对HI-END声音的追求无止境－记我设计的LP1参考电子管前级(全文完)

hotpoint · 发表于 2007-11-29 21:31

首先要声明的是，我会用很大的篇幅来阐述一些看似基本但是很重要，且有必要的理论。如果你的理论基础还停留在欧姆定律的水平，以及照猫画虎仿电路抄PCB的水平，你是不能理解这个设计的精髓。但是即使看热闹，也能看到许多非常精彩的东西，不过我相信如果你的技术水平不断增长，过数年后再翻回来看这篇文章，你会有更多的感悟。

对资深DIYers：希望我的经验和这个作品能对你有所帮助，同时欢迎技术、声音以及试听艺术方面的深度交流。

PS：请勿灌纯水。

PS2：版权所有，未经允许请勿转载。本文仅发表在耳机大家谈，虽然这里人气并不是很旺，但是能看到的朋友说明我们有缘份，不来大家谈的人，就不让他们看到好了[s:29]

144楼更新预期技术目标，整机结构
145楼更新再生电源部分原理图
186楼更新再生电源调试装箱
190楼更新放大电路设计调试
267楼更新供电部分电路设计
277楼更新机箱设计与二次测试结果
284楼更新2008年2月2日测试结果
378楼更新关于校声的一些感想
410楼更新2008年5月30日测试结果

后续会有最终版PCB完成后的详细AP测试结果以及大量图片

hotpoint · 发表于 2007-11-29 21:32

前言

设计制作这台机器的起因非常简单，2006年的这个时候，几个朋友在茶余饭后讨论HIEND前级。在列举了大量的品牌、型号后，我们最终发现每一款电子管前级，即使是很高档的参考级机型，也有或多或少的缺陷。电子管前其中没有像FM 266，Boulder 2010以及ML No.32这样的几乎完美的产品。如ARC的参考3缺乏音乐感染力，Nagra的PL-L声音精致细腻但是过于矜持，CJ公司的ART近乎于完美，看似没有任何缺点，十分平衡，但是和FM一比，整体低了一个档次。想一想，似乎仅仅只有AudioNote传说中的神器M10因为没有听过而无法下结论。

那么电子管前级是否真的就达不到晶体管的水平，对于这个观点，当时大家意见并不统一，我认为基于电子管结构的前级应当可以做到和晶体管相同的水平，同时我就萌生了制作一台可以媲美顶级晶体管前级的电子管前级的想法。

系统设计流程规划

制作工作开始于2007年1月，截至2007年12月1日，已经完成整机装箱前的所有步骤，后续工作将在3个月左右时间内完成，即2008年2月。在剩下的3个月时间内将陆续补完这篇文章，分享制作的过程。因为本人时间有限，只能有空的时候来写心得，稍安勿躁。

2008年1月30日：整机装箱已经完成，进入布线优化和校声阶段
2008年5月2日：校声已经完成，设计最终版PCB

hotpoint · 发表于 2007-11-29 21:35

HIEND声音是如何实现的

任何一款售价高昂的HIEND音响器材都是视觉和听觉上的艺术品，他们的价值绝对不仅仅体现在声音上，而是体现在产品的每一个细节。抛开这些与听觉无关的因素，如果从声音角度分析，顶级的器材在测试数据上都有相同的地方：

1，满足要求的信噪比。在正常听音音量下的器材信噪比应当达到足够的要求，且噪音频谱成份不能在某一频段凸出。信噪比不足的器材在进行回放时候会淹没声音的细节，而某一特定频段的噪音，如50HZ的电源干扰，会与音频信号发生调制引起声音的歧变。在两个频率的差频和和频会产生互调失真。例如1K的信号与50HZ的电源噪音相调制会产生950HZ和1050HZ的新频率成份，从而背离的原始信号。一台HIEND前级在正常听音音量下的信噪比应当满足>90DB的水平（不记权，不低切，测试带宽20Hz-20KHz），如果需要回放DVD,SACD等新一代记录载体的要求，则应该达到更高的水平。

2，满足要求的动态范围。对于CD而言，16BIT记录载体动态范围的极限是96DB，然而dither这个东西是很神奇的，24BIT的原始素材通过POW-R算法dither到16BIT仍然能有110DB的动态范围。HIEND放大器的动态范围一般都达到110DB以上，只有达到足够的动态范围，才能无压缩地回放声音。对新一代记录媒体如DVD以及SACD，应当达到120DB，甚至130DB以上。

3，极低的总谐波失真。任何一款HIEND前级和HIFI级别产品最直观表现在失真上。一款HIEND级别的前级在正常听音音量下的总谐波失真+噪声应当维持在0.001%甚至更低的水平。现代的HIEND晶体管前级已经将总谐波失真+噪音控制在了0.0005%甚至更低的水平。有人认为自60年代以来音频电路已经没有了发展，这是一种非常无知的想法。模拟电路结构在60年代确实进入了成熟阶段，但是人类对音频以及人耳听觉的认知程度在那个年代还处于原始的阶段，随着音频测量技术的发展和听觉心理学领域的进步。人们已经意识到使音质劣化的主要原因并不是全部谐波失真，相对来讲，人耳对诸如2，3次这样的低次谐波十分不敏感，这些谐波成份人耳听觉分辨的极限在0.6%左右；而高次谐波，诸如5次，7次，9次确十分敏感，这些成份的失真即使很小也能引起明显的听觉上的变化。现代HIEND级别器材已经充分意识到了这一点，除了将失真控制在极低的水平外还尽可能抑制高次谐波成份，甚至不惜牺牲总谐波失真等级，也要将高次谐波充分抑制。像Boulder 2010，Halcro DM10这样的前级已经无法从FFT得谱线中找到4次以上的失真。

4，极低的互调失真。互调失真产生的原因从根本上讲与总谐波失真相同，但是他能更直观地反应放大器的失真水平。一个10K和11K的双音信号，在二次谐波的作用下会产生1K的频率成份，在3次谐波的作用下会产生9K，12K的频率成份，在四次作用下会产生19K的频率分量。如果对于一个1K或者更低频的信号，诸如5，6，7次谐波也会在听觉范围内（20K频率内）产生新的频率成份。这实际是各次谐波成份真正的危害所在。一个中音A的频率440HZ，不同乐器对演奏这一音准其基音频率都是440HZ，而你之所以能听出这是钢琴，小提琴或者双簧管的是因为他们的高次谐波成份不同。很显然，如果你的系统因为互调失真产生了大量不该有的频率成份，乐器的音色必然发生变化，这也是HIEND器材与HIFI器材的差距所在。

5，极低的瞬态互调失真。瞬态互调失真的产生的根本原因是开环频带不足+开环增益不够。那些靠负反馈展宽频带的器材如果开环带宽不及20K，那么在高频端的总谐波失真等级会迅速上升。早期的晶体管放大器声音硬，冷，所谓的晶体声，这些的元凶就使瞬态互调失真。一款HIEND器材会具有极好的开环特性，保证开环通频带的上限截止频率高于20K，这样在闭环状态下总谐波失真就不会随频率的上升而有大幅度提升。这也是好声的关键。

6，较高的声道分离度。人耳对立体声声像的建立是通过双耳效应实现的。时间差、强度差、音色差以及部分频率的相位差是声像建立的基础。对于回放声音的器材而言，具有优秀的声道分离度是具有十分重要的意义。只有具有良好的声道分离度才能建立良好的立体声声像，它对声场的宽度和深度具有直接影响。HIEND前级在中频段的声道分离度应当达到-100DB，高低频段因为容性和感性耦合的缘故声道分离度不可避免会产生劣化，但是在音频范围内应不低于-90DB，极高频端不应低于-80DB。当然了，最好的办法就是声道分体，电源分体。这样声道间的串扰几乎可以认为是0。

7，平直的带内频响特性。人耳最高只能听到20KHz是经过科学证实的，而且人的听力在20岁以后会随着年龄衰减，也就是说大多数人都不能听到15KHz以上的信息。但是人的大脑是非常精密的，他会对听力的衰退进行补偿，这也是为什么那些录音大师到了40,50岁还能保持正常的水平。人耳对于相位是否敏感目前仍然处于科学探讨中，但是种种试验表明对相位的变化要高度重视。理论上讲我们只要涉及一个上限截至频率到20KHz的放大器就足够了，但是要保证20KHz点的相移为0。这显然只是存在于理论中的，过渡带的存在导致我们必须要将频带展宽，超过20KHz。那么频宽究竟多宽才够用呢？这个不一定，看电路设计，应该以20KHz点作为参考，保证20- 20KHz幅频特性在+/-0.1DB以内，相位最好不超过3度。

那么，让我们来看看现代的HIEND级别前级都有什么样的表现。

Boulder 2008的总谐波失真加噪声对输出幅度曲线几乎达到了AP测试的极限，中间的锯齿是AP增益换档所致，这款前级的失真度低地让人吃惊

Mark Levinson No.32前级总谐波失真在音频范围内没有变化，这是十分可贵的，它的声道分离度也极端出色

Nagra PL-L的失真频谱显示它的主要谐波成份集中在2，3次，而4次以上谐波成份被完全抑制，这也是它具有极佳音色的原因。

写了这么多，你也许会想，如果我的放大器达到了这种水平，是否也具有了HIEND的声音素质呢？首先，同时达到上述要求是一件很难的事情，需要记住木桶原理，盲目追求某一项指标并不会带来音质的飞跃，需要的是在各种指标间妥协达到平衡点。如果你达到了，那么恭喜你，你已经完成了50%。也许你会问：什么？！才50%？没错！只有50%。上述列举的仅仅是一款HIEND放大器所应具有的基本素质，也就是说它是必要条件而非充要条件。目前人类还没有在听觉的主观感受与客观测试数据间建立系统且完整的关联，主观评价与校声仍然是至关重要的环节。剩余的50%需要依靠主观的判断。主观判断的标准依靠的是丰富的听音经验（尤其是现场），对音乐的了解，对音响美学的熟知。因此，一款HIEND放大器并不是一个简单的工业产品，它是一件艺术品。通过它，你听到的是设计师对他所追求的完美声音的诠释！

magic-jiang · 发表于 2007-11-29 21:37

[s:2] [s:2] [s:2] 终于开始了
坐沙发慢慢看～

cyp · 发表于 2007-11-29 21:40

好久没看过这样的帖子了

hotpoint · 发表于 2007-11-29 21:43

对于看得懂测试数据的，推荐以下器材评测的测试。

电子管的：
ARC参考3：http://stereophile.com/tubepreamps/1206arc
Nagra PL-L：http://stereophile.com/tubepreamps/716
ARC参考2：http://stereophile.com/tubepreamps/288
C-J ART：http://stereophile.com/tubepreamps/8

晶体管的：
KRELL EVO202：http://stereophile.com/solidpoweramps/1206krell
HALCRO DM10：http://stereophile.com/solidpreamps/404halcro
Boulder 2010：http://stereophile.com/phonopreamps/621
ML No.32：http://stereophile.com/solidpreamps/196

如果你有兴趣可以比较90年代和这个世纪器材的测试结果的变化。各种指标都有很大幅度的提高。而这并不仅仅是因为原件质量的提高，可以对比ARC参考1，2，3的变化，同样是电子管设计，失真度的降低指标逐代降低。

hotpoint · 发表于 2007-11-29 21:45

我的文章不会有一句废话，一字千金 [s:2]

love001 · 发表于 2007-11-29 21:48

很喜欢看这些技术贴，有理有据，远远不是那些只用耳朵检验声音的贴可比拟的，
支持大作，进来虚心学习

iris · 发表于 2007-11-29 23:03

[s:2] [s:2] [s:2]
好文
我等了很久了
请继续

日王贝才 · 发表于 2007-11-29 23:17

电路图？

lcp12345 · 发表于 2007-11-30 00:44

那些THD的指标非常好啊！
而且还是第一次在这里看到HiEnd机器的讨论~~~~
继续等

YLS · 发表于 2007-11-30 07:31

巳很久没看到这样的文章, 全力支持.

茗香 · 发表于 2007-11-30 08:05

好文！要学习。

sam_0227 · 发表于 2007-11-30 08:08

好帖啊，赶快占位看。

sense_mo · 发表于 2007-11-30 08:41

上来就遇好贴

完了...发烧欲又被勾起来了...

蓝子风 · 发表于 2007-11-30 08:42

呵呵，这样的帖子是要支持支持撒

kknd · 发表于 2007-11-30 08:49

好，过段时间我也写一个，痒痒 [s:2]

kopfhorer · 发表于 2007-11-30 08:52

hi-end是完美主义者的专署
热点说得很对，这个帖子不适合所有的人，但是对于完美主义者，或者想要成为完美主义的朋友来说，绝对是不可多得的佳作

非常期待hotpoint分享这一年多来的心得

mauyuk · 发表于 2007-11-30 09:26

进来闻一下毒药的味道也好，吸不起！ [s:29]

黑袍雷斯林 · 发表于 2007-11-30 09:41

好贴要顶啊.....神器的指标果然恐怖.

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