主题 : 简要分析超音频杂波对功放音质的影响
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0 简要分析超音频杂波对功放音质的影响

管理提醒: 本帖被 hexj9 从 『无痕茶座』 移动到本区(2017-06-10)
作者  草根诗人3

当功放电路输入超音频杂波(以196KHz为例)10mV以上,因为频率很高,第二级因为加上了集电极与基极电容就难以放大,功率管就更难以放大,使得大环路负反馈不起作用,差分放大就进入截止区和射极跟随器状态,彻底失去放大作用。功放电路出现阻塞现象,无法准确放大音频信号。

我的办法就是使用LC滤波器,10mH电感加上3300pF的电容组成滤波器,可以滤除30KHz以上的高频,效果应该不错!这种滤波器只能接在低内阻的音源输出端,或者接在前置放大输出端。前置放大器不要使用具有大环路负反馈的运放型电路。

数码音源都会产生高频杂波,很多高级音源就是196KHz的高频超取样,如果滤除不彻底,就会影响音质。

即使1mV的高频杂波进入功放,也会影响音质,原因是这些高频占用功放输入级的动态范围,还会和其它高频噪音互调失真,产生很多音频范围的噪音,表现就是音色不好!在高频状态,互调失真比音频状态大很多!

能够高保真放大196KHz的功放很少见!恐怕价格不低!我测试了C5200的集电结电容很大,可达800PF!我感觉很多功率管的工作频率很难超过100KHz!

你懂得高档CD机的设计技术吗?为什么规定HIFI音源输出的超音频杂波的电压不能超过音频电压的0.1%?这是因为具有大环路负反馈的音频功放输入高频杂波就会恶化音质!

那么你认为把高频杂波滤除好还是制作高频功放好?我们知道频带越宽噪音越大,是不是正确的?我感觉还是滤除高频杂波比较容易,成本还低。

我想购买高档音源是不可能的!疾病缠身已经6年多!只能滤除高频杂波垃圾!全固态播放机只是听说过!凡是数码音源都或多或少的含有高频杂波。模拟唱片LP就没有高频杂波。

或许你认为功放可以放大200KHz高频,高频杂波就不会影响音质了?除非200KHz的互调失真非常小!

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不会干扰功放的音源是高档HIFI音源,价格不菲!我们使用的音源大都不合格!我只能加上滤波器!

人们很难想象:指标好的功放音质不一定好,原因是我们难以测试互调失真和其它某些指标的大小,还有音源的性能指标,音源不好,功放很好用处不大。谐波失真大的功放有可能好听,原因是增加了谐波就相当于增加了佐料,虽然很多人喜欢吃肉,可是我们没有人喜欢吃没有任何佐料的动物肉吧?

音源输出的频率高于音频的成分就是高频杂波,就是高频杂波垃圾!如果有频谱仪就能直观的测量。

因为现在的CD取样频率只有44.1KHz,14.7KHz的音频只取了三个样,根本无法还原音频的本来面目!44.1KHz的取样能够还原音频是建立在音频信号的高频部分是正弦波基础上的!可是我们想一想:如果音频的高频部分全是正弦波,我们还值得把它录音吗?

我自制了200KHz和202KHz的信号发生器,把信号混合以后输入LM3886,结果3886输出了大约2KHz的音频!可见高频状态的功放电路的互调失真是非常严重的!如果不滤除高频杂波,对音质的影响是巨大的!实际上数码音源的灵魂就是滤波!为了防止高频杂波影响音质,我自制LM3886功放都加大了正反相输入端的电容,使用了1000pF。

如果你会计算共发射极放大器的放大倍数,你就会知道差分放大的反相输入没有负反馈信号的情况下,正相输入不到1mV就会让功放满载输出最高电压!输入不到10mV就会让差分放大满载!

实际上麦景图功放是有谐波的,就像加上了味精和各种佐料!麦景图使用了输出变压器,就相当于使用了滤波器,滤除了高频杂波!麦景图的胆机还没有使用大环路深度负反馈,高频杂波对功放音质的影响很小!

我亲自测量了DVD输出的音频含有高频杂波,从资料上可知:高档CD机加上了复杂精密的滤波电路!我试着把磁带信号输入没有滤波的功放,音量很大没有明显失真,可是输入VCD信号,音量开大就阻塞失真!没有滤波的功放,只要输入几毫伏至10毫伏的高频杂波就会阻塞!集成功放就更加明显!这就是集成功放遭到很多人白眼的原因。

最大音量状态输入电阻是1K,滤波电容是1000pF,此时的滤波效果如何呢?计算一下就是159KHz!是无法滤除196KHz的超取样频率的!我们要把20KHz以上的成分滤除,需要使用LC滤波器,L取10mH,电容还要使用6300pF!

说实话,我从现在的数码音源里难以听到正版磁带那么好听的声音!有音响专家指出:CD音源的音质不如LP唱片!如果说“我们要听的音源,最理想的是正弦波”,那么我就不再自制和购买音响了!

我们使用的大都是垃圾数码音源!美国乐林生产了LM3886为核心元件的功放机,可是拿到中国就未必好听!因为我们的音源很垃圾!

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楼主你让我1MHz@-1dB的功放情何以堪啊,为你捉急。

你输入200KHz和202KHz的混合信号看看,你的功放会不会输出2KHz的音频?说实话,即使功放能够放大1MHz的信号,也要把20KHz以上的高频杂波滤除!

能够准确重放200KHz并且不产生互调失真的功放不可能存在!你测试一下你的功放在200KHz的互调失真是多少?如果有这样的功放,CD机就用不着加上滤波器了!

用10mH电感和6300pF电容组成LC滤波器可以最大限度的滤除高频杂波,尤其是196KHz的超取样频率,滤除比较彻底。还有一种方法,在功放的正反相输入端并联1000pF电容。

就算功放能够放大200KHz的高频,可是它的互调失真特别严重!最明显的就是高频粗粗拉拉,不细致!滤除20KHZ以上的高频杂波是改善功放音质的基本措施。

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手机和电脑音源就是典型的垃圾音源,不可能有好声!否则很多音乐制作者和CD机生产厂及唱片公司就会彻底破产了!你把1875的1、2脚加上1000pF电容试一试,只能改善,不可能有实质性的提高。

我用知识和试验揭开了功放音质不良的一个重要原因,捅破了音响技术的一层窗户纸,给发烧友提供了一个捷径。以后我揭开功放技术的另一个陷阱,让发烧友轻松避开。

就算你的功放能够放大200KHz的频率,可是你无法保证它的互调失真很小!有专家指出:功放频响越宽,信噪比越低!这个论断是不是正确的?输入超音频杂波仍然导致音质变差!何况你根本不会测量互调失真!还是老老实实的加上滤波器吧!滤波器的成本很低。

恐怕再好的具有大环路负反馈的功放输入两种超音频200KHz和202KHz信号,都会发生互调失真!都会输出2KHz差信号!这就是功放之前需要滤波的重要原因!

随便问两句,1KHz和3KHz,100Hz和300Hz,6KHz和8KHz,这些差频你怎么虑?

我们现在考虑的是输入两种高频频率导致的互调失真,这种失真很大,严重影响音质!你说的这种音频互调失真极小,我们就不要考虑了,如果非要测出音频状态的失真,可以使用我发布的《测一测纯后级功放的失真度》这条帖子。

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在大环路负反馈不起作用的情况下,差分级的放大倍数可以达到20倍!输入10mV的高频就能导致差分管的集电极有600mV的变化(峰-峰值),在负反馈正常起作用的状态,差分放大倍数当然小于1.

在没有滤波器的情况下,输入垃圾数码音频,那种粗粗拉拉的高音任何人都能听出来!开大音量就有声嘶力竭的感觉!还以为功放供电不足!

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从网友们提供的资料得知:美国乐林以3886为核心元件的功放是加上了输入变压器的!凡是音频变压器都能过滤超音频杂波!这就是乐林3886名扬四海的原因!集成功放对高频杂波很敏感,输入高频杂波就会恶化音质!所以集成功放遭到很多人的白眼!

说实话:数码音源的取样高频残留和功放的大环路负反馈就是一对魔鬼搭档!害人不浅!实际上运放也有这种问题!数码音源残留的高频杂波垃圾让各种运放的音色有千变万化的表现!因为各种电容也会影响高频杂波的多少,所以电容的音色也有差别!

因为CD还是44.1KHz取样,能够准确还原的音频频率不会超过8.8KHz!多亏了音频信息在8.8KHz以上的成分很少!为了让音频还原的好一些,就假定音频是正弦波的条件进行超取样和插值运算!同时把残留的取样频率提高到200KHz左右,这样滤除取样频率就容易多了!可是离音频原样已经很远了!

无论怎么说,滤除高频杂波就是数码音响的灵魂!没有灵魂的数码音响就不如以前的磁带了!

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我已经说过怎么滤除高频杂波了:使用LC滤波器和加大功放正反相输入端并联的电容。

假设差分管的电流是1mA,B值是300,那么基极电流就是3.3微安,输入电阻就是26mV除以3.3微安就是7.8千欧,有10mV电压输入的时候,基极电流变化就是10mV除以7.8千欧,是1,28微安,集电极电流的变化就是1.28微安乘以300,就是384微安,这个电流在差分管集电极电阻上的变化就是384微安乘以620欧姆,就是238mV,238mV比10mV大了多少倍?因为差分管的另一个三极管的基极电流和集电极电流同步减小,共用的发射结电压有点上升(是10mV的一半),所以实际放大倍数是23.8倍的一半。如果每一个差分管的发射极都串联了电阻,放大倍数就会严重减小。
差分管T1电流增大的时候,T2的电流就会减小!条件就是大环路负反馈不起作用。
26mV是硅三极管的一个特殊电压,在大学期间得知,具体是什么意思书上没有注明,我把9014让它处于饱和状态,测集电极与发射极之间的电压就是26mV,基极电阻就是非线性的,因为26mV不变,基极电流变化基极的电阻就会变化!

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只要忽略了超音频杂波的滤除,就会导致高音粗糙,磁带和LP除外,我们知道胆机没有大环路深度负反馈,对高频杂波不敏感,所以导致胆机的东山再起!很多人还蒙在鼓里!我不想说些什么了。

滤波器有点问题吧?这种滤波器只能接在低内阻音源后面,或者接在前置放大器后面!如果接在音量电位器后面,那笑话可就闹大了!很多高音音频被滤掉!如果音源内阻很大,就要减小电感或者电容!具体减小多少需要计算!

如果你的音源内部已经使用了运放做有源滤波,就要看看是不是把DAC的信号直接输入了运放?要是直接输入运放,音质的恶化就从这里开始了!后面的滤波作用已经不大了!

在正常的音乐中,不会存在那么多的高音信号,乐器能够发出的高音最高也就是13KHz,我们从音响里听到的很多高音都是假的!这种LC滤波器的转折频率就是20KHz左右,在20KHz左右还有点提升,绝不会滤掉正常的音频信息!

真正的罪魁祸首就是垃圾数码音源!这种音源内部已经使用了运放!并且在运放之前没有滤波!运放输入高频杂波也会导致高音粗糙!你们想到了吗?很多功放已经加上滤波,可是滤波电容太小,一般只有220pF,正反相输入端的电容也很小,甚至没有!
很多人认为电脑音源很好,可是我们知道哪有那么傻的音乐人免费把音乐数据传到网上?有专家指出:即使把音乐数据无损的传入电脑,再用解码器还原,也不如CD好听!因为数码信息的时基抖动了!

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普通数码音源不是没有滤波,而是滤波不彻底!只有高档数码音源加上了完善精密的滤波器!达到了高频杂波不高于0.1%的水平!即使这样,那些残留的高频仍然对集成功放有影响!所以还要滤波,我的做法就是在正反相输入端并联1000pF的电容。

还是滤除这些高频杂波垃圾好一点!输入高频就会导致功放输出音频噪音的增大,影响高音,导致高音粗糙!我的一台EVD使用了POL4558贴片运放,音质不好,高音粗糙发毛。因为我的技术差劲,无法更换贴片运放,没法摩机,只能如此!高频杂波输入运放也同样造成音质恶化。

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网友们很难想象:差分管T1的集电极电压有效的动态范围只有26mV左右!超过这个范围,电压放大级的三极管就会饱和或者截止!由此可见,具有大环路深度负反馈的功放电路输入高频杂波的后果就是恶化音质!

在输出端到差分的反馈电阻上,并联小电容的办法改善瞬态互调失真怎么样?

在负反馈电阻上并联小电容只会加重瞬态互调失真,消除瞬态互调失真的方法是在正反相输入端之间并联小电容。

人们为了降低谐波失真而尽量加大开环增益,不愿意在电压放大级的三极管的发射极串联电阻。

我们知道:CD音源的HIFI标准是高频取样残留不得大于0.1%,即便如此,也会输出1mV(峰-峰值是2.8mV)的高频杂波!这么一点杂波就会导致差分放大管的集电极电压有28mV(峰-峰值)的变化,超出了差分管最有效的动态范围26mV!导致差分管进入不好的动态范围担任放大音频的重要任务!

10mV只是一个设想,是为了计算方便,很早以前的CD机就能输出10mV的高频取样残留,导致晶体管功放音质恶化,还导致胆机东山再起!你的计算不是完全正确,电压放大级已经没有高频放大能力了,所以这些计算就是错误的!当频率太高导致负反馈不起作用的时候,差分放大的增益就会增大!因为差分管是高频管,并且没有集电极与基极电容。

功放可以输出很小的高频,经过负反馈小电容送到反相输入端,可是已经移相了!甚至移相达到180度!负反馈成了正反馈!差分放大的动态范围严重饱和了!功放产生了被动振荡!一点音频都不能放大!

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就这么1mV的高频杂波,就掐住了功放电路的喉咙!把一般的功放掐的喃喃出声!很多人不明就里!然而胆机完全没有这种缺陷!数码音源的高频杂波和运放、功放的大环路负反馈成了一对魔鬼搭档!害人不浅!

你说的有道理,可是差分放大的恒流源电流很小,输入一定的高频杂波就会进入截止区和射随器状态,完全失去放大能力!音频信号完全阻塞!

数码音源都会输出高频杂波,世界上没有理想的滤波器!我们只能改进电路,再加一级或者两级滤波器就是很好的方法!当然在差分放大管的发射极各串联一个电阻是一个办法,可是功放的电源纹波抑制比减小了!那么就再加滤波电容吧!有人在两个差分管的集电极连接了一个电容,使得差分放大没有那么高的频响,效果应该不错!但是要同时减小电压放大级的补偿电容。

网友们的知识怎么这么少?在差分放大的正反相输入端并联小电容就是让正反相输入端同时输入高频杂波,差分放大就没有那么高的增益!就不会进入截止区和射随器状态!不会阻塞,还能放大音频,不会导致严重的音质恶化!

你知道什么是反馈吗?反馈就是输出端对输入端施加影响。在正反相输入端并联电容哪能有正反馈的问题?在高频状态,功放难以输出足够的信号导致负反馈不足,差分放大增益过大,导致动态范围全部被高频占用,那个电容就能给反相输入端提供假的负反馈,这样差分放大就不会截止或者进入射随器状态。留下一些动态范围给音频,不会恶化音质。

我发的那条帖子《简要分析功放输出端对输入端的影响》指出了功放输出端可以通过空间分布电容干扰输入端,导致正反馈,高音音质变差。输出端安装空心电感的功放干扰更大!很多人还不相信。
正反相输入端的电容在功放输入数码音源信号时改善音质比较明显,原因已经说过了,不再重复。
美国乐林功放使用了3886,可是它采用了输入变压器!高频杂波被一网打尽!成为世界名机就在情理之中!

负反馈电阻上并联小电容能够消除自激,可是负反馈电阻上并联比较大的电容,反而会引起高频自激!电子电路就是这么奇怪!

你说错了!我说的是高频状态的互调失真会导致音频噪音!导致高音粗糙,不是瞬态互调失真。

12
在使用垃圾数码音源的情况下,加大这个电容对音质有正面的影响,没有负面的影响,等到我们有了好的音源以后再把这个电容改成220pF。
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给没有滤波电容的集成功放输入中波电台的感应信号,结果集成功放输出了音频!这就是功放输入高频杂波恶化音质的例证!我试验了很多双运放,结果都是输出了音频!可见运放输入高频杂波也会恶化音质!我自制了9014三极管放大电路,电压增益100倍左右,输入中波信号就没有输出音频,这是为什么?
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功放输入端的电阻1K和电容220pF组成的低通滤波的转折频率是多少?谁计算过?1K电阻和220pF的滤波器接在低内阻的音源输出端,它的转折频率是724KHz!只有鬼知道是如何滤除192KHz的高频杂波的!

你以为超取样就能准确还原音频吗?你以为超取样频率高于192KHz就不用滤除了?我知道很多集成功放或者运放输入中波信号(535KHz--1605KHz)都能成为收音机!

那位电台兄弟的功放在15KHz的谐波失真加噪音是0、003%,不是200KHz失真度0、02%,没有仪器能够测量20KHz以上的谐波失真度。

滤除30KHz以上的频率还不如滤除20KHz以上的高频!因为这样滤除超取样频率残留更彻底一些。曾经有电子期刊说:人耳虽然听不到20KHz以上的音频,可是20KHz以内的声音的谐波在20KHz以上,能够感觉声音通透,经过试验,我才知道这是愚弄人的!让人多花钱而已!

试想一下我们连20KHz的音频的基频都听不到,还能听到20KHz以上的谐波?脑子进水了吧?CD在录音之前就把20KHz以上的音频及谐波滤除了!我们就别枉费心机了!实际上乐器的音频只能达到13KHz。

在功放能不能使用开关电源供电的问题上,很多专家指出了开关电源输出的高频纹波会严重恶化音质!所以很多高档功放还是使用变压器!我已经自制了定脉宽、不稳压开关电源用于功放,取得成功,解决了高频纹波干扰功放的难题。

数字滤波器的作用是把较低的取样频率转变成较高的频率,同时这些高频成分减少了一些,只是为滤除这些高频成分提供了方便,不是真正的滤除高频频率成分!要真正的滤除这些高频垃圾,需要使用多级有源滤波器或者其他滤波器。

要是DAC后面的LPF没有把超取样频率192滤除干净,难道我们就不能再加上一级滤波器?网友们应该知道:我们使用的数码音源大都很垃圾!

还是那句话:世界上没有理想的滤波器!很多DAC并没有把超取样频率滤除干净!尤其是垃圾数码音源!再加一级滤波不是画蛇添足!
[ 此帖被drc1234在2017-06-11 19:35重新编辑 ]
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