roseason 发表于 2010-8-26 08:33:19

借阿莫宝地，想做个模拟功放，顺便写一点东西

我是业余的，平时下班喜欢听音乐，想要一台高性能的模拟功放，。。。但是没钱买，只能自己设计

基本要求：
1.不考虑集成功放，如TDA2030、TDA7293/4、LM3886等，也不考虑场效应管（包括JFET和MOSFET），只用三极管。。。
2.Slew Rate：>20V/us
3.尽可能高的电源抑制比
4.功率100W以内
5.带宽：5Hz—100KHz
6.可以考虑精度高一些的元件，但不能用那种很贵的发烧元件（。。没钱买:)。。）

暂时就想到这些了。。不知道大伙儿有什么意见？

另外，由于平时工作比较忙，所以这个功放计划用半年至一年完成就可以了。。

（
最后加入：
哎。。算了，既然没有人气，那我就在这里慢慢写一点东西吧，算是自言自语

反正也不急，计划有进展的时候我就在这里更新吧。

写得不好的楼下轻点拍砖，也请诸位不要在这里使用过激的言语，不要用语言进行人身攻击

谢谢合作！
）

liuzhijun 发表于 2010-8-26 08:38:45

买个好点的耳机吧

roseason 发表于 2010-8-26 08:41:19

回复【1楼】liuzhijun
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不好意思，我用的是音箱。

houruihao 发表于 2010-8-26 09:08:24

回复【1楼】liuzhijun
买个好点的耳机吧
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头像那么牛B，你在深圳哪啊

rushx 发表于 2010-8-26 09:41:48

2n3055的声音不错哈，自己做pcb玩吧

liaowei 发表于 2010-8-26 09:42:31

把100W看成100万RMB?

roseason 发表于 2010-8-26 10:10:50

回复【5楼】liaowei
把100w看成100万rmb?
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呵呵，已在楼主位修正。

lloovve 发表于 2010-8-26 10:22:55

楼主找错论坛了，注定无果

roseason 发表于 2010-8-26 14:08:40

跟大多数音响发烧友相比，我觉得自己还算是没有入门的人，我也没有资格谈论更多跟“发烧”有关的话题，所以还是更多地从技术方面讨论我的计划吧~

所谓工欲善其事，必先利其器，下面还是先复习一下跟功放有关的知识，基础打好了再动手也不迟。。



1.关于功放的基本结构：
目前能见到的大多数晶体管功放，都是由输入级、电压放大级和输出级构成的三级结构，也有少数功放，将电压放大级和输出级合并在一起了

贴几个经典的图吧，虽然复杂程度不一，性能也差异甚大，但都没有逃出这种结构。。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_577928.jpg
这是最简单的 (原文件名:1.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_577929.jpg
(原文件名:2.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_577930.jpg
(原文件名:3.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_577932.jpg
(原文件名:4.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_577933.jpg
(原文件名:5.jpg)

待续。。。

gzhuli 发表于 2010-8-26 14:15:54

马兰士的是电流负反馈。

roseason 发表于 2010-8-26 14:22:07

回复【10楼】gzhuli咕唧霖
马兰士的是电流负反馈。
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不太明白，在输出级之前都是电流传输和转换没错，可是这里也是电流反馈吗？

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_577934.jpg
(原文件名:反馈.jpg)

gzhuli 发表于 2010-8-26 15:06:48

回复【11楼】roseason
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电压还是电流负反馈主要看反相输入点的对外阻抗，高阻是电压负反馈，低阻是电流负反馈。马兰士这个反馈点是射随器发射极，阻抗很小，所以是电流负反馈。
马兰士的电路结构大概是这样：输入级是2级射随结构，后面接共基共射电压增益级，最后是电流增益级，特点和电流负反馈运放一样，宽带、带宽基本不受增益影响、高压摆率。

SkyKing_ATbj 发表于 2010-8-27 18:51:16

其实我从原来发帖子时，看到这个图之后，就一直在琢磨，为什么9楼第一幅图的前级要用两组差分管呢？是分别放大正半周和负半周的信号吗？这种用法有什么特殊的用意吗？那么正常的一对差分对管放大和这种放大方式有什么区别呢？因为两种电路同样都是双电源供电，不存在在信号上叠加直流提供偏压，保证差分管导通的问题。

90999 发表于 2010-8-27 19:53:50

马兰士是电流反馈的~~~~~

roseason不是桂林哥么？ D类不好好做什么又来搞AB类了，呵呵~~~~~

顺便问下，如果用1MHZ的固定频率采样是否比自适应频率（350K-500K）采样的失真小？

roseason 发表于 2010-8-28 11:16:36

回复【14楼】90999 张耀扬
马兰士是电流反馈的~~~~~
roseason不是桂林哥么？ d类不好好做什么又来搞ab类了，呵呵~~~~~
顺便问下，如果用1mhz的固定频率采样是否比自适应频率（350k-500k）采样的失真小？
-----------------------------------------------------------------------

。。。D类做得有点腻了。。，最近也忙，进展比较慢，有进展会更新上来的~

自适应频率和固定频率的失真哪种更小，我还要做试验确定。。
谢谢关注~

roseason 发表于 2010-8-28 13:57:58

回复【12楼】gzhuli 咕唧霖
回复【11楼】roseason
-----------------------------------------------------------------------
电压还是电流负反馈主要看反相输入点的对外阻抗，高阻是电压负反馈，低阻是电流负反馈。马兰士这个反馈点是射随器发射极，阻抗很小，所以是电流负反馈。
马兰士的电路结构大概是这样：输入级是2级射随结构，后面接共基共射电压增益级，最后是电流增益级，特点和电流负反馈运放一样，宽带、带宽基本不受增益影响、高压摆率。
-----------------------------------------------------------------------

谢谢gzhuli 咕唧霖对电流反馈的指正~

我个人是很崇拜马兰士的这款设计的，在电路上有很多值得学习的地方，我的理解如下：
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_578335.png
(原文件名:Input.png)

这个电路的输入级是一个高速射极跟随器，这个射极跟随器设计相当经典~

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_578336.png
(原文件名:握尔曼连接.png)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_578337.png
(原文件名:威尔逊电流源.png)

互补的射随器集电极电流，又巧妙地通过一个沃尔曼连接，将电流传输至威尔逊电流源，沃尔曼连接可以显著地降低米勒效应对三极管带宽的影响，跟普通镜像电流源相比，威尔逊电流源则可以显著提高镜像精度，减小管子hfe分散性对镜像电流源的影响
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_578338.png
(原文件名:I-V转换沃尔曼连接.png)

在第二级的I-V转换的时候，威尔逊电流源的输出再次通过一个沃尔曼连接进行电流传输，我觉得这两级的设计是这款功放能够有传说的200V/us转换速率的关键

以上属于个人看法，如有不妥，还请指正~

roseason 发表于 2010-8-28 14:08:02

回复【13楼】SkyKing ATbj 王天
其实我从原来发帖子时，看到这个图之后，就一直在琢磨，为什么9楼第一幅图的前级要用两组差分管呢？是分别放大正半周和负半周的信号吗？这种用法有什么特殊的用意吗？那么正常的一对差分对管放大和这种放大方式有什么区别呢？因为两种电路同样都是双电源供电，不存在在信号上叠加直流提供偏压，保证差分管导通的问题。
-----------------------------------------------------------------------

这是一种互补对称结构，两组差分管都能处理正负半周的信号，而不是“分别放大正半周和负半周”，这样做的用意应该是提高功放的动态范围，减小失真~

另注：其实这个图严格来说是有错误的，因为该图的输出级的偏置电压应约为0.65*4=2.6V，而图中只有约1.4V的偏置电压，这会造成输出级产生严重的交越失真（失真大得可以直接在示波器上观察到），所以，如果想想用这个图来做，请自己修改一下输出级偏置部分~

joni 发表于 2010-8-28 16:25:10

mark

shiqiang 发表于 2010-8-28 18:15:03

玩音响的老大出来啦

millwood0 发表于 2010-8-28 18:50:57

"2.Slew Rate：>20V/us
...
4.功率100W以内
5.带宽：5Hz—100KHz "

those conditions are incompatible.

you will find that it is going to be very difficult to produce a high power amplifier that is capable of driving a reactive load north of 50Khz.

any amp capable of doing that would be unquestionably a world class amplifier.

roseason 发表于 2010-8-28 19:22:01

回复【20楼】millwood0
"2.slew rate：>20v/us
...
4.功率100w以内
5.带宽：5hz—100khz "
those conditions are incompatible.
you will find that it is going to be very difficult to produce a high power amplifier that is capable of driving a reactive load north of 50khz.
any amp capable of doing that would be unquestionably a world class amplifier.

-----------------------------------------------------------------------
Sorry~,My English is not that good..

What do you mean by" reactive load "? Do you mean "Capacitive load"or"Inductive load"? Or both of them?

It is true that any amplifier driving a capacitive load or an inductive load,may lead to some instabilities ,But there are still ways to reduce them..

It may have been difficult,but I'll try~

For a resistive load,I have proved that the schematic below can offer a slew rate of over 20V/us
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_577930.jpg
(原文件名:3.jpg)

millwood0 发表于 2010-8-29 02:20:53

I am not sure how you prove it but what you have is very much a typical 1980s Japanese low-fi design: high open loop gain and deep negative feedback.

hi-fi has moved far away from that type of designs since then. if it is a diy exercise, it is good for you to learn what NOT to design.

if you want to produce a quality amplifier, look into the research done in the last 20 years, especially the old discussions by Matti Otala and John Curl, etc. on TIM.

if that's too much, look at the literature on the Leach amp and you will see how the world of hi-fi has moved away from the kind of designs you are trying to build.

millwood0 发表于 2010-8-29 02:24:12

for those of you interested in learning about modern hi-fi, enclosed is an article that really started the modern evolution of hi-fi power amp design - an article that many hi-fi power designers would consider a "bible" of hi-fi designs.

http://www.jockohomo.net/data/7470.pdf

the host, jockohomo, himself a well known and highly respected power amp designer.

xjf20072608 发表于 2010-8-29 02:39:44

米尔武德，你能举个例子吗？

roseason 发表于 2010-8-29 11:43:19

回复【22楼】millwood0
i am not sure how you prove it but what you have is very much a typical 1980s japanese low-fi design: high open loop gain and deep negative feedback.
hi-fi has moved far away from that type of designs since then. if it is a diy exercise, it is good for you to learn what not to design.
if you want to produce a quality amplifier, look into the research done in the last 20 years, especially the old......
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Thanks for your very good suggestions!

Yeah,that's a typical&old design with deep negative voltage feedback and high open loop gain,and you are right,I was using it for excises,but not for the new design...

I am now trying to learn some more new things,before the new design ..

roseason 发表于 2010-12-7 11:54:06

继续吧。。。

近几天从牙缝里挤出了一点时间，设计了一个功放，由于之前已经做过很多电压反馈型的功放，所以这次做的是电流反馈的

功放超过了预期的效果，速度非常快，转换速率达到了近1000V/us，这个性能恐怕短时间内我很难再超越，所以在此记录一下

转换速率

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_602853ZFNYJQ.jpg
(原文件名:Slew Rate.jpg)

1MHz正弦波测试

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_602854KB6O33.jpg
(原文件名:1MHz.jpg)

500KHz方波测试

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_602855WFF772.jpg
(原文件名:500KHz.jpg)

roseason 发表于 2010-12-7 11:57:06

得回到工作了，功放进度可能又得放一下，以后有新进展会不定期在这里更新。。。

roseason 发表于 2010-12-7 12:40:44

回复【14楼】90999张耀扬
。。。。。。
。。。。。。
顺便问下，如果用1mhz的固定频率采样是否比自适应频率（350k-500k）采样的失真小？
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这个问题现在可以回答了：

自适应频率的优势在于可以提高效率，特别是在重载是可以自动降低频率，以减少发热量，但是对音质并没有改善，反而会在大幅度输出时加大失真，TA2024就是采用这种方式，所以可以测出这颗芯片在大音量输出时，失真是非常严重的

1MHz这样高的固定频率牺牲了部分效率，但是不存在输出幅度越大失真越大的缺陷

90999 发表于 2010-12-7 15:35:00

roseason哥够忙的哈。

mjsong 发表于 2010-12-11 18:34:59

回复【12楼】gzhuli咕唧霖
回复【11楼】roseason
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电压还是电流负反馈主要看反相输入点的对外阻抗，高阻是电压负反馈，低阻是电流负反馈。马兰士这个反馈点是射随器发射极，阻抗很小，所以是电流负反馈。
马兰士的电路结构大概是这样：输入级是2级射随结构，后面接共基共射电压增益级，最后是电流增益级，特点和电流负反馈运放一样，宽带、带宽基本不受增益影响、高压摆率。
-----------------------------------------------------------------------

今天才真正明白马兰士电流模电路归为电流负反馈的真正原因
咕唧霖老师 看你的帖子胜读十年书啊

mjsong 发表于 2010-12-11 18:43:18

我也非常的喜欢马兰士这个电路 有个地方看不明白
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_604025XYULK3.jpg
(原文件名:接法.jpg)

这两个三极管的集电极为何不接到电源 而是几乎接到了反相输入端？

roseason 发表于 2010-12-11 18:57:09

回复【31楼】mjsong
。。。
这两个三极管的集电极为何不接到电源 而是几乎接到了反相输入端？
-----------------------------------------------------------------------

这样做是为了消除米勒效应对管子带宽的影响

AIHHLI 发表于 2010-12-11 22:12:35

支持LZ,顺便学习.呵呵，全分立元件的运放.

mjsong 发表于 2010-12-16 16:08:50

回复【32楼】roseason
回复【31楼】mjsong
。。。
这两个三极管的集电极为何不接到电源 而是几乎接到了反相输入端？
-----------------------------------------------------------------------
这样做是为了消除米勒效应对管子带宽的影响
-----------------------------------------------------------------------
不懂 能否详细说说 或是帮找找相关资料？ 谢谢

cuison 发表于 2010-12-16 16:30:55

支持一下，最近也在学习晶体管电路功放。mark

fshunj 发表于 2010-12-21 22:49:10

标记

ssaweee 发表于 2010-12-21 22:55:48

不知道这个怎么与前级的信源匹配，

一般的信源输出是多少？

mjsong 发表于 2010-12-23 12:08:38

金嗓子放大器的线路图（全集）及线路变化 - 音响DIY论坛 - HIFIDIY论坛 - Powered by Discuz!
http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=445056&extra=page%3D1

gc56198 发表于 2010-12-23 12:33:21

mark

mkliop 发表于 2010-12-23 13:35:13

听TDA7293的飘过

gzhuli 发表于 2010-12-23 13:36:03

回复【31楼】mjsong
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_604025XYULK3.jpg
(原文件名:接法.jpg)
这两个三极管的集电极为何不接到电源 而是几乎接到了反相输入端？
-----------------------------------------------------------------------

按虚短来看，同相反相输入端电位相等，因此这两个管的Ucb可以看成是固定的。只要Ucb不变，米勒效应就不起作用了。

mjsong 发表于 2010-12-25 00:54:18

谢谢咕唧霖老师 明白了
祝您圣诞快乐！

这部分琢磨很久了 总想不明白 老师一点就通了

qinzutaim 发表于 2010-12-27 20:16:55

学习了，有空我也玩一个。

Octagram 发表于 2010-12-27 23:01:59

回复【31楼】mjsong
我也非常的喜欢马兰士这个电路 有个地方看不明白


(原文件名:接法.jpg)
引用图片
这两个三极管的集电极为何不接到电源 而是几乎接到了反相输入端？
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对于这个问题，小弟刚在大学拿到模电课的学分，也想趁热打铁分析一番：

下面各图示波器中，红色测的是e极对地输出的波形，而白色测的是b和c的差分信号

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_607529S57S9H.JPG
集电极直接接电源 (原文件名:C极直接接电源.JPG)

上面这个电路的输入频率在1THz，可以看到，当集电极直接接电源，已经失去电压跟随器的作用。对于差分的两端b和c，电压差是极大的。因此加个电阻，看下面这幅图

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_607530K11I1O.jpg
集电极通过100欧姆电阻接电源 (原文件名:C极上接100欧姆电阻.jpg)

从这个图上可以看出，当集电极有个电阻时，电压跟随作用明显提高，b和c的电压差也逐渐减小，也逐渐近似于“虚短”

当这个电阻提高到100k时，增益几乎为1了，然后b和c的电压已经几乎为0了，这样更接近“虚短”
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_607531CX4WJ2.jpg
集电极通过100k欧姆电阻接电源 (原文件名:C极上接100K欧姆电阻.jpg)


因此，可以得出这样一个结论：对于射极跟随器（共集电极），其频带本身就很宽，如果在其集电极上再加个小电阻，又能进一步提高其频带。而对于马兰士功放的原图，输入级的这两个三极管是以后面的各三级管体电阻、实际电阻等并串联后所得到的等效电阻作为这集电极电阻（这里要注意为什么有并联？因为对交流信号来说，小内阻的直流电源可以视为短路）。有了这个等效电阻，可以改善米勒效应，而米勒效应影响频带的主要原因就是连接在输入网络和输出网络的c和e之间的那个可恶的电容，通过米勒公式可以换算成输入网络（b和c）和输出网络（e和c）各自的等效电容。


对于上面的这个结论，我也用教材上学到的混合pi模型分析过，也得出这样的结论。



如果分析得不对，请各位老师指出，谢谢。

roseason 发表于 2010-12-28 08:47:48

回复【44楼】Octagram隐星魂
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哎。。

提点小小的建议哈：

1、这样简单的电路最好能自己搭出来，实际测试，这比什么都能说明问题，也容易发现问题

2、这样的电路，仿真的时候请不要把频率设定为1THz。。，你得先对频率有感性的概念，1THz太恐怖了，也不现实

3、你的射随器这样接是不对的：
首先，要有静态偏置；
其次，如果是单电源供电，则不能将信号源的交流信号直接输入射随器，至少要加一个隔直电容；
第三，这样的射随器容易自激振荡，最好在基极串一个电阻；
最后，R1的作用跟你想象的不一样，这个电阻太大，就不是一个正常的射随器了，像图中100KΩ集电极电阻和1KΩ的发射极电阻这样的取值，会让射随器失去“电流放大”的能力

skyjackyer 发表于 2010-12-28 09:02:16

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_607560ZEHUOD.jpg
6N2+6P1 新手入门级 (原文件名:6N2+6P1.jpg)


楼主可以试试这个。简单。。调好工作点了。声音还是可以的，输出功率大概2*3瓦左右

roseason 发表于 2010-12-28 09:08:59

回复【46楼】skyjackyer
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呵呵，谢谢你的图，不过我玩功放有个一贯的原则：
1、不玩胆机
2、不玩甲类

也不怕你笑话~，我这人比较关心节能问题

kenluo 发表于 2010-12-28 09:10:31

气氛很好

largeboss 发表于 2010-12-28 09:49:06

学习，mark

Octagram 发表于 2010-12-28 21:58:57

回复【45楼】roseason
回复【44楼】octagram隐星魂
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哎。。
提点小小的建议哈：
1、这样简单的电路最好能自己搭出来，实际测试，这比什么都能说明问题，也容易发现问题
2、这样的电路，仿真的时候请不要把频率设定为1thz。。，你得先对频率有感性的概念，1thz太恐怖了，也不现实
3、你的射随器这样接是不对的：
首先，要有静态偏置；
其次，如果是单电源供电，则不能将信号源的交流信号直接输入射随器，至少要加一个隔直电容；
第三，这样的射随器容易自激振荡，最好在基极串一个电阻；
最后，r1的作用跟你想象的不一样，这个电阻太大，就不是一个正常的射随器了，像图中100kω集电极电阻和1kω的发射极电阻这样的取值，会让射随器失去“电流放大”的能力
-----------------------------------------------------------------------

谢谢您的提意，确实在实际制作过程中不能这样做，我这里的用意主要是对上面的那个问题（也就是三极管的共集电极的接法，集电极上面的这个电阻对高频信号的影响）做点理论上的分析，因此各条件就取得比较极端化了，还需要把电路作最大的简化，这样在现象上会比较明显。

mjsong 发表于 2010-12-31 13:52:20

谢谢隐星魂的仿真我相信理论的仿真不切实际 但理论是实际的指导方向
现在随便什么电路结构都可以做到hifi 却不是都能做到HiEnd的

pengxin213 发表于 2011-1-6 15:58:16

mark~经典的图很有用啊

msc4456 发表于 2011-1-21 20:50:04

回复【楼主位】roseason
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还是推荐你考虑下mosfet吧做个D-CLASS要好的多   其实这个功放的电路很容易做但是电源恐怕不怎么好做

roseason 发表于 2011-1-25 10:24:01

回复【53楼】msc4456会飞的猪
回复【楼主位】roseason
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还是推荐你考虑下mosfet吧做个d-class要好的多   其实这个功放的电路很容易做但是电源恐怕不怎么好做
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呵呵~，我就是D类玩多了才来玩这个的。。。

做好功放没那么简单，电源也没那么难~~

hymculolo 发表于 2011-2-26 16:59:01

突然感兴趣，顶起。

ledatou 发表于 2011-4-14 00:51:33

哎哟~不错哦~~~学习啦~~~

msc4456 发表于 2011-4-15 12:41:25

回复【54楼】roseason
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我目前在做数字功放的开关电源，有空可以多交流 我的QQ364298084

daduduchun 发表于 2011-7-14 15:49:14

mark

gloryzkl 发表于 2011-7-16 22:05:24

mark

hclcwx 发表于 2011-7-16 23:21:16

好多图哦
学习！

anganwei 发表于 2011-8-4 08:13:25

标记 以后来学习 现在暂时不弄这个

blackhorse21 发表于 2011-8-20 14:40:33

MARK

LK9286 发表于 2011-11-28 15:58:57

MK,围观，学习

gc56198 发表于 2011-11-29 08:52:55

mark

allen6kid 发表于 2011-12-4 20:25:22

mark 学习

lsy_forever 发表于 2011-12-4 21:19:23

收藏哦~

jimwu 发表于 2011-12-7 09:14:18

收藏。
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