[分立前级] 刘氏四管分立前级再制作

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发表于 2017-2-21 08:08 | 显示全部楼层
音调电路同时设置双六针针座

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发表于 2017-2-21 14:26 | 显示全部楼层
做的漂亮!

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发表于 2017-2-21 18:20 | 显示全部楼层
漂亮 大哥 何时开发套件啊 一定要来一套

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发表于 2017-2-21 18:30 | 显示全部楼层
工艺太漂亮了,只是可调电阻太多

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 楼主| 发表于 2017-2-21 20:34 | 显示全部楼层
无语密码 发表于 2017-2-21 18:30
工艺太漂亮了,只是可调电阻太多

最终调好后,可以拆除可调电阻,测量好实际阻值,用固定电阻全并联后更换

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发表于 2017-2-23 12:36 | 显示全部楼层
大哥 这款和NAP200一起出套件 还是单独出套件啊 售价PM下啊 谢谢

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 楼主| 发表于 2017-2-23 13:09 | 显示全部楼层
wode1979 发表于 2017-2-23 12:36
大哥 这款和NAP200一起出套件 还是单独出套件啊 售价PM下啊 谢谢

我只是自己玩啊

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发表于 2017-2-23 22:42 | 显示全部楼层
高大上啊,板子养眼。

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 楼主| 发表于 2017-2-25 17:58 | 显示全部楼层
【四管前置电路调试数据】

出差回来,正好是周末,就细调了一下这款前置的每级工作电流。


上次粗调主要是观察示波器的波形,避免失真的情况下,并没有刻意和仔细去测量每级电流,下面是调试流程:

1.本次细调时在前置输入端送入2V,1kHz正弦波信号,示波器接前置输出,调节时一边观察波形变化和失真,一边测量每级对应电阻电压;
2.每一级先调到波形刚刚出现失真,并记录此时电压,方便和正常电压对比;
3.每次调到失真波形出现后,再回调电位器,让失真消失,波形稳定,然后再继续回调一点点,保证不失真富余量,此时再记录此处不失真电压;
4.第四级大范围调节未见失真,于是将左右声道电流均调节在530uA;
5.以上调节完毕后,测量输出电压为左声道1.49V,右声道1.45V,再稍稍调大第二级电流到530uA,让右声道电压输出为1.49V;
6.可见在我使用IDSS=11mA的3DJ7H的情况下,在在上述调节电流已定、不对电路进行任何调整如改变负反馈量时,且在输入串入1M5电阻阻值的前提下,本前置目前只能输出1.49V不失真信号,是不是更换别的型号场效应管有改善,暂未知;
7.应该说明的是,实际上有效输出电压是可以稍超过1.49V,因为我在第3步为保证不失真余量,回调了一点电流,估计调节到输出1.7V左右没问题;
8.记录下的失真电压,和不失真正常工作电压,差别并不十分大,这也许是部分制作此电路的DIY爱好者失败的原因,因此仅仅只靠听音和万用表测量,必须要有一定的调试经验和较强的耐心,最靠谱的调试方法我认为还是信号发生器+示波器+万用表。
9.以上数据和调试方法只是一家之言,不当之处请拍砖。


下面是记录原始图纸和总结的调试数据表


四管前置调试记录.jpg


四管前置电路调试数据.png

下图这张是第一级调到100K电阻电压13.9(另一声道14.1),前置输出端0.34V时候的波形图,可见波形下端有失真,这种失真不是削波,而是下部正弦波峰变圆变钝,估计此时听音乐,失真不会很明显,只是音量小。

第一级失真波形.jpg

从这张波形可了解,在调试第一级时,刘老给出的调试方法靠谱(原话):“电流从小调到大,声音一点点响起来,直到声音有所减弱前就已经是最佳工作点了(再调下去就不响了)”。只是,在电路通电一开始就陷入震荡情况下,部分人会不知所措,无从下手
。其实调试的关键就是先把第一级电流调到最小,以消除震荡(此时万用表测量电压跳动),然后再慢慢调大。


第一级正常波形.jpg


第一级调试好后的波形


第一级调试好后,由于震荡消失,后面的就相对好调整了。
下面是第二级失真波形,此时左右声道电压13.35V,12.7V,和正常的10.07V、11.3V真的相差不大。


第二级失真波形.jpg

下面是第三级失真波形,此时左右声道电压4.4V、4.29V,和第二级比,仍然和波形正常的5V、5V相差更小。

第三级失真波形.jpg

由此可见,如果纯粹凭听感调整第二级和第三级,可能控制不好失真,因为出现失真时测量本级电阻的电压和正常波形电压差别实在不是太大,怎么避免在没有示波器的情况下调试到不出现失真的最佳状态呢?我说说我不成熟的想法。
我在调节第四级时,发现从500uA到1mA余,输出电压和波形幅度并没有什么变化,不会造成失真,那么我认为可以在第一级调好后,先把第四级调到0.5-1mA,然后再调节第二级,第三级。具体的调试过程如下:
1.在输入端输入2V1kHz正弦波信号,有信号发生器最好,没有的话,下载正弦波MP3文件,用电脑输出,用万用表校准到2V再输入本前置,实在调不到2V也没关系,只是输出电压也会相应下降;
2.在本前置输出端接上一块万用表,用交流电压档测量输出电压;
3.大范围调节第二级微调电阻,先让输出电压明显降低,然后再逐步调节到输出电压最大电压,此时再调节微调电阻输出电压也不会再高了,这时候把微调电阻回调一点点,留一点余量,避免失真;
4.第三级按照第3条方法调试。
5.如果不放心,可再进行一次3、4步,观察输出电压,一旦输出电压不再升高,就到达开始失真状态,这时候回调一点点,必定会避免失真出现。

前级我也曾经做过一些,从专用前置IC,各种运放,电子管,晶体管分立元件的前级过去均有涉及,可以说这款前级的声音,和它的投入,的确大大的超值。它的缺点一是调试稍微麻烦,但和其他分立元件的前置比并不为过,第二是它的输出比输入小那么一点,有些人耿耿于怀,我倒是觉得没什么关系,在声音好的前提下,衰减一点音量完全可以靠稍微调节功放音量来弥补,而那种无源前级不也是衰减型前级?而调试的不当,却给一些人造成这款前级声音不过尔尔的说话,让热心推荐这款前级的老工程师刘老稍感郁闷。刘老也无需郁闷,实践出真知,那些没有体会到这款前级的DIY们,最终损失的是一款值得玩味的电路和美妙的声音,是不是?








补充内容 (2017-2-25 20:20):
第一段第五点有笔误,应为:“5.以上调节完毕后,测量输出电压为左声道1.49V,右声道1.45V,再稍稍调大第二级电流到150uA,对应75k电阻电压为11.3V,让右声道电压输出为1.49V;”

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发表于 2017-2-25 19:23 | 显示全部楼层
很不错的调试方法,楼主加油

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 楼主| 发表于 2017-2-25 21:08 | 显示全部楼层
再谈四管前置的调试感想
1.刘老发布此电路时并没有公布每级工作电压,实不为也,是不能也。由于JFET结型场效应管的制造工艺和特点,无论国产和进口管,哪怕是同一型号和同一IDSS电流档,均存在较大的离散型,因此用不同的管子,让其工作到本电路的前面三级,特别是这三级又是工作在特定的恒流区而非常见的变阻区,因此每个管子的离散型导致每级的电压均不相同,并且每级进入失真区的电压和不失真电压也极为接近,所以刘老贸然给出他制作的电路的工作电压没有任何参考价值,甚至会误导制作者。所以,刘老只给出了调试的方向,实践证明,刘老指明的方向没错。
2.即便如我,在制作前测试了管子的IDDS,并尽可能左右声道和每级对称使用相近的IDDS,但实测在进入失真时的电压仍不一致,可见用标注场管每级电压的方法无助于调试。只有理解了电路后,根据每级工作原理且反应出来的工作状态的不同,推导总结出相应的测试方法,就可以心中有数不困难地调好这个前置电路。
3.本电路包括上述测试方法,本质上均是测量每级电流,只是变通为测试每级回路中的相应电阻上的电压,用该电压除以电阻,也就得到相应电流。我附表中的测试电压和相应电流也只是供参考,即算坛友和我一样用3DJ7H,也不可以机械地套用,而应按照我总结的方法和步骤进行调试。
4.说个和调试的题外话,我的一个教训,也是一个制作经验:本电路中的电源入口处的退耦电容(我的电路中的C116,C216),不可用钽电容,如果一定要用,请串入一个1K电阻后再使用钽电容。我在第一贴中说过,调试过程中有一个钽电容烧毁,也就是这个电源入口处的钽电容。原以为我的钽电容是25V的,耐压不够烧毁的,后来查询我的购买记录发现是35V的,这时候我才慢慢想起十几年前在搞DAC时使用钽电容的经验,也是直接在电源入口处烧毁过。真的是很久没没搞电子了,以前的经验都忘记了。下面是钽电容供应商给出的使用注意事项:

钽电容用于电源开关电路需注意:

经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题,特别在开关电源、LED电源等行业,钽电容烧毁或爆炸是令研发技术人员最头痛的,让他们百思不得其解。正因为钽电容失效模式的危险性,让很多研发技术人员都不敢再使用钽电容了,其实如果我们能够全面的了解钽电容的特性,找到钽电容失效(表现形式为烧毁或爆炸)的原因,钽电容并没有那么可怕。毕竟钽电容的好处是显而易见的。

1. 低阻抗电路使用电压过高导致的失效;
对于钽电容器使用的电路,只有两种;有电阻保护的电路和没有电阻保护的低阻抗电路. 对于有电阻保护的电路,由于电阻会起到降压和抑制大电流通过的效果,因此,使用电压可以达到钽电容器额定电压的60%. 没有电阻保护的电路有两种; 一;前级输入已经经过整流和滤波,输出稳定的充放电电路.在此类电路,电容器被当作放电电源来使用,由于输入参数稳定没有浪涌,因此,尽管是低阻抗电路,可安全使用的电压仍然可以达到额定电压的50%都可以保证相当高的可靠性. 二;电子整机的电源部分; 电容器并联使用在此类电路, 除了要求对输入的信号进行滤波外,往往同时还兼有按照一定频率和功率进行放电的要求. 因为是电源电路,因此,此类电路的回路阻抗非常低,以保证电源的输出功率密度足够. 在此类开关电源电路中[也叫DC-DC电路], 在每次开机和关机的瞬间,电路中会产生一个持续时间小于1微秒的高强度尖峰脉冲,其脉冲电压值至少可以达到稳定的输入值的3倍以上,电流可以达到稳态值的10倍以上,由于持续时间极短,因此,其单位时间内的能量密度非常高, 如果电容器的使用电压偏高,此时实际加在产品上的脉冲电压就会远远超过产品的额定值而被击穿. 因此,使用在此类电路中的钽电解电容器容许的使用电压不能超过额定值的1/3. 如果不分电路的回路阻抗类型,一概降额50%, 在回路阻抗最低的DC-DC电路,一开机就有可能瞬间出现击穿短路或爆炸现象.在此类电路中使用的电容器应该降额多少,一定要考虑到电路阻抗值的高低和输入输出功率的大小和电路中存在的交流纹波值的高低.因为电路阻抗高低可以决定开关瞬间浪涌幅度的大小。内阻越低的电路降额幅度就应该越多。对于降额幅度大小,切不可一概而论. 必须经过精确的可靠性计算来确定降额幅度.

3. 钽电容器等效串联电阻ESR过高和电路中交流纹波过高导致的失效
当某只ESR过高的钽电容器使用在存在过高交流纹波的滤波电路,即使是使用电压远低于应该的降额幅度, 有时候,在开机的瞬间仍然会发生突然的击穿现象; 出现此类问题的主要原因是电容器的ESR和电路中的交流纹波大小严重不匹配. 电容器是极性元气件,在通过交流纹波时会发热,而不同壳号大小的产品能够维持热平衡的容许发热量不同.由于不同容量的产品的ESR值相差较高,因此,不同规格的钽电容器能够安全耐受的交流纹波值也相差很大, 因此,如果某电路中存在的交流纹波超过使用的电容器可以安全承受的交流纹波值,产品就会出现热致击穿的现象.同样,如果电路中的交流纹波一定,而选择的钽电容器的实际ESR值过高,产品也会出现相同的现象.
一般来说,在滤波和大功率充放电电路,必须使用ESR值尽可能低的钽电容器. 对于电路中存在的交流纹波过高而导致的电容器失效问题,很多电路设计师都忽略其危害性或认识不够. 只是简单认定电容器质量存在问题. 此现象很多.

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cloudfly55 发表于 2017-2-25 21:08
再谈四管前置的调试感想
1.刘老发布此电路时并没有公布每级工作电压,实不为也,是不能也。由于JFET结型场 ...

非常的开心,看到有朋友仿制并分享刘先生的4管前级。
4管前级,确是一个接触J-FET,聆听场管的独特声音,体验刘先生精妙设计的好途径。
调试是个技术活,有一定的设备,有一定的耐心就能做好这4管前级。

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 楼主| 发表于 2017-2-25 22:01 | 显示全部楼层
四离谱 发表于 2017-2-25 21:52
非常的开心,看到有朋友仿制并分享刘先生的4管前级。
4管前级,确是一个接触J-FET,聆听场管的独特声音 ...

贵兄玩四管机经验丰富,我学习了你的调试方法,这里我献丑了,只不过希望坛友制作时调试更加方便,少走弯路,于是像你学习,也写了这些调试心得,不正确的地方请斧正。

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发表于 2017-2-26 01:04 | 显示全部楼层
感谢楼主分享,提供了示波器下调试4管前级的详细方案。

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发表于 2017-2-26 12:56 | 显示全部楼层
这个帖造福坛友,给我们提供了详细的调试方案,好帖!!我没有示波器,只是简单连接后级,超大音量听,慢慢调试,要很有耐心,看看是否失真!不过我觉得靠耳朵是不行的,很有可能我还没调对工作点,目前听感良好,失真听不出,听感也不知如何表达,觉得很滑很细腻吧,有条件,真的得上示波器看波形!!

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 楼主| 发表于 2017-2-26 13:03 | 显示全部楼层
未来的我 发表于 2017-2-26 12:56
这个帖造福坛友,给我们提供了详细的调试方案,好帖!!我没有示波器,只是简单连接后级,超大音量听,慢慢 ...

我是通过示波器调节后,反复验证过并总结出规律,按照我后面建议的没示波器调整方法,是可以做到无失真的,只是为避免失真我建议回调一点可调电阻,会导致输出稍微比最大不失真输出低一点点而已,比如我示波器可以调到最大不失真输出1.6v多,为保险起见,回调可调电阻后,最后输出为1.49v

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发表于 2017-2-26 21:10 | 显示全部楼层
我也做了这个前级,三管的。调试时去掉反馈电阻和51p电容,三级单独调整,就是断开每一级的前后电路单独用信号源和示波器观察信号幅度和失真。完成后再连起来调第一级,在不震荡的情况下使输出幅度最大,且不失真,这时我测得的最大输入电平是6.6Vp-p,衰减电阻是910k的。我用的管子是3dj7f,idss5mA左右。现在的问题是相比起单独用DAC直接接功放底噪很大(最大音量明显得很,正常音量没啥影响),也不知道是不是这电路就这样还是我没调好

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 楼主| 发表于 2017-2-26 21:21 | 显示全部楼层
newpeop 发表于 2017-2-26 21:10
我也做了这个前级,三管的。调试时去掉反馈电阻和51p电容,三级单独调整,就是断开每一级的前后电路单独用 ...

没必要单独断开每一级和负反馈电阻调吧?并且调试好后测了每级的电流没?是不是没工作在恒流区?
场效应管输入阻抗高些,比三极管容易感应噪声,但PCB设计合理,并不会出现信噪比恶化问题。你说的底噪大,究竟是管子底噪,线路板不合理带来的,还是输入端开路感应带来的?

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cloudfly55 发表于 2017-2-26 21:21
没必要单独断开每一级和负反馈电阻调吧?并且调试好后测了每级的电流没?是不是没工作在恒流区?
场效应 ...

测过电流,前两级大约130uA,第三级200uA。喇叭最大音量下噪声是那种象FM一样的沙沙声,两声道一样。当把电流调小点,噪声也会小,直到消失,但这时 的增益很小,且正弦波钟形失真严重。

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 楼主| 发表于 2017-2-26 22:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 cloudfly55 于 2017-2-26 22:51 编辑
newpeop 发表于 2017-2-26 22:00
测过电流,前两级大约130uA,第三级200uA。喇叭最大音量下噪声是那种象FM一样的沙沙声,两声道一样。当把 ...


这款电路,因为结型场效应管的特性和管子的差异,不能用三极管的思维去调试。三极管VBE电压是固定的,导通后就进入放大区,比较好调。而结型场效应管是靠栅极施加电压形成DS级之间的沟道导电性来工作的,而栅极是由两个PN结置于沟道材料两边,去控制沟道的厚薄从而影响通过电流大小的。也许是因为从工艺的角度来看,栅极的两个PN结渗入到沟道材料中很难在一批管子中做到一致性非常好,导致无论中外的结型场效应管,同一型号都有IDSS的电流分档,并且我看过一些相关书籍,介绍结型场效应管时指出,即算是同一型号同一分档,在测试曲线上还是有差异。说这么多,我的意思是,就这款电路来说,他的前三级,特别是第一级,它是工作在结型场效应管预导通又没完全导通的恒流区,这个区域十分狭窄,但线性十分良好,由于结型场效应管的离散型大,加上恒流区又狭窄,所以不能完全以电流大小来作为调试的唯一标准。如果有示波器就方便多了,你不要拆除负反馈电阻和51P电容,这样至少让电路构架处于稳定状态,然后参考我在29楼的调试方法再试试。调试正常了,可以再减小51P电容或者调整负反馈电阻。
我整过的调试过程,除了最开始的震荡(也许是自激,但我觉得和平时做功放的那种自激不同,至少频率底多了,所以我描述为震荡)我从头到尾没有见到沙沙的噪声,真的很安静。如果调试后还是实在不行,是不是换管子试试?
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