Purer前級(jí)電路試驗(yàn)覺

　　2002年12月底，Purer在網(wǎng)上發(fā)表了他的前級(jí)放大器電路。這個(gè)電路（見圖1）采用了一些現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)思想，由三級(jí)放大器直耦而成，有以下特點(diǎn)。


　　1、第一級(jí)是擔(dān)當(dāng)輸入級(jí)的差動(dòng)放大器。顯然，采取這種放大方式的目的主要是為了抑止噪聲，并且為增強(qiáng)共模抑止作用還特地采用了FET恒流源和負(fù)電源供電，以提高放大器的共模抑止比和輸入特性。這個(gè)輸入級(jí)，以正端作為放大器的輸入和輸出，負(fù)端則起環(huán)路負(fù)反饋控制之用。電路的放大倍數(shù)不高，低于通常共陰極放大器增益的1/2，約10倍左右，但作為預(yù)放大、增加信噪比也就足夠了。

　　2、第二級(jí)是有串聯(lián)電流負(fù)反饋的共陰極放大器。由于在第一級(jí)放大器輸出端與本級(jí)電路柵極偏壓之間存在較大直流電壓差，這個(gè)放大器的偏壓和信號(hào)電壓輸入方式比較特別，它是通過帶恒流源的分壓電路取得。這是因?yàn)?，要兼顧直流偏壓的需要，電路用了?shù)值較大的電阻作為耦合通路，同時(shí)為了不使交流信號(hào)電壓損失過大，又能恰當(dāng)匹配電子管工作點(diǎn)，而需要增大分流負(fù)載交流阻抗的緣故。當(dāng)然，為了降低耦合通路的交流阻抗，也可采取在電阻上加耦合電容的方式，但這會(huì)引入電路相移，與電路的原設(shè)計(jì)思想有異。由于，輸入信號(hào)電壓被分壓、放大器本身有較大電流負(fù)反饋（β＝4.65），所以這一級(jí)的放大倍數(shù)也不高，僅約3.5倍而已。

　　3、第三級(jí)是作為輸出級(jí)的陰極跟隨器。該系電路也采取直耦，負(fù)載是一個(gè)FET恒流源，用以提高負(fù)載對(duì)交流的阻抗和電路效率、降低放大器輸出內(nèi)阻。

　　4、電路中大量使用恒流源，但作用各不相同，調(diào)整中應(yīng)根據(jù)具體情況分析，方能收揚(yáng)長(zhǎng)避短的功效。其中，差動(dòng)放大級(jí)的恒流源能夠保持兩管的總電流為常數(shù)，使兩管的非線性失真在一定程度上相互抵消；第二、三兩級(jí)中的恒流源主要作用都是提高交流阻抗，并取得適當(dāng)?shù)墓茏庸ぷ麟妷?，但?duì)于第二級(jí)放大器前用于分壓的恒流源要特別注意，它的電壓變化對(duì)一、三兩級(jí)管子的工作電壓和工作狀態(tài)也有重要影響，是整機(jī)工作點(diǎn)調(diào)整的核心。

　　5、整機(jī)環(huán)路電壓負(fù)反饋（β＝4.6）由輸出端分壓后輸入差動(dòng)放大器負(fù)端，有效地控制了諧波失真，提高了整機(jī)工作質(zhì)量。

　　在分析電路基礎(chǔ)上，我對(duì)電路進(jìn)一步用Pspice軟件進(jìn)行了仿真計(jì)算（結(jié)果見圖2），發(fā)現(xiàn)原電路圖存在的問題主要是：

　　1、差動(dòng)放大器中輸出管子工作電壓低（約24V），不利于發(fā)揮6922管子的特點(diǎn)。其原因，一是輸出管負(fù)載電阻高（47.5k+19.2k）；二是第二級(jí)放大器前的輸入分壓電路中FET恒流源的源極電阻用得較大（3.9k），電路工作電流小，恒流源上直流分壓比高，當(dāng)上一級(jí)放大器管子工作電壓較大時(shí)就會(huì)使本級(jí)管子的柵極偏置電壓處在高位，形成正偏置條件，從而給提高上一級(jí)放大器管子的工作電壓帶來較大限制。

　　2、第三級(jí)作為負(fù)載的FET恒流源，其工作電壓達(dá)83V，已超過2SK170工作電壓最大值50V的160％還多，很可能造成工作隱患。

　　為此，我根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)原設(shè)計(jì)電路做了一些調(diào)整，主要采用圖3電路進(jìn)行試驗(yàn)。

　　試驗(yàn)中，管子使用6N11，電阻是國(guó)產(chǎn)一般金屬膜電阻，10pF電容用特氟隆鍍銀線絞制，輸出電容為SOLEN大S電容，電路以高精度晶體管穩(wěn)壓電源作為試驗(yàn)電源高壓，準(zhǔn)確校正到160V。該電源由三級(jí)穩(wěn)壓部分組成，全部采用低容量MPK電容濾波，有很高的調(diào)整效率和低內(nèi)阻、低噪聲，調(diào)整速度快，音效呈中性。差動(dòng)放大器的-12V低壓采用電池供電。燈絲電源直接從變壓器接出，以交流供電。電路在試驗(yàn)板上搭棚焊接（圖4），沒有刻意考慮走線、布局等問題。經(jīng)實(shí)測(cè)，該電路整機(jī)放大量約4倍（12dB），其中第一級(jí)11倍、第二級(jí)3.6倍，環(huán)路負(fù)反饋約1/10倍，結(jié)果見圖5。


　　由于電路采取全局直耦方式，整機(jī)工作點(diǎn)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，調(diào)整起來有一定困難，因此需要采取分步調(diào)整的措施。首先將第二、三級(jí)恒流源的源極電阻按設(shè)計(jì)值設(shè)定好，然后調(diào)整第一級(jí)恒流源源極電阻，使后面各級(jí)工作點(diǎn)基本符合設(shè)計(jì)值。如果，采用示波器等儀器調(diào)試，應(yīng)當(dāng)將示波器接在輸出端，把輸入信號(hào)調(diào)在2V左右，邊調(diào)邊注意波形變化，務(wù)必使波形觀察不到明顯失真；沒有儀器時(shí)，可一邊調(diào)整工作點(diǎn)，一邊用試聽法判斷失真情況，找較好的點(diǎn)定下來。經(jīng)初步調(diào)整后，機(jī)器工作應(yīng)已經(jīng)穩(wěn)定工作，這時(shí)再反復(fù)仔細(xì)調(diào)整后兩極的恒流源工作點(diǎn)，使聽感達(dá)到要求。如果調(diào)整仍覺不理想，那么只好再重新設(shè)定后兩級(jí)恒流源的源極電阻，從頭開始調(diào)試。

　　原以為差動(dòng)電路中的那個(gè)-12V電源是個(gè)累贅，經(jīng)過試驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)它是必須的，否則大信號(hào)時(shí)將引起嚴(yán)重削波失真。這個(gè)電源的電壓與輸入信號(hào)大小有關(guān)，就CD信號(hào)源來看，只要-3V即可。我試過用-24V，其結(jié)果與-3V時(shí)無異。這個(gè)電源處在輸入回路中，有電流流過，對(duì)電路噪聲有影響，應(yīng)當(dāng)注意電源的質(zhì)量。它的電壓一般不宜用得較大，并且要有良好濾波，建議以-6－-12V為宜。如用電池供電，則要注意電池應(yīng)該有適當(dāng)容量。

　　聽感調(diào)試要注意的主要是后兩級(jí)，一方面它們與音效變化關(guān)系緊密，另一方面是第二級(jí)恒流源工作點(diǎn)對(duì)整機(jī)工作點(diǎn)配合有關(guān)鍵作用。所以，聽感調(diào)試應(yīng)當(dāng)與機(jī)器工作狀態(tài)調(diào)整相互配合，對(duì)經(jīng)調(diào)整能穩(wěn)定工作的機(jī)器，聽感可從后向前逐步通過微調(diào)各級(jí)恒流源工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試。

　　由于音箱不夠好，我將試聽分兩段進(jìn)行，先用耳機(jī)調(diào)整聽感，然后再上系統(tǒng)實(shí)際試聽。所采用的基本器材是：
DENON CD機(jī)
845 15W 單端功率放大器（自制）
BW 602 音箱
SENNHEISER HD580 耳機(jī)

　　從音效看，本機(jī)速度中等，聲底醇和，聽感平衡，細(xì)節(jié)豐富，質(zhì)感較強(qiáng)，很適合表現(xiàn)弦樂和人聲，但力度稍不夠剛健。與原電路相比，試驗(yàn)電路的聲音要更厚實(shí)、力度更好一些，但聲音特點(diǎn)不變。一般而言，增加第三級(jí)工作電流可以使力度、厚度得到一些改善，但收效有限，如果一味強(qiáng)求本機(jī)的力度表現(xiàn)，則容易使聲音變得生硬木訥，缺少生氣，弄巧成拙。

　　本次試驗(yàn)中，我還用12AX7＋12AU7進(jìn)行了換管試驗(yàn)（電路見圖6）。從測(cè)量結(jié)果（見圖7）看，它與圖5電路的區(qū)別主要是波形的各半波不對(duì)稱，且有半波的峰頂變鈍，說明這個(gè)電路比用6N11的電路含有更多的二次諧波。聽音方面，其音效與聽感都要比試驗(yàn)電路更偏向甜美風(fēng)格，聲音也顯得更加柔和溫暖一些。

如果大家對(duì)這個(gè)電路感興趣，在制作中，我有以下幾點(diǎn)建議，請(qǐng)予注意。

　　1、為了提高聽音的速度感，進(jìn)一步改善聽感，可選用質(zhì)量好的英美進(jìn)口金屬膜電阻，最好不要用炭質(zhì)一類電阻。輸出電容可用MIT、JESON等，雖然價(jià)格貴，但用量少，還是值得的。

　　2、管子可根據(jù)自己經(jīng)濟(jì)條件選用，當(dāng)然它們的音效也有所差別。要注意的是，用不同的管子，雖能直接代換，但好聲的工作狀態(tài)略有差異，應(yīng)根據(jù)具體情況調(diào)整。

　　3、雖然本機(jī)電路自身的噪聲已很低，但要獲得更好效果，仍要注重提高電源質(zhì)量，特別是降低噪聲，如采取電子濾波方式。燈絲供電是否采用直流或交流并不很重要，但對(duì)聽感有一些影響，可按照自己喜歡的方式使用。

　　4、最好使用電路板安裝，這樣可以使安裝便捷而且規(guī)范，也有利于提高機(jī)器的安裝和使用質(zhì)量。