浅谈SRPP前级扩大机

  大约九年多前的一个早晨,老同学的办公室来了电话:「您老兄的前级有醍醐味呢!」什么跟什么嘛!难不成昨夜尿床?急忙赶到他豪华的官厅,只见唐兄手里拿了本当期的音响论坛(是第几期也忘了)。坐定后,翻开其中一页总编的文章,大意述说一部改装后的通讯机(前级扩大机)音色醇厚。看着文章的当儿(老总真谢谢您夸赞,实不敢当),正巧在老同学处服务的符立中先生也过来了,知晓那原本是我应「卖旧货」的朋友要求废物利用的一个小东西。(有人后来大换补品,哈哈!不会更坏,但保证不会更好。)想想我原来的意思,是老古董就让它有「老味」,所以仅拆掉那些合金的输出入座(当后级的喇叭接线座倒很适合,绝对发烧,只是不很方便罢了),改成RCA输入/出座。运用原来的管子,以SRPP的结构用少许零件,跳跳线焊接一番就成了。堆积如山的几十部机子,大搞了十来天,其间唐兄和好几位音响同好,也过来拿着改好的机子听。闲聊之际,符先生竟热心地打电话给总编报告了这事。很快的几个年头过去了,陆续有其它的刊物登载了SRPP前级放大器的制作文章,也有的还弄了PCB供应读者DIY。可惜这么多年下来,却从来未曾有位作者将电路作个明确说明,大多也是仿效前人的电路,稍作更改(对不起,有许多实在不好说是改良,称作『东施』并不为过)。因此,我们今天就从SRPP开始,作个稍微深入的探讨。

 浅论SRPP放大

    SRPPSeries Resistance Push-Pull-串接阻抗推挽放大电路,是数十年前就已发展使用的电路。与串迭(Cascode)、差动(Differential)等放大电路,早期均使用在仪器或精密的电子装备。后来,许许多多管机名厂将这些电路引用到声频放大器,因而渐渐地流传开来。SRPP由于电路结构很简单,怎么装都可以响得不错,因此倍受业余人士的喜爱,每个人都可以很有成就感地说自己的机器「粉好」。但如果我们能以较严谨的态度去了解它,运用它,或许它才愿意为我们服务得更好。

    首先我们看看图l,为典型的三极管放大器,输出入阻抗高,增益大(最大不超过μ)。高的输出阻抗,使得S/N(讯号杂音比)逐渐恶化:对于后一级放大来说,也比较不易成为「单纯的电压源」,所以阻抗的匹配就必须再三考量。如果为了获得较大的输出电压,则RL必须用得很大,那么上述的缺点将更形严重。通常我们只能慎选工作点于线性工作的范围:降低些增益,一级不够,再来一级,以期降低失真(尤其音频的上下端)。不过这样一来,级数多了,相位移也跟着不容易有效控制,其它麻烦的事也跟着来了!这部份,留待以后再谈。OK,会响是一回事,要让它响得好,就需要点功夫啦。耳熟能详的McIntosh C-22MarantzStereo Console7Audio Research SP-3A也都是用这个放大电路。

 

 
-1:共阴极放大器   -2:阴极随耦器

 

  图2是一个阴极随耦器(Cathode Follower),输入阻抗高,输出阻抗很低(仅数百奥姆),但是电压增益永远小于1,也就是它输出的讯号恒小于输入的讯号,当然失真极小。阴极随耦器主要用在阻抗的匹配上,或是用于整个放大器的输出级。一方面降低阻抗方便匹配,另一方面较易避免(减低)外来噪声的干扰,而上述三部「铭机」也都用上了这个线路。如果我们把图一中的RLCC拿掉,替代以图2,变成了图3的模样,就成了我们所要的SRPP放大器。非常的简单不是吗?真应感谢那些伟大的前辈工程师。一般来说,三极管共阴极放大器的负载RL大约是屏内阻rp的二至六倍为其实用值,如今以「阴极随耦」来替代。当导通状态下,Vl实际上的屏负载变得非常小,好像个「活性负载」,有效降低了输出阻抗。可爱的是Rk'输出端对地的直流电压,几乎是B+的一半,使得输出端能拥有最大的讯号摆幅,我们仅需给予V1适宜的偏压,就能有很优异的成绩~很低的失真很理想的增益,能被接受且合理的输出阻抗。从另一个角度观察: Vl输出的讯号,直接交连至V2的栅级,再由V2的阴极担任输出工作。V2的阴极电阻RK'不接地而是串上了Vl整个的放大电路。在导通的情况下,V2RK'VlRK对直流高压所形成的分压,令输出点对地电位,几乎就是B+电压的一半。V2的阴极电阻愈大,输出的讯号就愈大,由于RK'实际上串了VlRK,所以输出的讯号比之单纯的RK'是大得多了。如果从交流的角度去分析,我们不难发现,事实上VlV2是以1/2 B+(中点电位)为基准来作推挽放大动作的,因此其输出摆幅的确惊人,这也是SRPP电路名称的由来。工作很线性、失真小,放大倍数(增益)很大,频率响应却极佳,而输出阻抗相较于典型的阴极随耦器仅大了一些,较之共阴极放大的输出阻抗是小了很多的。因此,只要使用正确,SRPP是个非常优异的放大器。以图3的电路来分析增益G

G=uRL(uRk+rp)/RL((1+u)Rk+2rp)+rp(Rk+rp)

其中RL就是音量控制的VR           

输出阻抗Zout = rp(Rk+rp)/(1+u)Rk+2rp

        拿起电算机按一按,我们很容易就可以知道增益的大小,也很容易去设定我们所需要的输出阻抗。试着变动Rk的值,不难发现增益的改变并不大→失真很低而放大倍数仅比五极管小一点而已,但输出阻抗Zout可是大大地降低!所以我们仅需选择Rk(Vl的工作点),很容易就完成设计啦!

   理想的方式,选择任一个双三极管,l2AU712AT76SN7等都不难弄得有模有样。假设能确定输入的讯号没有直流成份,Cin是可以不用的。Rin抑制电阻基本上可以免去,因为这种电路的稳定性极高,之所以使用Rin,只不过为了「接线方便」,阻值可由数百至l0K随意。图3由上至下列了几组数值,在相同的B+下,各种管子的参考值,配合着做,不难获得还可以接受的成果。


 

 强大简单的电源供给

  4为本机的电源供应,对这个放大器来说已是超重量级。如果大家认为不够精彩,必须像某些机种那样使用稳压电路,就请自己另外弄一个「稳压」,可供参考的现成电路太多,这里就不再叙述。我也曾给它一个高压的并联稳压,不同于一般的串连稳压,很豪华的,但不论是测试或试听的结果并没有更好。其实道理也很简单,一个优良的扼流圈,在工业化大量生产的情况下,成本是高过「稳压电路」太多,而DIY的情形下,稳压器与扼流圈两者价格上的差异就没有那么明显。况且高品质扼流圈滤波电路的电源内阻很低,也几乎不产生杂音。相信我,重量级的电源比起一般的稳压,会给您带来更多的快乐,使用起来更加安全、可靠。电源变压器次级高压绕组0-260v/150mA,灯丝绕组则为9V/5A。整流均采用桥式整流子,高压整流子规格是600V/ 3A,灯丝整流子规格是l00V/l0A;有斜角的为"+",接滤波电容器的"+"。有人喜欢纯种的管机,很简单,高压绕组改为280-0-280V/120mA,灯丝则为6V3/5A,以一颗6X4作为高压整流即可。泄放电阻Rl阻值41k/10W,泄放电流几达l0mASRPP电路工作电流的一倍以上,对这个前级来说已相当理想,可用两个82K/5W的水泥电阻并接使用。滤波电阻R4也是以四1/5W并接成的。更奢华的作法,在高压的滤波电容「都并上一颗0.luf/400V~luf/400v PP质电容,似乎大多数的人都认为这么做高频响应会更好。我有个提议,机子装配完成后,先别急着加上这四个价昂的塑料电容,先测一下,听段熟悉的音乐,然后再焊上四颗PP电容,听同段音乐相互比较。除非是心理因素,保证不会更好。为何?因为设计正确的SRPP电路、频宽从5HZ可直上300KHz,效果好得很,加上已经是发电厂级的电源,要它响得不好还真困难,因此,锦上添花的投资就变成浪费了。倒是放大电路中那颗Ck 220uf/25V的电解电容,请并上一只0.01/100V的陶片,电容量的误差并不重要,效果您绝对听得出来,够便宜吧。Ck并上塑料,费而不惠。

制作简单,效果佳!

开环增益大约20~80(因所用管子给予不用的设定)SRPP的增益很大,仅一级放大就够FLAT AMP使用,但是它的输出是反相的。如果我们用的后级放大器是推挽输出,它完全没有困扰,单端机就需看看电路了(因为现在许多『专家』在制作单端后级放大器时,才不管它的输出相位,反正会响)

1W2W3W甚至1W以下的机器五花八门,我真不愿意使用那种只要两三瓦甚至更低功率就能推得很响的喇叭(绝大部份品质SOSO)。假如我们有一对110dB/w/m的喇叭,而它也能有130dB的动态,lW的机子即可有110dB的声响。那么,130dB到底需要几瓦的机器?别急,大概50~100W的机子就能搞定。扯那儿去了!为什么要把音量控制放到最后面,而不摆在最前头。因为放在最后面,再依照上面的式子,增益顶多是零(当电位器左旋到底),对电路的影响较小,这也是在各方考量下的较好作法。本机的Hum声极低,照片中,大家所看到的,6V3供给整流管6X4的灯丝,也同时供应放大管灯丝使用(条件够恶劣了),但仍然没什么使人不快的哼声。我们大可放心的去装配一部属自己的高品质前级放大器唷!

 


 


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