设计一款J-FET的唱放(MM),兼谈MC牛

牛哥

MM唱放基本的设计思路：
1、电路程式是两级放大中间插入RC衰减网络，为了简化电路的设计，两级均采用J-FET共源放大的组态。
2、电路的输出符合标准线路电压UO=0.775V(RMS)左右
3、输入信号取在5MV(RMS)
4、RC曲线符合标准RIAA曲线

牛哥

要解决的问题：
1、电路增益的确定
    两级放大电路需要的放大量才能满足要求?其实求解很容易，775MV/5MV=155倍(43.8DB)，但是指的是1KHZ信号的放大倍数，参照标准的RIAA曲线，如果从高低频两个极端频率的情况看，在20HZ的频率下要有大约10倍(20DB)的放大量，在20KHZ的频率下要有大约10倍(20DB)的衰减量。
    这就要求电路的放大倍数在不考虑RIAA衰减的情况下平直放大各频率信号，要有1550倍(63.8DB)的放大量。一个简单的单管共源放大是不可能完成这么高的放大量的，使用2级放大来分配63.8DB的放大量是比较合理的。
2、电路的两级增益如何分配合理
    如果说两级放大需要63.8DB的放大量要由两级放大电路来实现，就有多种分配方案了，如果两级放大的电路架构基本相同，那么两级的放大量分别为31.9DB就可以。
    但是我的想法是因为在两级中间要插入一个20DB的衰减网络，如果按照两级对等放大量的做法，输入到衰减网络的信号比较小，可能会使经过衰减的信号太小而失去一些音乐的细节，所以要保证需要衰减的信号要足够大，如果信号本来就很小再衰减，然后再大幅度放大会让很小的信号淹没在器件的噪声中。所以我的想法是第一级的放大量稍大一些，第二级的放大量稍小一点。比如我们可以让第一级的增益为40DB，第二级的增益为23.8DB。
    问题来了，按照单管共源放大线路，单级提供比较大的增益时，带来的线性失真也比较大，看来因为采用了相同架构的放大电路，第一季和第二级的增益还是不能差别太大了。折衷考虑一下仿真的结果是：让第一级的增益大约是91倍，折合约39.2DB。第二级的增益大约是31.52倍，折合约30DB。仿真结果总增益为2793倍，折合68.9DB。
    实际制作中的增益可能会小一点，但是应该还能满足要求。
3、信号幅度的问题
    平直放大5MV的信号，43.8DB的放大量，输出信号的幅度为775MV。如果经过第二级的20DB放大，总的增益为63.8DB的情况下输出信号的幅度为7750MV，需要注意的是这个输出幅度足可以让很多的低压晶体管放大器产生很大失真了。
    V-RMS=7750MV的电压信号器V-PP=2.828*7750MV=21917MV=21.917V，这就要求放大器的供电电压必须高于24V，才不会产生切顶失真，所以看到有一些设计采用IC运放做放大，+-15V供电，其实已经很勉强了。
4、RIAA网络的RC参数
    因为网络比较发达了，去网上找了个工具软件，经过一番操作之后，得到了RIAA的阻容数值。实际应用到电路中，经过仿真，发现与标准的RIAA曲线吻合程度很高。
    在20HZ以下的增益偏差比较大，有增益减小的趋势，这是故意的要减少因为LP唱片的翘曲等因素引入的超低频信号，滚降形式衰减20HZ一下的信号，有利于提高声音的清晰度，较强的超低频信号会让声音浑浊，尤其是让低频浑浊，缺乏定位感。高频60KHZ的偏差也比较大，衰减的大了一点，希望能获得轻松自然的高频，又不会影响听感。

牛哥

牛哥 发表于 2019-1-11 09:39
要解决的问题：
1、电路增益的确定
    两级放大电路需要的放大量才能满足要求?其实求解很容易，775MV/5M ...

5、现在聊一下MC牛好声的原因。
    好牛有两个特性，第一是频响宽，这就形成了一个天然的滤波器，而且这个滤波器的滚降程度非常自然，而且很少有个别特殊频段的峰谷。如果用有源器件来实现这个特性，没有超级复杂的电路是实现不了的。
    第二是MC牛的频带内的相位移非常的有特点，跟频率有着某种关系，但是却是不确定的关系，这就造成每种牛的声音特点不一样。如果想要用有源器件来实现种种频率特性曲线的相移，同样也需要昂贵复杂的电路。
综合上述两点，在业余投资不是很大的情况下，MC牛的地位是不容易被取代的。
    有原放大电路容易做到通频带内的平直，但是在何处开始衰减，开始有相位移，这个非常难控制的。而且很容易形成峰谷，影响听感。用频率特性基本平直的线性放大器来替代MC升压牛，可以做到电平能满足需求，但是在滤波特性和相位控制特性上很难实现的。

牛哥

基本原理图就是这个了.

牛哥

仿真文件上传,仿真结果很理想,感谢论坛的同学制作的EXCEL表格.


SE-RIAA-并管-曲线高增益-1.rar (184.42 KB, 下载次数: 46498)

2019-1-11 11:09 上传

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RIAA唱放均衡特性-高增益-1.rar (10.48 KB, 下载次数: 46144)

2019-1-11 11:09 上传

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jacksl528

LSK389不是 西门子、 罗姆它们的一种LED管吗。  

XLS119

不平衡输出能作到+3dB最好了，能把前级省去。

牛哥

jacksl528 发表于 2019-1-11 11:14
LSK389不是 西门子、 罗姆它们的一种LED管吗。

LSK389据说是2SK389的贴片版本,也是孪生J-FET.

牛哥

XLS119 发表于 2019-1-11 11:24
不平衡输出能作到+3dB最好了，能把前级省去。

这样的开环共阴放大电路，电路的增益受到管子的跨导影响很大，为了低噪声低不宜使用阻值过大的漏极电阻，所以还是尽量贴近标准来吧。实际上我使用的是K170。



板子到了，画板子我是外行，感谢论坛的：fu-80，板子有点小BUG，但是问题不大。
实际装机的时候，要对手头的管子挑选一下，尽量做到配对吧。

牛哥

电阻品质不错，有关衰减部分的电阻电容，先经过测量筛选确保精度。




电路元件不多，很快就焊完了，需要注意的4只J-FET的源极电阻，先不要剪脚，调整到工作点正确再焊牢。

展鹏

俺没有玩LP，过来学习学习

jacksl528

牛哥 发表于 2019-1-11 11:26
LSK389据说是2SK389的贴片版本,也是孪生J-FET.

找到了哈~  我开始在日系的书上翻了半天，没找到这个系列的产品。  后来在 领英的PDF上找到了。   如果能替代东芝的 2sk389 也是不错的， 389也是靓声JEFT管。

The LSK389 dual JFET by Linear Systems

wfllsw0

牛哥 发表于 2019-1-11 11:26
LSK389据说是2SK389的贴片版本,也是孪生J-FET.

LSK389是另一个品牌的，叫linearsystems，他家的K389有金封与贴片两种，同时有四个档位可选。

鱼海居

牛哥 发表于 2019-1-11 11:45
电阻品质不错，有关衰减部分的电阻电容，先经过测量筛选确保精度。

都是烧料，漂亮的元器件，看着都养眼

konrad

我是来看谈牛的，结果没看到牛在哪

牛哥

鱼海居 发表于 2019-1-11 13:39
都是烧料，漂亮的元器件，看着都养眼

我看您最近成了高产户了，应该是工作清闲吧。我是不太讲究元器件的品牌的，能用酒好。手头有什么就用什么了，基本也是多年积攒的东西。

fu-80

被黑的日常······
我的那张也装完了，实测声音不错。

patch

牛哥：100Ω电阻的热噪声1.26nV/√Hz比170的噪声大0.95nV/√Hz。

aeon

支持一下牛哥，用牛的最大效果就是噪音，如果用普通有源器件最放大，本底噪音，经过10000倍放大后那也是非常的可观。

EK712

牛哥精品制作，手头有几个拆机170，可惜不玩唱放