這里要向大家介紹的是一臺真正的平衡BTL橋接功率放大器的制作，這個放大器可以直接輸入XLR的平衡信號，也可以直接輸入RCA的單端信號，而不必經(jīng)過額外的電路去進(jìn)行轉(zhuǎn)換將RCA轉(zhuǎn)換到XLR信號。
一. 平衡技術(shù)簡介
平衡式音頻技術(shù)已不是什么新鮮事物了。早在電話剛發(fā)明的初期它就已經(jīng)誕生，其應(yīng)用使得話音信息在作長距離傳送時仍能保持很低的噪聲電平。而這也正是平衡式信號傳輸現(xiàn)在還被應(yīng)用在高檔音響中的原因：它允許我們以一種能夠抵制噪聲與失真的方式來傳送信息(音頻信號)。兩組鏡像相對稱、相位相反的信號被同時傳輸著。也就是說，兩組信號所真正搭載的并非音頻信息，而是它們之間的電壓差。
為了獲得更高的信噪比、更大的動態(tài)對比度和巨細(xì)無遺的分析力，在音響器材內(nèi)應(yīng)用平衡放大技術(shù)是不少知名廠家的必要手段，像Mark Levinson就是使用此項技術(shù)的典范，但他們的售價也是全世界最昂貴之一。
劍有雙鋒，只有在實際正確運用的情況下，平衡式技術(shù)才會對音響器材的表現(xiàn)帶來正面影響。如果音頻信號兩個信號通路沒有做到精確的鏡像對稱，那么噪聲與失真便會加入到音頻信號中去，這時平衡技術(shù)反而成為影響音質(zhì)的致命原因。因此，要想發(fā)掘出蘊藏在平衡式設(shè)計里的諸多好處，還須具備熟練的設(shè)計操控能力和慎重細(xì)致的電路結(jié)構(gòu)，而目前市場上一些所謂“平衡功放”并沒有應(yīng)用真正的平衡技術(shù)，只是簡單地將兩個單端輸入的放大器組合在一起而已。
一臺平衡放大器實際是數(shù)臺放大器的一個集合體。因為機(jī)箱里的信號放大電路其實就是每聲道兩個對稱平衡放大器。這種“雙平衡”式設(shè)計在給前級提供平衡負(fù)載阻抗的同時，有效地抑制了共模噪聲與失真。而無論輸入是普通的單端RCA信號還是真正平衡的XLR信號，都會在這兩個平衡放大器輸入級開始首先被轉(zhuǎn)化為一對極性互相相反的雙端信號，然后再送到兩個放大器的輸出級。
平衡放大器的輸出是屬于BTL方式，可以輕易獲得高達(dá)數(shù)百上千瓦的輸出功率而只需要使用一般OCL功放電路的一半電源電壓，這樣使電容、三極管等器件選取自由度更大，在低電壓的工作環(huán)境下也大幅地提高了安全性。本機(jī)的輸出功率就高達(dá)300W/8Ω。
二.電路的具體考慮
本機(jī)電路如圖1所示，這是一個結(jié)構(gòu)相當(dāng)完善的電路。
圖2 平衡輸入信號時的簡圖
圖2是本電路工作于XLR平衡輸入信號時的簡圖?？梢婋娐酚蓛蓚€放大器交叉連接而成，輸出的相位取決于輸入信號的相位極性，每個放大器均是差動雙端輸入方式，因此本身有較好的抑制共模噪聲及失真的能力。兩個差動放大器參數(shù)與電路結(jié)構(gòu)相同，輸出端的信號只是相位相反而其他特性一致，輸出到喇叭時將再進(jìn)行一次失真與噪聲的抵消，因此傳真度極高，能高度還原輸入信號的信息，而噪聲與失真均極低。
圖3是電路工作于RCA不平衡輸入信號時的簡圖，由于輸入信號是單端式，因此有一個輸入端將被懸空，將這個輸入端與地短接可防止噪聲侵入。此時電路成為一個反相放大器與一個非反相放大器的連接的工作方式，合理選擇反饋參數(shù)，可令兩個放大器的輸出信號僅僅是極性相位，這一對平衡式信號再送到喇叭時依然具有平衡放大器抑制噪聲與失真的特點，相對真正平衡式輸入信號時少了一次抵消噪聲與失真的機(jī)會，但在性能上已是相當(dāng)優(yōu)越。
圖3 不平衡輸入信號時的簡圖差動式電路#e#差動式電路如果輸入端懸空(空載)，閉環(huán)增益會下降，某些電路有可能產(chǎn)生振蕩，而即使不產(chǎn)生振蕩，也可能由于前級的輸出阻抗未知而無法確定電路的實際工作狀態(tài)，因此在實際電路中不要單獨使用。在輸入端增加一級緩沖器是很有必要的。雖然這樣會使電路顯得更復(fù)雜。但卻令電路工作更穩(wěn)定。
圖1中的輸入級的緩沖電路是阻抗變換用途，無論接入什么樣的前級，都可以為主放大電路提供一組平衡式的穩(wěn)定低輸出阻抗信號，保證了主放大電路工作的穩(wěn)定與增益的對稱。此緩沖器工作于無反饋狀態(tài)，有必要使用性能優(yōu)異的電路去減少對音質(zhì)的影響。本機(jī)采用了渥爾曼式的緩沖器。
主放大器由兩個完全一樣的放大器組成，每個放大器又分別由兩個獨立的放大器級聯(lián)而成。位于輸入緩沖級后的是兩個差動式電壓反饋型的放大器，負(fù)責(zé)將輸入信號(無論是否平衡信號)均重新處理為雙端輸出式的平衡信號，送入下一級的電流反饋放大器。或許有讀者會認(rèn)為，從電路上看來，電流反饋放大器可以省去吧?是的，即使省去了電流反饋放大器，電路依然具有相當(dāng)好的音質(zhì)，但筆者經(jīng)過了不少的試驗與對比，覺得還是采用這個較復(fù)雜的方式音質(zhì)表現(xiàn)更佳。電流反饋放大器具有高速率低失真(包括令人討厭的互調(diào)失真)的優(yōu)點，而由電壓反饋放大器與電流反饋放大器組成的電路，各自電路工作于最適合的方式下，再合理地分配增益，令各放大器均工作于低的閉環(huán)增益下，可以降低失真拓寬頻響。
電流反饋放大器是一個簡潔而性能相當(dāng)好的電路，在本放大器輸入級進(jìn)行V/I轉(zhuǎn)換后，不像其他一些電流反饋放大器一樣使用電壓放大級進(jìn)行放大，而是使用一對上下對稱的鏡像電流傳輸電路。在理想的情況下可以將V/I變換后的電流信號無損地輸送到本級的輸出端，而實際上，即使不能使用理想的器件，只要對所用器件進(jìn)行一定程度的精確配對即可。筆者對比過使用相同器件制作的金嗓子A60仿制線路，A60線路在電路結(jié)構(gòu)上與本電路相近，只是在這一級使用的是渥爾曼式電壓放大級，本電路聲音顯得更細(xì)膩平衡。整個電流反饋放大器的開環(huán)電壓增益取決于本級的負(fù)載(I/V)電阻與V/I電阻的比值，閉環(huán)增益只有11.5dB，因此整個平衡橋接電路的總增益在輸入XLR平衡信號時為32dB，這是為了兼顧不平衡輸入信號時的增益，因那時增益只有XLR平衡輸入時的一半，即26dB。
電壓反饋放大器是一個屬于單級型的放大器，這種電路原來應(yīng)用于馬蘭士的獨門武器HDAM中，筆者對其小作修改，將開環(huán)增益降低到只有35dB，而閉環(huán)增益只有14.5dB，聲音表現(xiàn)就更活潑一些。此放大器處理的信號電平較低，因此可以使用±15V這樣的低電壓供電，三極管的功耗大大降低，可選取的型號更多，能夠很容易選擇到合適聲音風(fēng)格的三極管，低電壓下噪聲也會稍低。
輸出級采用三級達(dá)林頓式，具有更高的輸入阻抗，更低的輸出阻抗。在理論上，即使使用兩級達(dá)林頓式輸出級，電壓增益級也可以充分地驅(qū)動，但音響是感性與理性的結(jié)合，音響制作有時不可單憑理論推導(dǎo)，還需要實際聆聽及調(diào)整，在同樣的電路器件狀況下，筆者多次對比過兩級達(dá)林頓與三級達(dá)林頓的聽感差異，三級達(dá)林頓的表現(xiàn)具有更寬的兩端延伸，低頻下潛極佳，有更少的音染，表達(dá)不同速度的樂曲輕松自如。而兩級達(dá)林頓也有其優(yōu)點，由于高低頻延伸相對差，突出中頻的韻味，低頻量感稍少，容易獲得結(jié)實、拳拳到肉的低頻效果。這并不代表兩者孰劣孰優(yōu)，愛好者可以根據(jù)自己的主觀喜好去選擇不同的方式，正是濃妝淡抹總相宜。
輸出管的數(shù)量影響聲音的厚度與平衡度，這不僅在于本電路，其他電路方式時也有同樣的影響，當(dāng)使用單對輸出管時，聲音相對稍單薄，低頻量感、重量感不足，卻凸顯了中高頻的韻味，這就是為什么有愛好者會認(rèn)為一些歐洲產(chǎn)的小功率功放聲音優(yōu)美的原因。本機(jī)的目標(biāo)卻不是要凸顯某段頻響的聽感，而是要盡量全面表現(xiàn)音源中的細(xì)節(jié)，因此需要有充分的驅(qū)動力去驅(qū)動大多數(shù)的音箱，每橋臂使用3對輸出管并聯(lián)是最低的保障。
本機(jī)使用了并聯(lián)穩(wěn)壓電路，如圖4所示。筆者制作過不少電路方式的穩(wěn)壓電源，以這種方式聲音最平衡，傳真度更好，且電路簡潔。過去筆者常用一個LED發(fā)光管輔以一個三極管改二極管進(jìn)行溫度補償，輸出電壓受溫度影響的變化率只有5‰，達(dá)到極佳的水平。愛好者或許會發(fā)現(xiàn)本機(jī)的穩(wěn)壓電路基準(zhǔn)穩(wěn)壓源只使用一個三極管改成的二極管，這樣勢必令輸出電壓受溫度上升而下降，但考慮到功放電路對電壓值要求不高，調(diào)整時以穩(wěn)定后的電壓為準(zhǔn)就可以，而這樣一改，音質(zhì)相對純凈，中低頻厚度與力度也有改善而高頻的細(xì)節(jié)重放并未因此受到影響，整體音質(zhì)更細(xì)膩。這同樣體現(xiàn)到音響感性的一面，不能單純地看指標(biāo)，還需要更多的聆聽與實踐。
越來越多的愛好者在制作時都會很注重電源，這是一個正確的方向，所有信號的產(chǎn)生都源于電源，因此要將電源與音頻放大電路同等看待。注重電源并不是簡單地增大變壓器、濾波電容的容量，這樣只保證了電源可源源不斷地向負(fù)載提供能量，但在電力污染嚴(yán)重的國內(nèi)，這樣的電源就像是渾濁的水而已。雖然一些久負(fù)盛名的機(jī)器也只是這樣做，但在歐美發(fā)達(dá)國家，電力污染就不如國內(nèi)嚴(yán)重，因而需要因地制宜使用穩(wěn)壓電源可以凈化電源，這是不可缺少的。筆者過去曾(其他電路)對比過不使用穩(wěn)壓電源、使用穩(wěn)壓電源、使用電池供電的功放，發(fā)現(xiàn)不使用穩(wěn)壓電源的聲音最朦朧，細(xì)節(jié)少，使用電池時聲音清晰，細(xì)節(jié)豐富，瞬態(tài)反應(yīng)好。使用穩(wěn)壓電源效果接近于使用電池，這說明電源的干擾并不能單靠簡單的濾波而消除，電源干擾令音質(zhì)變得不清晰，小信號會因此被淹沒。
圖4 并聯(lián)穩(wěn)壓電路
三.得到的結(jié)果
本機(jī)的電路相當(dāng)成熟穩(wěn)定，因此制作時只要元件無誤，成功率是100%，不必?fù)?dān)心會出現(xiàn)振蕩而需要調(diào)整的情況出現(xiàn)。元件選取方面，希望使用一些品質(zhì)較好精度較高的器件，電阻用Dale就不錯， 反饋上的電阻最好用Hocle，各三極管最好配對使用，小三極管用BL檔。變壓器每聲道用一個650W的環(huán)牛。
通電前先將輸出級偏置電路的可調(diào)電阻調(diào)整到阻值最大，用有限流功能的直流電源對電路通電測試，確認(rèn)沒有問題可按上變壓器，每個輸出管工作在50mA時聲音已經(jīng)相當(dāng)棒，超過很多的純甲類放大器了。輸入使用了一個平衡插座、一個反相輸入RCA插座與一個非反相輸入RCA插座，因此在RCA輸入時可以從不同插座輸入而有相反的輸出相位，像一些DIY的膽DAC、膽前級等，如果是使用單管A類，SRPP電路等相位差180°的，信號從本機(jī)的反相處輸入會重新獲取正確的相位。在使用RCA輸入時將沒有使用的RCA插座上插上一個已內(nèi)部短接的插頭，可減少由于輸入空載而感應(yīng)到的噪聲。
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