功放滤波电容太大影响音质吗,功放加大滤波电容有弊端吗

首页 > 数码 > 作者:YD1662022-11-01 14:38:28

1、 缘由

80年代初期晶体管功放全面取代电子管功放,兴起一股前所未有的DIY音响扩大器的热潮,当时有一本叫《音响技术》的杂志,更是把这股风潮推到最高点,每个人都想DIY一台音响,即使没有能力的人也要找别人组一台才够潮。

当时个人对什么是晶体管,什么是欧姆定律完全搞不清楚,更不用说DIY所需的电路分析能力,但这一点也不会妨碍渴望DIY的实现,因为当时的DIY环境确是十分友善,软体有《音响技术》,这本杂志不断的提供技术指导与装机分享。硬件方面当时有许多半成品套件可选,而且只要按图施工,几乎都能成功。

犹记得,当时购买了一些套件,DIY了几台音响。会响,当时也觉得不差,算是初步体验了装机成功的喜悦,也消除了DIY高不可攀的屏障。但这种廉价的成就感很快就小消失,取而代之的是想更上一层楼,拥有分析,设计电路能力的渴望。这被激发的渴望被《音响技术》这本杂志滋润养大,因此自我期许有朝一日,能设计DIY一台纯A类扩大机,品尝一下传说中A类功放音质醇厚的丰满韵味。

这份自我改善的渴望,让我对电学产生了浓厚的兴趣,也对我日后的学习,工作产生了莫大的影响。后来,忙于工作,家庭,难有自己的时间DIY音响,但是几十年来这份渴望从未从脑海中退去,对音响知识技术的追求,与对电学相关知识的学习从未中断,后来在网上订购一本Designing Audio Power AMPlifiers,以过去累计的电学基础,有系统的研读,一路走来累积了足够的DIY能量。此外,90年代PC开始风行,而且来势汹汹,锐不可挡,DIY音响风潮一时如溃堤之水,极速退烧,一夕间商家的功率晶体,散热片,大电容无人问津,许多曾经热衷DIY音响者将手中的音响零件当垃圾丢弃。由于个人对DIY音响中毒过深,着迷狂热、陷入无法自拔,趁此谷底你丢我捡收集不少功率晶体,散热片,大电容,总希望有朝一日能派上用场,得偿DIY音响宿愿。

功放滤波电容太大影响音质吗,功放加大滤波电容有弊端吗(1)

历经数十载,人已老,所收集零件也已堪称为稀世"古董",唯独实现DIY音响的初衷不减,这股热情让我在盖完房子后,有较多的机会将过去所知所学,用在实现年轻时DIY音响的梦想。经历人生各阶段的淬炼,人生至此早已领悟,这世上没有完美历久不衰的东西,因此,DIY着重于应用所学与探索过程,而不是在于追求永无止境,登峰造极的绝世扩大机。也因此,我会尽量消化手边过去收集的零件,看看能否将它们发挥到极致,而不会去追求所谓的最新,最好的发烧零件。

2、 思秋与秋收之美

在整理设备,准备重新投入DIY时的心情是十分复杂的。一方面,感叹数十年过去了,物是人非,手中的老零件,老仪表、老设备、与时下追求速度更快,体积更小,功率更大,功能更多,效率更高的趋势与潮流形成强烈的对比。此情此景使我想到,马致远的《天净沙,思秋》中,古道西风瘦马的情境,对此还颇有感触,仿佛自己是一个DIY游子,浪迹电子江湖多年,在此迟暮之年,面对时下的潮流与自己年少的梦想,有几分岁月不饶人的无奈,与年少梦想即将被时代潮流淘尽的感慨。

另一方面,想到能将过去数十年所学,卸下一切功利,竞争与生存报复,用于生活中,自由挥洒实现年少时的梦想,心中充满感恩,也颇为期待此次DIY能好好品尝,细细体会生命中秋收之美。

3、 挑战A类扩大器

A类扩大器并非什么先进的扩大器,它的效率奇低,造价奇高,体积庞大。但也有其它扩大器无法超越的优点,如放大所产生的谐波据说最接近实际乐器所产生的谐波,因此比较自然,较耐听,这也是其历久不衰的原因。年轻时被音响厂商长期洗脑,种下今生矢志要禽兽DIY一台纯A类扩大机,饱享传说中A类扩大机醇厚风味的梦想。自知这可能是今生最后机会,几遍发苍苍视茫茫,电阻色码无法分辨,焊点无法清晰辨识,也要奋力一战。戴上头戴式放大镜,凑近PCB重温那焊锡逸散出的松香味,别是一番滋味在心头。

4、 扩大器简史

1956年MR.H.C.IN于RCA实验室发表A LIN TOPOLOGY AUDIO AMPLIFIER,此扩大器的架构迄今,已经经历60-70年来的改善衍进,但其包括输入级、电压放大级、输出级的架构,几十年来没多大的改变,一直是现代音响的主流架构,即使半导体技术已有大幅进步,但扩大器始终都是没有脱离这个架构,或者说这是电晶体扩大器最适宜的架构。

功放滤波电容太大影响音质吗,功放加大滤波电容有弊端吗(2)

主架构虽然没大幅改变,但是由于各种失真探讨,各级逐步衍化加入电流镜、串叠、恒流源、偏压电路、增加驱动级、舍弃输出电容,兵连输出、稳定与保护电路等,使电路日益复杂、细致、周延、表现当然更多传真与品味。

5、 单端输出与推挽输出

在构思架构时,发现单端输出,与推挽输出,各有其利弊,各有其爱好与拥护者。所谓单端输出是指输出端是有单一极性NPN晶体管,或PNP晶体管输出完整波形。输出期间没有轮流切换的问题。而推挽输出,即是采用两种不同极性的晶体管,分工各自负责半周波形,一推一挽轮流工作,最为人诟病的问题是两组晶体管轮流工作时,产生的失真与不协调,早起因为PNP管较少,也有扩大器全部用NPN分成两组输出,一组用于正半周,一组用于负半周。

究竟要用哪种架构?既然要消化既有零件,当然要看看有什么材料才能决定要做什么。手边有十几对2N3055与MJ2955功率管,这种铁壳的功率管,三十年前炙手可热,每个DIY音响的发烧友手边总有几对,如今退烧人们当垃圾丢弃。这些古董级功率管到底还堪用吗?重新查阅其技术规格,发现其频宽用于音频放大器仍游刃有余,毕竟,这几十年来人类的耳朵并没有太大的进化,几十年前令人发烧的元件,今天一样能打动人心。

为了初步了解这些功率管的特性,与增加一些DIY的手感,个人以土法炼钢的方式模拟晶体曲线追踪器的功能,简单地测量数对2N3055与MJ2955功率管的β值。我发现PNP管的β值,普遍比NPN管几乎高出一倍。这使我从新评估是否要用NPN,PNP上下对称推挽的输出架构了。在整个线性放大架构中虽NPN 、PNP二者差异会由反馈修正,使输出信号按反馈比例收敛与原信号一致。就一般水准功放而言,在示波器上几乎无法分辨出输入与输出信号的差异。但这并不表示PNP、NPN二者的差异不会影响放大器的表现,尤其是长期聆听,大部分人还是有感的。

因为经过反馈电路来修正的过程会产生谐波,加上NPN、PNP推挽切换也会音响谐波,令人感受不悦,这些不利的因素使我放弃推挽架构,而选用单端模式。

6、 扩大器也是一种乐器何必太在乎效率

A类单端输出架构最大的缺点,就是效率只有推挽的二分之一,然而,这并不折损我对它的兴趣。在我越是了解扩大器的原理与主动元件的特性,就越是感觉世上没有所谓的原音重现这种扩大器。在放大过程,无论采用何种架构与元件,均会产生各式各样的失真,而且还会因为增生谐波交互作用,综合成新的杂讯号。以现在的元件和技术,一般扩大器都能产生和原来信号十分相似的输出信号,也许扩大器真正的差别在于同样的音源,有些扩大器产生失真与加材料的机构,仍然能令人愉快,令人感动。有些扩大器放大的结构,却令人觉得枯燥不耐听。因此,个人认为扩大器也是一种乐器,以输入信号来弹奏的乐器,单端输出架构效率虽低,但效率不是乐器的首要诉求,悦耳耐听,能撼动人心才是重点。

7、 单端输出与推挽输出效率差异说明示意

推挽式的输出效率比单端的输出大一倍,因此,二者若要获得相同的输出功率,单端输出的静态电流要比推挽输出的静态电流大一倍。这也就意味着要更大的散热片与功率管。以下示意图说明单端与推挽输出,二者工作模式与效率差别。

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