運放推管 12W 小功放草圖

flyingf · 发表于 2017-9-8 20:16

本帖最后由 flyingf 于 2017-9-9 01:26 编辑

各種負載的穩定性沒問題了，

Gain Peaking 跟 Overshoot,

放大器基本穩定，向位餘裕度有，

聲音毛刺刮耳的因素又少一個。

修正前 Step Response

修正前 Gain Peaking

對照表

Closed Loop Peaking in AC Frequency Sweep vs Phase Margin.jpg

修正後

flyingf · 发表于 2017-9-8 20:26

噪聲我就不講太多了，熱噪聲方面之前我過文章，這個電路屬於小後級、大耳放，噪聲影響少，所以我處理上用一般手法，中低熱噪聲的水準，沒有像用設計前級那種極致的手法去做，節省零件跟成本。

牛骑兵 · 发表于 2017-9-8 21:35

这种电路最好做成BTL结构，也就是说输入信号分相后推两路运放加电流放大，这样一来输出摆幅可以达到30V左右。

至于常提到的BTL电路的缺点，说实话个人认为实际听感体现不出来。

flyingf · 发表于 2017-9-8 23:47

牛骑兵发表于 2017-9-8 21:35
这种电路最好做成BTL结构，也就是说输入信号分相后推两路运放加电流放大，这样一来输出摆幅可以达到30V左右 ...

BTL 我有想過，BTL 我會用 lme49860 這顆上高壓，擺幅可以 28.28Vrms 直接做到 100W. 還有另一種我還不懂的架構，單運放浮動電壓直接推管，也值得嘗試。不過先把小的做好，做到每一瓦都好聽。

你的電路有加輸出電感嗎？

flyingf · 发表于 2017-9-9 15:04

大概這樣,考慮到裝箱時的問題,

多加個 buffer ,電位器受干擾會比較少。

地迴路問題我在琢磨一下。

flyingf · 发表于 2017-9-18 19:42

本帖最后由 flyingf 于 2017-9-22 18:03 编辑

畫好了...DesignSpark 很難用. 所有零件都要自己建，
模型也沒辦法畫得很漂亮

送打樣

未命名.jpg

flyingf · 发表于 2017-10-16 08:59

本帖最后由 flyingf 于 2017-10-16 09:22 编辑

等電路板等到我頭髮都白了，今天看到板子，廠商做工我不得不稱讚。
可惜我畫板的時候幾個地方沒搞好，兩種電容的洞太緊，
插不進去，through hole 變成 SMD 了。

簡單講這個 cute 16w amp 7倍, 我做的是耳機 + 書架雙棲，
全直耦，信號路徑上電容只有三顆很小的，一棵預留補償，
讓信號通路乾乾淨淨，減少電容干擾的機會。

輸出管選線性極佳的管，讓主角 opa1642 運放可以輕鬆工作。
放大級環路增益下降，cute 16w 運放拉 A類偏置，
後面接達靈頓讓負載變輕，這個是電路調音的一個關鍵，
還有另一個更重要而且都被忽略的關鍵，溫度。

VR 經過計算之後選用 10k, 配合主角的噪聲水平,
反饋電阻也是經過計算選值,因為要跟耳機並用 ,
所以電路取值上更謹慎，讓噪信比提高，
處理音樂中的每個微小的細節。

上面那個 guard rail 忘記開窗

cute 16w flyingf

實際上選用 opa1642 是 16w,
用lme49860 (lme49720 高壓版) 大概 23w.
跟 MBL6010 一樣 ib 流過電位器會造成偏壓,
層度上來講輕很多。(ad797 ib 超高前面根本不該放電位器)

cute 16w flyingf

信號地在上，保證參考同一地平，
下面鋪是要減少輸出信號受到電源干擾跟雜訊耦合。

cute 16w flyingf

flyingf · 发表于 2017-10-16 09:41

本帖最后由 flyingf 于 2017-10-16 10:35 编辑

拿到板子才發現珍藏的 opa1642 少一顆，緊急從 mouser 買,
因為電路參數圍繞著 opa1642 做，買到假貨的話電路可能只剩兩成功力。
湊了 USD 50 元免運，結果用台幣計價還被貴 18%。

cute 16w

選用 opa1642 的一個很大理由，可以避開阻抗不對稱失真，
懂英文的自己看，
http://www.ti.com/lit/an/slyt595/slyt595.pdf
這種失真出現在運放輸入端，很難被運放修正。

早期電路像是 A1 前級，tl074整系列阻抗不對稱會造成嚴重失真，
或是共模電壓太高(正向放大)也會造成同樣的高頻失真，
所以當時正向跟反向放大聲音不同在這，
在 VR 後面則是一定不對秤，折衷作法是用 bjt 運放

bjt 運放這種失真問題小一點,但是ib 大 , 電流噪聲也大，
流過 VR 造成直流飄移跟噪聲增加，尤其 50k VR 會把缺點放大
MBL6010 就剛好中了這個缺點，尤其 ad797 很怕這個

opa1642 只有讓人頭疼的 smd

cute 16w opa1642

A1 所處的時空背景下，在有限的科技跟材料，
他把jfet運放反過來，

正向噪聲增益 = 信號增益
反向噪聲增益 = gain + 1

反向的架構會強化噪聲的惡化，不得不為的情況下
他們把可變電阻放在回授路徑上，信號要多少，噪聲在加給你的概念
換更純淨(當時)的音樂信號
成就傳奇

現代 DAC 噪信比很高，如果還用 A1 這種電路
有點像是跑車裝馬車輪

cute 16w

opa2604, opa2134 也有同樣的問題，opa2134 在10khz 位置可以差到 30db 失真，
失真大小只是參考值，同樣的失真值有些特別難聽，這種失真剛好是你不喜歡的那個，

根據 TI 工程師的測試，他們家產品中三款影響比較小的 fet 運放
opa827 > opa1642 > opa627

價格上 opa827 貴六倍，我會拿來做前級，
考量價格跟需求下我選用 opa1642 作為主角，
電路取值是依據 opa1642 展開的。

牛骑兵 · 发表于 2017-10-18 16:05

楼主所转的关于阻抗不对称失真的pdf资料很有意思。

但其中所描述的，应该不是功率放大应用，功率放大应用的前级信号源一般是不会出现上10K级别的输出阻抗的。

这种情况一般是出现在电流输出的DAC前端吧，理论上只有在这种前端，才会出现大的输出阻抗。

flyingf · 发表于 2017-10-18 21:27

本帖最后由 flyingf 于 2017-10-18 21:46 编辑

牛骑兵发表于 2017-10-18 16:05
楼主所转的关于阻抗不对称失真的pdf资料很有意思。

但其中所描述的，应该不是功率放大应用，功率放大应 ...

牛老大有看，還看的懂,真厲害...靠你翻譯給壇友分享一下了。
這是設計選料方面比較細膩但不能忽略的部份。

功率級一般不用小 op所以沒這問題，功率蕊片方面我不太清楚，
訊號源除了 DAC 輸出高阻抗之外，還一個被大家忽略的，
音量電位器之後。

Datasheet 好心的會告訴你，op 輸入兩端阻抗要相等，
卻沒給你看不對稱會怎麼樣。
未命名.jpg

對 op 而言，音量電位器就是 Rs （前面一級輸出阻抗），
50k VR 轉一半Rs = 12.5k, 轉 1/4, 3/4, Rs = 9.3k,
如果用一般正向放大，困難點在於，
Rs 是變動的，沒辦法加顆電阻讓輸入兩腳的阻抗對稱。

在我看這是大部分設計無法避免的環節,
卻少人著墨。

flyingf · 发表于 2017-10-18 21:39

本帖最后由 flyingf 于 2017-10-18 21:44 编辑

flyingf 发表于 2017-10-18 21:27
牛老大有看，還看的懂,真厲害...靠你翻譯給壇友分享一下了。
這是設計選料方面比較細膩但不能忽略的部 ...

官方沒有提供相關資訊，
這裡有一份武功秘笈，測試運放，

http://www.nanovolt.ch/resources/ic_opamps/index.html
我沒有仔細看所有測試條件，但是還是有參考價值。
當中 opa827 他測試的是舊版的，新版的沒有阻抗不對稱的問題，
CM 問題也比較少。

cute 16w wima

flyingf · 发表于 2017-10-21 09:28

Mouser 的料來了之後，迫不及待的做完了。
我用高靈敏耳塞測試，電位器怎麼轉，
完全都沒有熱噪聲跟任何交流聲，有開跟沒開一樣，
熱噪聲控制畢竟是我的強項，純淨無污染，
當初在選擇參數的時候已經完全考慮進去。

美中不足的是，輸入端懸空的時候摸了會有感應噪聲，
音量電位器旋轉到中間的時候也會有很輕微的感應噪聲，
輸入還沒屏蔽， alps 大顆的 VR 也不知道怎麼接地，
感應聲是我的弱項，誰能給點建議？

試了兩種電源，最好聽的是 LM317 標準電路，比兩段超級穩壓還好聽，
聲音走向是快收快放，動靜分明，高瞬態高動態那種，
剛剛突然聽到很多錄音師製作時的瑕疵，唱到某句開頭底噪突然出現一點點，
下一句又消失，原來歌曲是剪剪貼貼調出來的。

聲音純淨的來源除了低底噪，還有退偶電容緊貼運放，然後下鋪地，
運放需要電力時，提供最少感抗，動態不打折，
對地感抗低，雜訊來的時候導到鋪地，純淨無污染。

達靈頓電路那邊我還要在調整一下，當初畫圖雖然把小電容緊貼電晶體，
但是電晶體我是大小兩顆鎖在一起求最佳熱穩定，小顆的墊腳尖了，
雜散電感增多，Mouser 我有買幾顆好電容，可能也順便拿來試試看。

flyingf · 发表于 2017-10-25 11:52

本帖最后由 flyingf 于 2017-10-25 11:59 编辑

底噪低，調整特別慢，只能半夜環境噪聲夠低，用耳機慢慢聽。輸出級退偶後來我有改位置，我是大管背小管，距離比遠本設計的還遠，原本板子上有本地供電電容順便兼退偶，有點太遠。後來直接焊在電晶體腳底，一開始用貴族 silmic II 完全不行，沒有板上大家說的甜美。細節跟包圍感都少了，耳機音場也不好，聲音會拖，後來退偶換 panasonic FM 低 ESR、ESL+0.01u 便宜的電容，FM 電容腳細的跟什麼一樣，反而聲音厚的扎實。

剛測試滿載，拿 2ohm 水泥電阻測試，功率不夠燒了, 3.6A 的時候就燒了。後來用 4 ohm 炮燒，2.75A.

順便問一下，我設定工作電流 30mA, 滿載燒之後切掉，會有 100mA, 30sec 回到 30mA，這樣熱補償正不正常?
板子已經焊到亂七八糟，高高低低的，就不貼照片了。

flyingf · 发表于 2017-11-12 13:29

本帖最后由 flyingf 于 2017-11-12 14:46 编辑

先前電路有奇怪的自激現象，我正式的電源還沒做，所以板子是在開放的盒子裡面。
茹贝尔电路網路沒接的話，有時候會自激，後來加上 5 ohm base stopper 電阻，
現象惡化、更奇怪。

電腦如果放在板子上，開電扇 (同一插座)，有時候會聽到電扇啟動聲，
有時候會自激，電腦移開就不會.....

anyway, 我沒有接補償電容, 這邊我買不ˊ到 np0 G0C 貼片,
實體店面的應該都是 X5R. X5R 放在反饋路徑上不是很妥當的作法.

自激的部份很怪, 因為是臨時電源,
我套個電源磁環在板子三端穩壓電源入口就完全不會發作,
拿超強果汁機來搗亂電源, 也沒有任何啟動干擾聲音.
搞不懂...原理在哪

flyingf · 发表于 2017-11-12 14:02

opa1642 的 PSRR 在低頻有很高的抑制能力，100hz 90dB 抑制比(RTI)， LM317 也是針對低頻抑制的穩壓 65db左右。

加總起來扣掉放大倍數減少的抑制 (Gain X 7 , 17dB )，138dB 100hz, 所以貢獻的噪聲完全可以忽略，
噪聲輸出 = 漣波 / 7.5M , 個位數nV 級的雜訊。

但是當你去看高頻的噪聲抑制比，1M 以上噪聲幾乎是直通的，剩下 40dB 不到，這還是電路理想參數。

flyingf · 发表于 2017-11-12 14:30

電源方面之前用 Super Regulator 超低噪聲的，聲音沒有超越 LM317，然後試了 LM317 輸出電容的聲音影響。最後決定電源形式。

先強化電路 PSRR 天生的短版，用 pi filter, CRCLC, R 5 ~50 ohm 都可以，L 220u.
然後放大電路本身電流消耗小，低於三端穩壓最低線性區間，加入 LED 負載，迫使電路在最佳狀態工作。
輸出電容我試了 silmic II + 電阻對地是比較好聽的組合。

雜散參數是大概

20k hz 抑制比大概 115dB,
高頻抑制比決定於電路雜散參數,
1M 100dB 應該是沒問題的

flyingf · 发表于 2017-11-12 14:43

電路板大概會長這樣，分流式撲地，一根跳線。

lbx · 发表于 2017-11-12 14:51

这是一个严重的不成熟电路,当然它能响的,做耳放可能也不错。
看看功放DⅠ丫指导意見违反了多少条。

其实运放有成熟的扩流方案,干吗不用,而要搞得复杂化。

67222578 · 发表于 2017-11-12 14:58

之前做过一台运放推大管的

f431027 · 发表于 2017-11-12 19:36

是否可以考虑STK3048高压运放来驱动

[IC后级] 運放推管 12W 小功放草圖