wfw-1a全金封孪生前级设计与制作

xielbfj

wfw-1a前级制作
一、动因：
    多年来，一直想按自己的思路diy一台机器，想把自己的一些理念，设计在电路中。随着pcb制作越来越容易，自己设计原理图，自己开板diy不再是梦想。前不久在论坛收了两只不错的日本antrim火牛以及一些小金封lt317/337，于是决定用这些材料做一个前级。
二、电路设计
    严格的说算不上设计，应该都是在别人框架的基础上加以修改，适合自己。
    最终我选择共源共基输入，平衡电压放大的三级结构前级。
    在元件选择上，由于对市场上元件品质的担忧和元件配对问题，我选用了全孪生二手晶体管作为整个板子的核心器件。我对金封管情有独钟，所以我特意全部选用了全金封全孪生CAN封装的晶体管。
    输入级采用了Q1:2n5911与Q2:lm394构成的共源共基电路，电流设定为单管1.5ma，加大电流可以增大输入级的跨导，提高电路的转换速率，但考虑到这是前级电路，放大倍数并不高，没有刻意追求高转换速率。因为场效应管的原始跨导较低，电流设定为1.5ma，所以没有再设立源极反馈电阻（通常数十欧）。Q3:2N2219构成输入级恒流源电路,恒流源偏置电路采用了简单的发光二极管偏置，其噪音低于稳压管电路，考虑到本电路采用了性能优异的稳压供电，对恒流源的电源抑制能力没有作特别处理，仅在发光管并联C17:47U电容，从仿真来看，纹波抑制能力已经完全能满足要求了。
    电压放大级用Q4:2N3810A孪生管构成平衡放大，也就是继续使用了差分电路，Q6：LM394构成了镜像恒流源，降低直流失调电压。该级电流设置为5ma。孪生管2N3810为低频低噪管，效果非常不错。差分对管设置了47欧的射极反馈电阻，以提高电压放大级的线形。C7*为主极点电容，考虑到输入级采用了共源共基电路，这个补偿电容用得小一些，有利于提高电路的转换速率，拓展频响。
输出级采用2n2219/2905金封对管构成射随输出。电流设置为10ma，甲类状态了。
    因为采用的都是低耐压的金封管，故电路的电源电压设置较低，众所周知，低耐压的管子，其特性往往优于高耐压的管子（注意：是往往，不是绝对，我怕有人吹毛求疵）。所以我采用同样是can封装的lt317/337稳压为+-18v供电。此电路可以在+-15----+-40v之间很好的工作。作为前级，电压放大倍数约为6倍的设计情况下，没有必要采用高压供电，固然，同一只管子当Vcb增大时，Cob降低，但我这些管子的节电容不比高耐压管，其本声指标就很不错。众所周知，随着温度的升高，晶体管尤其是场效应管性能劣化倍增。考虑到热稳定和低成本，所以低压供电是不错的选择。
原理图如下:

三、pcb设计。

    我采用了板厚1.6mm ,铜箔70um（2oz）的FR4敷铜板，赞一下打样的工厂，大厂风范，品质很好。研究了很久pcb布线，这是第一次开板，算是处女作了（过去热转印腐蚀过）。在布线上我费尽心思，个人觉得非常满意。哈。但是很遗憾，由于疏忽，一个元件没有布线，有个小bug，所幸，问题不大。
特别想提到我自认为的几个亮点：
  1、地线设计是音响电路PCB设计的重中之重。我的PCB设计优先考虑地线，PCB上电源地，退偶地，信号地各自独立，都采用较宽的铜箔，退偶地回归到电源地，信号地与电源地在星形接地点回合，形成本机的0电位参考点。采用一点接地，不管搭配什么样的后级都不会形成地线环路。精确的地线布局，实现了信号的精准放大，为靓声奠定基础。

   2、退偶布线，很多PCB设计这同样忽视了一个重要问题，那就是退偶和滤波电容该怎么处理，总原则是，退偶、滤波必经过电容引脚，这是效果的保证。

   3、LT317/337的布线设计，我研究了大量的集成稳压电路布线要求和这两个元件的DATESHEET PDF资料，收获颇多，在取样设计和布线上受益匪浅。一是反馈点的选取，对稳压性能影响极大，我采用了“双线制”布线。二是，参考地线如何布局，正确的是退偶地和稳压参考地各自回到电源地。这些细节决定了品质。
希望我这些经验,能给设计PCB的朋友一些帮助。算是普及一些基本知识吧。
四、安装与调试
    金工一向是我的弱项，就不再展开。
    按照设计的元件参数细心安装，通电调节稳压值后一切正常，中点一声道0.9mv而另一声道3mv，交换2n5911后发现，一切源于2n5911的误差电压，查看2n5911的资料，该管最大偏移为10mv，场效应管的离散性明显比BJT大。我没有设立中点调零电路，我想3mv我能接受。更换不同的2n5911得到不同的中点偏移。但我手边没有更多的管子，所以没有再深究，有机会了用ls844相信能够完美。检测各级工作点，与仿真和计算值吻合。








五、听音（听音带有主观性，仅供参考）
    电路本声设计了两种负反馈形式，一种是无源伺服形式，由1m电阻和10u电容决定低频截至，感觉干净利落，但偏紧偏硬，后采用传统的隔直电路感觉满意，由220欧电阻和1000u电容构成，对比采用470u、560、680和1000u,各有特色，我喜欢听ROE 1000U金子弹，感觉颇有胆味儿。
在自己家听音后拿到几个烧友家比较高端的器材进行对比听音，效果很满意。
    配置如下：
    转盘：马克31.5
      解码：Audio Synthesis DAX-2
      功放：马克23.5  美国精神 T800 麦景图275桥接
    音箱：B&W 801
      对比前级：麦景图C22胆前级，美国精神 T2晶体管前级 PS解码带前级等。
    听音结果：麦景图C22以其独特的淳厚人声在人声频段独占鳌头，我的前级人声稍逊于它但差别不大，而在高地频段绝对领先于C22；T2在解析力方面非常好，但总感觉吵耳，没有我的前级耐听，综合评价：我的前级很有胆味儿却又不乏解析力，人声绝对在晶体管集中首屈一指。解析力适中，温暖而又不乏带宽，我想得益于全金封孪生管和我的E牛的功劳吧。更换负反馈电容能有不同的听音效果。
    同时对功放也做个评价，我个人很不喜欢胆后级，除了人声，似乎没有别的优点了，麦景图275亦是如此，过早凋谢的高频和弱而硬的低频，我很不喜欢，不过听起来没有晶体管机那么吵耳，显得柔和些，倒是真的。T800标称是单声道200瓦纯甲，但我个人感觉不像。资料查了一下，似乎是G类功放，有待确认，听感上中高频还不错，低频偏软，控制力不太好。这三个功放中，我最喜欢的是马克23.5，虽说在马克大家族中只算不上高端，但听起来感觉声音比较平衡，高中低频兼顾。我很喜欢。
   
   
   
   
六、缺憾
    首次设计PCB，封装还做得不够好，另外没有采用整体设计，有些遗憾。
总体感觉是成功的，为我继续设计后级电路奠定了基础也树立了信心。
请各位高人指正。

nblxh7996

价多少？

罗马后裔

这种金封小管ft值比较低 声音应该不会太细腻
楼主板子画的不错

xielbfj

价多少？
nblxh7996 发表于 2011-7-11 17:48

    非卖品.

xielbfj

这种金封小管ft值比较低 声音应该不会太细腻
楼主板子画的不错
罗马后裔 发表于 2011-7-11 18:18

电压放大管2n3810  Ft=100m,够了。

ob44474

肥婆是比较难推的 上pass A2 加 P1.7

nym2151

不错,但还是把甲类后级搞上来吧,我比较喜欢甲机,最好是直刻的

nym2151

甲类后的声音听听高手的意思意思,声音什么样,比已类,甲已类来做比较

prash

老兄，泉州哪里，有机会过去验收

xiniu

好设备,何时出套件?

yongming2010

终于出来了!精神上支持你!

mygod2008

板子画的漂亮！学习！

啊强DIY

楼主把pcb改好让大家也玩玩

xielbfj

老兄，泉州哪里，有机会过去验收
prash 发表于 2011-7-11 19:48

    晋江市区,我拿到附近好几个烧友家验收过了,欢迎交流.

xielbfj

肥婆是比较难推的 上pass A2 加 P1.7
ob44474 发表于 2011-7-11 19:30

    p1.7我弃用了。

xielbfj

楼主把pcb改好让大家也玩玩
啊强DIY 发表于 2011-7-11 20:18

    打样了10套，几个朋友拿完了。

xielbfj

好设备,何时出套件?
xiniu 发表于 2011-7-11 20:01

   不好意思， 不出板，也不出套件，纯属个人爱好。

akg-audio

啥时候出空板啊?  板子设计不错  整流管部分还是有待改进

bw9922

回复 18# xielbfj
这是参赛作品吗？