Purer前級電路試驗覺

　　2002年12月底，Purer在網上發表了他的前級放大器電路。這個電路（見圖1）采用了一些現代電路設計思想，由三級放大器直耦而成，有以下特點。


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

　　2、第二級是有串聯電流負反饋的共陰極放大器。由于在第一級放大器輸出端與本級電路柵極偏壓之間存在較大直流電壓差，這個放大器的偏壓和信號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。這是因為，要兼顧直流偏壓的需要，電路用了數值較大的電阻作為耦合通路，同時為了不使交流信號電壓損失過大，又能恰當匹配電子管工作點，而需要增大分流負載交流阻抗的緣故。當然，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，但這會引入電路相移，與電路的原設計思想有異。由于，輸入信號電壓被分壓、放大器本身有較大電流負反饋（β＝4.65），所以這一級的放大倍數也不高，僅約3.5倍而已。

　　3、第三級是作為輸出級的陰極跟隨器。該系電路也采取直耦，負載是一個FET恒流源，用以提高負載對交流的阻抗和電路效率、降低放大器輸出內阻。

　　4、電路中大量使用恒流源，但作用各不相同，調整中應根據具體情況分析，方能收揚長避短的功效。其中，差動放大級的恒流源能夠保持兩管的總電流為常數，使兩管的非線性失真在一定程度上相互抵消；第二、三兩級中的恒流源主要作用都是提高交流阻抗，并取得適當的管子工作電壓，但對于第二級放大器前用于分壓的恒流源要特別注意，它的電壓變化對一、三兩級管子的工作電壓和工作狀態也有重要影響，是整機工作點調整的核心。

　　5、整機環路電壓負反饋（β＝4.6）由輸出端分壓后輸入差動放大器負端，有效地控制了諧波失真，提高了整機工作質量。

　　在分析電路基礎上，我對電路進一步用Pspice軟件進行了仿真計算（結果見圖2），發現原電路圖存在的問題主要是：

　　1、差動放大器中輸出管子工作電壓低（約24V），不利于發揮6922管子的特點。其原因，一是輸出管負載電阻高（47.5k+19.2k）；二是第二級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，當上一級放大器管子工作電壓較大時就會使本級管子的柵極偏置電壓處在高位，形成正偏置條件，從而給提高上一級放大器管子的工作電壓帶來較大限制。

　　2、第三級作為負載的FET恒流源，其工作電壓達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，我根據仿真結果，對原設計電路做了一些調整，主要采用圖3電路進行試驗。

　　試驗中，管子使用6N11，電阻是國產一般金屬膜電阻，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壓電源作為試驗電源高壓，準確校正到160V。該電源由三級穩壓部分組成，全部采用低容量MPK電容濾波，有很高的調整效率和低內阻、低噪聲，調整速度快，音效呈中性。差動放大器的-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。電路在試驗板上搭棚焊接（圖4），沒有刻意考慮走線、布局等問題。經實測，該電路整機放大量約4倍（12dB），其中第一級11倍、第二級3.6倍，環路負反饋約1/10倍，結果見圖5。


　　由于電路采取全局直耦方式，整機工作點“牽一發而動全身”，調整起來有一定困難，因此需要采取分步調整的措施。首先將第二、三級恒流源的源極電阻按設計值設定好，然后調整第一級恒流源源極電阻，使后面各級工作點基本符合設計值。如果，采用示波器等儀器調試，應當將示波器接在輸出端，把輸入信號調在2V左右，邊調邊注意波形變化，務必使波形觀察不到明顯失真；沒有儀器時，可一邊調整工作點，一邊用試聽法判斷失真情況，找較好的點定下來。經初步調整后，機器工作應已經穩定工作，這時再反復仔細調整后兩極的恒流源工作點，使聽感達到要求。如果調整仍覺不理想，那么只好再重新設定后兩級恒流源的源極電阻，從頭開始調試。

　　原以為差動電路中的那個-12V電源是個累贅，經過試驗才發現它是必須的，否則大信號時將引起嚴重削波失真。這個電源的電壓與輸入信號大小有關，就CD信號源來看，只要-3V即可。我試過用-24V，其結果與-3V時無異。這個電源處在輸入回路中，有電流流過，對電路噪聲有影響，應當注意電源的質量。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，則要注意電池應該有適當容量。

　　聽感調試要注意的主要是后兩級，一方面它們與音效變化關系緊密，另一方面是第二級恒流源工作點對整機工作點配合有關鍵作用。所以，聽感調試應當與機器工作狀態調整相互配合，對經調整能穩定工作的機器，聽感可從后向前逐步通過微調各級恒流源工作點進行調試。

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

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

　　本次試驗中，我還用12AX7＋12AU7進行了換管試驗（電路見圖6）。從測量結果（見圖7）看，它與圖5電路的區別主要是波形的各半波不對稱，且有半波的峰頂變鈍，說明這個電路比用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電路更偏向甜美風格，聲音也顯得更加柔和溫暖一些。

如果大家對這個電路感興趣，在制作中，我有以下幾點建議，請予注意。

　　1、為了提高聽音的速度感，進一步改善聽感，可選用質量好的英美進口金屬膜電阻，最好不要用炭質一類電阻。輸出電容可用MIT、JESON等，雖然價格貴，但用量少，還是值得的。

　　2、管子可根據自己經濟條件選用，當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，但好聲的工作狀態略有差異，應根據具體情況調整。

　　3、雖然本機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范，也有利于提高機器的安裝和使用質量。