唱放问题

Gautau

大尾鱼 发表于 2014-2-28 06:03
时下北美DIYers较为喜欢的两级分体式RIAA唱放例图。

今晨随手拿了 The Sound of Silence（唱放书）阅读 . . . . . .

看到 Fig. 2.8 的下半截、第一级100n+3.21KΩ  ←  实作
而 Fig. 2.8 的上半截、第一级100n+3.18KΩ  ←  模拟

即，在实作时，与大尾鱼兄的线路如出一辙，但在模拟时都未有包括 3.18μS（50.05KHz）这一数据 - 看来实作与模拟确有点分别 . . . . . . 但问题出在那里？
318μS+3.18μS= 321.18μS
而
321.18μS ÷ 100nF= 3.2118KΩ（习惯称其为 R2）









曾努力地作过分两段推动，个人认为75μS作第一级会好点 . . . 可是讯号仍有被压缩的现象（因 RIAA要求 60dB@200KHz）。
最后，只能放弃 . . . . . .

allen2010

Gautau 发表于 2014-2-28 06:16
Morgan Jones 也很怕第二级會过载，故已用了相同的方法将75μS及更高频率先作处理。
但如此一來放大通道 ...

“满足动态要求和60dB的增益，又要将增益作平均分配，免第二级容易過荷”
确实有点难度，增益与过载相互牵制，可选择的管寥寥无几。若第二级设计成A2类时可能较好克服这个问题。请教G版有无A2类设计的信息供参考？？

Gautau

allen2010 发表于 2014-3-13 21:16
“满足动态要求和60dB的增益，又要将增益作平均分配，免第二级容易過荷”
确实有点难度，增益与过载相互 ...

下面是将会发表的手稿，用 "国产" 6N1时刚好够用。
但似乎对唱放感兴趣的坛友不多，故只可暂时搁置 . . . . . .


【闲谈】R-C 唱放设计 – 1

本贴主要是探讨级联（两级共阴）Cascade，经 RIAA网络后直入GCF（Gautau  Cathode  Follower）。

共阴，本来是最简单的设计，但在唱放电路中，设计时要兼顾的范畴极广，而却又最不容易处理。当各项问题都能解决的话，这一设计并不会使人失望 . . . . . . 只是，容易吗？
与Cascode或SRPP相比，Cascade（两级共阴）对设计者的考验非常残酷。知识、基础、经验、观念和运用等等的要求也高！


回顾本人的第一、二贴，都在谈论 R-C 唱放电路的基础设计（見下面鏈接），似乎也是时候更新一下 . . .
【閒談】R–C 衰減型 RIAA 前置放大器
【再谈】R-C被动型电子管唱头放大器及基本计算
数年来坛友的反应非常热烈，而手上的资料与稿件也累积了达数百页！为此，便只能将其分开数贴作讨论。


个人始终未能习惯阴随的上管被称为 “b” . . . . . . 故从这贴开始，GCF下管的名称定为“b”，而GCF输入端（上管）的名称定为 “a”，烦请留意。


本系列将会分开4~8个独立的主题作讨论，使各位不致被不同的线路和设计所混淆。
【闲谈】R-C 唱放设计–1 :
本贴主要是探讨级联（两组共阴）Cascade，经RIAA网络后直入GCF。

【闲谈】R-C 唱放设计–2 :
这贴子将会介绍 SRPP ，经RIAA网络后直入GCF。

【闲谈】R-C 唱放设计–3 :
这贴子将会介绍 Cascode，经RIAA网络后直入GCF。

【闲谈】R-C 唱放设计–4 :
这贴子将会介绍1~3贴中不同电路的组合 ，经RIAA网络后直入GCF。
若仍许可的话，便会再继续探讨这一系列中的其它内容 . . . . . .

由于试算表已超过了8Mb（系列1~4），分开贴子或许会更好 - 更希望每贴都可附上试算表，以减繁冗的计算。
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增益
一台适合动磁唱头（MM）的唱放，若输入为标准的5mV rms，输出便应有0.55V rms（RIAA／RCA标准）- 即增益为110倍，或40.82dB。
若输出只有0.33V rms时仍可容许 – 此时增益为66倍，或36.4dB。
少于34dB便被视为不合格（因增益不足），此时输出会少于250mV rms。

扣除RC网络的衰减（约-20dB）和插入损失（约-2dB）后便为上面的数字。

RC前的增益应为60dB（在200KHz时）。稍低点如57dB也可接受 - 但在RC之后或须增多一级电压放大。

这一系列中的RC网络以Lipshitz作重新计算的AES网络为参考。
Pix_000 AES NW


增益的分配
60dB= 1000倍，即平均每级的放大量A= √1000= 31.623倍（30dB）


增益的计算
第一级: 共阴（国产6N1）
Cag= 1.85pF，Cak= 1.85pF，Cstray= 5pF
μ= 35，ra= 7.7KΩ，gm= 4.55mA/V
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pix_001

Rg1= 47KΩ，Ci1= 160pF
Ra1= 100KΩ，Rg2= 470KΩ
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RL1
= 1/(1/Ra1+1/Rg2)= 1/(1/100KΩ+1/470KΩ)
= 82.456KΩ

Ro1
= 1/(1/ra1+1/Ra1)= 7.15KΩ

Ci2
= 1/(2*pi*(Rg2+Ro1)*1Hz）
= 333.55nF（用0.33μF）

A1
= μ x RL1 / (RL1+ra1)
= 35 x 82.456KΩ/( 82.456KΩ+7.7KΩ)
= 32（30.11dB）

第二级: 共阴（国产6N1）
Cag= 1.85pF，Cak= 1.85pF，Cstray= 5pF
μ= 35，ra= 7.7KΩ，gm= 4.55mA/V
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pix_002

Rg2= 470KΩ，Ra2= 47KΩ，R1(RIAA)= 118KΩ
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RL2
= 1/(1/Ra2+1/R1)，       R1= 118KΩ
= 1/(1/47KΩ+1/118KΩ)
= 33.61KΩ

Ro2= 1/(1/ra2+1/Ra2)= 6.62KΩ

A2
= μ x RL2 / (RL2+ra2)
= 35 x 33.61KΩ/( 33.61KΩ+7.7KΩ)
= 28.48（29.09dB）

第三级: GCF（12AU7）
μ= 17
ra= 7.7KΩ
gm= 2.2mA/V

共阴时的增益A，（Ra= 47KΩ）
= μ*Ra/(Ra+ra)= 17*47KΩ/(47KΩ+7.7KΩ)
= 14.61（23.29dB）

GCF的增益A3
= A/(1+A)= 0.936（-0.575dB）

当增益决定了以后，随而便要面对难题 . . .


米勒效应（Miller effect）
一般而言，若第一、二级选用了低内阻的中μ管如6DJ8、6N1等便几乎可以忽视米勒效应（Miller effect）的影响，因其与线路中的输入部份组成了一低通电路 . . . 而在国内也没有受到长波广播（LW，147~285KHz – 视乎不同地域）的影响。故输入端的截止频率Fi1可以订定得高些（如200KHz），以配合RIAA在60dB时的规格。

第一级
先计算动态电容
Cd1
= Cag×(A+1)+Cak+Cstray+Ci1
= 1.85pF×(32+1)+1.85pF+5.1pF+160pF= 228pF

已知Fi1= 200KHz，故其栅极消振电阻
Rb1
= 1/(2*pi*Fi1*Cd1)= 1/(2*pi*200KHz*228pF)= 3.49KΩ
（Rb1可由10Ω~3.49KΩ中作选择 - 视乎有多大的射频干扰而定）

不须象King前馈并联稳压般狂加电容、更不用在其屏栅加上反馈电容（1.8~6.8pF）、或在栅阴加上47~120pF以减米勒效应（Miller effect）的影响 . . . . . . 因已有160pF的Ci1也！
Pix_004


请留意: 上图以20KHz作计算，与要求的200KHz不同，故只参考上图的结构便可。

须留意: 格栅管如6DJ8等，其栅极消振电阻不宜太大（例如 >10KΩ）。


至于C_total（Ct1），确会对输出端的截止频率Fo1构成影响，但不大 . . . 除非用了12AX7。
Ct1= Cd1-Ci1= 228pF-160pF= 68pF
Fo1= 1/(2*pi*Ct1*Ro1)= 327.35KHz
而
12AX7的Fo1= 34.3KHz
已看到两管的分别极大: 设法将12AX7的Fo1升高至其极限（50KHz）或会好点，反正电路的增益也有点高。

选用了低阻中μ管后，截止频率的计算会轻松不少（甚至不用计算）- 不过，仍须留意输入端的Fi1和输出端的Fo1不能重叠，以免相移增加。
此时只要调节Rb1或Rg2便可解决截止频率重叠问题。

第二级
Cd2
= Cag×(A+1)+Cak+Cstray+Ct1
= 1.85pF×(28.48+1)+1.85pF+4.612pF+68pF= 129pF

设
Fi2= 245KHz（勿与另外两个频率重叠）

Rb2
= 1/(2*pi*Fi2*Cd2)= 1/(2*pi*245KHz*129pF)= 5.04KΩ
（Rb2可由10Ω~5.04KΩ中作选择）

Ct2
= Cd2-Ct1= 129pF-68pF= 61pF
Fo2
= 1/(2*pi*Ct2*Ro2)= 1/(2*pi*61pF*6.62KΩ)
= 394.124KHz（勿与另外三个频率重叠）

第三级
阴随基本上不会受米勒效应所影响（或影响极微），故可省却这一步骤。


工作点的订定
第一级（共阴，6N1）
MM唱头输出的标准为5mV rms
Ao1= 32.025（30.11dB）
RIAA解强前为10（20dB）

Vo1= 5mV×32.025×10×1.414= 2.264V peak
即
-Vg2= 2.264V（最少值）

第二级（共阴，6N1）
-Vg2= 2.264V
网络衰减12.862（22.186dB）
A2= 28.48（29.09dB）

Vo2= 2.264V/12.862×28.48= 5.013V
即
-Vgk3a= 5.013V（最少值）

第三级（GCF，6N1／12AU7）
若要求有较大动态输出的话，阴随的偏压便最少要为10V以上，看来用12AU7会好点 - 但总会有例外: GCF在大信号时往往都有机会触及栅流区（A2类放大），这也是本人采用直耦的部份原因。

allen2010

Gautau 发表于 2014-3-14 00:48
下面是将会发表的手稿，用 "国产" 6N1时刚好够用。
但似乎对唱放感兴趣的坛友不多，故只可暂时搁置 . .  ...

非常精彩，期待！

BossXPOX

电路框架喜欢，马上试试。

allen2010

Gautau 发表于 2014-3-14 00:48
下面是将会发表的手稿，用 "国产" 6N1时刚好够用。
但似乎对唱放感兴趣的坛友不多，故只可暂时搁置 .  ...

请教G版，RC网络的衰减如何计算？基础较差，烦请指点！

Gautau

allen2010 发表于 2014-3-21 16:47
请教G版，RC网络的衰减如何计算？基础较差，烦请指点！

6N1 Cascade AES Eq.  Q & A

【閒談】R–C 衰減型 RIAA 前置放大器
上贴中已有详细的计算，只是仍未能达到深入的探讨层面而已 . . .




在 AES 的计算中曾提到 R1的选值 : 可用下式作选择，但结果却会不同 . . .
参考数据 : Ra= 47KΩ，Ro= 6.6161KΩ

[1] R1= Ra x 4= 47KΩ x 4= 188KΩ
此时R1对负载Ra的影响较少，例如增益A - 因改变不大而不会使 Ct2 → C2的数值改变太多。
除外，6N1的增益在这里也才仅仅够用，故R1的数值不应太低。




[2] R1= Ro x 20= 6.6161KΩ x 20= 132.322KΩ
此时R1对负载Ra的影响较大，例如增益A - 因改变而会使 Ct2 → C2的数值改变较多。
作图便可看到交流负载的影响。
若两级的增益足够高的话，R1的选值可以更细，以减Ct2的影响。




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现用 [1] 式作AES Eq 的计算:
R1T
= Ra x 4 + Ro
= 188KΩ + 6.6161KΩ
= 194.6161KΩ
迁就一下，R1= 180KΩ，即R1T= 186.6161KΩ

R1= 180KΩ

C1
= 2187μS / R1T= 2187 / 186.6161KΩ
= 11.71924686nF
    用 10nF//1.5nF//220pF
= 11.72nF

R2
= 318μs /  C1
= 318 / 11.72
= 27.1331KΩ
    用 27KΩ+130Ω +30Ω
= 27.133KΩ

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计算C2 . . . . . . R1= 180KΩ
RL2
= 1/(1/Ra2+1/R1)
= 1/(1/47KΩ+1/180KΩ)
= 37.26872247KΩ
A2
= μ x RL2 / (RL2+ra2)
= 35 x 37.26872247KΩ/( 37.26872247KΩ+7.7KΩ)
= 29（29.25dB）
Cd2
= Cag×(A+1)+Cak+Cstray+Ct1
= 1.85pF×(29+1)+1.85pF+5pF+68pF
= 130.35pF
Ct2
= Cd2-Ct1= 130.35pF-68pF= 62.35pF

C2
= 750μS / R1T - Ct2
= 3.956595847nF
    用 3.9nF//56pF
= 3.956nF

从计算中可看到，即使只有少许的数值变化，都须作重新计算 . . . 试算表确比计算机方便不少。

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原本打算发表【闲谈】R-C 唱放设计–1 的主题是讨论五极管，可是一经搜索后，才发现有不少问题须先弄清楚后才能再作进一探讨 . . . 将来有机会再算吧，反正五极管也不大流行。

例如:
多番提到减降帘压的作用，或讯号被压缩的原因 - 以帘入为最易察觉。
高灵敏度→低摆幅，或反之。
阴极电阻的计算颇难一算即准，及阴极电容的计算（比三极管的近千μF还要大）。
如何可设计出三极管声？
噪音／微音效应产生的真正原因。
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而这些基础，在古本中早已有了详细的解释和解决 . . . . . .

allen2010

Gautau 发表于 2014-3-22 12:25
6N1 Cascade AES Eq.  Q & A

【閒談】R–C 衰減型 RIAA 前置放大器

感谢G版答疑，国内这种古本资料不知能否找到

Gautau

allen2010 发表于 2014-3-22 14:51
感谢G版答疑，国内这种古本资料不知能否找到

这些古本应有40~50本之多，而每本却只有3~12页是谈论五极管 . . .

须将每书中的五极管内容取出，经整理、学习、贯通和理解后，再加上推断而去芜存菁，转化为知识并收为己用才行。

至于翻译外文书的中国学者有无如此魄力便不得而知 . . . 因绝大部份的著书立论者都属外国战时的精英，早在实验室阶段便已建立理论，更在战场上作了实践 - 应该错不了的。

例如:
E180F的增益几为ECC83的 x3~x4，故噪音也会作出相应的合理加大。只是，因加强了机械结构而令微音效应减去不少 . . . 这也是一个进步。
当然，前提是再降低电压便会使这两毛病相继减少。

又例如:
五极管中的Ra只用十K八K的电阻（同上例），会有何效果？
答案是三极管声 - 但要付出代价！

. . . . 等等 . . . .

kwok_sir

Gautau 发表于 2014-3-3 03:26
这种乾洗法不错，将唱頭在海棉上端放下，利用在海棉上跳弹便完成了清潔工作 . . . . . . 操作时小心点便可 ...

已试过唔見了一粒鑽石
以后小心。 又聽说用火柴盒清洁唱针的, 是如何操作呢? 望指教小弟。

BossXPOX

kwok_sir 发表于 2014-5-7 11:16
已试过唔見了一粒鑽石
以后小心。 又聽说用火柴盒清洁唱针的, 是如何操作呢? 望指教小弟。

这样就可惜了！

kwok_sir

BossXPOX 发表于 2014-5-8 16:18
这样就可惜了！

MM唱头沒事, 換唱针可以

BossXPOX

kwok_sir 发表于 2014-5-8 16:46
MM唱头沒事, 換唱针可以

我平常用牙刷清理（细毛）。

kwok_sir

我也是用牙刷清理針上細毛。不過放唱前先用靜電刷刷靜黑膠上毛塵。那樣針上少有細毛。

Gautau

kwok_sir 发表于 2014-5-7 11:16
已试过唔見了一粒鑽石
以后小心。 又聽说用火柴盒清洁唱针的, 是如何操作呢? 望指教小弟。

从后往前，必须直線。
60年代家父教落，已用了数十年矣！

kwok_sir

Gautau 发表于 2014-5-9 06:39
从后往前，必须直線。
60年代家父教落，已用了数十年矣！

是不是針尖用唱重压向火柴盒面, 然后拖动火柴盒從針干往針尖直線进行?
以后住旅店那些火柴回來使用。

BossXPOX

kwok_sir 发表于 2014-5-9 09:40
是不是針尖用唱重压向火柴盒面, 然后拖动火柴盒從針干往針尖直線进行?
以后住旅店那些火柴回來使用。

想了些时日，还是不知道如何操作好。

kwok_sir

我想是这樣操作吧。

BossXPOX

kwok_sir 发表于 2014-5-9 14:13
我想是这樣操作吧。

那天试试，