天逸AD89.doc

天逸AD-89高保真Hi-Fi合并功放1999年,第12期,电子报作为天逸主设计师，自从推出AD66系列HiFi功放受到发烧友的广泛好评之后，我与设计组认真总结AD66及AD86的设计经验，开发出天逸世纪之交的HiFi类重点产品AD89。AD89的市场定位是家用中高档HiFi类产品，市场零售价定在2600元这个大多数用户都能接受的价位上。在产品特色方面，我们希望AD89无论是外观造形方面还是技术内涵都应既要继承传统又要有现代时尚感，在音色上应该继承我公司的一贯传统：甜美、温暖、平衡，在操作上应该是方便和简单。总之我们希望AD89对于用户而言是一款实用的、实惠的、在它的整个使用寿命内都不会过时的真正高保真的音响产品。高保真功放的传统是什么？优美的音质，简洁而庄重的造形，手动的操作，优良的工艺，纯模拟的线路等等。AD89应保留的传统是什么呢？首先它应该具有真正的高保真的音质，它的声音应该是忠实的、平衡的且具有温暖、醇厚的特点。它的外形应该给人一种稳重厚实的感觉，从外观造形和工艺就能给用户建立一个高品质的信心，在电路设计和结构设计上采取种种有利于音质的传统的方法。例如：高速低失真线路，最简捷的信号路径，充沛的电源等等。AD89应该冲破传统体现的现代时尚是什么呢？在造形上，在不失庄重的前提下吸取AV功放的造形风格，且增加全遥控功能以方便操作。用微电脑来管理功放的正常工作，用荧光显示屏直观地显示功放的状态、音源名称等信息，特别是用微电脑检测音量电位器的旋转角度并折算成分贝值，以数值的方式显示到荧光屏上，使用户感到直观明了。电路设计图2是AD89电路原理图，采用全平衡电路。全平衡电路在理论上比其他电路具有更低的失真，但在具体使用上也会出现一些其他的问题。在实际应用中如发生应配对的管子的配对精度不够，仍会产生较大的失真，并且非常不幸的是其失真成分主要是奇次谐波失真。大家知道，偶次失真是好听的失真，它会使声音变软变柔（如胆机），但奇次失真会使声音刺耳难听。所以从这个意义上讲并非采用全平衡电路就一定比半平衡电路好声。但绝大多数HiEnd级机器都采用的是全平衡电路,因为它毕竟在理论上更优越,能通向更高境界。我们为让AD89充分发挥全平衡电路的优势,我们对所用元器件进行严格的筛选配对,某些器件的配对精度甚至达到1。AD89电路的另一特点是采用纯直流负反馈并配以直流侍服电路来稳定中点，这样使低频响应几乎延伸到直流，而中点又十分稳定，在很大动态下中点的漂移也不会超过1mV，温漂也很小。它对音质改善的意义可能更大，因反馈环内取消了隔直电容，对低频段因为此电容而带来的附加相移也得到了彻底的消除。靠加大此电容也很容易能使低频下限小于1Hz，但它改善不了附加相位失真。取消此电容甚至对中高频段的音质都有改善作用。AD89的输出级每声道采用了2对150W东芝管并联输出，并且将其调整到甲类工作状态，其每声道的电流输出能力大于30A，加上甲类工作状态的快速电流反应能力，驱动绝大多数喇叭都轻松自如。为适应炎热的气候条件或不够理想的散热环境，AD89还特设了一个状态转换开关，用它可以选择机器是工作在甲类状态或甲乙类状态。天气过分炎热加上得不到有效散热时可选择机器工作于甲乙类状态，此时甚至用其玩卡拉OK也是一台十分理想的放大器。AD89前级放大电路选用BB公司的音频高级运放OPA2134，并严格设计其输入偏置电路，使其工作在最低失真状态。另外为了最大程度的消除负反馈的负面效应，应尽可能地提高放大器的速度并降低相位失真。为消除自激而加的各种类型的补偿电容是降低速度和引发相位失真的祸根，但取消补偿电容却易引发自激而造成功放工作的不稳定。我们经过精心的电路设计以及精心的电路板布线设计和结构布局设计，在AD89上取消了所有自激补偿电容，使放大器在开环状态下的频响、失真等指标均达到极高之水平，用传输函数分析本电路的零点和极点位置均远离200kHz频点且相互间的分布大于10倍频程。我们在本电路中仍然引入了大环路负反馈，但它的负面作用已被消除到可忽略程度，而它所带来的在阻尼系数（驱动能力）、失真度等方面的好处却是无大环路反馈线路所无法比拟的，以上的电路特点体现到音质上使得声音表现为无拘无束，轻松自然并富于弹性。电源设计供电系统是一台放大器十分重要的环节，可以说功率放大器实际上是电源调制器，任何优秀的放大器都有优秀的供电系统。AD89的供电系统的设计亦十分考究，我们把握了这几个原则：一是充沛的能量供系，二是快速的能量反应，三是各组供电系统之间不能有相互间的串扰。为了给AD89提供充沛的能量，我们采用了额定功率可达350VA（最大功率可达500VA）的大功率环变，大电流的整流桥堆，仅后级电源就达到了4万微法的滤波电容。并且为了电源系统的快速反应，环形变压器采用进口优质钢带，其输出内阻非常之小（小于100m），所以具有快速的瞬变电流能力，本机所选用的电源滤波电容为日本名牌Ruby Con电容，其高低频的内阻均很小，全音频带的瞬变电流的反应速度都很快。为了避免各组电源间的相互串扰，我们对不同用途性质的电源采用各自独立的绕组，独立的整流滤波及稳压。各自独立的供电系统如下：独立的功放输出级大电流供电组；高电压功放前级供电组，该组电源采用独立绕组，独立整流滤波且高精度稳压措施，为使功放在最大动态时都获得最小失真，我们使它的电压比输出级电源电压高出3V以上，其稳压输出高达43V，独立加上精密的稳压措施使得迭加到输出级电源上的信号纹波绝对不会串扰进来干扰功放前级的工作。以上所讲的功放前级和输出级实际上都是属于功放后级，只是为了达到最理想的信号保真度，将作电压放大和作电流放大的电路分为前级和电流输出级分别供电。作为本机真正的前级电路，运放OPA2134的供电当然更是采用了独立的绕组，独立的整流滤波和稳压，使得信号工作于最纯净的状态，绝对不会有机会通过供电线干扰到信号。并且这组电源的稳压输出值为15V，是使OPA2134能充分发挥性能的较高的供电电压值。此外本机还存在另一个重大部分的供电问题，即单片机数字系统的供电,为了彻底消除数字系统通过供电线对模拟信号的干扰，我们采用了比独立绕组更彻底的措施，即采用了一个独立的变压器来对数字系统供电，并且用这只变压器来担任常值班变压器，以实现对电源开关的遥控，为达到24小时不间断通电的要求，这只变压器选用了优质的铁芯并留了很大的功率富裕量。结构设计在结构布局方面我们要求在机械上坚固防震，在电气性能方面希望尽可能的“保护”信号免受干扰，我们将大型的外露形散热器与12mm厚的冷轧钢板做成的机箱底板、机箱上盖、后板、铝合金面板相连成一个绝难变形的钢性体，在底板的变压器安装处还冲有10mm高的加强凸台以加强其强度。AD89结构上的极强钢性除了能避免运输损坏之外，因其能将机械振动大量减少，对音质也有好处。在电气的结构布局方面，我们尽量使前级音频小信号远离输出级大信号，避免相互间的感应辐射而降低解析力。可参考内部结构照片，信号从输入插座进入本机之后，紧接着便由4个继电器进行四组音源的选择切换，然后在最靠近的地方安置前置运放OPA2134，进行前置放大。在靠近前置放大的地方放置了马达音量电位器，因它位于整个机箱后部，为方便在面板上音量的手动调节，特加工了一个长轴柄旋转杆，并特别设计了一个万象结以消除安装误差。这样做的好处是避免了信号从机箱后部被连到前部面板进行音量调节后再返回后部的“长途旅行。在音量调节后左右声道信号分别进入设置于相箱左部和右部的左右声道后级功放电路，后级功放是双单声道设计的，在空间上就完全分开，将左右声道的串扰降至到最低程度。所有这一切电路布局措施都是为了确保信号传输路经最为简捷，所受干扰最小。并且在信号（特别是小信号）传输途中尽量采用了地线包裹式的屏蔽隔离措施，将干扰降至最小。微电脑管理HiFi本机使用了微电脑进行控制，这是大多数传统的HiFi功放所未使用的新技术，只在一些顶级的HiEND级功放中使用。微电脑的主要任务是接收并译码遥控信息；在荧光显示屏上显示工作状态，输入节目源，检测音量电位器所处的位置并将其折算成分贝值并将其数字显示到荧光显示屏之上。在检测到功放工作异常时切断主电源等等。但用上微电脑带来的另一问题是可能带来数字脉冲信号对模拟音频信号的干扰（因其工作时必然有高频脉冲信号），我们采取了以下措施来完全地杜绝这种干扰的存在。一是另外采用了一只变压器对其供电，整个供电回路严格独立于模拟系统，切断了由供电回路引入干扰的途径。二是采取在空间上将其用金属体（钢板）全密封式的屏蔽措施，绝不可能泄漏高频辐射干扰。三是所有的控制输出信号均采用电平方式而不用串行脉冲方式，这样也杜绝了通过控制输出线引入的干扰。通过以上措施可将微电脑芯片可能带来的干扰完全避免。另外本机还设计有完善的保护电路，具有过载、短路、直流、过热等保护功能，本机的保护电路是十分可靠的，用户完全可以直接短路本机输出线看看是否会烧坏本机，其实我们每一台机器均是经过这种近乎“残酷”的检验的。另外本机微电脑一旦发现机器工作异常时会主动切断主电源，除保护扬声器之外，还保护了本机免遭损坏。生产工艺AD89在用料及工艺方面也十分考究，比如输入信号选择切换选用进口镀金触点继电器，前级运放选用美国BB公司的高级音频运放OPA2134，音量调节选用进口马达电位器，音频耦合电容采用Tone Winner（天逸）音频专用MKP电容， 后级功放中的小功率管选用进口高截止频率（fT 150MHz）的优质低噪管，末级管每声道2对150W日本东芝大功率管并联输出。电源部分选用大功率环形变压器，采用进口优质的无接点连续钢带，额定功率为350W最大功率超过500W。所有的电阻均选用1精度的金属膜电阻，输入插座及输出接线柱均选用高纯度铜镀金处理。电源滤波仅后级就用了4万微法Ruby Con电容，大家知道，仅是有好的材料也不能堆砌出一台好的机器，还必须配合好的电路设计和好的制造工艺。AD89的制造工艺要求极为严格，所有该配对的晶体管均严格配对，某些地方的配对精度甚至高达1，在大电流的供电线或输出线上均加厚镀锡层以增大其导电能力，大电流的连接点均加强焊接以增强其接触可靠性，每一级电路的静态工作点均经仔细调校检测，以保证电路工作在最佳状态及批量生产的一致性，在功率管与散热器的安装上我们选用了高导热率的矽胶片，多数厂家均不再涂抹导热硅酯了，而我仍一丝不苟地在矽胶片的双面均涂上导热硅酯，以保证散热。此外我们的生产检验亦十分严格，每一个工序均设有专职检验。整机装配之后首先对每一台机器进行全部电参数的检测，然后还将对每一台机器进行实际听音检测，之后上老化线进行八小时在最大发热点的带载老化，然后还要再进行一次实际听音检验及安全性能检测，合格品才能入库，入库后还将有批次抽检。以严格的质量管理措施来保证产品质量的稳定。通过以上的设计措施使本机完全达到了设计目的，