三級直交唱頭放大器的實踐計畫～啟航

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http://tw.myblog.yahoo.com/fullranging/article?mid=497&prev=508&next=408&l=f&fid=39

關於這一系列＂三級直交唱頭放大器的實踐計畫＂文章
我會在此慢慢記錄這個計畫的始末
而在這一篇中
我先介紹一下為何會有這個想法
其實在很久以前就已經有製作唱頭放大的經驗
但照本宣科居多
一直到有了設計管機的基本能力後
就慢慢收集相關資料並且累積分析線路圖的經驗
在分析和實作間其實悟出了一些想法
所以也就造就了這個計畫
在此介紹一個啟發我甚多的網站
http://www.users.globalnet.co.uk/~valveamp/index.htm
在這個網站中
有一些管機線路設計上的討論
其實對初入門的人來說還算蠻深入淺出的
在這個網頁中廣泛的討論前級，後級以及唱頭放大器的設計概念
也因此啟發了我ㄧ系列唱頭放大器製作的計畫
唱頭放大器的分頻網路一般可分為負回授式，CR衰減式和混合式的
但是負回授式的聲音早就在很久以前就被我淘汰
所以在此就直接進入CR衰減式的簡介
在我這一系列拙作中的第一篇唱頭放大器製作經驗分享中
用的就是CR衰減式
先用一張來自這個網站上的圖來讓初學者了解一下架構
這樣的一個RIAA等化線路是放在兩個放大級間
但主要影響的是第一級的放大級的特性
包含輸出阻抗和容抗
這一級的設計將影響到整個RIAA等化線路的數值
另外這一級的放大倍率要夠大
這樣才夠讓這個等化線路來逐步衰減
也因此若此級選管或設計不當
整個來自於前端的雜訊也會跟著放大
也因此會影響到等化的結果
第二級的設計除了輸入的容抗外
其實對這個等化線路影響較小
但這一級除了要面對已等化訊號的線性放大外
還要有能力讓訊號順利的進入下一級
所以當然也相當重要囉
目前對於這個架構所呈現的結果已經有些經驗了
而這個架構比以往所製作的實驗品優秀許多
所以才會在我的系統中苟延殘喘這麼久
但誠如我上一篇＂緣起＂所說
這樣的等化線路對於第一級放大部分來說是個極大的負擔
所以若是將等化線路分成兩段
再由兩個不同的放大級來驅動
那這樣的結果當然會優於上面的架構囉
若將上面的等化線路一方為二
那將以以下的形式出現（這兩張圖也是出自該網站）
當然有人會說：這樣不就又多一級放大了，會不會影響到音質啊？
這一點在我的直覺來說還算是在我可接受的範圍內
從電氣特性的角度來說
當然分成兩級的方式應該在邏輯上是好的
但＂三級＂放大會不會影響到音質
還是要等實際完成後才知道
所以各位看倌要耐心看
應該很快就會有答案了
其實這個等化線路的原理
是將來自於唱頭端的訊號放得很大很大再予以衰減
但衰減過程中
高頻衰減量比中頻衰減量少
而中頻衰減量又比低頻衰減量少
這剛好可以將來自於唱片中的訊號＂等化＂回來
此外
為了要省去音響系統中的前級放大器部分所可能對聲音造成的影響
所以最後一級除了要有足夠的增益外
應該還要設計點功率用以直接驅動後級
這也就是我在設計這個線路時的一些考量
至於等化線路部分
容我賣個關子
或是可以直接去該網站研究一下該篇文章的內容
在這個網站中有兩個線路圖
有興趣者可以照著做
或是依照這個範例做線路分析
相信在自己做完功課後應該會有大收穫呢
但對我而言
照著做並不能滿足我
因為我還要＂直交＂才對味呢

準確的等化決定再生的品質

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最近沒辦法著手啟動一些大的裝機計畫
所以只能認份地進行紙上作業
動動筆和大腦總不會影響到胎神了吧！
進行紙上作業的目的有二：
一來是不斷的驗算直交三級放大唱頭的等化零件的數值
二來是不斷的測量手上有的零件值是否符合設計需求
此外
各個放大級實際的輸出組抗和輸入電容也再一併驗算
以求設計時能更接近理想的等化曲線
當然下這樣的功夫有極大的斬獲
也因此發現到一些之前忽略掉的細節
所以這也就是我不敢在此貿然公佈線路的原因
再者在測量電容時常發現標示值高於實際值
電容的誤差大是眾所皆知的事
雖然用在濾波時是不會對音質有太大的影響
但若用在等化線路上那可就非同小可了
會因為電容的一點誤差而導致時間常數的可觀差異
當然最直接影響到的就是音質
因此設計者不可不查
之前在製作＂唱頭一號＂時因為手上沒有電容表
所以只能照著電容上標示的數值來做
＂唱頭一號＂的聲音有點偏薄
一直覺得可能是雷老唱頭的特性使然
直到最近買了一台能夠測電容值的電表後才發現電容誤差實在很大
也因此認為實際在＂唱頭一號＂內的等化線路可能與理想值有蠻大的誤差
所以又再次把我的＂唱頭一號＂的RIAA等化曲線依照手上現有的電容值再試算一遍
此外電阻也以並聯的方式來符合設計需求
在動手改機後發現拆下來的電容數值與設計值差異甚大
果然可能是導致薄聲的原因
在經過精算修正後聲音表現已經正常
可以再生出來許多以前聽不出來的細節
因此
深刻體會到等化曲線的準確與否對於類比音源聲音再生的深遠影響
所以各位同好若要設計一台符合自己理想的唱頭放大器的話
仔細的試算是讓類比訊號正確再生的不二法門
也因為有此體會
在此分享一些等化線路設計上的小技巧
請先參考下圖：
1. 在直交線路中可以拿掉R0
2. 較大的C2值可以減少第二放大級之輸入電容之影響
3. R1數值不要太大以維持第一放大級的效率
此外
刻片機常會內建一個3.18uS的等化以保護昂貴的刻片頭
而此點是一個常被忽略但會影響再生品質的部分
雖然這個點不會影響到各等化點的增益
但是卻會影響到等化後的相位及大約在5K Hz時的聽感
是應該在設計時加入考量的
這一點在我之前所建議要閱讀的文章中是有提到
其實要加入這個點的設計是很容易
只要在C2下方串一顆與C2可構成3.18uS分頻點的電阻落地即可
實際的聆聽後發現3.18uS的等化影響不小
正確的相位可以讓高低頻延伸較好
聲音也比較通透自然
下圖是修改完後的實際狀況
給各位參考囉

唱頭一號線路架構與計算

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承續一系列＂刻盤的舞台＂中討論唱頭放大器製作的文章
至此應該是輪到深入討論的時候了
所以就在此篇分享我在設計＂唱頭一號＂時的心得
下圖是＂唱頭一號＂的線路架構：
而所有的計算方式歸納在下圖：
零件數值會因不同的設計考量而有不同
除了可能會選用不同管子來設計外
也會因不同管子所設定的不同工作點而有很大的差異
而不同的工作點設定主要還是會影響第一級的輸出阻抗和第二級的輸入電容
當然輸入電容部分依然要考慮到極間電容的＂米勒效應＂
所以會有相當的程度影響到等化線路的計算
也因為這樣
所以不會在此公佈＂唱頭一號＂的詳細零件值
但若有同好想自己設計一台
我非常樂意提供建議以及協助
重要的還是希望同好們能夠親自下去設計
這樣才會知道所有＂眉角＂之所在
若不放心直交架構的話
也可以依照先前提供之參考文獻所在之網站中所提供的參考線路仿製
若還是想自行設計
也只要在各放大級後用CR方式交連即可
但需要注意到的是第一級及第二級間的CR交連
其中柵極電阻和交連電容的數值會影響整個等化線路的計算
設計時不可不查

野人獻曝～淺談我的唱頭放大器

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不知我這樣說會不會得罪人
類比與數位之爭
通常只發生在尚未深刻體驗音樂
或是尚不熟悉與音響原理的階段
對於音響老玩家或有豐富音樂經驗的人來說
LP的好聽已經是不爭的事實
所以囉
就算我沒有能力玩高價類比訊源
也要想辦法搞一套像樣的類比訊源
當然若是沒有充足的子彈
就只好選擇DIY了
唱盤唱臂用的是幾何和機械原理
雖然DIY不是問題
但有些事情還是DIYer無法解決的
我用過盤有Thorens TD160S，Technics SL-1200和CEC 930ST
現役的是雷子揚的手工唱盤
雷老已是博物館級人物
這台LP轉盤實是難得的紀念佳作啊
臂就先不提了
雖然手上有一兩支好臂
但我喜歡的還是簡單的臂
有空再慢慢介紹
唱針是很難DIY的
現役的是雷子揚的低輸出MC頭和Denon高輸出MC頭DL-110
所以這裡先不討論要大錢解決的事情
以後有空再另文討論
所以就先來談談我的唱頭放大器
對於類比的興趣早在玩DIY時就已播種
在唸碩士時就已動念並積極的規劃
此外也做了一些線路收集和分析的工作
當時最有名且最常被廣大的DIY迷仿製的線路
非Marantz 7C莫屬
但因為看了許多MJ的專文
及得自一些老前輩的音響經驗
所以對於12A系列的管子實在興趣缺缺
而且又不喜歡用負回授的方式所構成的RIAA等化線路
所以第一台RIAA唱頭放大器
採用的是以兩級6DJ8 SRPP加上做在兩級間的RIAA等化線路
是以RC的方式來做
當時因為不會計算分頻點的零件數值
所以就湊合著模倣MJ的圖例
當然過不了多久
這個線路就被淘汰了
但多半是因為SRPP的關係
讓我放棄此線路
之後就湊合著用McIntosh MX110來聽LP
這樣的將就著一路用到了台南
到台南認識Colin後
才又共同撞擊出一個Phono的設計概念
這個概念就一路玩到現在
這個Phono stage設計概念的架構其實很簡單
主要的理念就是摒除交連電容
拿掉第一級和第二級間的交連電容
並以直接交連的方式銜接
而第二級到前級或直入後級是利用變壓器來交連
這樣的設計
在線路設計上的關鍵在於等化線路的設計和計算
以及那顆重要的輸出變壓器
在製作上
最重要的是如何避免Hum聲和燈絲的處理
當初的等化線路設計是靠著Colin的實驗值加經驗值再加上儀器摸出來的
因為當時類比經驗不足
所以雖然剛做好聽起來真的很不錯
但從現在的角度來看顯然有很大的缺點
當時的架構大致是5842-RIAA-5842-Tr
之後發現如果要突破設計瓶頸
若是不懂RIAA原理
是不能畢其功於一役的
所以就只好用功一點
在幾經努力的爬文和不斷的運算和實驗後
雖然無法精通
但最後還是終於搞懂了RIAA等化線路的計算的方法和設計
有了幾次實驗的心得後
即使沒有使用示波器的能力
借用我幾個好友的金耳朵來測試
能通過他們的認可才是真功夫呢
後來經過幾次修正
大致上若以這樣的架構來說
無論使用何種管子
現在都可以用計算的方式和求諸經驗值
抓出不錯的等化線路
我的RIAA唱頭放大器就這樣地從最初的組合
變成中期的5842-RIAA-6C45-Tr架構
爾後又為了增加增益和S/N比
又將這個組合變成EC86-RIAA-6C45-Tr
雖然拿掉了我喜歡的5842
但整體表現還算不錯呢
在設計上
每個組合所用的管子不同
RIAA線路也會大不相同
設計時必須要考量第一級管子的特性
至於細節在此就不再加以贅敘了
反正就是一大堆算式和實驗值
有興趣的同好歡迎來信討論
這樣的唱頭放大器架構已經在老雷家唱很久了
線路是我幫老雷的設計的
但組裝是靠他自己
裝出來沒有雜音而且工作點和我用算的差不多
老雷實在不愧是個裝機高手
鄰居機師的6C45-RIAA-6C45-Tr是我幫他搞定的
現在應該和他相處的不錯
因為很久沒聽到他的抱怨和指正
另外
又為量產目的試做了一台12AT7-RIAA-12AT7-Cap的架構
讓類比達人田昌政去試
我想表現應該還不錯
因為一放也放在他那裡超過一年
至今還沒被退件
此外
目前已敦請阿仁兄撥冗幫我Layout一塊5965-RIAA-5965-Cap的簡易板
準備讓我那些有興趣的朋友試試這樣的設計和架構
目前聽過和用過的朋友應該都還堪稱滿意
當然
這台Phono會好聽的最重要原因
除了線路架構外
還要一顆好的輸出變壓器
當然小陳的變壓器是絕對的不二選擇
零零總總
就是要些緣分和一群好朋友才能成事
當然若是大家都要像我這樣摸索一番
那我玩的就太沒意思了
所以以後應該會有機會和大家分享心得
或是用5965-RIAA-5965-Cap這個架構和大家結緣
結緣之前
先分享一下這個Phono stage架構的選管原則
第一級的管子最好選用增益大且低雜音的管子
當然若能兼具低內阻最好
所以5842，6J4，EC86，EC88和6C45都是不錯的選擇
當然我最愛的EC8010也很讚
但在第一級用到它就實在有點浪費
第二級其實需要的是增益和一點功率
所以囉
6C45，5842，EC8010都是適合人選
雖然我不太喜歡6C45的短壽命
但畢竟它取得容易
而且還頗能符合設計上的需求
所以現在的架構還是選擇使用它
說得那麼好
那有沒有再進步的空間呢
當然的囉
精益求精是DIY的精神
所以目前已經規劃好三級直接交連的Phono stage線路
主要設計重點在於將等化線路分成兩部份並設計在三級之間
這樣架構更簡單
每一級管子所需要推動的零件更少
所以想必效果更好
在此還是透漏一下這個架構
5842-RIAA1-6H30-RIAA2-6H30-Tr
高音等化部分放在RIAA1
低音等化部分放在RIAA2
這樣的增益應該夠低輸出MC頭用了吧
不多說了
有空再慢慢的分享心得了
P.S.
從照片上可以看到這個老舊的機殼
原來是裝6L6 Push-Pull的
可能是廣播用的擴大機
是人家拆機後不要的垃圾
當時朋友有一堆而我只要了兩個
一個裝了這台Phono stage
一個裝了台E180CC-DC-71A SE
早知道這麼好用當時就全部收下
若手上有或知道哪裡找的同好請不吝告知
電源變壓器原來用的是原裝軍規密封的
後來改成小陳製的
別看這台機器老舊
可是精絮其內喔
聲音可是一流加三級喔
眼尖的人可能看到管子旁有個搖頭開關
那可以用來調20KHz以上高音的增益
因為用了小陳的MC升壓器
高音太華麗了
所以增益放在較小的＂－＂這邊