用三种运放制作LP唱机的唱头放大器

1、用三种运放制作LP 唱机的唱头放大器2011 年购买了一台皮带传动、全铸铝唱盘的LP 黑胶唱机美国狮龙PM-9805 。此唱机唱头是动磁型（ MM ）的。狮龙 PM-9805 底噪非常低，即使戴上监听级别的耳机来听，其微弱的交流声也几乎不可闻。但此唱机没有内置的唱头放大器，需要自己另外制作。为了使用此唱机，DIY 了 MM唱头放大器。先后用三种IC ，实验了两种类型。1 / 20一、先用 LT1057 制作反馈型唱放。LT1057 是 1992 年专程去上海一家无线电/ 音响商店买的。电路图和做好的实物及印版图片如下：2 / 20该线路放大倍数计算：低频：【 (0.68K+910K+56K+4

2、.7K)/1.2K】 +1=810中频：【 (0.68K+56K+4.7K)/1.2K】 +1 =52高频：（ 0.68K/1.2K ） +1=1.57RIAA 均衡网络转折频率的时间常数计算：高频（ 4.7K+56K ） 1.2nF=72.84S中频（ 4.7K+56K ） 4.3nF=260 S低频 910K 4.3nF=3913 S与 RIAA 标准转折频率的时间常数相比，有些误差。RIAA 标准转折频率的时间常数如下：t1=treble time constant, 75uS（ 2120 HZ）t2=medium time constant, 318uS（ 500.5HZ）t3=bas

3、s time constant, 3180uS（50.5HZ）3 / 20这可能是此系成品机线路，采用非标准系列元件不方便所致。由于我第一次DIY 唱头放大器， 没有经验， 所以没有修改， 照搬原线路的设计值挑选元件。所有元器件都从手头已有的元件中挑选。LT1057 采用金属封装的。15V 稳压电源用美国线性技术公司LT317 和 LT337 制作，而不是常见的LM317、LM337。LT317 和 LT337 也是 1992 年在上海同一家无线电/ 音响商店购买的。当时国内无线电与电视杂志介绍说，美国线性技术公司LT317 和 LT337 的稳压性能特别好，共模抑制比很高，输出紋波极小， 输

4、出电压漂移极小，特别适合用来制作稳压电源。电路图如下。图中可调电位器采用多圈精密电位器，以避免阻值漂移引起输出电压波动。稳压电源图片如下， 15V分别用 LT317 和 LT337。4 / 20整流元件采用60V、 10A 肖特基二极管。此管内部有2 个二极管，本身是共阴极结构，引出 1 个阴极， 两个阳极。我在外部再将两个阳极引出脚并联起来，实现两管并联运用，达到进一步降低内阻，提高开关速率， 减少整流输出波形毛刺的目的。此举效果很好，唱放做好后，没有来自电源的任何干扰。5 / 20试机在重播音乐时， 反馈型唱放的定位、 三维 (3D) 、空气感和速度反应等等的表现平平，很一般， 尤其高频虽

5、然较柔顺， 但细节不多， 有些暗晦： 中频不够饱满， 人声底气有些不足；低频的量感虽然较多，但无力较 肥 。尽管听感上有这么多的缺点，但唯一的优点也是明显的：信噪比较高， 唱头输入端对地短路时， 唱放输出 0.02mV(RMS) ，放唱片时输出 500 1200mV(RMS) ，信噪比 88 94db。对于唱头放大器，信噪比固然重要，但是听感更加重要。然而定位、 三维 (3D) 、空气感和速度反应等等表现平平正是反馈型唱放先天缺点，无法从根本上改变。于是想试试 RC 衰减型唱放音音质如何。二、用美国线性技术公司LT1058 制作 RC 衰减型唱放。（ 1）首先确定唱放所需的增益：MM唱头输出2

6、.5mV，带前置放大的合并式功放所需的输入电平：550mV 1000 mV（ RMS）输入到输出所需增益： 20 （ 550/2.5 ） =20 220=46.8 db RC衰减网路将衰减增益约 20db,所以电路总增益：47db20db=67 db第一级运放增益：20 （ 160/1 ）=20 160=44 db第二级级运放增益：20 （ 180/10 ） =20 18=25 db（ 2）再计算RIAA 均衡网络转折频率的时间常数采用 Gautau 版主（在中国音响 DIY 的网名） 的建议， 以英国 新式的 RIAA / IEC 60098 2505 S 為基礎计算6 / 20R1 x C

7、1 = 590.8018868 S( R1 + R2 ) x C2 = 2505SR2 x C2 = 318 SR1 / R2 x C1 = 75S另外 2 个电阻和2 个电容取值，还必须满足以下比例关系：R1R2= 6.877358491 这保证LP 重放时低頻结像力与爆炸力可与CD 一比。C2 C1 = 3.701748503 这保证LP 重放时高频既不暗晦又不刺耳。线路图来源于“中国音响DIY” Gautau 版主的设计，只是运放换成手头已有的LT1058：7 / 20由于 RIAA 均衡网络的阻容元件的参数准确性非常重要，任意一个失准都将影响音质，所以用原装进口（made in USA

8、 ）美国 FLUKE 79 数字万用表，从自己20 多年积累的元件库中仔细挑选，尽量准确。下面是电容库的部分元件：8 / 20RIAA 均衡网络的阻容元件都是串串并并地组合而成的。由于 LT1058 输入级采用 JEFT，输入电流是 PA 级的，所以为了防止印板上位于运放输入端附近的正负 15V 电源线对运放的 “Rf”干扰，制作时注意了左右声道的第一级运放输入端（ 2、 3 脚和 12、 13 脚）的落地方式 采用地线将2、 3 脚和 12、13 脚分别包围起来，元件用引脚或飞线跨过地线包围圈接往2、 3、 12、 13 脚。理论根据见书籍节录：9 / 20印版上做 “Guard”的方法见下

9、图：实际 PCB 图片，可明显见到两个用地线围成的“Guard”：10 / 20试机在重播LP 音乐时，其定位、三维(3D) 、空气感和速度反应等等的表现很好，尤其高频虽然细节较多，但很柔顺，既华丽，又不刺耳：中频够饱满，人声底气挺足；低频的量感较多，且有力不肥 。最大的问题是信噪比较低，唱头输入端对地短路时，唱放输出0.05mV(RMS) ，放唱片时输出500 1200mV(RMS) ，信噪比 80 87.6db 。唱放带唱头空载通电时，耳朵离音箱20 厘米以内就能听到哼声。这正印证了一句老话： “有所得， 必有所失” 。信噪比劣于反馈型唱放正是衰减型唱放的先天不足，于是想到换性能更好的超低

10、噪声单运放，试试音质和信噪比是否有所改进。三、用美国线性技术公司LT1028 制作 RC 衰减型唱放。用美国线性技术公司4 块 LT1028 超低噪声高速精密单运放重新制作了RC衰减型 MM唱头放大器。LT1028 输入晶体管是双极型而不是FET 型的。该运放最大优点是超低噪声，是美国线性技术公司专门针对在高灵敏度仪器中运用而设计开发的。LT1028 运放的内部电路见下图：11 / 20LT1028 也是 1992 年购买的。元器件参数都严格按照电路图设计的数值，用原装进口（made in USA ）美国 FLUKE 79数字万用表仔细挑选，尤其RIAA 均衡网络的RC元件数值没有误差，多数R

11、、 C 是用 2 个以上元件串联或并联构成最后的精确值，最多的使用4 个电容并联而成1 个电容。由于制作LT1058 RC 衰减型唱放时，挑完了所有能合成20.632K 的电阻，所以到杭州电子市场买了20K 和 0.62K 五环电阻各100 个，从中挑选4 个组成 20.632K 的电阻。12 / 20线路和元器件参数与前一款来源于“中国音响DIY”Gautau 版主的设计的相同，只是将四运放 LT1058 换成单运放LT1028，如下图：虽然 LT1028 是输入电流nA 级的全双极型运放，但为了以后能直接换用OPA627、13 / 20OPA637等 pA 级输入电流的单运放（输入级是EF

12、T），制作时同样注意了运放输入端（2、 3脚）的落地方式采用地线将2、 3 脚包围起来，元件用引脚或飞线跨过地线包围圈接往2、 3 脚。实际 PCB见下图，图中可见到四个用地线围成的“Guard”，运放的输入端的2、 3脚位于 “Guard”包围圈的中间：元器件的选择：（ 1）电容信号通路的的电容，包括 RIAA 均衡网络的电容，不能采用圆筒型卷绕式的，因为这种类型的电容器有微音效应即麦克风效应，将严重影响音乐的重播效果。我采用云母电容、MKP 或 CBB 聚丙烯电容。输出耦合电容采用耐压100V 的叠片型聚丙烯电容，尽管体积较大（见印版上的长方形大电容，其叠片结构一目了然），但频率响应较好。

13、运放反相端的电解，采用金属壳 “湿 ”钽电解， 因为这种类型电解的漏电和频率响应指标都优于铝箔卷绕式电解。板上滤波电解选择余地较大，不必过于苛刻。我采用手头已有的紫色和红色封皮的ELNA音响专用电解，从封皮的颜色可以辨别出它的级别 属于 “音响级 ”。这电解也是1992 年买的。正负 15V 稳压电源的滤波电解采用深蓝色封皮的 “普通级 ”。棕色封皮的电解则属于耐温 125的 “工业级 ”。（ 2）电阻采用金属膜或碳膜电阻均可以。碳质电阻有热噪音和散弹噪音、金属膜有散弹噪音、线绕电阻有热噪音，在选择电阻时须多加留意。我采用五环金属膜电阻。14 / 20安装：电源变压器采用成品R 型铁芯、双18

14、V 绕组变压器，工作温升非常低，漏磁小。变压器唱头放大器板及稳压电源板一起装进一个“金利来”的木质包装盒中，见下图：15 / 20使用效果：得益于 Gautau 版主的优秀电路设计，LT1028 唱放的音质非常好。高频：细节很多，丝滑柔顺：中频：人声底气很足，饱满而甜美，美的没得说的听蔡琴老歌LP 时，仿佛蔡琴就站在面前似的。低频：下潜很深， 厚实有力， 富有弹性， 但不肥， 蔡琴“痴痴的等”中的强大的低音贝司表现得恰到好处。整体空间感和空气感非常好，很接近真空管唱放的韵味。这不仅与RC衰减型电路形式有关，可能也与LT1028 静态电流较大 （约 10mA）有关连续工作几小时后，用手摸IC，感

15、到有些烫手，手指在上面有些挺不住。唱放的底噪很低。唱头输入端对地短路时，唱放输出0.015mV(RMS) ，放唱片时输出500 1200mV(RMS) ，信噪比 90 98db。唱放带唱头空载通电时，耳朵紧贴音箱，听不到一点噪声；即使带上全罩耳的监听级耳机，也只能听到一点完全可以忽略的极其轻微的哼声。LT317和 LT337 稳压电源非常稳定，连续工作8 小时后，实测输出电压仍是精确的 15.000V，没有丝毫漂移。可能正是由于电源对称性非常好，所以运放输入端失调电流电压很小，才有可能在没接输入电容（唱头直接耦合）的情况下正常工作。用来听音的放大器：驱动音箱的是 2A3 和 300B 通用的电

16、子管单端放大器：此放大器的设计、制作、调试见DIY 2A3 和 300B 单端甲类胆机（设计制作篇）和DIY 2A3 和 300B 单端甲类胆机（修改调试篇）。这台放大器的信噪比达到90db： LP 唱机和唱头放大器通电（不放唱片），功放输入接唱放的输出，注意：不是将功放输入端短路，音量电位器开到最大，耳朵紧贴音箱的低音喇叭听不到一点哼声，紧贴高音喇叭才可以勉强听到一点极其轻微的咝咝噪声。16 / 20驱动 32 欧姆耳机 的是我自制的ECC82(12BH7)SRPP+5687WCF 电子管耳机放大器。 此放大器的设计、制作、调试见自作电子管耳机放大器一文。17 / 20图中前面两排共6 个电

17、子管是RIAA 均衡放大器 +前置放大器， 还没有开始实际制作，插上电子管只是为了拍照片。后面两排共8 个电子管是电源稳压器+耳机放大器，已经做好。驱动美国 GRADO （歌德） SR225I 32 欧低阻耳机的效果非常好，频响很宽，动态很好，尤其信噪比达到100db。戴上耳机，音量电位器开到16： 00 也听不到一点噪声，要开到16：0 以后（也就是开到最大处），才有一点来自唱机的极其轻微的咝咝声，几乎可以忽略。唱头放大器做好后，在“中国音响DIY”网站看到 Gautau 版主关于必须加输入隔直电容，防止烧唱头的提示，于是我将 0.56K 的输入电阻去掉，在它的位置加入了4uF 的玻璃釉电容

18、。 国内有书籍介绍这种电容是叠片结构，频率特性可以与云母电容相媲美。电容图片如下：18 / 20 机一开声，出乎意料，左声道无声，在 无 出；停机 无恙；再开机，好了，声音与不加 容直接耦合 没差异，用手指 容也没麦克 效 ，很好！但 了一会， 右声道没声了， 再重复上述 后，再开机， 右声道好了， 左声道没声了， .有 两个声道都没声了，反反复复， 最后只好将 容拆下， 回0.56K 的 入 阻，就一切都好了，很 定。什么原因造成 种运放没有 出故障？事后我分析可能有二：一、 容器有 开路。我在 容上加18V（ RMS）交流 、通 10mA交流 流，用示波器 察通 容器的 流在1.8K 阻上交流 降波形4 小 ，始 没有中断 象， 个原因首先被排除。二、 入隔直 容器的容量 大， 容通 MM唱 圈 阻（ 600 欧） 地的 大充放 流， “拉走”了 LT1028 运放同相 入端的双极型晶体管Q1正常工作的偏置 流 （正常 4.5uA ），使它 于截止状 。LT1028 运放的内部 路 前面的 片。以下是我在“中国音响DIY”网站 帖向Gautau 版主 教 与他的 ：我：由于双极型运放 路 入阻抗 低，如果采用 小的 入 容，是否会影响唱放的低 率响 ？用多大容量比 合适？是