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--------------本文刊于<<无线电与电视>>08年第9期 本文相关的产品及原理图连接 http://www.audio-gd.com/Pro/amp/NS1/NS1.htm 由于篇幅所限，某些图被省略，更详细请购买杂志 |
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06年下半年，本刊连续几期介绍了国半的最新产品LM4702，这片驱动IC具有相当高的测试指标，及极为简洁的外围线路，最重要的是它可以输出足够高的电压，输出级并没有集成到IC内部，而给予制作者更多自由发挥的机会，可以由制作者自行设计安装，从而获得更理想的声音重放效果，这么多的优点，虽然笔者已多年来对IC功放不感兴趣，此时也产生跃跃欲试的冲动，并付诸行动。
在设计这个使用LM4702的放大器时，笔者并不按厂家提供的标准线路去搭建，而是利用了LM4702自身高性能指标与外围电路简洁的优点，而着重于将输出级本身及由于工作时联接的音箱复杂负载对LM4702产生的不良影响减少到最低水平，以祈望将本放大器音质推到更佳境界。
设计一个发烧级的放大器，笔者认为需要重点考虑以下数点：1，有些放大器使用假负载测试时性能优异，但一旦接上音箱问题就接仲而来，性能大幅下降，因此放大器实际配接音箱这类复杂的负载时失真度要低，这是保证放大器可达到高保真（Hi-Fi）的一个最低要求。2，放大器具有高的转换速率（高速放大器），这样可以重放更宽频带，更高速的信号，同时减少了放大器所产生的互调失真，LM4702在±50V电压下工作时具有15V/uS的转换速率，这在功放IC而言已是具有相当好的水平，作为一般的消费Hi-Fi用途可以游刃有余，但在数码技术日益臻善的今天，作为发烧级的功率放大器，却还稍嫌不足。3，具有良好的听感，这才是最重要，无论整机测试性能多诱人，都只能作为一个参考，最终还是需要讨好人的耳朵。而听感是较主观的，每个发烧友也可能存在或多或少的差异，以笔者平素接触的发烧友，通常可分为三大类：高传真类，声音柔厚类，声音华丽甜美类，当然还可分更多类，如HEAT POP类等等，但笔者极少与这类爱好者交往，所谓志不同道不合。这三类声音风格很难在同一台放大器内同时体现，即使是数以十万计的货色，也未必能鱼与熊掌兼得，因此在设计伊始必须对放大器的预期声音风格有充分的考虑，以搭配好电路的架构与参数，器件的安装体积位置，在后期制作时还有必要时通过调整元件或参数以达到设计时的目标。
笔者一直采用上述三点去构思设计放大器，通常经过如此考虑的放大器，音质也容易被所认识的爱好者所称道，设计的重点放于电路架构上，较少依靠后期的昂贵的补品元件校声，制作出来的放大器有更好的性价比，也容易达到设计时的目标，不必过多地调换器件校声，开发制作周期也大为缩短。
对于上述第一点，主要是要减少音箱工作时产生的反电动感回馈到LM4702的反相端再被重新放大而影响原本信号的纯正度，这在过去就产生了使用大环路反馈与输出级无环路反馈两种电路方式，并一直争论而没有相互信服的结果。但笔者此时没有考虑去做无环路反馈的放大器，因为结合第二点，笔者脑海中就浮现出一个放大器的架构，那是一个采用LM4702担任主要电压增益放大与的电流反馈输出级组合的电压电流复合反馈的放大器，利用LM4702外围电路简洁，失调电压低的特点，担任放大器输入端的电压反馈放大器，通过对输出级进行交直流反馈而克服了后接的电流反馈放大器直流漂移大的缺点，后接的电流反馈放大器，具有极低的反相端阻抗，音箱产生的反电动势不容易对放大器产生影响。这种电路的独特复合反馈方式，后级放大器的转换速率由LM4702的转换速率与电流反馈放大器的增益之积决定，初步设计电流反馈放大器增益为5.5倍，因此整个后级放大器转换速率为：
15×5.5=82.5V/uS
对于第三点音色取向的考虑,笔者倾向于以高传真为主而略显甜美的风格，LM4702本身是高传真的声音类型，在设计后接的电流反馈放大器时 ,希望在电路上加入一些可令音色华丽甜美的元素，这种声音风格是可以通过电路个别参数的选择达到的，笔者总结出来就是------高速电路，低速应用。
电流反馈放大器，笔者喜欢使用以下两种电路方式，它们的架构都出自名门，最大的区别在于输入级V/I转换后的主增益级电路，图1是金嗓子顶级放大器A60所采用的，主增益级是带射极缓冲的共射共基线路，声音厚实，圆润，而在这个电路的上如果省去射极缓冲部分，声音表现截然不同，相当华丽纤细。图2是马兰士PM11等一系列高档放大器中采用的电流镜增益级，声音稍中性而有淡淡的甜美表现，从电路原理上比A60的方式更理想，电流镜电路线性好，稳定性高，频响宽不容易产生振荡，本级无需相位补偿，正好适合作为本机的输出级电流反馈放大器。本机的输出管选用了三肯公司最新的对管2SC6011/2SA2151，这对输出管声音较理性，驱动力强。
放大器的前级部分也需要仔细思量，做得好可令整机锦上添花，做得不好就是瓶颈，对整机音质产生莫大的负面影响，故此很多进口品牌的前级在价格上比所搭配的后级不会低太多。为此，本机选用了LM4702的最佳搭档，国半公司的最新运放LM4562，整机线路图如图3。
LM4562直接放大被输入选择开关切换了的输入信号，音量电位器放置在LM4562之后，这样可有效减少噪音输入到后级放大器，提高信噪比，但这样要求前级放大器的增益不能太高，以免产生过载失真，本机中LM4562增益设定在2.5倍。音量控制方式也采用了并联分流式，进入后级的信号没有经过电位器本身的碳膜，音质比常规分压式接法更好，只是最大音量时对信号还有约20%的衰减，需要在整机增益上提高20%以补偿此一衰减。音量控制后进入一级渥尔曼式的缓冲器，再送入后级放大器的LM4702。这一级缓冲器的目的是令音量电位器在不同音量时所产生的阻抗变化不会对后级所设定的参数产生影响，其结果是音质更清晰通透,不会音量改变而影响音质。
由于音量电位器插入的衰减，前级放大器的增益仅为2倍，后级放大器的增益设定在53倍，整机增益在106倍，输入灵敏度约270MV。
有了严谨的放大线路，还需要良好的电源供应，减少电源杂波对放大电路的干扰，令音质更纯净清晰，尤其在国内，电网所提供的电源纯净度还较差，使用优秀的稳压电源对小电流信号处理电路供电是必需的，虽然电路相对复杂，甚至觉得渲宾夺主，但所有信号的放大与还原均源于电源，电源做得更好对音质的提升是正面的观点是不容置疑的。本机采用了并联稳压电源对小电流信号电路供电，其输入侧为恒流源，交流输入阻抗极高，对电网中杂波干扰有极强抑制作用，直流阻抗低，与其后并联调整管组合，具有高速度，低内阻的优点，在音质表现上，清晰，速度感正确，听感平衡，音染小，尝在其他实践时对比过一些串联型的稳压电源，噪音也低很多。
由于使用了有5.5倍放大倍数的电流反馈放大器，LM4702工作电压只需要电流反馈放大器的1/3就足够了，大约是±15V，可以与LM4562共用电源，奈何LM4702的最低工作电压是±20V，而笔者又不希望为它单独做一组稳压电源令电路变得更复杂，及考虑到LM4702采用高电压供电除了发热量稍大外对音质并没有劣化的影响，故与输出的电流反馈放大器共用电源。
前级放大器的电源从后级的电压增益放大器的稳压电源中提供，同样使用了并联稳压电源，成为两重稳压，电源更纯净，对于小幅度信号工作的前级放大器的性能会有较大提升。 或许有爱好者疑问为何不用齐纳二极管组成的简单稳压电源，而要用复杂的并联稳压电源？这又是利用了并联稳压的交流阻抗高的优点去将前后级电源进行分隔，减少不同幅度的信号通过电源进行耦合而令音质劣化，虽然共用电源，但效果上却接近于前后级分离变压器供电的效果，总的说制作反而显得简单了。
敲定了线路的结构，接着是要考虑绘制线路板，线路板的绘制甚至比考虑线路结构更复杂，在此就不说布线的合理性对噪音，失真等的影响，这都是众所周知的，仅说说布线风格对音色的影响。在漫长的实践与对比后，笔者认为大面积覆铜的方案常可令音色比没有大面积覆铜要稍厚暖，虽然这与线路参数搭配后也可获得均衡的音质表现，但细节方面总难达到无覆铜的方案。有鉴于此，本机不采用大面积覆铜，目的是为了有更清晰地重现更多的细节。 线路的走布风格显得更重要，由45度的直线绘制的线路板，中高频容易做得较突出，而90度弧度线绘制的线路板，声音稍显得柔和从容，本机最终选择的是45度弧角线绘制，这种走线风格可得到较平衡的声音，或许可以说是在前两者间。见图4。这里并没有认为那种方式最好的意思，只是认为那种方式更容易达到设计目标。地线的处理，本机除了采用树根型的一点接地外，信号地为浮地方式，与电源地分离排布，有利于提高信噪比与音质的透明度。 整体布局上花了很多时间，出了几个草案，笔者较倾向于目前所采用的左右对称式布局，而否决了将两声道放大线路靠在一起，电源却放到另外一边的草案。左右对称式布局，将左右声道各走线尽量做到距离相等及尽量缩短距离，这有利于重放时音场的良好重现，不会产生声象漂忽的现象。可能一些爱好者认为上述绘制线路板的说法过于玄妙，笔者见到过一些爱好者拿到名机的原理图自行设计制作线路板，元器件选择也相当认真与敢于下成本，声音却远不及原机使用普通器件好，这里线路板的绘制也不能不说是一个影响因素之一。 完成的线路板顶层布线见图5，底层布线见图6。在绘制时应考虑好制作时所采用的器件，如电阻，电容品牌的音色取向，从而设计合适的安装尺寸，以避免安装时出现器件安装不下或空出较大的安装空间等影响美观的情况。线路板属于All— in—one的结构，前级，后级，电源全都在板上，甚至与机箱相连的接地点也设计好，安装时通过支撑铜柱就可与机箱进行最佳的连接，完成后就只有输入输出及输入通道切换的控制线，美观大方，制作简易。 LM4702需要安装上铝板作为散热器，这铝板就充当了输出管散热器的固定支架及前级与后级电路之间的屏蔽隔离板。 安装好元件后进行调试。先将板上两个调整输出级静态电流的可调电阻调整到最大阻值，稳压电源上的可调电阻调整到中间阻值，LM4562暂时不要安装，用一个有限流的直流电源对电压增益级及前级进行通电（没有限流电源也可直接接上变压器测量，但如果电路安装有误可能会损坏个别元件），将对电压增益级供电的稳压电源调整到±50V，对前级供电的电源不需要调整，约在±16V，测量电压正确后可插上LM4562，测量各电压参数正常后再在板上预留的输出级限流接点上临时焊上四个10欧/1W的电阻，这是保护输出管在调试机器时出现振荡或故障时不致于被损坏。再进行测量，没有问题可拆去限流电源而接上变压器，将每个输出管的静态电流调整到50MA，输出中点应在10MV以内。 看起来好象输出管的静态电流很小，不少爱好者总认为静态电流大音质才好，笔者认为在一般的电压反馈放大器中，输出管的静态电流较大的确会改变音质音色，但在电流反馈放大器中，静态电流的大小对音质就几乎没有影响，只会轻微地影响音色，而音色是可以通过电路去校调，不必使用增大输出管的静态电流这种既不环保又令成本上升，安全性下降的办法。
整机完成后用信号发生器的方波信号及示波器看看本机的输出是否有振铃或过冲，至于放大器对高频率方波产生前沿弯曲的现象可暂不理会，我们做的是音质好听而不是指标好看的放大器，这是笔者过去测量过不少被发烧友称道的进口名机时得到的启示。在设计及制作时我们应依照理论进行，但调试时就暂忘理论，以自己或同好的感受为主。试想如果所有功放均按理论去调整，音响就不可能分这么多不同价位档次与这么多不同音质音色的品牌。所以这里并不打算将各频率的波形组图示人。 最后可以联接音箱，信号源等进行试听，板上临时接入的四个10欧/1W电阻可以在确认机器稳定性后拆除而将接点用粗铜线短接。 连续老化一周后，可以认真去听听音乐，体验本放大器的音质表现究竟如何。设计时线路参数结构与元件音色取向的搭配考虑得当，可以不必花太多心思去调换元件校声，虽然很多音响厂家也声称他们进行了长达数年的校声，但笔者认为这只不过是说明了他们的设计者实践与设计的经验不足或是希望通过这种宣传手段去令发烧友舍得掏钱去购买他们的产品，至少笔者替某外国品牌设计的器材，他们在网站上也声称花了数年时间去校调，而实际上笔者对他们每款器材的设计校调时间累计不超过10个工作日而已。 对于本机声音的校调，是十分简易的，只是针对音质特点，调整了板上的C10，C11两个作为低通滤波电容的容量，音质就达到笔者所预期的效果。 完成的机器见图7。由于没有找到合适的散热器，只好将输出管安装在底板上。 音质大概而言，可比喻为道家内功高手，悠扬悦耳，没有少林硬功那种来去也刚烈的感觉，但大动态到来时能爆发出较好的力度与能量，声音的清晰度与细节重现力较佳。噪音相当小，音量最小位置时输出噪音只有0.15MV，音量最大位置时噪音也仅有0.25MV（输入短路），都是超过100DB的信噪比。
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