实做无运放1704解码，晶体管分立IV+LPF

konrad

verite 发表于 2016-10-17 23:37
IV对精度要求很高，还是用顶级运放比较理想。其他的用分立可以。

不好意思，用不起

kiven_chen

楼主好手工，0805照样焊。赞啊。

LYPTJ

支持一下！~

凤仙

kemet的聚合物钽电容比三洋的好

konrad

凤仙 发表于 2016-10-20 10:18
kemet的聚合物钽电容比三洋的好

没找到0805的最小也是1206的

xiaozhaojun

前来学习一个~

swing

原创必须支持！隔离部分，有150M的隔离芯片。

tsh

全贴片啊，板子好漂亮。。。

konrad

Aladding 发表于 2016-10-21 09:55
这种贴片的，没法用优质的含银锡（熔点较高），对音色影响大啊。

本来我打算做PCB银板的（不过厂家要批量才做），那样直接用发烧PCB，你们用发烧锡发烧线什么的就简直弱爆了。

konrad

    在更新第2阶段进度前先感谢各位的捧场，也谢谢各位提供的宝贵建议。这次更新前先简单叙述下晶体管分立IV+LPF 的设计理念和设计思想，因为本次更新就是实现这部分内容。首先我的作品有自己的设计理念这是一定的，不像其他一些作品没有设计理念。在国内抄袭成风，山寨成风的大环境下也没有人去做这样的事。包括一些国内大企业的产品，它们没有设计理念，或者说它们的设计理念就是别人怎么做我就怎么做。
    对于我的设计遗憾的是很多人都只去关注IV转换的精度，无外乎顶级运放之类的建议。没有人想我为什么这样设计，为什么不用运放。我不知道用运放吗？不，这个我在初中时代就知道的uA741这样的东西来说，我当然知道它。首先我要重申一下我的观点，做音响不是做精密仪器，好听的声音是因为有一定的谐波失真。这里没有人注意到这个作品中如此简单的设计其实完全是围绕电源这个主题来的，说到这里这跟电源有什么关系？你现在看出来了吗？还是让我们重新来看看电路图吧。跟原来的图对比，下面是参数做过一些修改的图。

    理论上这个电路的总电流或者说每一级的工作电流是不变的，这得益于电路的全对称性。如果用运放，现在还没有一个芯片厂家能够提供保证，说同一芯片的两个运放或两个芯片的运放在处理相位相反的两个等幅信号时其总的工作电流是不变的，但是用两个电流放大系数很高的三极管做共基电路却很容易做到。虽然实际上会因为PCM1704芯片的输出误差导致有细微的差别，使对称性没有理想中的那么好，但这一误差不会在下一级扩大，这也是本设计的重点。起初我一直琢磨JFET构成的LPF很久，一度在IV转换到LPF的对接上考虑不好，机械的想法是用一级JFET跟随缓冲从IV转换电阻输出到LPF。后来才终于想通用一级低增益JFET差分放大，这样既解决了IV电阻和后面LPF隔离的问题又可以通过恒流源控制这一级的工作电流，同时使输入对称性存在微弱误差的信号输出时变成完全对称。先说明一点，这一级JFET差分是存在失真的，我要的就是这一点点失真。我肯定不是一拍脑袋想到JFET做差分这么一出，肯定是对JFET的声音，特别是失真时候的声音有了一定了解的基础上才做这么个决定的。
    很多人做分立件的解码纯粹只是为了分立而分立，用分立件做个运放实现IV或LPF。也许最开始国外是有人做过类似的东西，可能出发点是跟我一样的，是为了对称性。但是零件过多的话，对称性就越难实现，我为了相对容易实现一点电路便设计得如此简单，并且大量使用共晶片的精密孪生差分对管，使晶体管的温度特性同步有了保证。对称性好跟电源又有什么关系呢？我们知道稳压电源工作时，如果负载电流发生变化是会对稳压电路造成影响的，它会重新调整使电压保持近似的稳定。好的稳压电源响应速度很高，同时输出等效内阻很小。我们如果从电路设计上避免工作电流的巨大变化那么就会降低对稳压电源性能的需求，进而降低对电源变压器品质的需求，实现接近电池供电的效果。关于稳压电源，我看过本论坛一个并联稳压电源实现的例子，后来才发现其实并联稳压电源跟全对称设计有异曲同工之妙，都是保证一个总电流不变。不过并联稳压电源是被动控流，而全对称是主动控流，变被动为主动不是更好？先说到这，开始更新第2阶段进度。

konrad

第二阶段主要是完成所有直插件的焊接，首先是焊接主要部分的1/4W电阻。下面图中是LPF部分RC网络的主要电阻，采用DALE完全无磁性的高精度电阻担任。开始我把烙铁头换成新买的尖嘴，发现焊大铜面上的焊盘时根本焊不动，调高温度也没用。这个尖嘴焊洞洞板倒是一点问题也没有，最后只好换回先前焊贴片时候用的刀头，换上后就可以随便焊了，温度调到350度效果刚刚的。刀头是很早前买的，说是白光的烙铁头，上面也有白光的标志和序号，但天知道是不是真的，不过从焊接效果看导热性能确实不错。


焊完一个声道再焊另一个声道，同时还有稳压电源部分的电阻。

konrad

接下来是IV转换部分的电阻和LPF的薄膜电容，IV转换电阻因为存在较大的偏流，发热是整个板上电阻中最大的，所以应采用优质的碳膜电阻。这里使用的是日本理研电具的RMG碳膜电阻，当然也可以采用实芯的AB碳芯电阻，碳膜电阻耐热和抗过载能力强，所以很多电子管机都用它。关于理研RMG碳膜电阻，我最初是在胆坛的资深人士澳门客那里认识的。这里4个RMG碳膜电阻买的时候已经让老板帮我选过了，相对误差都不大。因为电路图参数做了调整，采用的是1.2K的，实测阻值为1180欧姆。LPF部分的薄膜电容使用的是高精度的聚苯乙烯介质的锡膜电容，所谓锡膜其实应该是含铅的，这样金属箔的机械性能更好跟介质接触更紧密，更容易做出精度很高的电容。另外图中的玻封电阻是因为我找不到更好的带磁性的400欧姆的非标准电阻了，要么是390欧姆要么是470欧姆，这里的玻封标称是402欧姆。不仅端盖是带磁性的引脚也是带磁性的，用于从前面数字部分-5V电取参考电流，带磁性能尽量避免高频率的数字开关噪声。


补充内容 (2017-1-31 09:38):
RMG电阻放在这个位置有问题，AB碳芯精度低难配对，应换成DALE大功率金属膜电阻

thinkworld

支持楼主！看得出有自己的思维

PCM1704 一直在听。。。

konrad

现在要焊接主要的晶体管了，这也是分立IV和LPF最核心的部分。这些金封差分对管基本都是50元左右一颗，由于半导体材料制作晶体管的参数离散性，肯定不能买来就直接焊上。尤其是隔离IV跟LPF的差分JFET，要求Idss尽可能低，否则过大的Vgs偏压会压缩该级的动态空间。好在我跟一卖金封管的老板熟，一下买了10几只才选出3颗符合要求的，然后把其余不合要求的都退给了老板。再在洞洞板上搭了个临时电路测工作点淘汰一颗，最后两颗焊在板子上。下面是测试用的临时电路，包括IV部分和差分隔离部分。


焊到板子上的效果，接着再把PCM1704周边的磁珠跟铝电解焊了。焊铝电解最难的不是怎么焊那两个脚，而是怎么保证它们跟板子间的统一间隔。PHILIPS的铝电解底部是没有衬垫的，需要跟PCB保持一个间隔。焊JFET金封管同样也是，需要统一高度。

konrad

焊接完D/A芯片周边的铝电解后焊接输入接口，这里采用的是10针的并行数据接口。网上找了很多家，但都是这样变形的，无奈只好凑合着用了。数据采用相位相反的成对信号接入，实际只用一相信号，这样能尽量避免向周围辐射数字干扰。

konrad

最后剩下稳压电源部分和信号输出接口。信号输出我选择带直流方式，通过SMA头的跳线接到另一块板上再接交连电容。SMA头采用螺口固定，接合得很稳。


稳压电源部分的参数也做了些修改，由原来的18V变为20.5V，下面是修改后的电路图

konrad

最后上整体图。由于这几天南方阴雨，周末到现在好几天都这样，光线不足，大家将就着看吧。板上还有给IV部分三极管提供偏压的二极管没有最终确定，所以到后面再补张完整的全图。对于整个板子的布局和风格，我不否认我有复古情节。模拟部分的布局基本是按上世纪70-80年代晶体管电路黄金时代的风格做的，空间利用率不高。板子整体选择的黄色，跟那时候不刷漆的板子很接近。作为80后是不应该有这些记忆的，在同龄人还玩着变形金刚玩具拿着使用口香糖电池的SONY随身听炫富的时候，我便能经常接触到这些东西。不过最终我并没有成为一名电子工程师，而成为了一名软件工程师，完成这个作品也算是还原一些童年的记忆吧。


盖上盖子再上张侧面图，顺便透露下，下一阶段将完成外围测试的转接板和电源板的制作。谢谢关注！

丹麦王子

技术高哇。。。。

chnjyec

用心之作，佩服佩服！