带胆管输出的CD机

pli

11楼的朋友说得对。可以用恒流源来补偿DAC的电流，从而保持零信号时电压输出值
为零。这样就找回了因DAC零信号输出电流损失的动态范围。但是我不想用晶体管做
恒流源。想就利用CD里现成的稳压源产生一恒流来补偿。问题是这样的恒流源是否
足够好。下面是一些简单的计算。
假设Vout接电子管栅极，输入阻抗极大以致输入电流为零。



可以看出，当Vcc/R1=Idac时，Vout=0.我们只要在DAC的13脚注入一个相等于DAC的
偏置电流，DACl零信号输出电压就等于0。DAC的输出动态范围增大了一倍！上面这
个公式还定性的给出Vcc和R1的取值要求。这里是用一恒压源串一电阻来实现恒流源
的。Vout因为引入恒流源而减小了(1+R2/R1)。如果R1>>R2的话，输出电压减小可以
忽略。同时，Vcc必须非常稳定，如果Vcc随DAC输出变化的话，Vout就会被这个变化
调制，而引起失真。可幸的是Vcc变化对Vout的影响被减小了R2/R1倍。这可以从对
Vcc取一阶导数看出。所以，这个方法的关键是两点：1，Vcc必须非常恒定；2，R1>>R2。
图方便，我用CD里稳压的5V做Vcc。这样5k电阻正好给我1mA电流。R2我取200欧，
R2/R1=0.04。Vout减小4%，完全是在可以容忍的范围内。因为这里只从Vcc取2mA的
电流，因此而引入的电压变化应该很小。7805因为负载变化引入的电压变化是在mV量
级，这个变化在乘一个0.04，几乎在uV量级了。引入的失真相应也很小的。如果还
不放心，可以在现成CD的稳压输出上再加一级稳压。
从原理上说用共栅做I/V转换也可以。但DAC的输出零点，取决于Idac和共栅极静态
电流的精确平衡，一旦共栅级的静态电流变化了，DAC的输出偏置就会变化。所以我
感到还是用纯无源I/V转换容易。

doctorqianbing

不知下图分析是否得当（假设DAC静态时没有直流成分，否则也可通过设置合适的偏置来解决）。如果可行的话，通过选用合适的电子管甚至可以将其栅极直接接到-5V上。如果嫌共栅电路输出阻抗太高，可在后面再接一级直耦阴随。

pli

回复 22# doctorqianbing

原理上可行。这样的好处是I/V转换和放大在同一级实现。调整偏置也可以改善动态
范围。不过真正解决动态范围还是要用运放才行。因为电子管为电压控制器件。这
里电流的改变依赖于栅阴电压变化，阴极电压还是会有摆幅。
另外，如果管子性能变化，电流就会失去平衡。这样就会有问题了。
谢谢对本文提出新意。

doctorqianbing

回复 23# pli
pli兄说的有道理，小弟只是凭空臆想而已。
看过兄的多篇大作，深受启发，尤其是最近看到这个帖子http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=177889
以前被这个问题困扰，只是猜测，现已得到证实。
请继续原主题，不再跟帖打扰。

pli

回复 24# doctorqianbing

老兄客气了。谈不上打扰。您让我又多想了一些，多学了一些。应该谢谢了。有问题
和想法请随时发贴。

火星计划2009

只是缓冲吗

pli

回复 26# 火星计划2009

不是，必须有电压增益。

kenny

回复 22# doctorqianbing

这个构思很好，阴极电位变化是正常的。电子管是压控器件，阴极电位不动，怎么有放大呢。恒流源相当于一个深度的K反馈，管子只要不老化太厉害，性能变化是不大的。而且电子管电压放大肯定比运放宽松。当然要0.00x%的失真率就不可能了。

pli

所以无源I/V转换电路就是两个电阻串联。R1=5k,R2=200. R2同时又是输入级的栅极
电阻。DAC直接DC耦和到输入级的栅极。联接R1的Vcc取自CD机内的稳压的5V输出，
最好接CD机内为模拟电路所用的5V。
2。电压放大。
这部分说简单很简单。但说复杂又很复杂。说简单这就是一个电压放大级。说复杂
因为这类似于一个前级，谁都没这个胆儿说自己的前级设计最好，虽然都是玩胆的。
我没玩过前级，所以设计也就是按书上写的方法和公式。先定指标，然后设计。但
我会把一些原理和公式写下来。有兴趣的朋友可以自己试试。
1。 电压放大倍数。 DAC的电流输出为1mA，用200欧的I/V转换电阻，电压幅度为+/-200mV。
假设CD输出为1.5Vrms，其峰-峰值电压为+/-2.12V。电 压放大倍数为11倍。
打算引进一点环路反馈来改善频响和失真度。所以11倍是闭环电压增益。
2。 反馈电路计算。 因为不想多用电容，而输入级的栅极没有直流电压，环路反馈
设在输出端到输入级的栅极，属于并联-并联反馈。反馈系数 f 暂时 取0.025。栅
极电阻 Rs=200，反馈电阻Rf按下式计算，
    Rf=Rs(1-f)/f
f值最后可由听感来最后定。
3。开环电压放大倍数。 因为已知闭环电压放大倍数A和反馈系数 f。开环电压放大
倍数A0很容易用下面的公式求得。
   A0=A/(1-Af)
根据上面的取值，开环电压放大倍数为15.2。
到目前为止，用什么管子和放大器的电路结构还没有决定。先来定电子管。这应该
很容易，除了有足够的电压增益，这里最重要的指标是噪声。因为无源I/V转换信噪
比不理想，应该想办法尽量降低放大器对系统噪声的影响。所以，低噪声管为首选。
如5721，7025，12AX7。所以这里选最常用的12AX7 作为输入级放大管。采用共阴极
放大。这样电路简单，放大系数高。下一个问题是用一级放大还是两级放大。我这
里选用高增益的单级放大。用单一输入级完成电压放大。这样可以尽量减少电子管
放大部分对系统噪声的影响。因为从系统的总体噪声来看，输入级的噪声对系统的
影响最大。对多级放大器的系统来说，系统的噪声系数N是按下式计算的：

N=N1+(N2-1)/G1+(N3-1)/G1*G2。。。

N1是第一级的噪声系数，G1是第一级的增益，而N2是第二级的噪声系数。可以看出，
要想减少第二级噪声系数对系统总体噪声系数的影响，输入级的放大倍数应该越大
越好。所以，这里的设计理念是，用低噪声管来减低输入级的噪声，而用高放大倍
数设计的输入级来减少后级对系统噪声的影响。

atang

顶帖，学习！

老渔夫

看起来不错

pli

4。输出极。
  输出级这里用了12AU7做成阴极输出。这里主要的考虑是两点。1。给前一级提供
高的输入阻抗，以保证输入级有高的电压增益。2。排除输出级的密勒电容对频响的
影响。因为12AX7的高内阻管，无法驱动低的容性阻抗。

3。低通滤波
   这里的滤波是利用反馈网络。并在反馈电阻Rf上的电容做一阶的低通滤波。因为
PCM61 是8倍的oversampling， DAC的取样频率远离音频，低阶的低通滤波就足够了。
用低阶滤波的另一优点是相应引入的相移小。这里的3dB带宽选50kHz。Rf=8k, f3dB=50kHz,
.

   Cf=1/(f*Rf)=0.0029uF

Rf 和Cf 可以在最后根据听感取向作最后调整。

这样整个放大器的电路结构就定下来了。这里是放大器的总体电路图。

关于电路的几点说明。

1。这里用了shunt-shunt反馈。这种类型反馈不但降低输出阻抗，同时还降低输入阻抗。其主要原因是DAC是电流输出，

     最理想的负载是虚地，所以低输入阻抗实际上更容易和DAC匹配。

2。这个电路的开环放大倍数比预先设计值高。这是出于两点考虑：1，最后的反馈量大小没有定，开环放大系数稍大可以让

    反馈调整更灵活点。2，电子管是高电压工作，几伏的电压摆幅依然是属於小信号工作，对系统的线性度不会有影响。

    而高电平输出对增益不高的后级来说是有好处的。

3。输入级偏置的选取是出于如下的考虑。一般12AX7的偏流是取在1mA。但在网上看到说低的偏流可使12AX7胆味浓点。
    再看M7的第一级偏流仅为0.25mA。 所以输入级偏流取折衷为0.4mA。这样同时屏极电阻可取大以保证高的电压增益。

pli

电路定了。改装就容易了。
因为空间太小。电子管，变压器和主滤波电容都采取卧式安装在背板上。见照片。
焊接不好看，但能用。联接胆输出到DAC很简单。先断开连在DAC13脚上的两个电阻。
然后用屏蔽线联接13脚和12AX7的栅极。没用电容，直流耦合。5V的电压源取自DAC的
5V模拟供电。接上恒流源后DAC输出从原来的0,2V降到0.04V。因为元件不多焊接也
简单。

断开连在DAC13脚上方框中的的两个电阻




屏蔽线联接13脚和12AX7的栅极






5V的电压源取自DAC的5V模拟供电


DAC输出从原来的0,2V降到0.04V



完成的CD机




听感上很好。声音很通透。好像比CD的运放圆润点。

夜猫哥哥

回复 33# pli


    学习了   先记号一下 菜鸟以后改的时候还请您多指教一下  先谢谢

loudmo

想法不错，顶顶

doctorqianbing

pli兄可看一下这个http://www.diyaudio.com/forums/d ... -i-v-converter.html
与小弟的那个建议有些接近，而且是经过实做的

pli

回复 36# doctorqianbing

谢谢分享。有时间可能会试试。略微麻烦的是在 这种工作状态下，DCA的直流输出和
胆管的直流工作点搅和在一起了。
那个ZEN I/V 转换看起来也挺好玩的

lgg168

好似工程唔细呀

bg7mrj

请问TDA1540可以直接用32#这个原理图吗？

pli

回复 39# bg7mrj

这个电路只可用于电流输出的DAC。老兄可查一下1540的datasheet。要小心的只是做
I/V 转换的电阻值选取。其于部分不用改变。