_ss_1000_3_2n.wav 是功放修改前的声音
2stage nfb_ss_1000_3_2m(2).wav 是功放修改后的声音

idt_2stage nfb_1000_3n.png 是功放修改前放大二十倍的振膜位移差异
idt_2stage nfb_1000_3m.png 是功放修改后放大二十倍的振膜位移差异

修改后,振膜位移的最大差异变大(原因如前所述),但是1000Hz的差异(落后的相位差)变小,
而且振膜位移暂态的回复比较和缓(对1000Hz的低频调变比较小),所以声音更接近标准声音

另一个和仿真有关的,我找到的输出功率管 2SD717/2SB688 元件模型,在Vce 5Volts,Ib 20mA时,
Hfe 约是 122/73,后来一直用的原因,如果用这样的元件模型,电路都能有合适的表现,
实作时就不用担心零件配对的问题,

有些在仿真上特性优异的 circlotron 电路,其实只是因为两套电路用了完全一样的元件模型,
真正实作才会知道有没有问题

胆石混血炮 · 发表于 2022-8-29 11:34

能否测量下失真度

cgpad · 发表于 2022-8-31 19:55

本帖最后由 cgpad 于 2022-8-31 20:29 编辑

登峰710

cgpad · 发表于 2022-8-31 20:37

無帰還差動回路(新型Type-R回路)

https://www.kcsr.co.jp/detail_m3.html

Soulnote M3 Monoblock Power Amplifier

hsiehwm · 发表于 2022-9-4 17:32

胆石混血炮发表于 2022-8-29 11:34
能否测量下失真度

见谅,我只有数字电表和传统示波器

找了一段Alto Saxphone声音档,0.3秒长的单音,基本频率220Hz,
转成pwl档,当作仿真输入讯号,比较了三个功放电路的声音表现,
blameless amp,我的实验电路,湖山850 (LM850)
功放输出最大峰值4 伏特,录音 wave 档最大峰值 0.65 伏特,

xxxx_1.wav 是电压源产生的标准音,
xxxx_2.wav 是功放产生的声音,

idt_xxxx.png 是喇叭(Fostex FE103E) 振膜位移和位移误差放大10倍或20倍

声音变形最严重的是 blameless amp,声音紧缩下沉,听感上也最不舒服,
从 idt_ 图中,我认为是声音的前 100ms 过快的暂态变化使220Hz基本波的
相位(频率)滑动造成的,影响最大的应是电路前端的输入增阻电路,
这电路大约是在 pass发表 A40的年代被使用,近代的功放已经没有使用,

试修改成blameless amp2b,去除增阻电路,但是要加手动调零的电路,
另外加大负反馈低频电容和主极点补偿电容,

从 idt_ 图看到暂态变化明显改善,220Hz的相位移也减少,只是比较声音,
仍有深度负反馈造成的声音紧缩,

我的实验功放,声音尾端稍稍紧缩,但是增加一些中音共鸣的"甜味"
与实际电路音色类似,

声音最好听的反而是指标最不好的湖山850,湖山850是纯乙类放大,
输出大管(几乎)零静态电流,交越失真明显,但是看idt_ 图,
声音前半段,220Hz基本波的差异大致是跟着输入讯号,因为负反馈量少,
另一个现象,声音前半段,220Hz基本波的差异相位本来是超前的,
到了210ms,相位差降到最小,然后变成相位落后,
所以听声音会比标准音更"松"些,听感上是悦耳的,

我的推论,当输出准位下降,刚好落在大管 Vbe弯曲的的区域,
大环增益快速下降,闭环的放大倍数,频宽,输出阻抗都受到影响,
使相位由超前变落后,

blameless amp 相位是超前的,而blameless amp2b相位是落后,
我的实验功放,相位是落后,