Purer前级电路试验觉

2002年12月底，Purer在网上发表了他的前级放大器电路。这个电路（见图1）采用了一些现代电路设计思想，由三级放大器直耦而成，有以下特点。


1、第一级是担当输入级的差动放大器。显然，采取这种放大方式的目的主要是为了抑止噪声，并且为增强共模抑止作用还特地采用了FET恒流源和负电源供电，以提高放大器的共模抑止比和输入特性。这个输入级，以正端作为放大器的输入和输出，负端则起环路负反馈控制之用。电路的放大倍数不高，低于通常共阴极放大器增益的1/2，约10倍左右，但作为预放大、增加信噪比也就足够了。

2、第二级是有串联电流负反馈的共阴极放大器。由于在第一级放大器输出端与本级电路栅极偏压之间存在较大直流电压差，这个放大器的偏压和信号电压输入方式比较特别，它是通过带恒流源的分压电路取得。这是因为，要兼顾直流偏压的需要，电路用了数值较大的电阻作为耦合通路，同时为了不使交流信号电压损失过大，又能恰当匹配电子管工作点，而需要增大分流负载交流阻抗的缘故。当然，为了降低耦合通路的交流阻抗，也可采取在电阻上加耦合电容的方式，但这会引入电路相移，与电路的原设计思想有异。由于，输入信号电压被分压、放大器本身有较大电流负反馈（β＝4.65），所以这一级的放大倍数也不高，仅约3.5倍而已。

3、第三级是作为输出级的阴极跟随器。该系电路也采取直耦，负载是一个FET恒流源，用以提高负载对交流的阻抗和电路效率、降低放大器输出内阻。

4、电路中大量使用恒流源，但作用各不相同，调整中应根据具体情况分析，方能收扬长避短的功效。其中，差动放大级的恒流源能够保持两管的总电流为常数，使两管的非线性失真在一定程度上相互抵消；第二、三两级中的恒流源主要作用都是提高交流阻抗，并取得适当的管子工作电压，但对于第二级放大器前用于分压的恒流源要特别注意，它的电压变化对一、三两级管子的工作电压和工作状态也有重要影响，是整机工作点调整的核心。

5、整机环路电压负反馈（β＝4.6）由输出端分压后输入差动放大器负端，有效地控制了谐波失真，提高了整机工作质量。

在分析电路基础上，我对电路进一步用Pspice软件进行了仿真计算（结果见图2），发现原电路图存在的问题主要是：

1、差动放大器中输出管子工作电压低（约24V），不利于发挥6922管子的特点。其原因，一是输出管负载电阻高（47.5k+19.2k）；二是第二级放大器前的输入分压电路中FET恒流源的源极电阻用得较大（3.9k），电路工作电流小，恒流源上直流分压比高，当上一级放大器管子工作电压较大时就会使本级管子的栅极偏置电压处在高位，形成正偏置条件，从而给提高上一级放大器管子的工作电压带来较大限制。

2、第三级作为负载的FET恒流源，其工作电压达83V，已超过2SK170工作电压最大值50V的160％还多，很可能造成工作隐患。

为此，我根据仿真结果，对原设计电路做了一些调整，主要采用图3电路进行试验。

试验中，管子使用6N11，电阻是国产一般金属膜电阻，10pF电容用特氟隆镀银线绞制，输出电容为SOLEN大S电容，电路以高精度晶体管稳压电源作为试验电源高压，准确校正到160V。该电源由三级稳压部分组成，全部采用低容量MPK电容滤波，有很高的调整效率和低内阻、低噪声，调整速度快，音效呈中性。差动放大器的-12V低压采用电池供电。灯丝电源直接从变压器接出，以交流供电。电路在试验板上搭棚焊接（图4），没有刻意考虑走线、布局等问题。经实测，该电路整机放大量约4倍（12dB），其中第一级11倍、第二级3.6倍，环路负反馈约1/10倍，结果见图5。


由于电路采取全局直耦方式，整机工作点“牵一发而动全身”，调整起来有一定困难，因此需要采取分步调整的措施。首先将第二、三级恒流源的源极电阻按设计值设定好，然后调整第一级恒流源源极电阻，使后面各级工作点基本符合设计值。如果，采用示波器等仪器调试，应当将示波器接在输出端，把输入信号调在2V左右，边调边注意波形变化，务必使波形观察不到明显失真；没有仪器时，可一边调整工作点，一边用试听法判断失真情况，找较好的点定下来。经初步调整后，机器工作应已经稳定工作，这时再反复仔细调整后两极的恒流源工作点，使听感达到要求。如果调整仍觉不理想，那么只好再重新设定后两级恒流源的源极电阻，从头开始调试。

原以为差动电路中的那个-12V电源是个累赘，经过试验才发现它是必须的，否则大信号时将引起严重削波失真。这个电源的电压与输入信号大小有关，就CD信号源来看，只要<-3V即可。我试过用-24V，其结果与-3V时无异。这个电源处在输入回路中，有电流流过，对电路噪声有影响，应当注意电源的质量。它的电压一般不宜用得较大，并且要有良好滤波，建议以-6－-12V为宜。如用电池供电，则要注意电池应该有适当容量。

听感调试要注意的主要是后两级，一方面它们与音效变化关系紧密，另一方面是第二级恒流源工作点对整机工作点配合有关键作用。所以，听感调试应当与机器工作状态调整相互配合，对经调整能稳定工作的机器，听感可从后向前逐步通过微调各级恒流源工作点进行调试。

由于音箱不够好，我将试听分两段进行，先用耳机调整听感，然后再上系统实际试听。所采用的基本器材是：
DENON CD机
845 15W 单端功率放大器（自制）
B&W 602 音箱
SENNHEISER HD580 耳机

从音效看，本机速度中等，声底醇和，听感平衡，细节丰富，质感较强，很适合表现弦乐和人声，但力度稍不够刚健。与原电路相比，试验电路的声音要更厚实、力度更好一些，但声音特点不变。一般而言，增加第三级工作电流可以使力度、厚度得到一些改善，但收效有限，如果一味强求本机的力度表现，则容易使声音变得生硬木讷，缺少生气，弄巧成拙。

本次试验中，我还用12AX7＋12AU7进行了换管试验（电路见图6）。从测量结果（见图7）看，它与图5电路的区别主要是波形的各半波不对称，且有半波的峰顶变钝，说明这个电路比用6N11的电路含有更多的二次谐波。听音方面，其音效与听感都要比试验电路更偏向甜美风格，声音也显得更加柔和温暖一些。

如果大家对这个电路感兴趣，在制作中，我有以下几点建议，请予注意。

1、为了提高听音的速度感，进一步改善听感，可选用质量好的英美进口金属膜电阻，最好不要用炭质一类电阻。输出电容可用MIT、JESON等，虽然价格贵，但用量少，还是值得的。

2、管子可根据自己经济条件选用，当然它们的音效也有所差别。要注意的是，用不同的管子，虽能直接代换，但好声的工作状态略有差异，应根据具体情况调整。

3、虽然本机电路自身的噪声已很低，但要获得更好效果，仍要注重提高电源质量，特别是降低噪声，如采取电子滤波方式。灯丝供电是否采用直流或交流并不很重要，但对听感有一些影响，可按照自己喜欢的方式使用。

4、最好使用电路板安装，这样可以使安装便捷而且规范，也有利于提高机器的安装和使用质量。