性能卓越的前級擴大機~AudioNoteM7試做

1、 性能卓越的前級擴大機AudioNoteM7試做沈皓中先生原創(chuàng)2007/06/2217:17半導體生產(chǎn)技術無論再怎麼進步，幾十年來我們在音響圈裡仍存在少數(shù)歐美管機製造廠，提供非常精緻實用之真空管擴大機，日本也有一、二家規(guī)模較小且品質(zhì)優(yōu)異的製造廠。它們的產(chǎn)品絕大部分都是功效較大之推挽機種，技術層次頗高，顯然有別於業(yè)餘製作DIY族群喜愛簡單易行的SE單端機。要前管後晶還是前晶後管大環(huán)境裡民生電子消費產(chǎn)品推陳出新速度很快，競爭激烈，導致工業(yè)量產(chǎn)化極限之挑戰(zhàn)，互為因果情況下，廠商有意無意間鼓吹著流行款式及壞了就丟的消費意識型態(tài)，我們也逐漸習慣這種生活方式。現(xiàn)今許多所謂高級音響器材幾乎完全由量產(chǎn)品配合著

2、美麗裝飾及流行造型而成，其型錄上通常有著非常優(yōu)秀的測試數(shù)據(jù)，尤其是擴大機，但當它們驅(qū)動喇叭時，卻常發(fā)現(xiàn)實際上並不那麼美好，晶體啦，推挽啦，負回授（NFB）太太等等，不一而足的各方論點持續(xù)著，確實困惑很多只想好好地欣賞音樂的發(fā)燒朋友。是的，音響之所以能發(fā)燒痛苦與快樂的心境常常相互伴隨，我們很難完全理解各種物理現(xiàn)象交互影響下的實際情形花園太大，我只是個姥姥罷了。近些年真空管的製造廠僅中、俄、捷克及一些迷你小廠仍在持續(xù)製造此類元件，其間當以大陸、俄羅斯之產(chǎn)能較為可觀且俱備較佳研發(fā)實力。因此，這幾年來太多各國的品牌管機，幾乎大多委由大陸ODM，或以OEM方式生產(chǎn)擴大機、變壓器等等產(chǎn)品。大陸血統(tǒng)管機正迅

3、速地席捲市場；花樣很多，功能新穎、實用，價格更是便宜，這個時候太多朋友已經(jīng)不去爭論管晶之間孰優(yōu)孰劣，畢竟幾乎相同的價位，兩者已可任由選擇，當然真正HiEnd產(chǎn)品間仍是涇渭分明。好多朋友詢問，認為前級擴大機使用真空管機搭配晶體功率後級，效果會好很多，尤其最多的理由是網(wǎng)路上很多專家均如此建議！但也有部分高手卻認為前晶後管更具音樂性，最好還能無負回授。天??！什麼時候清秀佳人得要配賣油郎。在我的經(jīng)驗裡，相隔不到八百公尺的兩個大發(fā)燒友家裡（黃醫(yī)師和知名蛋糕店老闆），分別使用全晶及全管的兩套系統(tǒng)，聲音一樣輕鬆自然，根本分不出，也使人無意去分辨管晶差異。正確的解讀是：那些個需要如此這般搭配的擴大機，顯然本身

4、必多少有些不足，乍聽音符之際，或許因為新鮮、不同而振奮、感動，我保證很快地將帶來更多的困擾。何故？事實上這些有明顯缺失、僻性的前後級擴大機，其大部分有許多頻段分佈不等的相位偏移，聽不了多久就想關機。結論，用晶體、真空管、IC那一種主動元件，都得將工作弄好，事實證明，也都能搞得很好。真的是無負回授嗎？不是有許多高手及發(fā)燒品均號聲稱其擴大機無負回授，效果最好。正確的說法應該是沒有整體負回授才對，也就是說，它們只不過單獨少了衆(zhòng)多負回授（NFB）裡的一項而已。廠家會刻意宣傳（一半以上均是中小功率管機），若不是故意，就是不懂。舉個簡單的例子，任何一個單獨的共射（電晶體）、共陰（真空管）典型電壓放大級，只

5、要拿掉其併在射（陰）極電阻上的旁路電容（bypasscapacitor），就產(chǎn)生了這一級的本級負回授，雖然降低些許增益，卻可換來更穩(wěn)定的工作。大致上說來回授可分為正負兩種，電路上恰當之處都需要它們，性質(zhì)上又有電流及電壓兩種方式，因此，電路上我們常遇到NFB而不自知，反正也沒什麼壞處啦！回歸正題，如果非得龍鳳配不可，我的建議：前晶後管。僅一個理由，安全考量！很簡單,不論什麼因素，萬一後級擴大機在使用中掛了，相信真空管機故障而損害喇叭的機會，微乎其微，晶體機在這方面卻有許多慘痛的經(jīng)驗。請您不要告訴我諸如喇叭保護、中點檢知、短路過荷保護、侍服放大一大堆我們熟知且常運用的措施。萬一其中之一先前已損壞，

6、或它們中的一環(huán)反應動作失常，重大的損害將難以倖免。況且須要巨大電壓擺幅的後級擴大機，真空管的工作方式顯然輕易達成，比半導體優(yōu)秀得多，所以真空管後級擴大機能以簡單的電路架構設計出優(yōu)質(zhì)的表現(xiàn)，不僅對單純的測試波形，就連複雜的音樂訊號都能真實放大，不太容易降低（爛透了的製作除外）音樂裡有如生魚片那種鮮美特質(zhì)，讓揚聲器表現(xiàn)絢麗鮮艷的音色，這或許就是真空管無盡魅力的所在。真空管的優(yōu)勢對行家而言，真空管並非僅止於音色溫暖、甜美有Q度的表層意識。實際上它對樂器質(zhì)感、明亮、陰暗、剛柔，音量強弱極微小的變化，音樂氛圍的感情波漣，都極易流暢、順服如影隨形親切表達。這種體驗完全異乎換喇叭、管仔、唱頭的層面，頗值吾人

7、細細推敲玩味。真空管本身機械結構的關係，使其能工作在很高的電壓範圍，且線性工作區(qū)極寬，具有很高的輸入阻抗（不會偷吃電啦！），也可在很高的輸出阻抗下，輕易獲得高輸出電壓擺幅。您也很方便去降低其輸出阻抗卻保持優(yōu)秀的表現(xiàn)，對供給電源電壓的不穩(wěn)定有著極高容忍度。這些優(yōu)異特性使得電阻、電容、線材等等對音質(zhì)的影響程度，相對減小很多。擁有龐大零件群的晶體機就吃虧多了。AudioResearch、Jadis、QUAD都不會使用DIY族群那些超發(fā)燒補品零件，日系上杉、Shindo,AirTight也是如此，賣得很貴，實在也很好。最重要的是上述廠家真正掌握了真空管機的魅力泉源輸出變壓器。OPT不但是全部功率的負載

8、，也是儲能槽，對喇叭構成很好的帶通（bandpass）。另外當喇叭振膜由內(nèi)外兩端歸位時所產(chǎn)生反電動勢（emf），輸出變壓器適時給予相對的安定負載。對整個擴大機而言，它是最確實、有效的保護裝置，永不失手。絲帶超咼音終於完工在老美TAS大讚黃老師的圓形絲帶高音為沒有失真的高音之後，經(jīng)不起我的糾纏，將最大化的圓形絲帶高音使之最小化的可能。絲帶振膜是目前已知質(zhì)量最輕的高音振膜，在經(jīng)過圓形化的研發(fā)成功後，其機械物理強度已達到最頂級金屬振膜的要求。我們似乎可藉由老外權威音響雜誌及使用者的稱許，滿意地說：TaiwanisNo.1，那麼筆者保證，失敗將迅速到來。絲帶高音可含蓋很寬頻段的優(yōu)點，若將振膜再次縮小，

9、理論上響應可輕易直上100kHz。我可不想製作驅(qū)蚊器之類的東西，就讓它至音頻的2至3倍，60kHz好啦！這東西在我手上至少已十個月，不斷對其作測試、試聽、修改容易出錯的製程，結果就是圖片上您看到美好的身影，只要極性正確地併在原有喇叭系統(tǒng)的正負極，即可隨插即用呢！菲舸無就犬國Fig.A、共柵級放大器電路圖Fig.B、五極管電壓放大器電路圖Fig.C、串疊放大器電路圖一部HiEnd前級擴大機筆者大膽地捨棄原存在於前級擴大機裡錄音監(jiān)控、高低中音控制、響度補償、高低通濾波、靜音等等非必要的設置，以稍微像樣之水準而言，這樣做是合理的。畢竟在大陸製品充斥市場的情形下，自己組裝DIY是不能夠只要會響、好聽即

10、滿足，壓力正好帶給我們無限動能，更盡心盡力把Audio諸事更上層樓。因此這部完整前級擴大機，僅包含1電源供給，2.Phono唱頭放大器（RIAA,EQ）（3）高電平（十倍）放大器，加上必要的音量控制選擇開關。唱頭放大器圖一的電路表示為一個典型的動磁式（MM）唱頭衰減型RIAA放大器。線路來自頂頂大名AudioNoteM7前級，賣粉貴的喲！一般而論，唱頭放大器有回授型、衰減型兩種，知名的MclntoshC-22、Marantz7、AudioResearchSP-3A等大部分銘機，都使用回授型架構。綜觀負回授型的優(yōu)點是：工作穩(wěn)定，中高音域圓潤通透，背景通常較安靜，T1,T2兩個時常數(shù)可以有很多RC

11、組合，易於表現(xiàn)各別廠家的獨有聲底傾向，缺點是稍有不慎，實在很難避免相位失真的嚴重性。因此，筆者建議製作唱頭放大器的燒友們，請千萬照著名機十足依圖施工，不要給予過多的改良，除非我們能完全理解線路、電源、交直流阻抗分析、控制增益等等，否則失手的機會百分百。衰減型的確較易避開惱人的相移問題，但是嚴格說起來，濾波器也不是百靈百驗，仍是經(jīng)不起改良的。許多業(yè)餘專家都說衰減型的失真較低（方便動手改良？），顯然值得考究。缺點在那邊？相對較高的雜音電平，雖然順滑，透明解析稍稍打折,Body感較不易掌控。偏偏M7就是用衰減型，還賣您粉貴，以下讓我們來瞧瞧它是怎麼辦到的。第一級電壓放大由V1（6072、12AY7）

12、雙三極管組成。來自LP唱盤MM唱頭拾取的音樂訊號送至V1下半支三極管的柵級，這部分是典型的共陰極放大架構，唯一不同，加入一只510電阻以改善線f性降低噪音。放大後的訊號由屏極輸出，在屏極上卻接了一組共柵級放大器，作為屏極的活性負載。實際訊號的輸出來自V1上半支三極管的屏負載電阻（120K/2W）。如此巧妙結合雙三極管於同一級放大，具有很好的線性工作頻寬，絕對足夠的增益，和令人羨慕的超低雜音。其工作雖類如五極管，然而電路各項設定卻較富彈性和容易掌握，足見高明。類似的電路架構則尚有盛名不衰的SRPP（串級接連推挽）放大及另一精準之串疊（cascode）放大器。以下我們將分析一下共柵級放大器、五極管

13、電壓放大器，與串疊放大器。共柵級放大器現(xiàn)在我們來看看圖Fig.A共柵級放大器：這是個柵級接地的放大架構，訊號從陰極輸入，由屏極輸出。柵極直接落地的作法，能夠有效減少各電極間的電容值，獲得極為安定的放大動作，常被拿來作為高（射）頻放大器，音頻領域的真空管電壓放大電路，倒是較少見到它的蹤影。Fig.B是典型的五極管電壓放大器。對真空管線性放大器而言，常用的就屬三極管和五極管。四極管由於二次電子放射的作用，易使工作穩(wěn)定度降低，且失真較大，多已不再被使用。低放大因數(shù)（低值）三極管，屏內(nèi)阻較低，互導（Gm）值頗高，因此屏極消耗電力頗巨大，適宜作為功率管，如2A3、300B、6AS7G等。中放大因素三極管

14、，如12AU7、6SN7、6J5等等，屏阻較高，增益適中，雜音位準低，當柵極輸入稍大的訊號電壓仍能正常穩(wěn)定工作,此現(xiàn)象意味著其線性工作區(qū)很寬，缺點是電壓增益小一點。高放大因數(shù)三極管，如12AX7、6SL7、6SQ7等等，屏內(nèi)阻在三極管裡是很高的一群，電壓放大能力也最佳，但是雜音指數(shù)較高，當柵級輸入訊號擺幅較大，容易引起失真。綜上觀之，何種電路架構用那一種管子，實在得慎重研究，如果隨興為之，創(chuàng)意可喜雖也能音響一番，但成果必定有限。大廚名言：材料才是我們的老師。五極管是在屏極、陰極間加入三個柵網(wǎng)（稱作控制柵極和簾柵極）組成。簾柵極電位有效隔離屏極的靜電力場，所以屏極上電壓的變化對空間電荷的作用力極

15、微，導致屏流變化的量也相當小。這意味五極管的屏內(nèi)阻非常高。另方面，柵極電位的改變，仍非常有效的控制屏流，致使微幅的柵壓改變能獲得極大的屏壓改變b這個結果令其放大因數(shù)遠超過三極管十倍以上（以電壓放大管相比較），但是互導卻和一般高值三極管相去不遠。通常狀況下，五極電壓放大管的屏內(nèi)阻（p）是遠大於其負載電阻（RL）值的，這時我們即可以A（增益）二互導（Gm）x負載電阻（RL）。既然五極管屏壓的變化對屏流的影響很小，所以一般常用五極管，如6AL6、EF86、6SJ7等，屏壓通常設定在50V-100V之間，都能穩(wěn)定正常工作。但是屏流卻會隨簾柵電壓的增加而相對增加，適度維持簾柵壓在恰當?shù)墓爣s20V-5

16、0V），獲得適當屏流，使電路穩(wěn)定工作，因此，簾柵降壓電阻RSG阻值通常在820K2M2之間。五極管分成銳截止及遙截止兩種類型。遙截止五極管的互導會隨柵極偏壓改變而作大幅改變，偏壓增大，互導相對降低，反之亦然。在音頻放大裡，這個不斷變動的互導，實在使失真穩(wěn)定性大受影響。因此，音頻電路幾乎均使用上述那些銳截止五極管，增益大、失真小，效率高。既然簾柵電壓的穩(wěn)定非常重要，我們總不希望當柵極訊號變化的時候，簾柵極電流也跟著劇烈變化，進而影響屏極的穩(wěn)定性。如圖加入一個CSG至地，旁路不必要的交流訊號，問題就擺平啦，以HiEnd角度觀之，五極管電壓放大，由於增益很高，並不適合過大的輸入訊號，以免增大失真，它

17、真在不適合用在第二級和以後的電壓放大級，實用上宜避免其輸入訊號電壓超過100mV，如果訊號強度在50mV10%，我們很容易僅以一支五極管就將工作做得很好。因此，麥克風、動磁唱頭放大器之第一電壓增益級，非常適合以五極管來搞定。直到今日，仍有歐美名廠在其第一電壓放大級使用諸如EF86的作法，以避免連續(xù)多級電壓放大所帶來的音質(zhì)惡化。五極管電壓放大器回到圖Fig.B。Ra即是柵極輸入電阻，實用阻值範圍250K-1M，兼顧高輸入阻抗及低雜音指數(shù)，470K-500K是很恰當?shù)?。RK陰極電阻依使用五極管所需不同柵偏壓（特性手冊參數(shù)），將IK陰極電流定在1mA30%為度，（R=V/I）按一下電算盤就0K啦！請

18、先評估所加B+高壓，扣除屏極負載電阻RL流通1mA的壓降後，屏極電壓仍能維持60V10%範圍內(nèi)，當然屏壓在90V以內(nèi)，也都能工作得很好。RL的實用值100K-500K，太低的RL實在不具意義，太高了雜音不易避免，我建議以200K-330K為最理想的條件，數(shù)值的高低僅視B+高壓高低，和您所欲使用的屏壓而決定。RSG串著CSG由高壓一路到地，其交接處是直接連至簾柵極的。實用RSG值大約是RL的4倍，例如RL=250K，則RSG用1M。CSG之值通常在0.047f-0.5f之間，RSG用得大些，CSG則小一點，反之亦然。CSG最大也不宜超過1f，過大的CSG將拖慢管子的反應速度，並不適宜。如果燒友們

19、想以EF86、6267、6AU6、6SJ7來代替第一級的那支6072（12AY7），是否可行？肯定可以，只要將RL設定成220K-250K，B+高壓仍是234V，交連電容改成0.1f，您也可以有一個很不一樣又性能極佳的唱頭放大器。串疊放大器看看圖Fig.C。這是有名的串疊放大器（CascodeAmplifier），將雙三極管上下兩支的屏極、陰極串在一起，是不是更像單支五極電壓放大管呢？事實上也確是如此，只不過這個方式除了有優(yōu)異的線性工作、良好的增益，在選管及設計上的彈性也相對寬鬆。實用上可將RL設定在所選定真空管內(nèi)阻的2-6倍，並且讓RL=Rn，而Rm=3Rn。舉個例子，當RL等於常用的100

20、K時，Rn也同樣使用100K，Rm為Rn的3倍，就是300K。其他Cg、Rk、Ra和上述一般，恭喜您已快速地完成一組性能頗優(yōu)的CascodeAmp設計。您有空時，得親自試試，會很有成就感的喲！原來設計電路只要能掌握要點，似乎並不困難呢!圖二、高電平放大器電路圖_RlAAIFlEK.mr高電平(FLATAmplifier)放大器又稱為十倍放大器，因為通常工程人員會將這組放大器的總增益，設定在10倍左右。圖二表示每聲道使用兩支6922(6DJ8)之電路。這個電路架構屏屏陰，泛見於上述三大銘器,且數(shù)十年來被經(jīng)常使用在前級擴大機，視之為一個典型、標準線路吧！第一個6922(6DJ8)的兩個三極管，建構

21、連續(xù)兩級共陰極放大器，一般我們稱這種方式為串級放大(CascadeAmp)。我在這裡將所有陰極旁路電容Ck全部拿掉，最多僅需10倍電增益，且以兩級來完成，根本不愁增益不夠的情形發(fā)生。去除Ck雖降低些許增益，卻能藉由本級負回授而能使工作穩(wěn)定性更優(yōu)秀、失真更低。這是個正相放大器，讓使用者少了些顧慮。這個架構及特點是不是和AudioResearchSP-3A很像呢？這個部分筆者刻意不使用AudioNoteM7原機架構，燒友們可能暗罵！別急啦！筆者似乎忘了唱頭放大器裡那第二支6072啊。沒錯，原機高電平架構就類同RIAAAmplifier的V2。0K!現(xiàn)在就合併一起來看。V2的一邊三極管各接了一支電阻，作成一個共陰極放大器，電流較大，同