Lily01-“无缺陷”构架功放制作总结

Jerry@m · 发表于 2021-8-18 22:20

珠穆朗玛发表于 2021-8-17 11:24
这个无缺陷我实验做了很多次，也开了很多板，准互补，互补，三极管，场效应管，供电最高±92V，试听：低音 ...

你好利害！低音不理想什么概念呢？

Jerry@m · 发表于 2021-8-19 01:09

当前进展：

本以为连线测试好后装箱就完工，不想陷入高频自激的泥潭挣扎了好几天：装进机壳后，音源的开关操作和调高音量的操作会诱发严重的高频自激。各种调整走线、电源地线和信号线连接以及加大VAS补偿电容、调整佐贝尔网络参数失败后，今天在崩溃的边缘想到了两个输出电感，摘除后故障排除。不知是两个电感耦合（可能性较大，两个平行安装）还是和变压器等其他元件作用造成的，暂且不管了，太累了...

当前装配图1：
01.装配图1.jpg

当前装配图2：

功放关机时示波器自身显示的噪声：
05.关机噪声.jpg

音源关闭，音量最低时噪声：
03.零音量噪声.jpg

音源关闭，音量最高时噪声：（注意是5mv档）
04.满音量噪声.jpg

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继续之前的总结：

1.2 主功放板的安装调试

1.2.1 输入：设计时的想法是，输入信号返回路线（地）应该独立，与功放板上的信号地分开（以避免环地），所以设置了0R（R47）电阻把输入部分与信号地分开。安装测试时发现这是个愚蠢的想法：放大器无法正常工作，因为无法保证差分电路两端信号基准一致。所以R47只能短路。

1.2.2 热耦合（温补）：因为输出级采用倒置达林顿接法，所以偏置管（温补管）只需要与驱动管进行热耦合，感觉这比射随接法的与输出管热耦合简单省事，这也是采用倒置达林顿的原因之一。实际安装如图：散热片有些单薄，因为手头没找到更合适的材料，不过按当前的乙类设置没有问题。

热耦合安装：
06.热耦合.jpg

1.2.3 驱动/输出级：实际安装是3并管安装，如下图：

功率级实际安装图：
07.输出级.png

驱动级射级电阻R27、R28使用0.33R，因为没找到0.22R的；大管的射级0.22R电阻用于均流，我认为如果不并管这个电阻可以去掉；网上很多倒置达林顿电路中大管集电极和驱动管射极共用一个电阻然后接中点输出，没想出来为什么；我按上图仿真过没有问题，实际安装到目前为止也没发现什么大问题。

1.2.4 静态调整：本来是想到通过测量大管射极电阻压降来调整静态，0.22R太小，不好弄，后来想起来个简单办法：直接把电流表串到一路电源输入端上，事实证明这个很方便很有效。此电路大管全截止时静态电流15毫安，我把总静态电流调到25毫安，也就是说输出大管静态电流10毫安，每个管3毫安多点。（按之前设计每个大管要100毫安，这样可以使其在线性区工作，现在的想法是，一方面只想乙类，另一方面驱动管的散热设置让我没勇气。不管怎样，整个放大的思路是负反馈，管子本身线性度贡献不那么大。）

（未完待续，和DIY过程一样，总结写起来也比预期慢多了...）

zhoujh988 · 发表于 2021-8-19 01:24

八达是功率管并10P，另外一个是并退耦小电容解决，要不试试

无语密码 · 发表于 2021-8-20 20:22

珠穆朗玛发表于 2021-8-17 11:24
这个无缺陷我实验做了很多次，也开了很多板，准互补，互补，三极管，场效应管，供电最高±92V，试听：低音 ...

是低频输出电压失真大，还是低频声压失真大？

无语密码 · 发表于 2021-8-20 20:52

差分管噪音大

zhoujh988 · 发表于 2021-8-20 23:21

或多或少，都有点

xhjianhui · 发表于 2021-8-22 21:07

关注倒置达林顿结构功放的声音走向，英国傲立8000/8200系列功放都是这样电路结构

筑明 · 发表于 2021-8-24 08:44

楼主的输出电感看着很长，有多少uH?

yygbs · 发表于 2021-8-24 09:41

继上次做好这个同样的线路之后，我也在准备试做3并管的，采用左右散热和另外的输入板布局。

筑明 · 发表于 2021-8-24 10:06

这个线路最难的是上55V以上的电压不自激，楼主的低电压做好不难。

Jerry@m · 发表于 2021-8-25 00:35

zhoujh988 发表于 2021-8-19 01:24
八达是功率管并10P，另外一个是并退耦小电容解决，要不试试

谢谢，测试了在驱动管并22P有效！

Jerry@m · 发表于 2021-8-25 00:37

筑明发表于 2021-8-24 08:44
楼主的输出电感看着很长，有多少uH?

这个是3微亨，按尺寸算的，没实测；

zhoujh988 · 发表于 2021-8-25 00:39

Jerry@m 发表于 2021-8-25 00:35
谢谢，测试了在驱动管并22P有效！

哈哈，不客气，应该的

Jerry@m · 发表于 2021-8-25 01:16

最新进展：

去除输出电感后实际上自激只是减轻，没消除，所以继续折腾，感觉这次应该是解决了（见后文1.2.5.3）；

用水泥电阻做了两个4R假负载，进行了测试，如下：

20KHz正弦波（4R负载，Vpp = 30V）：
08.正弦20K.jpg

20KHz方波（4R负载，Vpp = 30V）：
09.方波20K.jpg

30KHz方波（4R负载，Vpp = 30V）：
10.方波30K.jpg

带负载测试：

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继续总结：

1.2.5 稳定性：

1.2.5.1 电路板焊好测试时，发现信号发生器换档位（继电器动作）时会诱发自激，增大驱动管基极电阻（R22、R23,原0R）到150R后问题解决，后增至220R；
1.2.5.2 装机箱后发现音源开关和调高音量均会诱发自激，调整地线，增大主极点电容，调整佐贝尔网络均未解决，后摘除输出电感后问题暂时解决；
1.2.5.3 为降低噪音，调整地线/前后级信号走线后，自激再次出现，经测量，为约3MHz幅度4V（Vpp）的正弦波，VAS输出的幅度约2V，推测自激的产生在功率级，与小信号和反馈部分关系不大；同时，佐贝尔网络不发热，大管发热严重，感觉自激电流从上下大管直通了，这个是不是有人提到的“高频短路”呢？经过各种尝试，后在驱动管BC极并联33pF电容后解决（22pF也可，留些余量），之后试图减小驱动管基极电阻，不妥。结论：驱动管BC并联电容+增大驱动管基极电阻是消除此自激的最有效办法（输出电感已重新安装）；
1.2.5.4 主极点电容：经测试大于等于68pF时稳定，当前两个声道分别用68、100pF，对比观察中；

1.2.6 扬声器保护电路：实测无任何问题，延时电容用220uF，保证继电器在软启动延时（电容100uF，延时电阻都是100K）后；

1.2.7 输出防振网络：佐贝尔网络用2W 10R电阻和普通100n独石电容；输出电感设计6微亨，制作安装时感觉尺寸太大，实际是用线径1.5铜线以14毫米直径绕30圈，计算电感为3微亨（未实测），电感并联电阻同样为2W 10R；

PS：发现电路图用PNG格式发比较好，把之前发的主功放板的电路图重新发下：

功放板主电路：
03.main_amp.png

扬声器保护和输出网络：
04.main_amp_protection.png

2. 前级

2.1 前级电路

前级（设计）电路图（仅给出一个声道，两声道相同）：
01.preamp_full.png

2.1.1 前级结构：缓冲器 -> 音量电位器 -> 10dB放大；
2.1.2 电路/PCB设计时把5534的调零和补偿都考虑了，实际安装测试后发现想多了，根本用不上；

简化（实际安装）的前级电路图（仅给出一个声道，两声道相同）：
02.preamp_sim.png

2.1.3 输入高通滤波器截止频率：5534输入电阻30K，总电阻 30 // 100 = 23K，电容10u，计算得截至频率为0.69Hz；
2.1.4 电压放大级电压增益：1 + 2.2K/1K = 3.2 = 10.1dB;
2.1.5 输出电容：标10u，应按实际情况取值；实际没有安装（短路），因为主功放板已经有输入隔直电容；

2.2 前级供电：由主变压器的双14VAC绕组提供，由LM317/337稳压输出正负15V：

前级电源电路图：
05.preamp_power.png

2.2.1 R3/R6取100R，无负载时LM317/LM337输出电流是：1.25V / 100R = 12.5mA，保证输出电压的稳定性（根据手册317/337最小电流10mA）；
2.2.2 R1//R4,R2//R5用两只电阻并联很有必要，可把每个电阻的消耗功率降低到几十毫瓦，提高可靠性；
2.2.3 实际安装时，上述4只电阻取值2K，输出电压为：（1 + （2//2）/0.1） X 1.25 = 13.75V，这是出于考虑降低5534的压力，根据手册推荐最高供电电压为15V，而且本前级电路无需太高电压设置；
2.2.4 C3、C4、C7、C8希望能降低高频噪声，有没有用就不纠结了；
2.2.5 D1～D4用1A整流管已够用，用3A或可提高可靠性，同样，不纠结了；

2.3 安装和测试

2.3.1 电路简单，焊完简单测试一下，前级板和电源板都没有问题；
2.3.2 用刚搭完的简陋的RMAA测了一下前级，音量电位器打到90%以上时性能明显下降，不知何故，不管怎样，音量基本不会开到那么大，暂不管了；

前级的RMAA测试：
06.前级RMAA.jpg

前级40KHz方波测试:
07.前级方波40KHz.jpg

（未完待续）

zhoujh988 · 发表于 2021-8-25 01:40

Jerry@m 发表于 2021-8-25 01:16
最新进展：

去除输出电感后实际上自激只是减轻，没消除，所以继续折腾，感觉这次应该是解决了（见后文1. ...

要相信雅马哈的设计能力，哈哈，推动级HFE高了，更容易自激

Jerry@m · 发表于 2021-8-26 17:28

最新进展：

完工了，功放已服役2天，目前很满意（我不发烧，仅是个DIYER）。

再次整理整理走线，用吊顶剩的铝片给前级和小信号部分搞了个简单的屏蔽（有效性值得怀疑），然后再次测了下噪声情况，还是有提高的：

小信号屏蔽板：
06.屏蔽板.jpg

关机时示波器自身噪声：
07.噪声关机.jpg

最小音量时噪声：

最大音量时噪声：

本来是要用我那简陋的RMAA平台测试一下的，犯了下懒，没做衰减器，脑袋一抽，想着直接用声卡自己的功能调节，结果 -- 可怜刚入手不到一个月的￥500多的声卡直接报销了，简陋的RMAA也没了，气恼过后好吧，安心享受音乐，DIY项目胜利结束。

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继续总结：

3. 电源和接地

最初计划用双500VA环牛供电，后仔细研究了一下，没找到双环牛对比单环牛有意义的优势，决定使用单牛；根据机箱尺寸和变压器厂家提供的尺寸，最后定了一只500VA环牛；

3.1 变压器和主功放电源

3.1.1 变压器绕组1，主功放板供电：双22.5VAC，22.5 X 1.414 = 31.8V，整流管压降按1V计，整流滤波输出为正负30.8V；
3.1.2 变压器绕组2，前级板供电：双14VAC，14 X 1.414 = 19.8V，同样整流管压降按1V计，整流滤波输出为正负18.8V，距目标稳压15V有3.8V压差；

主功放电源电路：
01.main_power_sch.png

3.1.3 主功放电源采用两组整流滤波分别为两声道供电，以尽量提高声道分离度；整流采用35A整流桥，因为这样可以方便地把它固定在机箱底部；
3.1.4 交流输入并一只X2电容，目的是降低高频杂波；
3.1.5 主滤波电容每声道每路20000微法，按感觉取的，没计算；
3.1.6 实际安装：当前采用的变压器是自己绕的300VA双26VAC（滤波后电压实测正负约38V）+双15VAC；主滤波电容用的都是22000单只；

3.2 前级稳压电源：见前文2.2；

3.3 软启动和扬声器保护电路电源：因计划使用较大的500VA环牛，需要考虑避免环牛的启动冲击，另外也为了减轻启动电流对主滤波电容和整流管的冲击，设置软启动电路是有必要的；软启动电路采用了一个辅助变压器，扬声器保护电路的电源也从此变压器取出；

软启动和扬声器保护电源电路：
02.aux_power_sch.png

3.3.1 因共同使用一个辅助变压器，扬声器保护电路的供电和软启动电路放在同一个板中；简单起见，用一个3A整流桥整流，通过3只7812分别给软启动电路和两路扬声器保护电路供电；电容的取值根据感觉，没有计算；
3.3.2 Q1、R3原本是为了加速继电器闭合过程，单实际安装后使用时烧毁，后拆除了两元件，电路功能目前一直正常；
3.3.3 LA1、LA2是软启动限流电阻，采用的是两只220VAC 100W卤素灯泡，实测（一直使用）效果不错；
3.3.4 F1是辅助变压器初级220VAC的保险丝；

3.4 接地

接地示意图：
03.接地.jpg

3.4.1 安全第一，整个系统与机壳连接后通过“浮子”与市电地相连，避免触电；“浮子”可以避免电网上的其他电器通过E线和信号输入地线（屏蔽层）构成环地；

“浮子”照片
04.浮子.jpg

3.4.2 功放板上信号地与功率地分离，功率地与相应声道的喇叭地共同连接主电源的对应接地点；

3.4.3 前级的地线：

3.4.3.1 前级板两个声道公用一个地；
3.4.3.2 前级地通过信号线的屏蔽层与功放板的信号地连接；
3.4.3.3 前级地连接到前级电源板的地；
3.4.3.4 前级地是音源信号与功放系统的唯一共地处（示意图没有标出）；
3.4.3.5 前级地与主电源板地的中点相连，然后连接机壳；
3.4.3.6 实际安装时，前级板的电源连接处加了两对470u+100n退藕；

3.4.4 辅助电源的地连接到主电源地的中点，保证扬声器保护电路的地（即电源负极，在PCB上与功放的功率地和信号地都是分离的）与功放功率地等电位；

3.4.5 机壳仅有一点与系统中的地连接；音量电位器外壳、音源输入端子屏蔽层均与机壳分离；

4. 电路图和PCB：本人经验技术十分有限，电路图和PCB应该没什么参考价值，尽管如此，为了帖子的完整性，一并奉上～（共5块板，每块板的两个目录分别是KiCAD工程文件和pcb生产的GERBER文件，最后一个是工程中自己生成的符号和封装库）

工程打包文件：

06.libs.zip (7.72 KB, 下载次数: 85)

2021-8-26 17:14 上传

点击文件名下载附件
库文件

05.preamp.zip (172.82 KB, 下载次数: 109)

2021-8-26 17:14 上传

点击文件名下载附件
前级板

04.preamp_power.zip (123.14 KB, 下载次数: 116)

zhoujh988 · 发表于 2021-8-26 21:16

Jerry@m 发表于 2021-8-26 17:28
最新进展：

完工了，功放已服役2天，目前很满意（我不发烧，仅是个DIYER）。

完美了，继续努力，哈哈，其实买个成品机也就750大洋，再200块搭个5534DD前级，1000米也足够折腾了

mmhzlf · 发表于 2021-8-27 11:54

说说听感

xhjianhui · 发表于 2021-8-27 18:43

这款电路音质不错，倒置达林顿电路为什么很少人做，主要是温控与常规不一样，用常规手段爆管是常见的。

Jerry@m · 发表于 2021-8-28 01:17

mmhzlf 发表于 2021-8-27 11:54
说说听感

这个吗，只能说自己目前很喜欢，别的说不出什么，因为:

1.尽管喜欢音乐和音响，但哪个都不发烧，所以没有发烧装备，没有比较；
2.身边没有发烧的亲戚朋友，如果我不解释，好像没人知道功放是干什么的，所以，找不到其他装备，还是无法比较，同时也找不到可以描述听感的人；
3.按自己对听感的理解，它实在是很私人的东西，众口难调，就如大闸蟹，多数人称其美味，对我，只能说不难吃。但没有排骨美味！

喝点酒就啰嗦，并不想抬杠，辩论什么的，如有不妥，见谅啊！！现在困了，去睡了，谢各位关注支持！！

[DIY制作] Lily01-“无缺陷”构架功放制作总结