和田茂氏前级放大器制作

和田茂氏前級放大器製作和田茂氏前級放大器製作 作者 王湘華 2012 05 05 和田茂氏前級放大電路 網路上的 和田 電路圖如 Fig 00 的好音質 已是眾所周知的 其 針對 Marantz 7 的不足加以改良 以 SRPP 作為輸出級 改善了高頻響應 提高了訊噪比 使音效更均衡且全面化 這是我第一次嚐試製作和田茂氏前級電路 製作過程還算順利 但 電路特性測試卻有許多疑問及心得產生 在此與同好分享 Fig 00 一一 製作製作 電路板配合半搭棚方式仍然是我的最愛 使用標準的萬用 PCB 好處之 就是標準的螺 絲孔位 將來可以更換不同的前級電路而不須變更機箱的螺絲孔位 習慣性的先在紙上繪製 元件配置草圖 如 Fig 01 其次進入管座開孔作業 Fig 01 真空管做仍採用搭棚式小 9 孔座 在電路板上先以麥克筆畫上孔位 以小鑽頭 斜口鉗 概略開出孔洞 如 Fig 02a Fig 02b 圖可以清楚看見孔洞極為粗糙 向狗啃的一樣 Fig 02a Fig 02b 接著就是擴孔器上場了 圖 Fig 03a 手動的擴孔器較便宜 對付 PCB 綽綽有餘 純鋁 3mm 以下面板其實也還算 OK 過程中必須不停的比對管座是否已可以貫穿 PCB 圖 Fig 03b 為處理過之孔位狀況 較之前明顯工整許多 如圖 Fig 03C 加入螺絲孔位 圖 Fig 03d 將真空管裝入 PCB 孔位之中 Fig 03a Fig 03b Fig 03c Fig 03d 依照元件規劃草圖 逐步將料件組裝上 PCB 此時就可以看出元件草圖的重要性 其中 小部份元件採用搭棚方式完成 如 Fig 04a Fig 04b 最後將真空管 12AX7 12AU7 裝入管 座之中 至此完成半成品圖如 Fig 05 Fig 04a Fig 04b 部分元件採用搭棚方式 Fig 05 半成品圖 二二 電路修改與測試電路修改與測試 由於現在的音源多數為 CD DVD 之類 音源訊號輸出就有 2Vm 因此前級放大部分 不需要太高的電壓增益 網路上許多試作和田茂氏電路的同好都有相關的疑問 如何可以降 低其電壓增益 依圖 Fig 00 電路計算 回授電阻為 25K 所以電壓增益大約為 Av 2 25 2 13 5 倍倍 在這裡希望將增益降為 5 左右 第一個觀念就是將回授電阻減小 其實這是很具挑戰性的 作法 此處改為 10K 理想情況下增益大約可以降為 Av 2 10 2 6 倍倍 另外 因為直流偏壓採用 Zener 穩壓 260V 比原設計 275V 280V 低了一些 所 以將 12AX7 偏壓電阻做了小幅度的修改 圖 Fig 06b Fig 06c 電路如圖 Fig 06a 所示 尤其 V2 12AX7 的屏極電阻 120K 必須仔細計算過 因為此處為 DC 直接耦合至 12AU7 Fig 06a 和田茂氏 修改 1 Fig 06b 12AX7 V1 Fig 06c 12AX7 V2 加上電源之後 電路開始振盪 趕緊將電源關閉 痛苦 這是第一個考驗 但也不必灰 心 通常代表此電路高頻響應 定非常好 頻寬很寬 振盪原因不外乎是因為我們修改了回 授電阻 減小為 10K 將增益 Av 改小了 倍多 所以頻寬增加了近一倍多 於是引發高頻 振盪現象 所以之前才說這是很具挑戰性的作法 解決辦法是在回授電阻 10K 上加了 30pF 小電容 如 Fig 06a 這是很最常用的解決手段 增加高頻的負回授量 於是高頻振盪暫時消 除 測量各點直流偏壓值 還好與修改後的數值差不多相符 三三 和田茂氏的正回授電路和田茂氏的正回授電路 在 和田茂氏 電路中其實包含了 個正回授電路 不知道許多組裝此電路的同好是否 有注意到 還是只蒙著頭 拼命按圖仿製 在輸出級 SRPP 電路中 12AU7 透過 2 5K 電 阻 波形如 Fig 07 0 1uF 400V 電容產生少量的正回授效應 在放大器電路中 這是非常少 見的設計 其目的應該是要補償 或增強 高頻的音色表現 由此 在 般同好製作 和田茂氏 電路時 在方波響應中應該都可以發現有不小的振鈴 現象 例 相關網路大作 甚至也有同好對於方波響應振鈴現象產生困擾 熱烈討論的也有 例 網路相關討論 Fig 07 和田茂氏 正回授 2 5K 電阻之方波響應波形 圖 Fig 08a Fig 08b 為本電路的方波測試 f1 20KHz f2 100KHz 考慮後級 功率級 的輸入阻抗 將輸出接上 20K 歐姆假負載 Dummy Load 做為測試基準 由於頻寬增加了 倍 以上 因此正回授效應仍產生了輕微的高頻震盪現象 或者應該說是諧振點附近的高頻訊號 成分被特別放大輸出的現象 Fig 08a 正回授 f1 20KHz 方波響應 Fig 08b 正回授 f1 100KHz 方波響應 如果說這種少量正回授效應 就是產生靚聲的原因 我想同好也不妨將其保留 有許多 人是照圖安裝 就直接上線試聽 只要滿意就 OK 了 這裡要強調的是 每個人的聽覺感受 不同 對各種音樂性的 爽 度也不同 各有各的樂趣 沒什麼不可以的 在此我個人認為 因為之前修改了回授電阻 刻意將增益 Av 降低 結果反而造成頻寬倍增 這其實已達到改 良高頻響應特性的目的 超過 100KHz 以上了 所以正回授部分其實已不太需要存在 因此 在圖 Fig 09a 修正電路中 將正回授部份電路與予刪除 圖 Fig 09b Fig 09c 為無正回授電 路之方波響應波形 f1 20KHz f2 100KHz 和圖 Fig 8a Fig 8b 相對照 除了 毛邊 不見 了之外 方波響應幾乎維持不變 結果與理論相符 且令人滿意 Fig 09a 和田茂氏 修改 2 刪除正回授電路部分 Fig 09b 無正回授 f1 20KHz 方波響應 Fig 09c 無正回授 f2 100KHz 方波響應 迴路增益實測為 Av 5 5 倍 與設定的理論值大致相符 圖 Fig 10 為頻率響應測試 頻 寬為 8Hz 80KHz 為為 0dB 3Hz 250KHz 為為 1dB 全段頻寬範圍不但寬 而且也非常平坦 由此可以想見 其高 低頻的聲音的表現一定 是非常優秀的 Fig 10 無正回授 和田茂氏電路 頻率響應測試 四四 和田茂氏和田茂氏 電路的另一個問題電路的另一個問題 另外要提醒一件事 網路上也有流傳另一款版本的 和田茂氏 電路圖 如 Fig 11a 此 圖與 和田茂氏 原圖 Fig 11b 其實是相符的 但回授電容 3 3uF 的位置 我認為可能有點 問題 實際測試 在高頻範圍 回授電容阻抗 Zc 0 不會產生問題 接近低頻 Av 越來越大越來越大 設 f 10Hz C 3 3uF 則 Zc 1 2 3 14 10 0 0000033 2413 歐姆 當 Rs 75K Avo 38 Av 2 75 2 413 2 39 7 大約上升 0 38dB 當當 Rs 10K Avo 6 Av 2 10 2 413 2 7 2 大約上升大約上升 1 6dB 設 f 5Hz C 3 3uF 則 Zc 1 2 3 14 5 0 0000033 4826 歐姆 當 Rs 75K Avo 38 Av 2 75 4 826 2 40 9 大約上升 0 64dB 當當 Rs 10K Avo 6 Av 2 10 4 826 2 8 4 大約上升大約上升 2 9dB 電路增益 Av 會有上升趨勢 尤其是回授電阻 Rs 減小時更為明顯 也就是在低頻段頻率 響應並非是平坦的 而是會有隆起的現象 不知道這會不會是原始設計者的用意 當然 原始的 和田茂氏 電路回授電阻 Rs 為 75K 迴路增益 Av 38 倍 此現象是會 比較輕微一些 再加上 12AX7 的 V1 與 V2 之間耦合電容 0 01uF 用的很小