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[音响DIY] 一个适合DIY初哥制作的靓声小甲

2018-8-6 14:41| 发布者: 小路| 查看: 584| 评论: 0 |原作者: tianjian

简介:喜欢玩音响听音乐而DIY,拆机不敢说无数, 经过多年的浸淫,对电路有些皮毛的认识,所谓皮毛就是知道结构,知道类型, 对于深层次的电子知识就一无所知了。 就像我对于茶的认识一样, 知道它是乌龙、普洱、红茶 ...
喜欢玩音响听音乐而DIY,拆机不敢说无数,
经过多年的浸淫,对电路有些皮毛的认识,所谓皮毛就是知道结构,知道类型,
对于深层次的电子知识就一无所知了。
就像我对于茶的认识一样,
知道它是乌龙、普洱、红茶、绿茶。。。。合不合我的口味,
但说到它的制作,产地,级别就只能呵呵了。
所以下文只能从我的角度去描写这个电路,当然也会参考前辈们的文章,
陆全根前辈就分析过这个电路,看了以后有不少收获。

说到Hood 1969这个线路,我是DIY了不少次,从原始电路到MOS管版本、耳放版本都做了一次,在论坛上也发过一些制作过程,但从来都没有分析过它,现在就来个了结。

[简介]

Hood1969 甲类10W功放,由英国老头J.Hood于1969年设计而成。当时的背景是电子管功放已经很成熟,而晶体管功放只是崭露头角,但是电子管的输出阻抗很高,需要输出变压器作为阻抗转换,因此制作起来不容易,而晶体管的输出阻抗要低得多,不需要输出变压器就可以匹配音箱。于是J.Hood借鉴威廉逊电子管推挽功放的线路结构,设计出这个能与之匹敌的晶体管功放线路,结果也如他所愿。

奇怪的是这个线路诞生之后似乎没有任何厂机采用,但是在民间它以简洁靓声而广泛受到DIY者的青睐,尤其是DIY的入门者,HOOD 1969也成为性价比最高的小功率甲类功放线路之一。

下面就是它的电路原理图:对于大多数朋友来说也许傻傻地看不懂。。。

[attach]51337[/attach]

[首先这是个OTL电路]

简单地说它是采用单电源供电、没有输出变压器、采用电容输出的推挽电路,这是OTL功放线路的基本特点。而目前流行的是没有输出变压器也没有输出电容的OCL电路和BTL电路,理论上OTL的频响不如OCL和BTL电路。因此采用输出电容的Hood1969会让人不屑(关于OTL、OCL和BTL电路的介绍,各位可以百度一下)。

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[其次这是个末级采用准互补输出的电路]

也就是末级采用极性相同的管子(全是NPN或是PNP管),可以看到Hood1969采用两只完全一样的NPN大功率管。而末级采用互补输出的电路,两只管是互补的(一只NPN,一只PNP),这必须采用同一厂家推出的对管,比如2N3055(NPN)和MJ2955(PNP)。
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Hood1969整个电路只有3级放大,并且只使用4只晶体管,看上去电路很简洁。我们发烧友都说 “多个香炉多只鬼”,也就是说电路越简洁越好,但实际上是有条件的。如果把这个电路比喻成一家小公司,那么每只管都是这家公司的职员,他们都有自己的职责。从电路上来看,T1组成的输入级负责信号接收与放大,并且要兼顾负反馈,让这个电路的失真降低。T2组成的推动级继续将信号放大,同时起到倒相级的作用(这是这个电路的精妙之处),将相位相反的两路信号送到T3和T4,最后由T3和T4负责功率放大。这样来看,Hood1969是一个简洁又相对完善的电路,4只晶体管各司其职,缺一不可,再简化是不可能的了。

Hood1969不可能再简化,那么能否更完善呢?当然也可以的,你可以增加一只三极管,把输入级改成差分输入,也可以在末级的偏置上做手脚,增加恒流电路,取消掉自举电路,也可以将它改成没有输出电容的OCL电路。但是对于初级的DIY爱好者来说,原始的Hood1969是最好的。

[基本电路分析]

在结构上,Hood1969与普通晶体管OTL放大器有很大不同,另外电路中的一些设计也很特别。

[attach]51406[/attach]

仔细端详就可以发现,T1管的偏置电路别具一格,它由R1、R2、39k电阻和100μ的电容组成,特别之处在于39k与100μ这两个零件的加入,这可以视为充电电路,电源经过39k电阻,然后100μ的电容开始蓄电,于是T1的偏置电压开始升高,功放输出端的中点电压(T3、T4的交汇处)也慢慢升高,达到供电电源的一半。因为过程持续数秒左右,所以开机时功放对喇叭的冲击很小,估计设计者的目的就在于此。

Hood1969最特别的地方是推动级和末级的设计,这与大多数准互补输出电路有很大不同。因为T3和T4是极性完全相同的NPN管,自身无法完成像互补管那样的倒相工作,它们需要两路相位相反的信号来输入,一般的作法是前面加多一对互补的小管子来完成这个任务,或者在T4前面加多一只极性相反的PNP管(用次级具有中心抽头的耦合变压器也可以达到相同目的)。

而Hood1969却使用T2这只NPN管来完成倒相工作,将两路相位相反的信号耦合到T3和T4,同时给T3和T4提供偏置电压,这样一带二的方式让Hood1969这个电路产生了另一个问题,那就是末级T3和T4只能工作在纯甲类状态下,无论偏置电流多小,它都是如此,不会因为偏置电流的变化而变化,它的工作电流只影响到它的输出功率。

若要改变这个电路的工作方式,可以在倒相级与末级之间做文章,也可以将T3、T4换成场效应管或者是复合管,这样在较小的工作电流之下,它会工作在AB类的状态下,但那样一来,Hood1969就不再是Hood1969(所谓的C-E倒相功放就是Hood1969的变形,CREEK朗泉的某款经典型号也是采用这种电路的变形)。

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普通的OTL准互补功放

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使用耦合变压器做倒相的OTL准互补功放

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不少文章在介绍功放的时候都会提到负反馈,负反馈用来干啥的呢?一是拿来降低失真的,二是可以让电路比较稳定,三是拓宽频响,四是降低输出阻抗。我还觉得它是拿来调增益的,也就是反馈量。Hood1969的反馈电阻是R5,信号由末级两只功率管的交汇处通过R5反馈到T1的发射极,R5越小反馈就越深,从电路来看,R5又关系到T1的供电,这点设计者Hood老头肯定有考虑的。

Hood1969的增益由谁控制呢?从电路上看是由R4和R5决定。R4不变的情况下,R5越小增益越小,直观感觉声音变小;在R5不变的情况下,R4越小增益反而变大,声音也随着变大。据陆前辈的介绍,本机开环增益约600倍(55dB),闭环增益由(R4+R5)/R4决定,约为13倍(22 dB),因此整机反馈量约为33 dB(55dB-22 dB)。也许不少同学看到这里有点糊涂,什么是开环增益呢?闭环增益又是什么?简单讲开环增益是指当放大器中没有加入负反馈电路时的放大增益,加入负反馈后的增益称为闭环增益。

不知道大家有没有发现,Hood1969电路图上面有些零件是没有标上数值的(R6、R7、C3与C4),供电电压也没有标注,并不是我的疏忽,而是本来如此,因为这个电路在不同的喇叭负载之下,是需要对部分零件的数值做调整的,供电电压也有所不同,如何取值就要看看“对照表”了。

[attach]51478[/attach]

再补充一点,电路中的电容C3是自举电容,它连接在功放输出端和R6、R7的连接点,相当于把输出信号经过R7送入T3,这就是1969的自举电路,目的在于提高电路的效率,让功率更大一些,这种做法在早期的功放上广泛应用,也是被人诟病的一点,它可以用恒流电路来代替,理论上声音会更好,但电路也会复杂少许。

最后,总结一下这个电路。作为甲类功放,Hood1969当然不会有乙类或者甲乙类功放所产生的交越失真和开关失真,它在9W输出时的总谐波失真为0.05%(50Hz-20kHz),这种失真也以偶次谐波为主,因此只要制作良好,搭配合适的音箱,声音是有所保障的。还是那句老话,在普通家庭的环境下,10W的功率就够用了,并且它还是甲类的!


注:文章中的“乙类”、“甲乙类”和“甲类”的叫法等同于“B类”、“ AB类”和“A类”。
参考文章:陆全根《胆机雄风尤存 风光难再——威廉逊功放和Hood功放赏析》


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