手 機:13983688142吳師傅
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多年來,一直想把自己的一些理念設計在電路中,自己DIY 一臺機器。隨著PCB的制作越來越容易,自己設計原理圖、自己開板不再是夢想。前不久,在論壇收了兩只不錯的日本antrim火牛以及一些小金封lt317/337,于是決定用這些材料做一個前級。
一、電路設計
嚴格的說,這個算不上自己完全設計,都是在別人框架的基礎上加以修改。最終,我選擇共源共基輸入,平衡電壓放大的三級結構前級。
在元件選擇上,由于對市場上元件品質的擔憂以及元件配對的問題,我選用了全孿生二手晶體管作為整個板子的核心器件——全部選用了全金封全孿生CAN封裝的晶體管。
輸入級采用了Q1:2n5911與Q2:lm394構成的共源共基電路,電流設定為單管1.5ma,加大電流可以增大輸入級的跨導,提高電路的轉換速率,但考慮到這是前級電路,放大倍數并不高,沒有刻意追求高轉換速率。因為場效應管的原始跨導較低,電流設定為1.5ma,所以沒有再設立源極反饋電阻(通常數十歐)。
Q3:2N2219構成輸入級恒流源電路,恒流源偏置電路采用了簡單的發光二極管偏置,噪音低于穩壓管電路。考慮到本電路采用了性能優異的穩壓供電,對恒流源的電源抑制能力沒有作特別處理,僅在發光管并聯C17:47U電容,從仿真來看,紋波抑制能力已經完全能滿足要求了。
電壓放大級用Q4:2N3810A孿生管構成平衡放大,也就是繼續使用了差分電路。Q6:LM394構成了鏡像恒流源,降低直流失調電壓。該級電流設置為5ma。孿生管2N3810為低頻低噪管,效果非常不錯。差分對管設置了47歐的射極反饋電阻,以提高電壓放大級的線形。C7*為主極點電容,考慮到輸入級采用了共源共基電路,這個補償電容用得小一些,有利于提高電路的轉換速率,拓展頻響。
輸出級采用2n2219/2905金封對管構成射隨輸出。電流設置為10ma,甲類狀態。
因為采用的都是低耐壓的金封管,所以電路的電源電壓設置較低。眾所周知,低耐壓的管子特性往往優于高耐壓的管子(不是絕對)。所以,我采用同樣是can封裝的lt317/337穩壓為+-18v供電。此電路可以在+-15~+-40v之間很好的工作。
作為前級,電壓放大倍數約為6倍的設計情況下,沒有必要采用高壓供電。同一只管子,當Vcb增大時,Cob降低,但我這些管子的節電容不比高耐壓管,其本聲指標就很不錯。隨著溫度的升高,晶體管尤其是場效應管性能劣化倍增。考慮到熱穩定和低成本,所以低壓供電是不錯的選擇。
二、PCB設計
我采用了板厚1.6mm,銅箔70um(2oz)的FR4敷銅板,品質很好。研究了很久PCB的布線,因為是第一次開板(過去是熱轉印腐蝕),布線方面我費盡心思,結果還算滿意。但由于疏忽,有個小bug,一個元件沒有布線,所幸問題不大。
幾個亮點:
1、地線設計是音響電路PCB設計的重中之重。我的PCB設計優先考慮地線,PCB上電源地、退偶地、信號地各自獨立,采用較寬的銅箔,退偶地回歸到電源地,信號地與電源地在星形接地點回合,形成本機的0電位參考點。
一點接地,不管搭配什么樣的后級都不會形成地線環路。精確的地線布局,實現了信號的精準放大。
2、退偶布線。很多設計忽視了一個重要問題,那就是退偶和濾波電容該怎么處理,總原則應該是退偶、濾波必經過電容引腳(這是效果的保證)。
3、LT317/337的布線設計,我研究了大量的集成穩壓電路布線要求和這兩個元件的DATESHEET PDF資料,收獲頗多,在取樣設計和布線上受益匪淺——一是反饋點的選取對穩壓性能影響極大,所以采用了“雙線制”布線。二是參考地線的正確布局是退偶地和穩壓參考地各自回到電源地。這些細節決定了品質。
希望我這些經驗能給設計PCB的朋友一些幫助,算是普及一些基本知識吧。三、安裝與調試
金工一向是我的弱項,就不展開講述了。
按照設計的元件參數細心安裝,通電調節穩壓值后一切正常,中點一聲道0.9mv,另一聲道3mv,交換2n5911后發現,源于2n5911的誤差電壓。
查看2n5911的資料,該管最大偏移為10mv,場效應管的離散性明顯比BJT大。我沒有設立中點調零電路,我想3mv我能接受。更換不同的2n5911后,可得到不同的中點偏移。但我沒有更多的管子,所以沒有再深究。檢測各級工作點,與仿真和計算值吻合。
電路本聲設計了兩種負反饋形式,一種是無源伺服形式,由1m電阻和10u電容決定低頻截至,感覺干凈利落,但偏緊偏硬,后采用傳統的隔直電路感覺滿意,由220歐電阻和1000u電容構成,對比采用470u、560、680和1000u,各有特色,我喜歡聽ROE 1000U金子彈,感覺頗有膽味兒。
在家聽音后,忍不住拿到幾個燒友家進行對比聽音,結果很滿意。對比前級:麥景圖C22膽前級,美國精神 T2晶體管前級 PS解碼帶前級等。
配置如下:
轉盤:馬克31.5;
解碼:Audio Synthesis DAX-2;
功放:馬克23.5,美國精神 T800,麥景圖275橋接;
音箱:B&W 801。
麥景圖C22以其獨特的淳厚人聲在人聲頻段獨占鰲頭,我的人聲稍遜,但差別不大;高地頻段絕對領先于C22;T2在解析力方面非常好,但總感覺吵耳,沒有我的前級耐聽,綜合評價:這個DIY前級很有膽味兒卻又不乏解析力,人聲絕對在晶體管集中首屈一指。解析力適中,溫暖而又不乏帶寬,我想得益于全金封孿生管和我的E牛的功勞吧。更換負反饋電容能有不同的聽音效果。
個人很不喜歡膽后級,除了人聲,似乎沒有別的優點了,麥景圖275亦是如此。過早凋謝的高頻、弱而硬的低頻,我很不喜歡,不過,聽起來沒有晶體管機那么吵耳,顯得柔和些,倒是真的。
T800標稱是單聲道200瓦純甲,但我感覺不像(資料上似乎是G類功放,有待確認)。聽感上中高頻還不錯,低頻偏軟,控制力不太好。這三個功放中,我最喜歡的是馬克23.5,雖說在馬克大家族中只算不上高端,但聽起來感覺聲音比較平衡,高中低頻兼顧。
畢竟是我首次設計PCB,封裝還做得不夠好,另外沒有采用整體設計,有些遺憾。總體還是成功的,自我鼓勵一下!也為我繼續設計后級電路樹立了信心。
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