[分立前级] 四管前级的那些事

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发表于 2018-12-19 16:04 | 显示全部楼层
早期音源,特别国内,高级的是唱机,低些是收音机,电平都是十几到几十毫伏,加上频宽很窄,前面都有些低切之类切去100以下,故输出电容用得小些无问题,对照日本仔的前级,第一级阻抗变换,音调哀减5倍左右,再放大,单从这点看,就合理得多,至于马兰士,看其控制部份,就算放到今天,仍无问题

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发表于 2018-12-19 16:13 | 显示全部楼层
cloudfly55 发表于 2018-12-19 10:25
不排除最开始手误的可能,但目前我不认为是手误。印象中坛子上有一张手画的线路图,当时liushuliang先 ...

1003291921a5abafb3b8d3db41.jpg 最早的图

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 楼主| 发表于 2018-12-19 16:22 | 显示全部楼层

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发表于 2018-12-19 17:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 patch 于 2018-12-19 17:40 编辑
cloudfly55 发表于 2018-12-19 15:30
区别蛮大的????????什么眼神!


观点不同而已。说区别不大是以总体的线路构架。说区别大,主要指用途,增益,最失败的改动一点,第三级的输出电容,大环内包含四级RC高通,这四阶高通转折频率太靠近,比较容易振荡。

补充:看错!是三级高通。

补充2:源极的旁路也产生相移。

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发表于 2018-12-19 19:51 | 显示全部楼层
问一下大家,有深圳的一家TB店见有四管前级板卖,问过店主场效应管用的是BF245B和BF245A这个管容易调出好声音吗?

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发表于 2018-12-19 19:53 | 显示全部楼层
谢谢楼主仔细分析,CD输出电平高,两管就可以了

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发表于 2018-12-19 20:29 | 显示全部楼层
swsw4321 发表于 2018-12-19 19:53
谢谢楼主仔细分析,CD输出电平高,两管就可以了

  

你这个用“用两管就可以了”   有点哭笑不得呢

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发表于 2018-12-19 20:38 | 显示全部楼层
才一天就看不到视频,百度真是xxx

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发表于 2018-12-19 21:31 | 显示全部楼层
13250016406 发表于 2018-12-19 19:51
问一下大家,有深圳的一家TB店见有四管前级板卖,问过店主场效应管用的是BF245B和BF245A这个管容易调出好声 ...

没人回答一下吗

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发表于 2018-12-19 21:48 | 显示全部楼层

又不贵,买来过下手瘾不就知道了。

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发表于 2018-12-19 21:53 | 显示全部楼层
13250016406 发表于 2018-12-19 19:51
问一下大家,有深圳的一家TB店见有四管前级板卖,问过店主场效应管用的是BF245B和BF245A这个管容易调出好声 ...

你没看到 前面有 专家说了 吗。 这个所谓的4管前级 严格意义上来讲,并不是万能前级,它的增益不适合目前大多数音源系统了

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发表于 2018-12-19 22:09 | 显示全部楼层
niujingzhen 发表于 2018-12-19 21:48
又不贵,买来过下手瘾不就知道了。

说的又是,试一试吧

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 楼主| 发表于 2018-12-19 22:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 cloudfly55 于 2018-12-20 09:49 编辑

三.四管前级的输入信号衰减和噪声的思考

前面说到,四管前级脱胎于唱头放大器电路,而唱头的输出信号,如果以动圈唱头为例,其输出信号幅度在5mVrms左右,但现在的CD唱机、解码器、声卡等,输出信号大多为2Vrms,所以输入到四管前级必须要衰减才可让信号正常放大。值得注意的是,从四管前级来看,栅极上的信号电压,才是真正输入到该前级电路的信号电压,所以我下面列出的表格,均换算成第一级栅极实际信号电压。该表格内有不同衰减电阻对应的前级输出信号(第四级输出)电压值和失真度仿真测试数据。

四管前级-输入衰减电阻对比.png

从上表的数据基于我的仿真电路,可以得出一些结论:
1.如果输入衰减电阻为470K,第一级栅极上的信号电压为125mV(RMS有效值,下同),四管前级输出会严重失真,实际上就是严重削波;
2.在仿真中,如果想得到最大不削波输出,对应的第一级栅极信号电压为71mV,输出2.578V(此数据没列入上表);
3.衰减电阻从1M到2M,第一级栅极信号电压依次61mV降到到31mV,失真度也相应从0.12%降到0.046%;
4.假设输入接入动圈唱头,其信号大小一般是5mV(唱头动圈输出0.5mV,升压变压器升高10倍),此时前级输出信号为183mV,失真度0.006%
5.除去衰减电阻470K这一项,可以换算出第一级栅极在其他5个不同输入信号下的放大倍数均一致,都在35.8倍。
6.除失真度外,上述仿真输出电压幅度和实作的输出实测数值接近。

关于四管前级信噪比的一点思考
第一级栅极,才是该前级实际输入信号点,一旦前级电路装机完成,进入使用状态,在固定的使用场地中,第一级栅极上就有一个固定的噪声电压,因为它在场管之外,我们先暂且把这个噪声电压看作一种外部混合噪声,比如电阻热噪声+电磁感应噪声等等之和,这个噪声因为使用场合的固定,相对来说是一个固定值,可看作一个参数Vn,我们知道,信噪比是指信号电压和噪声电压的比值【20LOG(Vs/Vn)】,那么从上表可得出这样的结论:
1.衰减电阻越大,第一级栅极上的Vs越小,信噪比越差
2.同理,鉴于动态范围和信噪比的关系,动态范围也随之差
3.如果一部正常的前级,可以正常从输入段2V输入信号,再考虑一定的衰减,假设该前级到达第一级放大电路真正的输入端为1000mV计,而四管前级最大只能输入71mV,相差14倍,按照信噪比计算公式可得知,在信号输入这一个环节,四管前级就处于非常不利的境地。
4.第一级栅极上的噪声是在大环路负反馈之外,因此四管前级的大环路负反馈对降低栅极噪声没有任何作用(这是负反馈的原理之一:负反馈环路之外的噪声和失真,负反馈无法改善)。
5.用一个形象的比方:我和你在一个房间交谈,我说话的声音越大,到达你的耳朵(相当于第一级栅极)的声压也越大,因为房间的噪声是一个定值,这时候的信噪比也越高。
6.上表特意放入动圈唱头,其输入幅度为5mV,从四管前级第一级栅极最大输入电压为71mV来看,作为唱头放大电路,在输入级留有足够的不失真输入电压范围,且因为输入幅度小,失真可达0.006,可见如果四管前级只是设计用于唱头等低电压输入,还是很合理的。而用于CD等音源,则是削足适履。

实测四管前级噪声电压
在业余条件下,只能利用手上的设备,尽可能做到排除干扰地进行测量,因此,下面的测试方法只能借助精度不高的示波器,不一定专业,得到的结果也不一定准确,但可以定性说明问题。
1.专门购入一个大铁盒,在测试时对前级电路进行电磁屏蔽,尽可能减小外界干扰。
2.下面的噪声测量,均把输入端子用导线短路。

01-示波器探针短路测量的底噪-2.png

这是示波器探头短路后测试的噪声电压,数值为峰峰值2.4mV,有效值0.76mV,下述测量数值应该减去该噪声电压。

四管前级噪声测量-无屏蔽.jpg

四管前级-噪声测量-无屏蔽.png

四管前级电路板裸露测量(四管前级输出噪声,下同),明显可见干扰噪声,测量值:噪声电压峰峰值30mV,有效值7.231mV。

四管前级噪声测量-放入屏蔽盒.jpg

四管前级-噪声测量-屏蔽盒未盖.png

四管前级电路板放入屏蔽盒,且屏蔽盒接地但未盖的测量。测量值:噪声电压峰峰值18mV,有效值4.814mV。

四管前级噪声测量-放入屏蔽盒加盖.jpg



四管前级电路板放入加盖的屏蔽盒后的测量,测量值:噪声电压峰峰值16.2mV,有效值4.466mV。

从上述四管前级裸露和加屏蔽测试结果来看,大家制作四管前级,最好采用装入金属机箱的方式为佳。

第一级栅极的噪声测量

本楼最上面特意给出了不同衰减电阻上对应的第一级栅极信号电压,我实作中采用的衰减电阻为1.5M。
注:下面的测量中,输入端子已用金属导线短路。

02-第一级栅极测量的底噪-1-未屏蔽.png

第一级栅极在裸露条件下测量的噪声电压,测量值:噪声电压峰峰值29.8mV,有效值6.091mV。

02-第一级栅极测量的底噪-2-屏蔽盒.png

第一级栅极在屏蔽条件下测量的噪声电压,测量值:噪声电压峰峰值14.2mV,有效值4.083mV。

03-第一级输出端测量的底噪-屏蔽盒.png

第一级漏极输出在屏蔽条件下测量的噪声电压,测量值:噪声电压峰峰值33mV,有效值9.909mV。

再看屏蔽条件下,第一级漏极1kHz下的输出信号和噪声叠加的波形:

第一级输出波形-噪声叠加-屏蔽盒.png

也就是说,第一级输出的波形上叠加的噪声相当明显,尽管第一级漏极处于负反馈环路内,但由于噪声是由负反馈环路之外引入的,第一级输出的噪声并无减小。

但是,我也有疑虑?为什么静态测量,第一级输出噪声电压为有效值9.909mV,而到最终的输出下降到有效值4.466mV?难道这个噪声电压不会一级级放大吗?目前我自己的理解是:
1.第一级输出的实测阻抗高,导致测量数值大,而最终输出级的输出阻抗偏低,所以测量数值小。
2.示波器设置不当。示波器我是设置为100MHz带宽,应该设置为20MHz,这样就可以排除掉大量的远高于音频范围内的噪声信号,就如同用示波器测量开关电源的噪声和纹波测试方式一样。由于四管前级采用阻容耦合,加上51P电容施加的高频负反馈,和其他旁路电容等因素,这些高频噪声到达最终输出端已经大幅下降,导致输出端噪声测量值小很多。
当然,上面的分析只是我的猜测,需要严谨的证实,也欢迎专业人士解惑。

总结:
上述表格的推算和实测的结果,至少可以说明:
1.采用大阻值电阻对输入信号进行大幅度衰减然后再进入放大器放大,严重地降低了信噪比和动态范围,同时也增大失真。这种方式尽管是四管前级不得不所为,但不是合理的设计,合理的设计是提高第一级输入电压范围。
2.四管前级施加屏蔽只有好处绝无坏处。

【因论坛程序BUG,最后两张图片请读者自行归位,我在帖子编辑中无误,但就是无法让其正常,或者版主可帮忙归位】

补充(兼回复牛骑兵坛友):

1kHz噪声局部-1.png

把第一级输出的1kHz波形做一下简单的标注,可以分析出:
1.从方框放大的局部噪声波形可数出有6个尖峰(实际上每个尖峰不是单一波形,放大细分是一簇,但这里不展开复杂化),这种尖峰噪声对应的频率大致可估算为6kHz左右,并且幅度大,峰峰值为46mV,幅度达到1kHz信号电压幅度的33%,有可能四管前级的沙沙声,对应的就是这种噪声。
2.1kHz的信号波形轨迹很粗,我实际在示波器上展开观察过,没截图,就不上了,表现粗的原因实际上是叠加的大量高频信号,频率远高于20kHz,幅度也达到峰峰值6mV,我认为这就是牛哥说的那部分“有能量贡献”的高频噪声。不管这部分噪声对听感有没影响,从设计和工程的角度来说,最佳的方法是尽可能减少。而四管前级输入对地并没有接人一个高频落地电容加以抑制这些无意义的高频,我也认为是不妥当的。
3.实际上我上述的测试,都是在输入端并入了一个47p电容的到地,否则测量数据更差,方波测试也不好,以后另说。
四管前级-噪声测量-屏蔽盒盖上-1.png
03-第一级输出端测量的底噪.png

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 楼主| 发表于 2018-12-19 22:15 | 显示全部楼层
13250016406 发表于 2018-12-19 19:51
问一下大家,有深圳的一家TB店见有四管前级板卖,问过店主场效应管用的是BF245B和BF245A这个管容易调出好声 ...

在线时间1小时,呵呵,我知道你是哪一个卖四管前级的商家。

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cloudfly55 发表于 2018-12-19 22:15
在线时间1小时,呵呵,我知道你是哪一个卖四管前级的商家。

哦哦,本来都不在线的,只是在等答案的,在线时间是很短,但注册有一段时间了

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cloudfly55 发表于 2018-12-19 22:15
在线时间1小时,呵呵,我知道你是哪一个卖四管前级的商家。

说明一点,我不是商家,只是对这个感兴趣,但又不很了解,来问一下,ID是我号码,是商家的话应该不会用号码注册吧

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cloudfly55 发表于 2018-12-19 22:13
三.四管前级的输入信号衰减和噪声的思考

前面说到,四管前级脱胎于唱头放大器电路,而唱头的输出信号, ...

从噪声波形来看,实际有影响的部分没有那么高,因为超过20KHz的噪声在波形中有能量贡献,而对实际听觉影响不大。

个人观点:
从现在的技术水平来看,这个前级的失真和噪声指标差距明显,但目前的设备指标更多的是对音频采集和处理有意义,对于通常的音频重放系统来说已经是高到没有意义的地步了。所以,从实际听音的效果来说,这个四管前级应该还是可以接受的。

当然,如果能够做些改进,把输入动态范围扩大一些,肯定是有好处的,不晓得哪个大侠能够实现。

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发表于 2018-12-19 23:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 jacksl528 于 2018-12-20 01:28 编辑

96356368_3.jpg


网上有一张手绘的4管前级的图纸,不知道这个图纸是出自谁的手,  输入电阻 原始就 设定一枚2M阻值的。





栅极输入电阻 如果实际取值达到1M以上,如何解决 电阻自身的热燥问题?

在其他论坛看到过有人讨论这个前级电路, 当时楼主也在吧~

回帖的人里面有好几个提到某处购买的这种4管前级,音量电位器开到一半就已经受不了这个 白噪声了。

是他们制作的PCB走线不合理,还是这个电路自身就有这个问题。






201608klu0zqha5lleqrer.png

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 楼主| 发表于 2018-12-20 08:34 | 显示全部楼层
jacksl528 发表于 2018-12-19 20:29
你这个用“用两管就可以了”   有点哭笑不得呢

只要正常出声,两个管子确实可以,至于好不好声,难说,却也没什么值得哭笑的

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 楼主| 发表于 2018-12-20 08:36 | 显示全部楼层
xbass 发表于 2018-12-19 11:15
LZ算蛮有心的了。建议LZ把负反馈点从C7前端取,不要C7A隔直流,反馈电阻R10改成100k,R5改2.2k,C3取10uF ...

不要C7A,别的不说,直流工作点会乱
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