【更新完毕】STK4191X 新玩法：自举，恒流【全套资料】【有图有真相】

虫虫小林

上个封面 给个视觉效果



目录
1、   封面
2、   前言
3、   4191X 系列介绍
4、   经典电路说明（自举）
5、   改进电路说明（恒流）
6、   整体电路设计及4191X特点
7、   PCB设计 以及布线
8、   PCB安装过程及说明
9、   上电测试
10、 听感对比  
11、  结束语

已经更新完毕 希望大家多提意见多交

虫虫小林

STK4191X是三洋厚膜中十分不错的一款
先前的先前 由于颜色丑陋 外观粗糙 一直是被一些不知内情的人鄙视的群体
特别是向我们这种90后宅男 天天在家烧着玩 却很少知道 4191系列模块在我们出生之前 也是很辉煌的
曾有人不惜用几个月饭费 买来一个厚膜 用心做出来珍藏 有的甚至买不起这现在看起来不起眼的厚膜

之前 应广大烧友呼吁 做出来了18脚4191V的PCB 总的来说效果还算比较满意 当时作的板子是双面的 所以价格相对比较高 4191系列也有一些比较高端的22脚模块 在先前的PCB上 显得有些力不从心 这算是4191V带给我的几个小小的遗憾

为了弥补这些遗憾 也为了能让大家听到久违的声音 决心开发4191X的PCB
这套电路准备的时间比较长 一个是想把它做得更好 在一个是最近比较忙

在此 对那些焦急等带的朋友说一声抱歉

虫虫小林

下面介绍一下关于4191系列 的模块
这一系列名字 结构相对比较固定
一般是41*1   41*2 这样的
后面还有不同的后缀
其中的* 代表输出管子的功率级别 以及模块的耐压（当然高电压是输出大功率的前提）也就是说4191要比4181耐压高 功率大

后缀主要有II 系列 V系列 X系列

输出管方面 都是专门定做的
挑出来配对性最好的 用来做X系列
剩下的管子 挑出来配对性差不多的 用来做V
最后甩下的管子 用来做II
虽然是有反馈的AB类电路 而且没有并联 输出管一致性对电路的影响不是致命的
但是 再比较好的状态下 输出管的一致性 也是使整体性能提升的关键

电路结构方面
II系列 18脚 电路结构简单 谐波失真0.4%
V系列 18脚 差分使用恒流 谐波失真0.08%
X系列 22脚 差分使用恒流 电压放大级加多一级隔离 失真更低 可以达到0.02% 而且22脚的模块（包括42*1 的V II x系列）增加了两个功能 下面会提到

有图有真相

全系列对照表


脚位


II系列内部图


V系列内部图


X系列内部图


特殊说明 官方网站上面的X系列内部图有错
II系列 V系列 4脚 15脚 5脚 在线路中接入自举部分 4脚应该提供低电位
但是X系列 的6脚（前后各多了2脚 所以X系列的6脚相当于II V系列的4脚）却是直接接地的
事实上 6脚上面 的接点应该是 在往上的一根线

知道4191X内部线路有误后 自然就不能按照这个设计了 22脚线路中 4191X和4241外围元件结构是完全一样的 所以 后面的设计 都是以4241线路为基准进行的 他们除内部电路不同之外那两个自举电容的参数也有所不同（4191X用的3.3K  而4241用的是4.7K II系列是2.2K 具体情况可以参考官方PDF提供的外围元件参数）

虫虫小林

IC这东西 要想做 必然要看他的出厂资料
前面已经说了  4191X的PDF有误
当时为了避免麻烦 直接找来了资料更详细的STK4241II的资料
资料分享给大家 STK4241II.part1.rar (150 KB, 下载次数: 11928)

2010-1-18 04:19 上传

点击文件名下载附件 STK4241II.part2.rar (89.16 KB, 下载次数: 11653)

2010-1-18 04:19 上传

点击文件名下载附件

发一下资料里面4241内部电路图


发以下4241外围元件电路


这个图说实话 真的不是很方便看 于是我用 AD重新画了一个


看不清楚的朋友 可以下载PDF版本的电路图
STK4241II自举.rar (56.19 KB, 下载次数: 12080)

2010-1-18 04:32 上传

点击文件名下载附件

经典电路采用自举结构

简单说一下自举
自举一词 在功率放大电路里面时常出现
通常 最能引起大家注意的 就是一个自举电容
作用 主要就是通过输出信号 改变电压级电位（或者说输出级前面的某一级） 使三极管获得更好的静态工作点
自举电路音色方面主要体现为 低频下潜很深 中频耐听 高频略显不足 这是电容的特性所导致的 所以有人喜欢在自举电容上并联小电容 起到调整音色的目的


电路不完全按照经典电路取值 略有改动 下面简单说一下电路结构

内部静音部分 这部分虽然不是很重要 但是如果不看这部分 整个电路是说不通的
11脚 为电源- 10脚位内部TR10 B级 9脚链接100欧至6脚 10  11 两脚之间链接两个1K电阻
这样TR10导通 从而6脚获得一个低电平 也就是电压级的-电源 给静音脚（8脚）低电平时 相当于10脚接地 切断电压级供电 静音启动 也就是说 正常工作的时候 6脚可以认为是电压级-电源
C17在通电瞬间让10脚接地 起到开机静音功能

知道6脚的状态之后 开始分析整体电路
一样 功率放大器的放大部分 可以看作是一个大功率的运算放大器
R1(R2) R3(R4) C1(C2) C3(C4) 构成滤波电路 就是高通+低通 把输入信号范围限制在一个安全的区域
公式为1/(2*п*R*C)
通过计算 输入信号范围为1.29Hz~338KHz (感觉有点宽 宽点好 显得丰满 )

4脚为反向输入 R7(R8) R9(R10)是输出反馈采样电阻 控制放大倍数 资料里面增益过大 调整为电路里面的参数 此时约为48倍
C7(C8)接入反馈网络 使电路变为交流反馈 可以有效解决输出中点问题 此时 低频截至频率为1.33Hz (够用了)

C20 (C21)为反馈超前补偿电容 一般用3P 5P 10P 等等 可以根据情况选择 甚至不用

C17 R18 R19 R20的作用 前面已经说过了 可以看看前面
R17 与 R18 作用相似 只是一个出现在+电源 一个出现在-电源
C5(C6) R5(R6)接1脚 可以吸收一部分差分级的高频信号 用于稳定电路
C09 (C10) 接在1(22)脚与7(17)脚之间 在钳位加1u电容起稳定作用 提供交流通路
L1(L2)为输出电感 对改频信号起一定抑制作用 并联R23(R24)降低线圈的阻尼系数
C13(C14) R25(R26)为茹贝尔网络 吸收高频信号 起稳定作用

剩下的一堆电容都是旁路退耦什么的 就不解释了

重点说一下自举（请参考内部图和外部图）
C11(C12) R13(R14) R15(R16) 为自举 静态时 输出点电位接近于低 而电容经过两个等值电阻分压获得供电电压单边一半的电压 当输出动态信号的时候 使7(17)脚电位总是低于输出 从而使TR5(TR16)始终获得足够的偏置电压 不会因为输出信号而影响偏置

正因为如此 自举电路才会有耐听 低频下欠深 等特点 所以不能随意说这种电路过时
不过 要想达到理想 平衡的效果 这个电容 可是至关重要的 它直接关系着声音的特色 选好这个电容可不是那么容易的 于是 一些朋友给了另一种思路 就是用恒流源 代替自举~

虫虫小林

提到恒流 貌似很少有人用在4191系列的厚膜上
之前由于做的自举电路太多了 被很多人鄙视  
做4191V的时候 很多耳朵挑剔的朋友指出了自举电路的不足 建议该用恒流
于是 在老周的通力配合下 做了恒流版本的4191X
恒流 顾名思义就是恒定电流
前面自举是把电位举高或拉低 使三极管偏置电压不变
而恒流则是固定三极管上所通过的电流
一个可以达到更好的动态 一个趋于整体平稳 这样就可以为制作4191带来更多的选择

首先 上图


一样提供PDF格式文件下载 看不清楚的朋友 可以下载PDF放大察看
STK4241II横流.rar (57.82 KB, 下载次数: 12165)

2010-1-18 06:16 上传

点击文件名下载附件

电路分析 （蓝色部分与上一贴蓝色部分相同 直接复制过来的 懒得看可以跳过）

内部静音部分 这部分虽然不是很重要 但是如果不看这部分 整个电路是说不通的
11脚 为电源- 10脚位内部TR10 B级 9脚链接100欧至6脚 10  11 两脚之间链接两个1K电阻
这样TR10导通 从而6脚获得一个低电平 也就是电压级的-电源 给静音脚（8脚）低电平时 相当于10脚接地 切断电压级供电 静音启动 也就是说 正常工作的时候 6脚可以认为是电压级-电源
C17在通电瞬间让10脚接地 起到开机静音功能

知道6脚的状态之后 开始分析整体电路
一样 功率放大器的放大部分 可以看作是一个大功率的运算放大器
R1(R2) R3(R4) C1(C2) C3(C4) 构成滤波电路 就是高通+低通 把输入信号范围限制在一个安全的区域
公式为1/(2*п*R*C)
通过计算 输入信号范围为1.29Hz~338KHz (感觉有点宽 宽点好 显得丰满 )

4脚为反向输入 R7(R8) R9(R10)是输出反馈采样电阻 控制放大倍数 资料里面增益过大 调整为电路里面的参数 此时约为48倍
C7(C8)接入反馈网络 使电路变为交流反馈 可以有效解决输出中点问题 此时 低频截至频率为1.33Hz (够用了)

C20 (C21)为反馈超前补偿电容 一般用3P 5P 10P 等等 可以根据情况选择 甚至不用

C17 R18 R19 R20的作用 前面已经说过了 可以看看前面
R17 与 R18 作用相似 只是一个出现在+电源 一个出现在-电源
C5(C6) R5(R6)接1脚 可以吸收一部分差分级的高频信号 用于稳定电路
C09 (C10) 接在1(22)脚与7(17)脚之间 在钳位加1u电容起稳定作用 提供交流通路
L1(L2)为输出电感 对改频信号起一定抑制作用 并联R23(R24)降低线圈的阻尼系数
C13(C14) R25(R26)为茹贝尔网络 吸收高频信号 起稳定作用

剩下的一堆电容都是旁路退耦什么的 就不解释了

重点说一下恒流（请参考内部图和外部图）
恒流就是恒流源 恒流源就是不管两侧加多大电压 两端流过的电流都不变
说一下这个恒流源的工作原理 地线电流 由R11(R12) D1(D3) D2(D4) 流至6脚 之前已经说了6脚为电压级的-电源
因为二极管正向压降是相对固定的 所以此时 D1(D3) D2(D4) 两个二极管上有固定的分压

1  当流过Q1(Q2) E级电流小的时候 R13(R14)上面分得的电压就会比较小 此时 三极管BE电压就会增加 从而增加三机关E极电流
2  当流过Q1(Q2) E级电流大的时候 R13(R14)上面分得的电压就会比较大 此时 三极管BE电压就会减小  从而减小三机关E极电流

为了方便一些人理解 把恒流源工作状态写成上述两个过程 而实际上 是动态平衡的 不会出现那种大幅度的变化 只是微微的调整 或者说是同时的

这样一来 7脚和17脚就会有恒定不变的电流流向电源- 内部三极管也会得到恒定不变的电流

横流采用恒流电路可以让三极管流过恒定不变的电流 摆脱因为自举电容自身特性带来的不足 从而使声音整体更加平稳 比如有人说的声音“不够硬”现象 就电路来说推动力还是很强大的 之所以不够硬 应该是自举电路对音色的影响吧

至于参数 采用自举的时候 流过内部三极管电流约为5.5MA 采用恒流之后 电流约为6MA

虫虫小林

电路设计方面 因为要考虑到画PCB 但是 两种线路总不能画两种PCB 吧 两个电路相同点很多 完全可以把相同点重叠起来 做一个两用型的PCB
自举中的对低电位电阻与恒流中的射极电阻公用一个封装 另外相同的元件不变 不同的元件分别划出来就可以了
在分别作出两个电路各自的图纸 用一个PCB就可以做了

为了避免误导 合起来的电路 我就不发了 有需要可以下载已经做好的 自举 恒流 各自的图纸

自举


看不清楚 可以下载PDF格式电路
STK4241II自举.rar (56.19 KB, 下载次数: 11651)

2010-1-18 07:56 上传

点击文件名下载附件
恒 流


看不清楚 可以下载PDF格式电路
STK4241II横流.rar (57.82 KB, 下载次数: 11211)

2010-1-18 07:56 上传

点击文件名下载附件


前面一直说 4241II 现在重点介绍一下主角 4191X
为了方便看图 我把原理图改了一下
如下图所示

（错误的地方已经修正过来了 - -）

说一下4191内部的一些特色
由TR3 R1 D1 TR19 R12 20 组成横流源电路 做为差分管TR1(TR15) TR2(TR16)的共射阻抗 可以提高 差分输入级的放大倍数 增加信号的共模抑制比

TR7(TR21) 具有隔离和屏蔽作用 使TR6(TR20)的输出信号 不易反馈到输入端 保证激励级的工作更为稳定 进一步降低失真 - -

接下来  就是PCB布线了 这也是至关重要的一部分 ~

虫虫小林

设计好电路 就算成功了一半 至于能不能完全成功 就要看PCB布线了
个人认为 要把电路的能力全部发挥出来 主要就看布线了
有人可能觉得 PCB布线不用很讲究 这种观点也是不可取的
特别是高频电路以及信号放大电路 没一根承担信号 如果输出的大信号不小心反馈给了前面 是很容易出问题的 轻则大信号不耐听 严重点会出现交流声 重则可能出现自激烟花

PDF里面给了一个PCB图
就是这个图

看了一下 感觉不是很满意 零件比较乱 没什么规律 布线也不是很完美 线路绕来绕去
而且板子比较大 不够紧凑

于是决定自己画个更好的 在这里感谢厚膜猫小朋友给我的OO板照片 虽然不完全一样 但是参考元件的结构对新的PCB布线还是有帮助的

有图有真相 先来个PCB图


PCB原则还是跟我以前的风格类似 元件尽量紧凑
单面板近两对称的设计 元件排列也相对平均 整体用了7跟飞线 而且都比较短 还算美观
地线参考PDF资料 并且作了一点接地的处理
电源从中间直接指上去 输出分居电源两侧 取消了上一版本输出和电源在板子上饶圈的现象
反馈网络在两旁偏上的位置 反馈基准接信号地
两册下方为自举部分 以及横流部分元件 可以根据自己需要安装元件
整版尺寸122mm*76mm 宽度仅仅比模块款出一个安装孔的大小
总体来讲对这个PCB设计相当满意

前面各种准备活动做好之后 后面就要开始做板装机了

虫虫小林

PCB 拿到手里之后 稍稍有些失望
这个厂家做的板子 的确比较抱歉
本来说做成浅蓝色 但是拿到手里的板子 浅蓝色的没有光泽 而且还有一部分墨绿色
问了厂家之后 知道 是厂家已开始没注意要求 用绿色阻焊做的 后来注意要求蓝色 于是又洗掉 做的蓝色
这板子真是杯具了
仔细检查过后 发现问题还不止这一个
板子上面所有飞线都没有标出 而且钳位电容极性没有标 我郁闷 好在有原图在手 没造成所大影响
其他方面来说 还是不错的

这次撞机一共装了两个板子 用浅蓝色和墨绿色分别做自举恒流两种模式

有图有真相 上图

浅蓝色板子 用于做恒流




墨绿色板子 用于做自举




来个合影


下面是主角 就是这次要用的4191X模块
正面


反面


一堆零件 为了方便区分 自举 恒流 两种电路不同的零件分开包装了

自举电容 用的ELNA棕神
输入耦合很想用尼康的无极 后来换成了松下的无极 速度更快一些
反馈网络的隔直电容（暂且这样叫）换成了尼康100U无极 体积很大 基本成为了一个亮点
两个钳位电容 以及电压级旁路 用的松下
另外三个10U小电解 用的ELNA
电阻根据需要选用不同功率的金属膜电阻
恒流的三极管用MPSA42

烙铁热了 开始干活

首先把电阻都装上


然后 安装其他小零件

一装机就忘了照相 就差模块的时候 拍了几张给大家过过瘾

有图有真相

两个成品放在一起 感觉还不错


整体效果也比较赞


横流电路 自举部分留空




输出电感线圈引脚作了一下调整 把线圈银线直接与圆弧相切 PCB也支持者中结构线圈


这样看感觉还可以




自举板


自举电路 恒流部分留空








照片照够了 装上两个模块 再来两张
看上去还是很有感觉的




PCB板安装完成 接下来需要找个散热器 接上电 试听了
时间已经不早了  先去睡觉 明天继续做

虫虫小林

既然要上电测试 必然要准备散热器
在家里的垃圾堆里面翻出了一个破破烂烂的散热器
清洗了一下还用铁刨花蹭了蹭
根据4191X的孔的位置 打了两个孔 然后功丝 倒角

有图有真相








拆机散热器　中间的６个孔是以前就有的　上面两个是新打的

首先测试官方自举线路

为了电路设计的更美观　整个电路基本上是对称的　当然信号输入也是
但是这样就造成了一个问题　一些分不清楚信号线与地线的朋友很容易接错

于是乎　就把其中的一个插座翻转180度
我自己做的是左侧

（左）


（右）

然后信号线插头也保持一致
以便于配合插座册顺序





安装散热器
用硅脂在4191X散热面画上几个S形 拧上螺丝就可以了
注意 螺丝不要拧得太紧 不然中间可能会敲起来 不利于散热


准备好牛 电源板


4191X接电之前先检查电压是否异常

交流双29.4


直流双40.8

没什么问题 准备通电

接上直流接线柱 接通牛电源  未见烟花 几秒钟之后 没发现什么异常
测量中点电位

有图有真相
左声道-3.0MV


右声道-2.4MV


就中点来看 还是比较理想的

继续测量
7脚 17脚 对地电压均为 -1.32V 工作点没问题 而且左右声道一致性很好
7脚 17脚 对6脚电压均为 36.6V 7脚 17脚 流入低电平的电流为36.6/(3.3K+3.3K)=5.545MA

有图有真相
7脚对地


17脚对地


7脚对6脚


17脚对6脚


接上喇叭 正常开声 先让我听一会儿

听了一会儿 昨天没睡好 有点状态不佳
继续更新

开始测试开进板恒流线路

顺序一样 先把信号输入翻转一下

散热器 直接用刚才的
电源也是刚刚用过的

上电 未见烟花

测量一下输出
左声道-3.9MV 右声道-2.8MV 貌似根刚才差不多
输出5MV以下 就算比较不错了

继续
7脚 17脚 对地均为1.32V
这一点根上面自举电路一致
7脚 17脚 对6脚分别为35.1V
R13 R14 上的电压为0.63V  7脚 17脚 流入低电平的电流为0.63/100=6.3MA 基本与官方线路相符

依然有真相 就不上图了

继续听

上电测试通过

一会儿吧听感写下来

虫虫小林

刚刚上电测试的是恒流电路的4191X 所以直接就上来听了
昨天凌晨由于夜静 不敢开大声 用自己的小4寸没什么感觉 现在也有时间了 也有条件 于是放开声音听了
还是喜欢的那些歌

首先 横流4191X

一下子听出来的 就是低频
可能由于取消自举 改用恒流的缘故 低频下潜不够深 但是坚韧有力
中频很圆润 木吉他 还有哼唱的嗓音都很不错 突出点在中偏下的地方
高频方面 耳朵不太好使 人声高上去感觉不刺耳 三角铁的声音感觉很真实 有穿透力 就可以了
总体感觉不错 横流没有我预想的那么死板 听起来很有力度 再有 就是感觉唱歌的人口齿比较凌厉 咬字比较清楚

拆散热器 听自举线路

线路安装完毕 继续听
跟恒流电路相比 低频下潜更深一些松软有力 给人很舒服的感觉 硬度不如恒流电路 （暂且说是硬度好了）
中频很圆润 略微显得有点散 跟恒流电路相比仿佛多了点梦幻的感觉
高频根上面对比了一下 人声高上去感觉不刺耳 三角铁的声音感觉还可以 但是综合起来听高频不是很开阔 不够自然 这也可能是杰崽鄙视自举的原因

综合起来
自举低频松软 下潜深 有弹性 恒流相对比较硬 力度方面都差不多 一种是软力 一种是硬力 软的感觉更好些
中频 自举感觉比较散 但是听起来比较舒服 很放松的感觉 恒流中频整体收的比较紧 清晰通透
高频方面 恒流比自举来的自然 感觉也比较好


2者都是一样的东西 以上都是2者比较出来的特点 如果没有比较 单拿哪一个 都很不错
X系列跟前面的V系列相比 X听感更好一些
发热方面 这次的散热器农的可能比较大 桌面中等音量 散热器保持在体温 - - 虽然理论上X比V系列发热量大一些 但是实际上2者发热量都算比较小的

总的来说这个线路我是很满意的

虫虫小林

写了好久终于写到这里了
从开始写到现在有几天时间了 由于一直是编辑已经站好位置的帖子
辛辛苦苦编辑完帖子 也不会被顶起来 弄得我很郁闷 都没激情了
最后还是坚持写下来了 为了那些需要资料的朋友们

这个电路从开始准备到现在有几个月了 我承认我效率很低  
但是不至于放空炮

好了 就写到这了 收工

杰仔

夜鬼林，还主具睡不？

randy1975

记号一个先！

看LZ完成效果

HiVi1120

哈哈 深夜一顶

Dogua

我来捧场咯
弱弱的问一下,41XX和42XX系列的厚膜板,在耐压允许的情况下,凡是引脚数相同的型号之间都是可以互相代换的吧?

虫虫小林

记号一个先！

看LZ完成效果
randy1975 发表于 2010-1-18 04:03 AM

哈哈 深夜一顶
HiVi1120 发表于 2010-1-18 04:10 AM

哇靠 大晚上居然还是被发现了

虫虫小林

我来捧场咯
弱弱的问一下,41XX和42XX系列的厚膜板,在耐压允许的情况下,凡是引脚数相同的型号之间都是可以互相代换的吧?
Dogua 发表于 2010-1-18 04:22 AM

看看PDF 自举那几个电阻可能取值不同 别的应该一样的 至少结构一样 就可以用一样的板

GEFENG

虫虫辛苦了。

虫虫小林

夜鬼林，还主具睡不？
杰仔 发表于 2010-1-18 01:59 AM

今天不睡了 明天陪接女友放学 - -

虫虫小林

虫虫辛苦了。
GEFENG 发表于 2010-1-18 06:55 AM

还行吧 大家顶贴就是我的动力