負(fù)反饋是如何造就膽機(jī)與石機(jī)不同的音色(共7頁(yè))

1、負(fù)反饋，什么是負(fù)反饋，負(fù)反饋有什么好處(ho chu)，有什么壞處。把放大器模塊輸出信號(hào)的一部分反饋到它的輸入端，是有美國(guó)空軍少校阿姆斯特朗最早提出(t ch)的，他最初的想法是采用正反饋制造一個(gè)振蕩器，作為無(wú)線電廣播的信號(hào)源。但他很快發(fā)現(xiàn)，把一個(gè)反相的信號(hào)，從放大器的輸出端反饋到輸入電路，可以得到一些很有價(jià)值的用處。什么是負(fù)反饋。我做一個(gè)很簡(jiǎn)單的解釋。假設(shè)這是原始輸入信號(hào)。經(jīng)過(guò)放大(fngd)之后，產(chǎn)生了失真如果把這個(gè)輸出信號(hào)衰減，然后送回輸入端，與原來(lái)的輸入信號(hào)相減，形成負(fù)反饋，則實(shí)際到達(dá)放大器輸入端的信號(hào)變成。假設(shè)放大器的失真不隨時(shí)間而改變。那么這個(gè)經(jīng)過(guò)反饋的信號(hào)再次放大，則重新變成了一

2、條直線。失真消除了。除了失真，負(fù)反饋還有幾個(gè)非常有價(jià)值的優(yōu)點(diǎn)。第一，一個(gè)深度負(fù)反饋的電路，它的增益不會(huì)隨著器件性能的老化而退化，能一直保持不變。第二，可以增大電路的輸入阻抗。第三，可以減小電路的輸出阻抗。這幾個(gè)性能上的變化都可以靠負(fù)反饋的原理推出來(lái)，有興趣的自己推一下。負(fù)反饋有什么問(wèn)題呢理論上說(shuō)，如果所有器件的性能都像理論上的那么理想，則負(fù)反饋非常完美，越深越好。因?yàn)檩敵鲂盘?hào)的失真會(huì)隨著負(fù)反饋的加深，而減小。公式如下：D=Do/（1+Ao）實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)反饋的問(wèn)題就在于，任何放大器，放大一個(gè)信號(hào)都必定需要一定的時(shí)間，對(duì)于低頻信號(hào)，這個(gè)時(shí)間非常短，可以忽略不計(jì)，但是在高頻段，這個(gè)時(shí)差可能導(dǎo)致相移

3、，也就是說(shuō)，當(dāng)正半周的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路，反饋回路返回輸入端時(shí)（它本應(yīng)該在輸入端出現(xiàn)，抵消正半周的信號(hào)的），輸入端的信號(hào)已經(jīng)進(jìn)入到了負(fù)半周，這樣負(fù)反饋形成了正反饋，如我在前面說(shuō)過(guò)，正反饋會(huì)形成振蕩器。這是為什么有些劣質(zhì)功放，會(huì)有時(shí)有時(shí)無(wú)的高頻噪音。要是放大器穩(wěn)定，就要求反饋信號(hào)的相移超過(guò)180度時(shí)，放大器的增益不能大于1。衡量放大器穩(wěn)定性的方法有兩種。一種是增益余量法，即相移達(dá)到180度時(shí)，增益小于1的程度。一種是增益下降到1時(shí)，相移小于180度的程度。這就暗示了我們兩種解決負(fù)反饋帶來(lái)的高頻振蕩的方法。一種是減小高頻的增益，在相移達(dá)到180度以前，把增益降到1以下；二是，盡量加快電路的速度，減小

4、高頻的相移，當(dāng)然，最終還是要在相移達(dá)到180度以前，把增益降到1以下。還有一個(gè)問(wèn)題在于，放大器的相移與負(fù)載，信號(hào)頻率甚至信號(hào)幅度有關(guān)，如果沒(méi)有一定的余量，放大器在整個(gè)工作期間可能不斷接近，陷入，然后退出不穩(wěn)定狀態(tài)，而這點(diǎn)在儀器測(cè)試上很難發(fā)現(xiàn)。由負(fù)反饋，我再引出兩篇文章，分別講負(fù)反饋是如何造就膽機(jī)與石機(jī)不同的音色。以及什么是無(wú)負(fù)反饋。負(fù)反饋是如何造就(zoji)膽機(jī)與石機(jī)不同的音色由上一篇(y pin)文章 HYPERLINK /thread-153626-1-1.html t _blank /thread-153626-1-1.html負(fù)反饋，什么是負(fù)反饋，負(fù)反饋有什么好處(ho chu)，有

5、什么壞處。/url我們知道負(fù)反饋的最大問(wèn)題就是環(huán)路的穩(wěn)定性。膽機(jī)使用大環(huán)路負(fù)反饋降低失真的問(wèn)題：在膽機(jī)時(shí)代由于膽機(jī)的輸出阻抗始終無(wú)法降低，大部分的膽機(jī)線路最終，都要靠輸出變壓器完成阻抗變換，輸出。上個(gè)世紀(jì)50年代是放大器的設(shè)計(jì)異?；钴S的年代，許多很有名的線路在那時(shí)發(fā)表，最出名的算是威廉遜電路。威廉遜經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析后認(rèn)為，為了使諧波失真降到最低，關(guān)鍵在于要把與揚(yáng)聲器連接的輸出變壓器包含在反饋回路內(nèi)，從那之后，幾乎所有的膽機(jī)都從變壓器的副邊取出反饋信號(hào)。而眾所周知，變壓器是個(gè)在音頻頻段產(chǎn)生的相移就已經(jīng)不小。這一方面在對(duì)輸出變壓器，電子管輸出級(jí)阻抗，音箱阻抗提出了很高的要求，也對(duì)負(fù)反饋的使用形成了很大

6、的限制。第二個(gè)限制膽機(jī)使用負(fù)反饋的因素是膽機(jī)的增益，熟悉膽機(jī)的設(shè)計(jì)就知道，在膽機(jī)的那個(gè)年代，沒(méi)有現(xiàn)在固體電路這么方便的恒流源，電流鏡單元，電路的增益遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有現(xiàn)在的固體電路高，偏偏膽機(jī)輸出級(jí)對(duì)于信號(hào)幅度的要求很高，以常見(jiàn)的300B為例，典型的應(yīng)用中要求的信號(hào)擺幅在70V左右，這么高的信號(hào)擺幅對(duì)于膽機(jī)電壓放大級(jí)來(lái)說(shuō)本就不容易達(dá)到，如果還要使用負(fù)反饋吞噬那點(diǎn)可憐的增益，難度可想而知。最后一個(gè)限制膽機(jī)使用負(fù)反饋的因素是膽機(jī)的級(jí)間耦合方式，膽機(jī)風(fēng)行時(shí)期，因?yàn)槠骷我唬娮庸艿膶?duì)稱器件始終沒(méi)有被發(fā)明出來(lái)），級(jí)間耦合常見(jiàn)的只有RC,LC，變壓器耦合，直藕很難做到。而即使是頻率響應(yīng)最好的RC耦合，也會(huì)產(chǎn)生可觀

7、的高頻相移?？梢?jiàn)，對(duì)于膽機(jī)來(lái)說(shuō)，想用大環(huán)路負(fù)反饋改善放大器的失真特性存在很多困難。石機(jī)可以使用大環(huán)路負(fù)反饋降低失真：到了晶體管時(shí)代，困擾膽機(jī)使用負(fù)反饋的三大難題迎刃而解（晶體管輸出級(jí)的輸出阻抗極低，變壓器可以省去，晶體管電路的增益非常大，增益也不再是問(wèn)題，因?yàn)镹PN,PNP對(duì)稱器件的使用，晶體機(jī)普遍使用直藕，使得頻率響應(yīng)大大改善。）反饋量與失真之間的關(guān)系：根據(jù)巴克山達(dá)在1978年做的研究所提供的圖表顯示如果負(fù)反饋的量很小，則總諧波失真反而變壞，原因是放大器的2次，3次等低次諧波失真雖然通過(guò)反饋抵消，但是它們也通過(guò)反饋回路再次被放大，產(chǎn)生新的4次，5次，6次等高次諧波失真，所以總的諧波失真系數(shù)反

8、而更差了。因?yàn)檫@個(gè)原因，很多膽機(jī)干脆不使用大環(huán)路負(fù)反饋，只使用一些局部負(fù)反饋，然后在宣傳上號(hào)稱使用無(wú)反饋設(shè)計(jì)。而晶體管機(jī)可以大量使用大環(huán)路負(fù)反饋。這是為什么石機(jī)在數(shù)據(jù)指標(biāo)上明顯比膽機(jī)好的主要原因。關(guān)于什么是全無(wú)負(fù)反饋，離題太遠(yuǎn)，我稍后另寫(xiě)文章說(shuō)明。石機(jī)可以完勝膽機(jī)嗎？看到這里似乎可以得出石機(jī)完勝膽機(jī)，至少在數(shù)據(jù)上完勝膽機(jī)的結(jié)論。很顯然，石機(jī)不能完勝膽機(jī)，即便是數(shù)據(jù)上完勝，也僅僅是諧波失真一項(xiàng)數(shù)據(jù)，而總諧波失真遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能代表整機(jī)的失真數(shù)據(jù)。石機(jī)誕生之初，設(shè)計(jì)人員就被它巨大的優(yōu)勢(shì)所吸引，廠商出于市場(chǎng)的需求，普遍投入石機(jī)的研發(fā)中來(lái)，但是早期的石機(jī)數(shù)據(jù)雖好，聲音卻不盡如人意。經(jīng)過(guò)30多年，無(wú)數(shù)工程師的艱

9、苦努力，現(xiàn)在可以認(rèn)為石機(jī)的問(wèn)題已經(jīng)基本被發(fā)現(xiàn)。石機(jī)使用負(fù)反饋存在的問(wèn)題：石機(jī)的問(wèn)題還是出在高頻穩(wěn)定性上，前文中提到，為了使放大器穩(wěn)定，必須降低高頻的增益。問(wèn)題就出在高頻補(bǔ)償上。下圖所示是目前幾乎所有晶體管放大器以及運(yùn)算放大器的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)，包括如今十分熱門(mén)的全對(duì)稱線路，鉆石差動(dòng)，菱形差動(dòng)線路等。它由許多優(yōu)點(diǎn)，其中最主要的是輸入輸出以及級(jí)間都不需要耦合電容（我并不是說(shuō)直藕就一定最好，但是直藕對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)十分方便，市場(chǎng)營(yíng)銷人員也樂(lè)于以此作為宣傳噱頭，顧客也樂(lè)于被洗腦，認(rèn)為電容是萬(wàn)惡之源，）。它由一個(gè)輸入級(jí)，一個(gè)電壓放大級(jí)，一個(gè)功率級(jí)組成。為了降低高頻的增益，最簡(jiǎn)單的辦法是增加一個(gè)電容C1這是早期

10、大部分放大器的做法，也是如今許多低檔晶體管機(jī)的做法。假設(shè)有一個(gè)非常變化速度非?？欤ǜ哳l）的信號(hào)出現(xiàn)在Q1的輸入端，Q1迅速做出來(lái)響應(yīng)，而此時(shí)Q3的補(bǔ)償電容正在放電，Q3處于完全無(wú)法工作的狀態(tài)，顯然Q2就完全沒(méi)有反饋信號(hào)，Q1可能被激勵(lì)到飽和區(qū)或者截止區(qū)，這是，這個(gè)放大器停止工作，所有的信號(hào)都會(huì)消失，這是一種能聽(tīng)到的缺陷。叫做瞬態(tài)互調(diào)失真。Graham Slee 老先生的NOVO耳放，吳剛先生的J1耳放就使用了這種補(bǔ)償技術(shù)。提升放大器的轉(zhuǎn)換速率可以一定程度上緩解這種現(xiàn)象，但是根本的解決問(wèn)題的辦法是改變高頻補(bǔ)償?shù)姆绞?。一種改進(jìn)的辦法是在輸入端加入一個(gè)高頻補(bǔ)償電容這里C1與放大器的輸入阻抗形成低通濾

11、波器，高頻成分不進(jìn)入放大器，則瞬態(tài)失真的問(wèn)題，高頻穩(wěn)定性的問(wèn)題就都解決了。大家可以看我刊登的SOLO原理圖 HYPERLINK /s/blog_7115ea7c0100nmqz.html t _blank /s/blog_7115ea7c0100nmqz.html，SOLO也使用了這種方法，選用的是RIFA 100P的電容，這個(gè)電容對(duì)于SOLO的聲音品質(zhì)非常重要。大名鼎鼎的天價(jià)線材天仙配，與之同源的MIT也在它們的線材中使用了這樣的技術(shù)，當(dāng)然，比這里刊登的電路要復(fù)雜許多，效果也更好。很多高檔線材要求分布電容，分布電感參數(shù)越低愈好，其實(shí)對(duì)于低檔放大器來(lái)說(shuō)，如果使用的線材分布電容比較大，正好起到了

12、圖中C1的作用，雖然理論上說(shuō)會(huì)損失高頻信息量，但實(shí)際上音質(zhì)會(huì)更好。我稍后寫(xiě)一篇文章講如何做一條適合低檔石機(jī)用的信號(hào)線。還有一種辦法可以解決這個(gè)問(wèn)題，見(jiàn)下圖。把放大器的增益包含在反饋回路內(nèi)。這三種補(bǔ)償技術(shù)可以同時(shí)使用，典型的例子就是Graham Slee 老先生的NOVO耳放，非常有意思?；氐街黝}，膽機(jī)與石機(jī)的聲音差異形成機(jī)理有很多解釋，比如從器件出發(fā)，膽機(jī)的為電子真空度越導(dǎo)電，石機(jī)為電子或空穴移動(dòng)導(dǎo)電，噪音較大。膽機(jī)有軟過(guò)載特性等。但反饋及補(bǔ)償方法的不同，我認(rèn)為才是形成這種差異的主要原因。高檔的石機(jī)，比如GOLDMUND,KRELL可以在使用負(fù)反饋使失真數(shù)字降到非常漂亮的同時(shí)，使用復(fù)雜的補(bǔ)償技術(shù)基本完美的解決負(fù)反饋帶來(lái)的問(wèn)題。而膽機(jī)無(wú)負(fù)反饋或較少負(fù)反饋的聲音必然很多地方不如石機(jī)，但是也有不可