全IC高性能前级设计与制作

hfrfcc

ACDC2017 发表于 2017-11-26 15:34
功率衰减也是辅助衰减，也不能完全衰减到无输出，但能显著提升音质，因为它能将功放失真和噪音同时
衰减 ...

列数据吧，别就来一句非线性。触点的非线性没有几十W的功率，根本就测量不到。前级哪有这么大的功率。衰减器信号和噪声一起衰减是常识。不能衰减的是底噪声。如果是底噪声，功率衰减也是一点用没有的。

hfrfcc

我们通常测量功率无源器件的通信互调指标是在20W时测量，达到100dBc或者多少，具体我忘了。功率下降3dB，互调下降6dB。假如1W，互调信号降到130dB左右。功率无源器件当然包括机械触点。所以所有的东西都希望给出量化。而不是含糊其词

hfrfcc

噪声系数 底噪声 噪声电平这些还是要搞懂。MBL6010说衰减器放在中间对噪声好，我不反对，但是总体效果一般，因为输出信号的噪声电平比底噪声高很多。所以由放大器带来的底噪声电平放大后折算到整体噪声的比例相差可能并不太多。当然精益求精是好事，举这个例子只是说明噪声问题

lbx

hfrfcc 发表于 2017-11-26 22:09
噪声系数 底噪声 噪声电平这些还是要搞懂。MBL6010说衰减器放在中间对噪声好，我不反对，但是总体效果一般 ...

仁兄说话中听，希有人明白

ACDC2017

hfrfcc 发表于 2017-11-26 21:54
列数据吧，别就来一句非线性。触点的非线性没有几十W的功率，根本就测量不到。前级哪有这么大的功率。衰 ...

这里仅提供一种思路，功率衰减位于功放输出端。

ACDC2017

Nilsson 发表于 2017-11-26 16:38
是不是可以试试四象限乘法DAC做音量控制器？很多比较高级的机器也是用的这种方案，曾经我也这样做过一个 ...

没有考虑过这个方法，不能妄谈，希望先看到的你的设计。

Nilsson

ACDC2017 发表于 2017-11-28 19:04
没有考虑过这个方法，不能妄谈，希望先看到的你的设计。

几年前做了一版四象限乘法DAC做音量控制的来验证，翻出来，上张照片~~

核心芯片使用NE5534、DAC0832、OPA2604，印象中当时测试的感觉是两通道之间的增益误差很小（由于DAC0832只有8bit，所以增益控制范围只有四十多dB），而噪声稍大，上面已经说了实测信噪比不足120dB。

Nilsson

测试仪器：罗德

第一张图是1K_FFT


第二张图是5K_FFT


第三张图是100HZ_FFT


第四张图是NOISE_FLOOR_VOL_AT_MIN


第五张图是THD_VS_FREQ_AT_1VRMS

Nilsson

还测了音量放在最大和最小时的无信号本底噪声，BW=22KHZ，不计权。

第一张图是音量电位器放在最大本底噪声电压


第二张图是音量电位器放在最小本底噪声电压


把以上的仪器测试数据，作为重要参考，下一步用来继续优化和改进这个前级电路。有了进一步的思路和结果，陆续与大家分享。大家有好的想法，也可以交流。

main90

Nilsson 发表于 2017-12-6 09:37
还测了音量放在最大和最小时的无信号本底噪声，BW=22KHZ，不计权。

第一张图是音量电位器放在最大本底噪 ...

楼主专业啊

对楼主那句话有感触，翻了一遍帖子找不到了，大意是  不用高级运放让自己变懒。  确实，在现在的年代保持大脑活跃的思维很重要。

上士闻道，勤而行之；中士闻道，若存若亡；下士闻道，大笑之。不笑不足以为道。   这个也经典。

Nilsson

main90 发表于 2017-12-6 11:45
楼主专业啊

对楼主那句话有感触，翻了一遍帖子找不到了，大意是  不用高级运放让自己变懒。  确实，在 ...

只是测试手段而已，重点还是要放在对这个前级的改进和优化。通过这次用仪器测试进行比较，感觉用PC加声卡测的也相对靠谱，虽然PC加声卡得出的绝对数值不能很准确，但找毛病和优化是非常有用的，所以，不必以为要有专业仪器就能怎样怎样，或是才能怎样怎样，大家不要放弃测试。客观，加主观，方能有机地保证最终设计的水平和效果。

我觉得，用最普通的器件、平价的器件，通过有效的设计能达到一定的水准和高性能，这是我分享此帖的目的和初衷。最近对一个小清新的领域初步接触，感受到各领域均有发烧之迹，门外一探时，无不是向外求，以物质之繁之盛为喜；若稍能入门一思，则见，若谓“高烧”，皆以向内求，以“高手奇思之烧”为叹。学无止境。

ACDC2017

Nilsson 发表于 2017-12-6 09:37
还测了音量放在最大和最小时的无信号本底噪声，BW=22KHZ，不计权。

第一张图是音量电位器放在最大本底噪 ...

祝贺搂主取得成功！！！
这数据已经很漂亮了。

Nilsson

ACDC2017 发表于 2017-12-6 12:35
祝贺搂主取得成功！！！
这数据已经很漂亮了。

现在测试出的这个数据也不能说就是成功了，肯定还有进一步提升优化的空间，现在还有一些其他的想法，可能有时间的话做试验。有空交流。

补充说明一下，上面用罗德的测试，全程前级的负载使用的是1k电阻。

REBOOT

这是干啥，前面两块IC的正相端偏置都没有，晕！第一片ic的供电随信号输入作动态浮动，楼主确认这样子是降低失真还是扩大失真？

Nilsson

REBOOT 发表于 2017-12-6 17:23
这是干啥，前面两块IC的正相端偏置都没有，晕！第一片ic的供电随信号输入作动态浮动，楼主确认这样子是降低 ...

前面9页帖子，你看看吧，这两个问题，已经讨论很充分了。

mc3362

第一级近20uV的噪音确实有点大，可能把这个前级的动态范围限制在不到110dB了，真要取得更高的动态范围，估计还是要选择噪声更低的运放了吧。另外不知高频区域分离度的问题解决了没有，现在分离度能达到什么水平，特别是高频。还有关于音量控制，既然提到了DAC音量控制，那就建议在这个前级上实现一下看看性能，个人觉得可以摒弃电位器了，至少声道之间同步性能确实不怎么样。

PS：我真的没想到NE5532这么强，这样的负载条件下会有这样的失真和噪声性能，看贴主的PCB板图，应该用的SO8贴片封装吧？能否告知是哪个公司的产品，全新还是古董拆机？带这么重负载会不会有散热问题。

Nilsson

经过本贴前面部分针对性能的优化设计，这个前级的失真特性基本达到了自己的预期。虽说不敢标榜“超低失真”，但是说“高性能”也还算勉强够格吧，只不过现在急待解决的就是噪声的问题了，如果这个问题解决了的话，说不定“高性能”会有那么一点点名副其实。

所以，为了解决噪声问题（大部分来自第一级TL071），先来个对比测试：我把前级电路其中一个声道的TL071换成NE5534（同样是单运放，由于NE5534的输入级是BJT，所以电压噪声比TL071小很多），和另一个声道原封不动地同时测试本底噪声。我相信这是一次尖峰对决，参战双方实物如下图：
运放实物图



首先给出测试系统本底，测试平台还是基于PC+声卡和相关测试软件，帖子前面也有说明，这里不再赘述。可以看出，测试平台本底在-114dBFS左右（0dBFS=2Vrms）。
测试系统本底



下面图片展示的是：本前级电路中，把一个声道的第一级运放由TL071更换为NE5534和另一声道不做改动的实测对比，测试时音量控制放在最大（Vol=MAX）。可以看出，原来的前级电路本底噪声约为-105.5dBFS,而把第一级更换NE5534以后本底噪声为-112dBFS,这个数据比原来改善约6.5dB，比测试平台本底仅仅劣化2dB左右。
前级改造后本底_vol_at_max


待续。

flyingf

Nilsson 发表于 2017-12-27 13:38
经过本贴前面部分针对性能的优化设计，这个前级的失真特性基本达到了自己的预期。虽说不敢标榜“超低失真” ...

噪聲表現的提升跟樓上我計算的 opa1642 差不多，
提升 6db 到112 db ，整個提昇了一個層級。

這個電路跟版上常見的的前級比較，還有另一個很大的優勢，
VR 用 5k，所以音量電位在中間的時候，
噪信比遠勝過一般前級設計。

mc3362

flyingf 发表于 2017-12-27 15:55
噪聲表現的提升跟樓上我計算的 opa1642 差不多，
提升 6db 到112 db ，整個提昇了一個層級。

改善真的挺明显的，就看贴主怎样取舍来优化设计了。如果用NE5534做输入缓冲，有一个问题就是，当信号源内阻比较大的时候，噪声性能反而不如JFET输入的运放，只不过现在的音源都是低阻抗输出不会有问题，而NE5534的功耗也比TL071大了很多。
音量电位器的事情，5k的貌似很难找啊，最小的只找到10k的。还有不同音量的同步特性和我前面就跟贴主提到的分离度，不知道解决没有。有看到他以前做过dac音量控制，所以建议也加在这个前级电路上试试。

追梦A

并联5532 有谁做了，有效果吗？做说说感受.