[DIY制作] 为何我要DIY前级分频功放?

[复制链接] 查看: 37003|回复: 101

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2013-12-20 11:13 来自手机端 | 显示全部楼层
aimmqqm 发表于 2013-12-20 10:43
前级分频采用一阶无源的,也许更适合烧友自制,只是喇叭难找。我曾经的做法是采用两阶衰减式,后面接个几倍 ...

那六枚运放是这么加的:输入两声道各一枚,高音缓冲两声道各一枚,低音缓冲两声道各一枚。
头像被屏蔽

54

主题

4

好友

1万

积分

禁止发言 当前离线

UID
118932
帖子
14140
精华
0
经验
14228 点
金钱
14167 ¥
注册时间
2009-7-18
发表于 2013-12-20 11:26 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2013-12-20 11:44 来自手机端 | 显示全部楼层
根据目前的研究结果,后面打算这样升级系统。

买个谐振峰比较小的喇叭换换。

买个功率分频器,做点打磨。

前级用rc二阶分频,分频点是交叠的,高通1khz,低通10khz,这个是分给功放用的。

功放经过这样的分频设计压力小,适合diy,低音用个lm3886就是极品了,10k的频宽,大材小用。

高音部分用单端,甲类,还加负反馈,1k到44k的带宽,小功率,毫无压力。

最后功率分频器拆开用,高音输入,低音输入分开走。分频还是得靠lc。

这样一个系统值得玩么?

8

主题

0

好友

1234

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
18845
帖子
1685
精华
0
经验
1234 点
金钱
1172 ¥
注册时间
2007-2-12
发表于 2013-12-22 16:51 | 显示全部楼层
ray_long 发表于 2013-12-18 14:31
这个还没听说过,给点资料先看看,可否?

百灵达Dcx2496处理器,三进六出电子分音,自带均衡功能,功能强大,可去百度找说明书。

0

主题

1

好友

282

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
28714
帖子
382
精华
0
经验
282 点
金钱
279 ¥
注册时间
2007-10-13
发表于 2013-12-22 19:16 来自手机端 | 显示全部楼层
所以厂家出了均衡器这产品就是解决楼主这问题的。

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-7 13:03 | 显示全部楼层
从圣诞节玩到元旦节,玩爽了,现在又回来了,记记流水账,给大家当个拍砖的靶子。
还是继续频响的调整问题。首先要感谢前面的朋友推荐用专业均衡器来调整频率响应。确实是个好办法。不过,我查了资料发现这些玩意都是拿运放做的,使用的都是有源滤波器。也就是说业余的也能做,运放做起来不简单么,然而也有许多其他问题,比如计算有源滤波器很复杂,能算出来的,起码达到电子技术专业的本科水平了,另外加的运放太多了,花在焊机的时间也不得了。另外,音质也可想而知,真是劳民伤财啊。
我google到很多频响调整的实例,均衡器算是最常用的一种。还有加在音箱里的,在二阶功率分频器的后面加入了一个LC的陷波器。其实还有数字滤波器,这个才是最好的。
为了这个数字滤波器,我又找到一个不错的东西,拿出来分享一下。
现在大部分人都不用CD机,而是听无损,所以基本都是电脑+DAC。像我就算买了CD,也都是压成无损,然后放到电脑上听的,电脑软件实现的数字滤波器就是最廉价,效果也能满足要求的。我就找到foobar2000这个软件,可以实现数字滤波。这个软件支持一个叫做Effect DSP的插件,配置这个插件,使用里面提供的一个notch filter的功能,就可以做陷波。我后面花点时间研究一下这个插件,改一个Q值和gain值可调的版本。目前只有频率可调,Q,gain是固定的。
这样我使用二阶RC滤波器做二分频功放,在电脑里面先做一个数字陷波,DAC出来进功放,这样我的问题就解决了。这个计划实施起来有3个步骤。我先要搞定低音功放,然后是高音功放,最后是数字陷波。DAC就买一个了。

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-7 13:07 | 显示全部楼层
本来低音功放用LM3886直接就搞定了。但是这样做一点也不好玩。什么也不能调,音质来说,骨灰老烧和菜鸟阿猫阿狗做出来都一样。
所以我还是打算安装一个分立元件的,经玩,音质就慢慢折腾吧,呵呵。电子管的系统电压高,说不定调试的时候会电到自己,算了吧。场效应管的系统没怎么研究过,留到以后吧。最后就只能拿我手里的东芝管做了。
比较了很多的电路,都是名妓。大部分都是甲乙类的。都是很典型的差分电路,结构差不多。
最后我还是对quad的那个系列最感兴趣,不是差分的,静态工作点都不用调,选用正确的元件,焊上就能用。电压放大部分,3级的达林顿,电路简单,放大倍数极高,我很喜欢。输出是用准互补的,我最近才认识到PNP和NPN的特性曲线其实不是很一致,所以有些电路设计特地用准互补。那个互补推动管的电流变化范围比较小,线性容易保证,而真正担任大功率电流放大的输出管电流变化范围很大,放大倍数的波动也比较大,同种类型的管子,放大倍数的变化是一致的,所以产生的上下半周的波形是一致的,如果是不同类型的管子,产生的波形可能是上面胖,下面瘦。而不是要胖都胖,要瘦都瘦。1969就不是用的互补输出,尽管上下波形的振幅不能保证一致,但是形状胖瘦是一致的,据说这样的听感比上下形状不同要好一些。
我的下一步先从3级达林顿开始试验,这个玩意开环增益很大,不知道噪音大小如何,需要试验看看。我使用的是滤波电压而不是稳压电源,通常用差分电路对电源纹波有很强的抑制作用。而像quad这样的3级达林顿是如何做到低噪音的呢?
Quad的输出级很怪,需要很多二极管,我不喜欢这个设计。二极管也是有分布电容的,而且也有非线性。何必加这么多啊!
我打算改成互补输出的,简单一点,不需要那些二极管,理论上准互补应该会更好些,留到以后再实验吧。万一电压级做出来效果就不好,在后级花时间就白费了。
刚刚收集了一些5551,5401, 等找齐电阻,就焊一个3级达林顿试试。焊好就上图上照片。

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-13 14:18 | 显示全部楼层
上次说的那个三级达林顿噪音太大,直接丢弃不用了。

Quad606里面用的是恒流二极管,还有一个恒流模块。我用的是简单的三极管恒流器,估计不能达到那个效果。

为了继续给我的低音功放寻找方案,开始电流倾注式的实验,如果电流倾注式的不错,那就太好了,因为电倾散热很容易,又没有温度补偿,需要的调整也不多,非常适合DIY啊。

我做电倾,当然不想直接拿Quad606的线路来做,还是嫌复杂,三级达林顿的实验既然失败了,我就干脆改用运放来做。设计了一个电路如下图:




线路相当简单,运放直接推互补达林顿,无静态电流无温补。


试听了一下,因为我是用的前级分频音箱,所以试听的时候只能是分别接高音和低音。接高音印象很深刻。高音相当干净。这么简单的线路,我大为吃惊。我之前做过经典AB类线路,静态电流调不好的话,声音很刺耳,也做过失真校正的线路,费了很大劲,但是听不出什么改善来,这个电路这么简单就OK了,想想真是蛋疼。

但是接低音问题就来了。超低频意外的过于强劲。也在坛子里看到有朋友说,仿制了Quad606,开小音量也能欣赏到强劲的低音。我个人觉得这个是缺点不是优点。通常小音量低音会比较弱,是因为人耳的响度敏感度造成的,不必要求功放补偿,有人发明了等响度补偿的音量电路,专门做这个事情。

我还观察到一个问题,我的电倾在放摇滚和交响乐的时候,一旦碰到全音域,大量乐器一起响的时候,声音异常含混不清。我有和集成功放比较过,这个电倾似乎比较严重些。给人的感觉是控制力非常弱。当然低音扬声器放频率高一点的声音本来就有这个问题,不过真的不至于这么严重。另一方面,当播放的音乐只有一两个乐器响的时候,声音又好得惊艳。貌似控制力很弱。

问题还没有完,还发现高音部分太强,虽然不刺耳,但是太响也不舒服,于是我加二阶的RC低通滤波器,仍然能听到高音。为了双保险验证,我又拿了漫步者小音箱来对比,漫步者在二阶低通之后就彻底的没有高音了。为什么接这个低音扬声器就会有这么强的高音呢?我的集成功放也试了,只会听到那个谐振峰,高音还不是特别突出。但用电倾似乎整个高音部分都被加强了。

这一切的现象和输出阻抗过高的表现很像。难道到电倾的输出阻抗比较高?这个不理解啊,我用了运放做深度负反馈,160db的增益,输出阻抗降低到1ohm以下应该没什么问题吧?

如果用输出阻抗过高来解释,基本能解释得通这些现象,我的低音扬声器有两个高阻抗的部分,一个是高频,由于电感性自然呈现的,还有一个是低音的谐振峰,我做的是倒相箱。高输出阻抗会让高阻抗的负载获得的功率大些,所以低音和高音意外被增强了。另外由于输出阻抗高,反电动势无法吸收,所以声音异常浑浊。

那个漫步者音箱是带有分频器的,内部有补偿,我自己改装的,阻抗曲线相对平直一些。除了低频的谐振峰,其他区域基本还OK。用那个漫步者实验的时候低频的那个谐振峰振的很厉害,纸盆基本都打底了。另外这个漫步者也没有听到高频过强的问题。高音是均匀的。

当接高音扬声器的时候,用的输出电容比较小,2u2F,谐振频率处的声音基本被过滤了,高音的电感量比较小,质量轻,所以阻抗以及反电动势影响不大。因此高音测试的效果相当不错。


结论就是电倾的低失真度应该是非常给力的,但是频率响应受负载影响太大,有点让人费解。



cd.jpeg

150

主题

33

好友

4004

积分
     

认证会员 当前离线

个人小店:cw68.taobao.com

Rank: 4

UID
141288
帖子
7982
精华
0
经验
4004 点
金钱
3559 ¥
注册时间
2009-10-20

认证会员

发表于 2014-1-13 14:20 | 显示全部楼层
楼主你这个帖子的标题取的很好,赞一个,这个标题很大一部分决定了它的点击率会高很多

34

主题

5

好友

6823

积分
     

版主 当前在线

Rank: 7Rank: 7Rank: 7

UID
507776
帖子
7262
精华
0
经验
6823 点
金钱
5986 ¥
注册时间
2012-7-1

社区贡献 论坛版主

发表于 2014-1-13 15:49 | 显示全部楼层
ray_long 发表于 2014-1-13 14:18
上次说的那个三级达林顿噪音太大,直接丢弃不用了。

Quad606里面用的是恒流二极管,还有一个恒流模块。 ...

68楼的图只是前馈电路和电流倾注电路并不完全相同,电流倾注电路为了消除负载的影响采用了电桥方式来消除失真,并且电流倾注只对高频信号起作用。

34

主题

5

好友

6823

积分
     

版主 当前在线

Rank: 7Rank: 7Rank: 7

UID
507776
帖子
7262
精华
0
经验
6823 点
金钱
5986 ¥
注册时间
2012-7-1

社区贡献 论坛版主

发表于 2014-1-13 17:39 | 显示全部楼层
ray_long 发表于 2014-1-13 14:18
上次说的那个三级达林顿噪音太大,直接丢弃不用了。

Quad606里面用的是恒流二极管,还有一个恒流模块。 ...

另外606的小音量低音好,并非使用电流倾注电路的缘故,因为电流倾注电路只对高频起作用,低频失真是靠负反馈来抑制失真。这是由于606采用直流伺服电路并且使用有正反馈作用的自举电容造成的。

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-13 23:28 | 显示全部楼层
天马飞云 发表于 2014-1-13 15:49
68楼的图只是前馈电路和电流倾注电路并不完全相同,电流倾注电路为了消除负载的影响采用了电桥方式来消除 ...

我仔细研究了Quad606,68楼图中还有个电容没画,一脚接在运放的输出,一脚接在运放的反相输入。我的电路画法不同,其实那个电桥和Quad606是一样的。我自己根本发明不出来,就是照搬Quad。

究竟哪里不同,天马兄还请明示,我想自己不至于研究了半天,照搬都搬错了吧?

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-14 00:00 | 显示全部楼层
又上来记录一下,这条是经验,前面68楼我观察到的现象就是输出阻抗太大,找到原因了,我把运放输出设计在10MA左右的输出电流。但是,查手册NE5534根本达不到,一旦电流增大存在增益不足的问题。100ohm的电阻太小了。我又改成了470ohm。这样NE5534可以正常工作了,可以保持足够的增益,足够的增益就可以有效提高控制力和减小输出阻抗。

470ohm的电阻,试验下来一切正常了。频响均匀度至少耳朵测量是和集成功放基本差不多的。而且这个电倾声音更干净,输出更强劲。无奈扬声器有点差,蔡琴的”渡口“,尾音的顺滑度还有改进空间。我准备要买新的扬声器了。

同时记录一下我那个变态的低音扬声器,频响曲线极烂。我现在低音分频点取的是2000,衰减是-6db,前级加二阶的RC低通,最后输出还要加一个电感做个一阶功率低通。这样搞出来的频响还能达到4000Hz,于是我高音的分频点是4000Hz,-6db,前级二阶RC。没办法,只能低音扬声器担任2~4K的重放,比用高音扬声器明显低一个档次。这样勉强能做到曲线平直。

用这种烂扬声器,音质遇到极大的瓶颈,要么我用高阶的低通强压,要么象现在这样用低音扬声器覆盖很宽的范围。这两个方法都不好,高阶滤波器通常相位偏移大,引入失真大。低音扬声器覆盖2~4K的方案也有一个致命的弱点,就是不够通透。低音扬声器不是全频带扬声器,2~4K就会开始出现分割振动,不可能做到象高音扬声器一样通透。

我也折腾了很久了。现在终于把这个扬声器研究透了。差不多该换新的了。

34

主题

5

好友

6823

积分
     

版主 当前在线

Rank: 7Rank: 7Rank: 7

UID
507776
帖子
7262
精华
0
经验
6823 点
金钱
5986 ¥
注册时间
2012-7-1

社区贡献 论坛版主

发表于 2014-1-14 08:54 | 显示全部楼层
ray_long 发表于 2014-1-13 23:28
我仔细研究了Quad606,68楼图中还有个电容没画,一脚接在运放的输出,一脚接在运放的反相输入。我的电路画 ...

仔细看看电流倾注电路和普通前馈电路的区别。
QQ图片20140114085744.jpg
QQ图片20140114085755.jpg

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-14 10:06 来自手机端 | 显示全部楼层
天马飞云 发表于 2014-1-14 08:54
仔细看看电流倾注电路和普通前馈电路的区别。

这两个图一个是同相输入一个是反相输入,我能看出的区别就这个,如果抽象为等效电路他们都一样啊。

34

主题

5

好友

6823

积分
     

版主 当前在线

Rank: 7Rank: 7Rank: 7

UID
507776
帖子
7262
精华
0
经验
6823 点
金钱
5986 ¥
注册时间
2012-7-1

社区贡献 论坛版主

发表于 2014-1-14 10:29 | 显示全部楼层
ray_long 发表于 2014-1-14 10:06
这两个图一个是同相输入一个是反相输入,我能看出的区别就这个,如果抽象为等效电路他们都一样啊。

上面二个图你的理解是对的,电流倾注电路和普通前馈电路抵消失真是有所不同的http://bbs.hifidiy.net/thread-25253-1-1.html

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-14 10:45 来自手机端 | 显示全部楼层
天马飞云 发表于 2014-1-14 10:29
上面二个图你的理解是对的,电流倾注电路和普通前馈电路抵消失真是有所不同的http://bbs.hifidiy.net/thr ...

天马兄,多谢了,在你给出的那个讨论里面很多料。已经收藏了。

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-14 14:30 来自手机端 | 显示全部楼层
再记录一下一些心得。

电流倾注式靠甲类克服交越失真,靠电感电容补偿克服瞬态失真。这和AB类的放大器没有本质区别,AB类有静态电流可以克服交越失真,瞬态失真用电容补偿也能消除。

最后的实际听感可能会因为补偿方式的不同而有所区别。据说电倾的三次谐波少。

尽管有不同,我想应该很小,一台经典AB类和一台电倾来PK的话,如果都是同样级别的制作,一般人恐怕听不出差别来。因为它们都是属于深度大环路负反馈的类型。

只有A类小环路负反馈的线路才会和它有本质区别。

19

主题

1

好友

593

积分
     

职业侠客 当前离线

Rank: 5Rank: 5

UID
277929
帖子
561
精华
0
经验
593 点
金钱
508 ¥
注册时间
2010-12-31
发表于 2014-1-15 02:16 | 显示全部楼层
前级分频褒贬不一。

13

主题

1

好友

371

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
646263
帖子
332
精华
0
经验
371 点
金钱
314 ¥
注册时间
2013-12-8
 楼主| 发表于 2014-1-15 11:03 | 显示全部楼层
故事讲了两个月了,码字都码到第8页了,情节才刚刚开了个头。
现在序曲结束了,该铺垫的铺垫的差不多了。估计各位看客都忘记了前面讲了什么了,还是小结吧,以承前启后。
我这整个系统吧,它分为电脑,DAC,缓冲放大,二阶RC分频器,低音功放,高音功放,音箱几大部分。最关键的吧,是这个系统用的是前级分频。
很多人都说,前级分频褒贬不一。其实任何技术的好坏都有两面性,我利用其优势,规避其缺点,从来都不去脱离实际讨论优缺点。我的设计思路胜在高度的定制化去规避缺点,利用优点,败也败在高度定制化,因为你拿去需要重新调整,做套件就有点玄。
前级分频的好处就不说了,我来说说坏处吧。
前级分频可以用RCLC,以及有源滤波器来做。先说RC吧,这个东西最简单了,一个电阻一个电容就是一阶的,增加一级就是二阶的。简单的代价就是滤波效果比较弱,滚降极其缓慢,如果扬声器好推荐用这个,听感自然,相位准确。我实验发现最多加到二阶,再多滚降速度改善不大,反而信号衰减很严重。
LC滤波在前级也能用,不过频率这么低,电感通常都是很大一坨。安装在板子上难看啊。还不如移到音箱里面。这个说说而已,就不用去试了。
有源滤波器设计就复杂多了。效果可以做的比LC滤波器还好。不过有源滤波器是拿运放做的,运放属于深度负反馈,DIY的条件下,我没有信心能把谐波失真度控制下来,听感比较刺耳,指标倒是很高。
我选的就是RC二阶滤波,我反过来做,以这个滤波器的特性去选扬声器。把现在的单元给换了。到时候音箱都跟着修改。性能好的扬声器真的很少,这次还没开始找,我就知道要出点血了。
我整了半天为了个性能这么差的RC二阶滤波器,花了大把银子在喇叭上,值么?其实我是琢磨着,想在功放上把钱给省回来。喇叭我自己不能DIY,干脆一步到位,大笔投资。功放上,DIY方便,同时前级,信号源这些东西都比较容易省。
有了RC前级分频,怎么在功放上省钱呢?哈哈,是省下一个大甲的钱。我用了前级分频只要做一个很小的甲给高音用就可以了。
其实我对大甲是推崇备至的。但是有点贵。我对于有深度大环负反馈的放大器始终没有什么好感,始终觉得听交响乐太吵。高次谐波有点多。
所以我分频分开高低音,用小甲做高音,电流倾注式做低音。到时候看扬声器能买到什么样的,分频点尽量低吧。低音的部分,虽然引入了我讨厌的深度大环路负反馈,但是因为有滤波器的存在,谐波成分和高音部分一起被压制到一个小音量了,我还要在扬声器上加一级LC滤波,加强高次谐波的过滤。让深度大环负反馈引入的谐波失真进一步降低。电流倾注式低音,因为没有静态电流,所以不需要并管就可以达到2A的输出了(我只考虑2A的峰值输出,太大就浪费了)。散热也很省钱。
小甲采用小环路负反馈,低开环增益。选用元件也要尽量配对。元件失真度可以忍受,深反不能忍受。杜绝运放的使用。小甲花钱也不多,静态电流300MA估计就足够满足高音需求了。完全不需要并管。
一个电流倾注式加一个小甲,变压器上也能省些钱。没有大的散热器,机箱又省钱了。
我的缓冲放大器设计也不打算采用运放,简单做一个电容耦合的低开环增益三极管放大器,当做高频放大器使用。DAC出来的信号不经过低通滤波直接进入缓冲放大器。但是信号流入到低音的时候被分频器过滤了,不会影响低音放大器的瞬态失真度。DAC的采样锯齿进入高音功放的时候,我认为是信号,一视同仁,直通。我的高音功放按照高频放大器来设计,反正锯齿进入高音喇叭也听不见。
DAC我也不敢用那个196K采样率的。那样高频放大器的设计压力就太大了。我还是使用采样率比较低的44.1K
后面还有好多事情要做,我的电流倾注式电路已经用洞洞板验证过了。但是还需要进行一些完善,变成实用版,PCB板还得画,还得出。高音部分的设计还没有开始。缓冲放大也没有开始。DAC还没有选型。喇叭还没有换,音箱还没有改, ……..
此贴绵绵无绝期啊。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2012 Comsenz Inc.

返回顶部