为何我要DIY前级分频功放？

ray_long

经典的电倾线路

我按照这个电路所安装的试验电路已经试听了2个多星期了，效果并不满意。

最开始使用的运放的输出电阻是100ohm，和经典线路相同，发现驱动力太弱了，运放有点吃不消。改为470ohm，音质改善了很多。

现在不满意的地方是高音太强，感觉频响不是很平直，负载能力还是不够强，如果我接4ohm的电阻再并联耳机试听，开始出现怪声，最小只能用到8ohm的假负载。

其他方面，问题还是出现在tim。无法欣赏大编制的音乐，一旦乐器太多，就乱成一锅粥了。听个别乐器，如果不嫌高音部分有点过强，还算干净。

抛开实际听感不谈，这个线路是直接使用运放驱动，甲类部分输出电流非常弱，是个巨大的缺陷。后面打算使用中功率管做一个甲类推动级，提高输出电流，降低运放的负担。

我原本的想法是这个电倾线路作为低音放大器，因为有分频器，所以tim应该不太听的出来。但谁知道做出来高音太强，分频器的效果几乎都被抵消了。不知道提高甲类部分的输出能力是否可以解决高音过强的问题。

ray_long

电流倾注式的实验结果难以让其入选我的系统。

但是因为有quad的光环在，我还是不死心去，又去看了millwood的帖子，也google了一些有关的论文。

发现电倾的设计需要很好的控制反馈量，及最后输出信号的比例。

过两天重新设计一个试试。

ray_long

又重新设计了一个电流倾注式，好歹算了一下电桥参数，基本按照电桥平衡的条件来计算的。

ray_long

找到了这个失真矫正线路，拿来做高音。这个的好处是无大环路负反馈，缺点是不容易稳定中点，不过高音可以用电容输出，中点可以不管。

ray_long

ray_long 发表于 2014-1-23 18:23
找到了这个失真矫正线路，拿来做高音。这个的好处是无大环路负反馈，缺点是不容易稳定中点，不过高音可以用 ...

没时间做实验，暂时做做理论研究，仔细看网上找来的这个失真矫正。发现很狗屁，输出是mos线性爆好，还搞个鸡毛矫正？

仔细计算发现，就算晶体管的性能理想化，矫正结果也不能保证Vi=Vo。

这种线路真是丢人现眼。

ray_long

ray_long 发表于 2014-1-24 15:46
没时间做实验，暂时做做理论研究，仔细看网上找来的这个失真矫正。发现很狗屁，输出是mos线性爆好，还搞个 ...

我的理解是这种线路只是把失真度降低1/4而已，并不怎么好用，还不如用负反馈。

ray_long

ray_long 发表于 2014-1-24 16:47
我的理解是这种线路只是把失真度降低1/4而已，并不怎么好用，还不如用负反馈。

大部分正常人都在搞大型散热器，漂亮机箱，直刻板子，克隆铭器，发烧电容，发烧管子，...

我这种神经病，动不动就发个电路图，大家连砖都懒得拍了。

还没写几页，基本这个帖子就变成日记本了。

又有一个电路图了，反正自己写日记，懒得解释了。

ray_long

最近看了多篇论文，包括前馈放大器，电流倾注式放大器。

我要喷一喷这两种设计。

前馈原理：

这个要求A1和A2输出能够加和，目前只能使用电压输出的放大器来驱动喇叭，A1和A2的加和方式要么需要加电阻然后并联，要么使用BTL类似的形式。A1设计以效率优先，A2设计以线性优先。
所以这个电路在实际的使用中变成一个笑话，如果使用BTL的方式连接，A2的输出阻抗必须很小，否则A2就会成为A1输出电流的瓶颈。如果A2的输出阻抗已经可以做的足够小，而且线性也好的话，直接使用就好了，不必浪费人力物力去做A1了。如果使用加电阻再并联的形式，引入的电阻会成为输出阻抗的瓶颈。

电流倾注式被认为式前馈的一种形式，我反对。我终于开始讨厌Quad的电桥了。所谓的电桥平衡条件：Z2*Z4/(Z1*Z3)=1, 我可以认为Z2接近无穷大，Z4无限接近0. 总是能找到平衡点。这样系统就变成正常的负反馈了。感觉Walker就是故意弄了个电桥平衡来忽悠人的。我Z2可以大到几乎认为是开路，Z4可以小到几乎是0，最后的乘积凑成和Z1*Z3一样大，电桥就平衡了。这个公式和推导过程就是一个代数游戏。整个线路中，如果电倾的乙类放大器是A1，则其在甲类放大器A2的输出端取得信号，反馈信号不仅经过了A2，而且经过了A1，和前馈的概念完全不同。


我会把那个电倾的电桥去掉来试试，甲乙类并联的形式不错，电桥就是个笑话。Quad606中，Z2是pF级的电容，Z4是微亨级的电感，对20KHz的信号来说一个相当大，一个相当小。基本可以忽略。

ray_long

diyaudio上面有人设计的失真校正电路竟然和我独立设计的惊人相似，英雄所见略同啊。

ray_long

改进版低音放大器，没有电桥，依然使用甲乙并联。

ray_long

改进高音功放，无大环负反馈，失真度大，但是TIM小。

ray_long

上次制作的NE5534直推倒置达林顿的电流倾注式已经拆掉了。
音质不好，主要原因可能是开关失真过大，以及运放驱动能力不足。
分析电路就知道，倒置达林顿静态时完全无电流，NE5534直接同时开启驱动管和大管。

同时开启时，两管失真叠加，失真大，而运放的输出很小，难以弥补，主要依靠大环负反馈纠正失真。

在改进版 ---“无平衡电桥电流倾注式”（见91楼线路图）中，不再采用倒置达林顿，沿用射极跟随器拓扑结构，只有大管实现电流倾注，而驱动管作为甲类输出，只有一对大管处于开关工作方式，失真比之前的双管处于开关模式有所降低。驱动级静态电流提高到60MA，甲类驱动级的输出电阻减小到25ohm。甲类输出提供了较大的电流，可以部分克服大管的失真，同时线路有很深的大环负反馈，可以进一步降低输出阻抗以及失真。

Quad专利的平衡电桥完全取消了。使用了前补偿来维持稳定性，并克服瞬态互调。我猜测quad那个电桥目的也是限制带宽，降低瞬态互调失真，我不太相信那个神秘的电桥是失真抵消的关键。因为在20~20KHz这个范围，那个电感和电容带来的贡献非常小。

我这个电路尽管末级无静态电流，但是驱动级具有较高的静态电流60MA，相比普通的甲乙类没有节省电力。其实这个线路的亮点在热稳定性，而不是省电。因为驱动级的特殊拓扑结构，驱动级的输出直接进入大管，而不是先经过射极电阻，所以可以使用较大的射极电阻，进而获得很好的热稳定性。我使用了2ohm的射极电阻，完全不需要要温补就可以稳定。大管没有静态电流，自然其稳定性也不在话下，如果没有并联大管，大管的射极电阻是不需要的，无输出管射极电阻的结构对于降低输出阻抗也很有帮助。此电路用于DIY相当有价值，1不要温补，2输出管不需要射极电阻，3线路简单。

实际制作了第二版洞洞板测试线路。留下个照片做纪念，以后PCB好了就要拆了。


试听效果基本达到要求。不采用大环滞后补偿电容，而采用前补偿电容，加大到220pF，NE5534的补偿电容使用27pF，由于没有示波器，调整的时候宁可过量，让带宽变窄，也不要瞬态失真，反正是低音功放。

测试音乐“渡口”，专门挑选带有S发音的部分仔细听，比如“上”字，“伤”字，“手”字，尽量使S的尾音听起来顺滑没有毛刺。测试的时候不加分频器，全频直通低音扬声器，尽管是低音功放和低音扬声器，高频区同样需要被测试，如果有毛病，杂音是不可以接受的。只能接受高频幅度有所衰减。
最近再花点时间更多试听，如果没有太大的毛病就开始PCB的设计。另外高音功放---“小环路负反馈误差校正小甲拓扑结构”也在紧张的实验中。

ray_long

无电桥电流倾注式和无大环负反馈误差校正小甲都实验成功了。
上电路图：

ray_long

现在终于可以进入评审阶段，如果听音满意就可以做PCB了。

评审没有仪器，只能耳朵听。我特意搞了个电脑机箱装起来听。

图见楼下

ray_long

这次这个终于超越了之前做的所有功放。终于可以听到老婆说，“这个还可以接受”，之前都是，“哎，不行不行，太吵了。关掉关掉”。

ray_long

误差校正功放本来是设计做高音功放的。但是由于其没有电压增益，需要前级提供电压放大，多了运放，或者分立元件的前级，觉得不够干净。于是改作低音功放了。正好误差校正安装在左声道，电流倾注安装在右声道。两个做对比试听更加方便。只要切换声道就行了。到时候选其中更好的一个方案做PCB。

打算设计一个纯分离的高音功放。目前机箱中的高音功放就是一个经典的教科书线路，没有配对，没有补品，效果不是很理想。

ray_long

ray_long 发表于 2014-2-21 16:31
无电桥电流倾注式和无大环负反馈误差校正小甲都实验成功了。
上电路图：

误差矫正线路比我想象要牛逼得多。我测试其中点的稳定性，用万用表量了5分钟，基本在1MV以下飘动。我本来以为飘动会很大。另外，这个误差矫正具有维持偏置电流的作用。我没有使用甲类，静态电流30mA。发现已经非常好了。这个可以当超甲类来用啊。

我对比深度负反馈的电倾，实在听不出差别来。说明误差矫正工作的很好，否则应该能听得出失真。

实际制作中，我把运放改成了反相输入，有源一阶低通滤波器，这样的方式可以用小的偏置电阻，还可以节省一个反馈电容，也更加容易选择一致偏置电阻，一旦偏置电阻阻值接近，输出中点自然稳定到1MV以下。

ray_long

无大环负反馈误差矫正功放：

ray_long

用插座安装运放也有不好的地方，昨天听着听着突然其中一个声道就砰的一声，喇叭猛的吸入了。立刻断电。拆机箱，把运放晃晃，再开机又好了。

15v的变压器就是用来保护喇叭的。喇叭功率50watt，就算喇叭直接连变压器也能坚持到我反应过来，去断电。

ray_long

温补电路很有意思，我的左声道用的温补管是比较高的放大倍数，右声道比较小，于是整体效果左声道是负温度特性的。右声道是正温度特性的。静态电流要烧热了以后调。否则它一会就跑掉了。整体调整成负温度特性比较安全一点。