仿莱曼耳机放大器(2013参赛作品)

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 12:14

本帖最后由 HQ 于 2013-7-2 22:35 编辑

Lehmann audio black cube linear (莱曼耳放）绝对是不少烧友耳放中的“施特劳斯” ，它和SENNHEISER HD600 , HD650 搭配所谓珠联璧合，天下无双！被HI-END器材展评价为森海塞尔HD650的最佳搭配。
莱曼在负载300Ω时功率为200mW，在负载60Ω时功率为400mW，频响10Hz-35kHz，信躁比95dB。
德国的发烧唱片公司STSDIGITAL和荷兰THE MASTER 录音室都选用莱曼耳放作监听用途。
它的搭配SennheiserHD600连夺四届欧洲金耳朵大奖，连续数年入选美国Stereophile发烧天书A级榜，实力不凡。

我已将无线电与电视2009年11期的耳放专题看了很多遍，了解到几款有名气的耳放，如SOLO ，莱曼，拜亚，电子管耳放。反复比较，个人认为还是莱曼适合自己的。
静下来详细分析了电路原理及材料搭配，开始了此次仿制。

整个过程要力求环保，合理，尊重原机的理念及用料，并试图做些改善。希望烧友多做指点，分享经验。开心的玩，就会玩得开心，不足之处，也请宽容对待，力求做得更好！

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 12:50

先让我们来了解一下SOLO ，莱曼的线路设计吧！附送一个电源部分，方便大家分享！

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 13:00

查阅过许多的曾经的仿制莱曼耳放的前辈，也一直在思考原始原理图里的一个疑问，为何主滤波电容要并联一只1.5UF 的无极电容，这样的设计本意又是什么？难不成就是要压制它的高频段，目前我还没有寻到比较认可的回答。
这个图纸网上搜到的，比较认同，大家来看看。

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 13:33

本帖最后由旭秋原于 2012-8-15 13:49 编辑

从原理着手,分析电路：
先了解一下什么是乙类互补电路和交越失真（网上搜得原作者LIUKAI007，分享学习）
乙类互补
乙类互补.jpg

乙类互补功放电路，有时又称作OCL(Output Capacitorless输出无电容)电路，在此电路中T1和T2一个是NPN管一个是PNP管，但特性对称，称之为互补管。电路采用了正负电源供电，静态时，T1和T2均截止，输出电压为0。假设两BJT的截止区域很小，输入正弦信号时，当Ui>0,也就是信号处于正半周期时T1导通、T2截止，电流方向如图中实线所示；当Ui<0时，也就是信号的负半周T1截止、T2导通，电流方向如图中虚线所示。所以在一个正弦波周期内两BJT交替导通，正负电源交替供电。对于BJT T1只有半个周期工作在线性放大区，这种工作状态叫做乙类。这两个特性相同的极性相异的BJT交替的的工作方式称为“互补”。但是很多情况下BJT并不是理想器件，截止区不能忽略，这时在输入信号很小-在过0点附近时，无法使BJT导通而工作在线性放大区，输出端没有信号，只有当输入信号高于导通电压（硅管0.7V、锗管0.3V）时才导通工作于放大区，所以在0点附近的小输入信号没有得到正常的放大，输出信号产生了失真，这就是交越失真。交越失真.jpg

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 13:38

甲乙类：
在乙类互补功放电路中无输出耦合元件，所以不会影响电路的频率特性，有整个音频段均衡的优点，而甲类电路始终工作在线性区所以没有交越失真，集两者之长，就有了甲乙类互补电路。

静态时，从+Vcc经过R1、R2、D1、D2、R3到-Vcc有一个直流电流，D1、D2加上R2的压降略大于T1和T2的导通电压，这样T1、T2都处于微导通状态，由于两BJT极性相反而特性相同，所以两BJT的集电极电流Ic1和Ic2同样大，从+Vcc经T1和T2流到-Vcc，所以负载上是没有电流的，当叠加正弦的输入信号Ui时，因为T1和T2都已经微导通，所以Ui叠加到基极后，T1和T2都处于线性放大区了，避免了小信号叠加到基极时而BJT还处于截止状态所产生的交越失真，而两BJT导通时间都略大于半周期，此时为甲乙类工作状态。

甲乙类线路.jpg

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 13:46

本帖最后由旭秋原于 2012-8-15 13:51 编辑

莱曼电路是很巧妙，利用Q1和Q2将末级功放管Q5和Q6的静态工作点进一步抬高，将电路的甲乙类互补工作状态变成了甲类互补工作状态。虽然甲类电能效率低，但是作为耳机放大电路，其输出功率小，所以合适。这个电路形式集中了甲类的失真很小，互补电路无输出耦合元件使音频均衡的优点。
功率级.jpg

莱曼电路的前级电压放大采用的是典型的电压串联负反馈电路
前级.jpg

其输出电压计算公式是：Uo=(1+R2/R1)Ui

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 13:54

本帖最后由旭秋原于 2012-8-15 14:03 编辑

电压级.jpg

此部分的实际电路如图，当不接入R1A和R1B时、接入R1A、同时接入R1A和R1B时，其电压放大倍数分别是: Av=Uo/Ui=((1+R2/∞)Ui)/Ui=1+R2/∞=1 注：∞为无穷大，所以R2/∞为0，也就是电压跟随器状态
Av=Uo/Ui=((1+R2/R1A)Ui)/Ui=1+R2/R1A =1+4700/2200=3.14
R1A和R1B并联的阻值：
R1=(R1A*R1B)/(R1A+R1B)=(2200*680)/(2200+680)=519.4Ω
将R1代入：
Av=Uo/Ui=((1+R2/R1)Ui)/Ui=1+R2/R1=1+4700/519.4=10
利用放大倍数转换成增益的公式：
G=20lgA 注：x=lgA表示以10为底A的对数为X，也就是说10的X次方等于A
分别求得其增益为0dB、10dB、20dB，也就是PCB上标注的不同拨码开关组态下的各增益水平。

旭秋原 · 发表于 2012-8-15 13:59

本帖最后由旭秋原于 2012-8-15 14:01 编辑

电源部分可以分为整流、滤波、稳压3个部分：
整流部分采用了快速恢复二极管并联金属化聚丙烯薄膜电容的全桥整流电路
滤波部分采用大容量铝电解电容4700UF/40V 并联小容量无极薄膜电容（0.1UF~1.5UF/63V )，其目的是为了滤除各种交流噪声，
稳压部分采用了三端稳压器LM317和LM337来获得+/-15V的电源，其电压调整端的分压电阻分别并联了无极薄膜电容，减小输出纹波。

三端稳压器
稳压.jpg