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一款前后级合并式高保真放大器的制作
来源:本站整理  作者:佚名  2011-03-29 14:55:30



  器件选用及电路
  
  1.首选具有胆味的器件来担任前置音调电路。场效应管运放音调电路虽然出色,一旦设计不合理,则信噪比、失真度等指标均无法保证,况且音量及高、低音调节电位器均要用要求极高的同轴双连电位器,同轴双连电位器长期使用易产生调节噪声,市面上音调电路成品板用韵是普通同轴双连电位器,因质量太差音质大打折扣,高品质的同轴双连价格不菲,普通烧友无法承受。

  大名鼎鼎的美国国半公司生产的LM1036,输入级使用了胆味场效应管,音质温暖细腻,无刺耳发毛通病,更重要的是LM1036音量、平衡、高低音是采用直流电压控制的,且高、低音调节时互不影响,所有电位器采用市面上普通单连电位器,移到机箱上用普通导线连接也绝无噪声。

  LM1036与停产的LM4610相比仅减少扩展功能(该功能对卡座效果很好),但低音的力度、弹性,LM1036比LM4610更为出色。LM1036N的技术参数如下:工作电压9~16V,音调控制范围>15dB,失真<0.0003,通道分离度75dB。电路见右图。

  2.胆味缓冲放大,因LMl036本身无增益,所以缓冲放大级的加入非常重要,在众多的胆味运放中首选OPA2134、AD827、LM4562。LM4562是美国国家半导体公司全新推出的超低失真、低噪声、高转换速率运算放大器,可提供出色的音频信号放大能力、低失真度,总谐波失真和噪声的典型值约为0.00003%。输入。噪声密度为27μV/Hz1/2,中频噪声转角(NoiseCorner)为60Hz,增益带宽为55MHz。高转换速率,压摆率为20V/μs;具有±45mA的电流输出能力,驱动2KΩ负载,输出电压摆幅仅比其供电电压低1V,而驱动600Ω负载,输出电压摆幅仅比其供电电压低1.4V,有效输出动态范围大。工作电压范围较宽,为±2.5V~±17V,在供电电压范围内,单位增益稳定可靠,不出现自激和不稳定的工作状态,其输入电路的共模抑制比(CMRR)及电源抑制比(PSRR)为108dB以上,输入偏置电流低至10μA。此外,该运算放大器在驱动电容值高达100pF的复杂负载时,也可充分发挥卓越的交流特性,不会有不稳定和噪声问题山现。LM4562除提供上述优秀的直流特性和交流特性外,还具备输出短路保护功能。上图为具有电池供电效果的松下精密伺服电源电原理图以及前置放大电路图。

  3.在音响制作中众所皆知前级出声(音质),后级出力(功率),这句话比较形象地说明前级与后级的关系。总览市面流行的功率放大IC,它们的功率从小到大排列为:LMl876<LMl875<LM3886<TDA7264<TDA7293。TDA7293是欧洲着名的SGS-THOMSON(意法微电子公司)于上世纪90年代向中国大陆推出的一款颇有新意的DMOS大功率胆味集成功放电路。它一扫以往线性集成功放和厚膜集成的生、冷、硬的音色,广泛应用于HI-FI领域,如家庭影院、有源音箱等。TDA7293内部有三级放大,差分输入级由双极型晶体管组成,推动级和功率放大输出级采用具有电子管韵味的场效应管,这种结构可以综合双极型晶体管低噪声和功率场效应管在线性、温度系数、音色上的优势,音色方面兼顾了双极型信号处理电路和MOS功率管的优点,具有低失真、低噪音、高耐压以及开/关机静音,芯片内部具有完善的过压保护、过载保护、电源短路保护,热击穿以及瞬时高温冲击保护等优点。它的音色非常甜美,音质醇厚,颇有电子管的韵味,满足发烧友既要音色靓,又要功率大的愿望,其100W的功率是使用的黄金功率,足以满足家庭听音的需求。TDA7293的主要参数:在20Hz~20kHz频率范围内,工作电压:±12V-±50v;输出电流最大10A;输出功率:±40V、80时100W;±45V、80时140W;±29V、4Q时100W;工作在甲乙类,总谐波失真(Po=5W,f=1kHz)/0.005%;转换速率15V/us(优于许多集成功放)。大家知道,电子管功放音质好的重要原因是负载特性好,输出功率与负载成正比,而电流负反馈型功放输出特性与电子管功放相同,输出功率与负载也成正比。传统电压型负反馈具有恒压输出特性。而扬声器是一个电流驱动换能器件,其轴向位移取决于电流而非电压。扬声器本身是一个随频率而变的集阻性、感性、容性及反电动势的复杂负载,当以电压型负反馈功放去驱动扬声器时,通过音圈的电流随负载将偏离理想值,出现振膜到位不准,导致失真增大。而电流型负反馈是以恒流型驱动扬声器,从而使频率特性变得平坦,改善了瞬态响应。提高了功放的控制能力,增加了系统中的偶次谐波的分量,使听感变得醇厚、温暖,即所谓胆味。难怪有人认为,精心设计的电流负反馈型场效应管集成功放其音质能赶上甚至超过电子管功放。为了发挥胆味场效应管TDA7293的效果,笔者把TDA7293设计成电流负反馈式恒流功放(带直流伺服),并且设计为双声道带喇叭保护电路(目的是防止TDA7293意外损坏时可以保护昂贵的喇叭系统),电路见下图。

  优点,具有低失真、低噪音、高耐压以及开/关机静音,芯片内部具有完善的过压保护、过载保护、电源短路保护,热击穿以及瞬时高温冲击保护等优点。它的音色非常甜美,音质醇厚,颇有电子管的韵味,满足发烧友既要音色靓,又要功率大的愿望,其100W的功率是使用的黄金功率,足以满足家庭听音的需求。TDA7293的主要参数:在20Hz~20kHz频率范围内,工作电压:±12V-±50v;输出电流最大10A;输出功率:±40V、80时100W;±45V、80时140W;±29V、4Q时100W;工作在甲乙类,总谐波失真(Po=5W,f=1kHz)/0.005%;转换速率15V/us(优于许多集成功放)。大家知道,电子管功放音质好的重要原因是负载特性好,输出功率与负载成正比,而电流负反馈型功放输出特性与电子管功放相同,输出功率与负载也成正比。传统电压型负反馈具有恒压输出特性。而扬声器是一个电流驱动换能器件,其轴向位移取决于电流而非电压。扬声器本身是一个随频率而变的集阻性、感性、容性及反电动势的复杂负载,当以电压型负反馈功放去驱动扬声器时,通过音圈的电流随负载将偏离理想值,出现振膜到位不准,导致失真增大。而电流型负反馈是以恒流型驱动扬声器,从而使频率特性变得平坦,改善了瞬态响应。提高了功放的控制能力,增加了系统中的偶次谐波的分量,使听感变得醇厚、温暖,即所谓胆味。难怪有人认为,精心设计的电流负反馈型场效应管集成功放其音质能赶上甚至超过电子管功放。为了发挥胆味场效应管TDA7293的效果,笔者把TDA7293设计成电流负反馈式恒流功放(带直流伺服),并且设计为双声道带喇叭保护电路(目的是防止TDA7293意外损坏时可以保护昂贵的喇叭系统),电路见图3。

  电源见左图,整流桥采用20A800V的,滤波电容用2只红宝石或诺华10000μF/50V,保证大动态时有足够的裕量。前级采用具有电池供电效果的松下精密伺服电源,且前后级分开独立供电。优点是减小后级功放对前级的影响,使立体声更为强烈,此举效果极好,但制作难度和成本都加大。

  变压器和电路板
  
  1.采用黑色专业散热器,规格:长280mmx高76mmx深55mm,重约1公斤,优点是降低7293热阻噪声,把TDA7293的胆味发挥得淋漓尽致。

  2.瘦了电容器、肥了变压器,这是功放好声的秘诀。这句话形象地说明了电源变压器的重要性。功放若要好声,采用大功率电源变压器比采用大容量滤波电容效果更为明显。变压器建议采用环型,功率为400W最佳,且次级能提供大电流。

  3.印刷电路板的制作:采用进口环氧板,设计成一体化LM1036+LM4562+TDA7293,交流地和直流地分开走线,最后汇集一点接地,优点是噪声极低。

  试听:用LM4562解析力很好,清晰无音染,给人一种很透明的感觉,声底细致,低频量感令人满意。LM4562的韵味很特别,其泛音的量感和质感令人惊叹,音效表现让人难以相信,音乐的还原能力很强,不夸张也不内敛,保真度极高,非常适合演绎有内涵的音乐,还能把人声的感情丰富的表达出来,声音高贵,精细准确、干净逼真,声底清澈、自然真实,不会刻意加强某个频段。人声细节表现丰富,不同器乐层次感极好、高低音控制力出色,不冷不腻,十分耐听,且富有高雅音乐的美感和乐感,动态大,音场宽阔,解析力高,驱动力强,超低失真。

  用AD827JN运放一开声便有一种“摄魂夺魄”的气势。首先给人印象最深刻的是其巨大的动态所带来能量感和霸气十足的低频,泛音的量和质感是其他发烧运放所不能比拟的,初听感觉高频晶莹剔透,华丽醉人。高低频延伸非常好,解析力高,中频纯厚,低频下潜深度和力度令人惊叹,音场特别宽阔、向前后左右拓展,有凹凸感(比其他运放强),速度快,动态好,感觉特别大气,高中低音层次非常清晰,令人非常舒服,胆味十足。

  两种运放的音质对比:两种运放用在该电路中其细腻圆润甜美的胆味均令人满意,我们设计了两种运放版本的一体化胆味放大板,目的是与大家共同分享音响发烧的无穷乐趣,让更多的发烧友以低廉的价格享受到LM1036+发烧双运放LM4562(AD827)+TDA7293X2迷人的胆味魅力。



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