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做一台靓声又实用的功放,自然声A120功放诞生记

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长期以来,自己一直想做一台大约100瓦的功放。原因有三,一是自己的NS15需要一台正好对应的功放来驱动,可以充分的推动它发挥出它良好的素质(5.5寸能做到48-40000Hz+/-3db还是比较少的),A50功率还是小了点,委屈了点。另一方面,自己的NS17也需要一台高素质的中等功率的功放来加大它的应用,雨前级加A300后级这个组合虽然强,但体积大、成本高,而且它推出来的低频能量动态都很强(在环境大时,NS17是可以相当完美的再现唱片的动态范围的,这是它被中唱录音棚认可的原因之一),对小房间不太友好。当然,它也可以为自己未来的NS16二代搭配,甚至NS14也可以用。当然,你也可以用它驱动其它家的音箱取得良好的听感,100瓦左右的功放也是市场上最实用的功放。
为什么不选择现有的产品呢?原因有四,一是价格,声音良好的功放那怕是国产的,价格也依然不便宜,搭配NS15、16明显过高了;二是价格合适的国产功放也很多,但音色上让自己满意的确实不多,原因一方面是成本的限制,二是调音,调音好的功放太少了;三是体积,大部分这个功率的体积都是标准机箱,而现在很多用户都希望是用到小型机箱以可以放在电视柜或桌面等上面;四是想挑战下自己,开发一款全新的功放,能达到自己的严格要求,这也算是种成就吧。


IP属地:四川1楼2022-08-06 00:20回复
    一直以来,自己做产品的思路都是尽量发挥核心元件(单元)极限,这样做不仅可以最优化性价比(同样的价格,更好的性能),更能得到最好的声音表现。做音箱即是如此,NS17仅管只是6.5寸单元,低频下潜却可以达到40Hz-3db,这可以说是6.5寸单元的上限了,比它强的就算有,也不多了(我所知道丹拿宝华劲浪的6.5寸旗舰都没达到),很多8寸都做不出来的指标。这还不考虑17的失真更低,80Hz以上只有1%水平,而hifi级音箱仅能满足200Hz低于1%。以及它高达40k Hz的高频延伸和超大的承受功率(大约300-500瓦)。NS15也是如此,小小的5.5寸低频,却能达到48Hz的低频下潜,是很多6.5寸才能达到的指标。同时,它的失真也低得有点过份,80Hz以上就能小于1%了,同时在80Hz以上满足+/-2db的频响指标,这还是让自己很自豪的。


    IP属地:四川2楼2022-08-06 00:31
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      这次研发A120也是如此,主要思路用尽量少的管,成熟的电路,做出尽可能大的功率。这样做的好处有很多,简单来说,就是既有利成本和体积,也有利于音质。同时,在周边上尽可能地讲究,不惜成本。并且同时结合听感调试(所谓调音),满足自己的高要求。
      一开始,自己只打算做100瓦的一台小型化的功放,但是,没想到调试第二版时,功率就已经超预计了(120瓦左右),也就因此命名为A120。不过,到第四版时,功率已经上升到近140瓦/8欧。远远超过自己的预想,但已经命名了,也就不想变了(主要还是觉得A120好听,比A140好听多了)。


      IP属地:四川3楼2022-08-06 00:40
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        众所周知,三极管是需要配对的。型号相同的功放管每只间都会存在差异,这种差异如果过大,对音质必然会带来劣化。而随着机器所使用的功放管数量的增加,这种影响会成指数上升。解决的办法有两种:一是尽量减少机器所用的管子,一种是高精度的配对要求。
        长期以来,国产的功放都似乎在走弯路(这个跟我们市场环境有关,很多用户尤其是入门用户都特别喜欢看管多管少评判好坏的)。一方面,要尽量用多一些管子,这样看起来才显得良心;另一方面,要尽可能便宜,这样更显良心。不过,结果却很没良心,国产功放都快成了力大声粗的代名词了。原因很简单,南辕北辙的结果是越努力离目的越远。。
        其实用多对管子做同样的功率,有时会更便宜。原因很简单,同样100瓦,用三对管的话,一对几元十来元的够了,但如果想用1对,管子就要贵近十倍了。所以很多机器用的管子看起来虽然多,但成本反而可以更便宜。但管子多问题也会更多,真精密配对,成本会成指数上升的。
        另一方面,自己来做,在元件上可以更严格的要求,虽然这样成本会高不少,但声音和质量会更有保证。


        IP属地:四川4楼2022-08-06 00:41
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          自然声A120的设计思路很简单,就是用尽量好和尽量少的管在允许的情况下做出尽量大的功率,搭配精良的电路,同时不惜成本用好元件(不一定是最贵而是最适合),精心的去调试,以求尽可能好的声音。同时成本和体积都能得到控制。
          很幸运,这种思路是对的。A120每声道仅用了一对管(感谢现在电子元件的进步),仅用一对管本打算做100瓦的功率,最后功率达到了130+瓦8欧,220瓦4欧的功率,相当超乎自己的预期(基本上是管子最大的允许值了)。不过,你不必担心烧机,电子元器件的标称值安全余量很大,一般是一倍以上)。这样做出来的结果也很香,就参数就能见一斑,A120实测失真也就0.002%水平,信噪比高达110db。这个指标差不多是功放的极限值了。
          更香的是它的声音!A120倒数第二版时,自己都听得入了迷。石机胆声,是名符其实的,并且背景极黑(信噪比110db不是说着玩的,一般功放大约只有100db水平,胆机还要更低)。它的高频是最香的,放小提琴松香味非常足,不仔细你会以为是在听一台高端的单端胆机的声音。顺滑、细腻、能量强、细节足却又不显得过,这种高频声音很高级。它的中低频也相当棒,低频扎实有力,中频厚实。速度不快不慢,中频人声听起来更润。拿它推动NS17,虽然大动态会不那么过瘾,但声音一样让人一听难忘。用它推NS15,那是可以发挥到15的极致,各方面包括动态和速度,都是箱子的最佳水平。


          IP属地:四川5楼2022-08-06 00:42
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            由于推力大、参数好,A120非常适合推动中小书架箱,从小七(ATC SCM7)到11,从丹拿到意力,从世霸到雨后,小潘的opus1,3,0.5和文杰的swing这些,都不必担心。哪怕是小型落地,除了非常难推好那类,基本上可以。当然,它的最佳搭配是NS15,以及NS16MKII(很快会出来)。当然,你要拿它搭配NS17也是可以的,除了超大动态音乐,它完全可以了。而且更适合中型房间或小客厅里使用,即不占空间又好听。


            IP属地:四川6楼2022-08-06 00:54
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              自然声A120一台小型化的功率适中的实用性功放,它基于自己最简洁化的设计理念:仅用一对管做尽量大的功率,在各方面尽量不将就,精心调校的结果。主要特点:
              1. 采用一对号称管王的安森美MJL4281A和MJL4302A,一对管做出120瓦8欧(4欧220瓦)的输出功率,高达15A的输出电流,可以驱动绝大多数的书架音箱及小型落地音箱,非常的实用;
              2. 运放采用号称第三代运放的OPA828芯片,是OPA627和OPA827的升级版本,其性能参数极为优秀。它是从6只运放中经实际试听后的选择;
              3. 电源变压器采用定制600瓦(实测)环形变压器,滤波电容采用总计40000uf的Elna for audio电容,为整机提供充足的电源供应;
              4. 简洁的电路形式,精心的调校,研发前后超过9个月时间,电路升级三次,校调超过四版;
              5. 不妥协的其它用料,电解电容全部采用日本Elna电容,无极性电容全部采用Wima高精度电容,耦合电容采用法国苏伦电容,充足的散热片加机箱共同散热以保证长期工作的可靠性;
              6. 尺寸仅为:36.5cm*29cm*12cm(仅有标准机箱一半大小),用料足,整机重量12.5kg;
              7. 支持三路RCA输入,一路平衡输入,支持遥控;
              8. 精心的设计和用料带来理想的指标:输出功率120瓦8欧(220瓦4欧),失真(THD)低至0.002%,信噪比110db;
              9. 它是声音是典型的石机胆声,即有石机的速度、解析、动态、黑背景,又有胆机的细腻高频及温润迷人的厚实中频;
              10. 亲民的价格:售价仅4999元(预售价3999元至8月底);
              缺点:
              1. 外观几经波折,最终效果仍然不够理想;
              2. 由于体积原因,内部布线仍然不够简洁和规整;
              3. 功能上目前没有蓝牙和解码


              IP属地:四川7楼2022-08-07 18:37
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                众所周知,三极管是需要配对的。功放管每只间都会存在差异,这种差异如果过大,对音质必然会带来劣化。而随着机器所使用的功放管数量的增加,这种影响会成指数上升。解决的办法有两种:一是尽量减少机器所用的管子,一种是高精度的配对要求。
                长期以来,国产的功放都似乎在走弯路(这个跟我们市场环境有关,很多用户尤其是入门用户都特别喜欢看管多管少评判好坏的)。一方面,要尽量用多一些管子,这样看起来才显得良心;另一方面,很多人都是看管子多少论好坏(有点类似看音箱分频器,越复杂的就越觉得好一样)。
                其实用多对管子做同样的功率,会更便宜。原因很简单,同样100瓦,用三对管的话,一对几元十来元的够了,但如果想用1对,管子就要贵近十倍了。所以很多机器用的管子看起来虽然多,但成本反而可以更便宜。但管子多问题也会更多,真精密配对,成本会成指数上升的。
                一对管做一百瓦,我所知道的另一家是瑞士的达宵,不过,人家是十万左右了。A120是比不过的,它只打算卖大约5000元左右。这个价格相对来说,其实已经不便宜了,所以其它元件,我都是尽量用好料。更重要是,慢慢去调,精心做好为止。


                很幸运,这种思路是对的。A120每声道仅用了一对管(感谢现在电子元件的进步),仅用一对管本打算做100瓦的功率,最后功率达到了130+瓦8欧,220瓦4欧的功率,相当超乎自己的预期(基本上是管子最大的允许值了)。不过,你不必担心烧机,电子元器件的标称值安全余量很大,一般是一倍以上)。这样做出来的结果也很香,就参数就能见一斑,A120实测失真也就0.002%水平,信噪比高达110db。这个指标差不多是功放的极限值了。
                自然声A120规格参数:
                型 号:自然声A120 HIFI功率放大器
                输出功率:1302瓦8欧,220*2瓦4欧
                失真(THD):0.002% @1k Hz
                性 噪 比:110db
                输 入:1路平衡,3路RCA
                尺 寸:36.5cm*29cm*12cm
                重 量:12.5kg(净重)


                IP属地:四川8楼2022-08-09 01:21
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                  众所周知,三极管是需要配对的。功放管每只间都会存在差异,这种差异如果过大,对音质必然会带来劣化。而随着机器所使用的功放管数量的增加,这种影响会成指数上升。解决的办法有两种:一是尽量减少机器所用的管子,一种是高精度的配对要求。
                  长期以来,国产的功放都似乎在走弯路(这个跟我们市场环境有关,很多用户尤其是入门用户都特别喜欢看管多管少评判好坏的)。一方面,要尽量用多一些管子,这样看起来才显得良心;另一方面,很多人都是看管子多少论好坏(有点类似看音箱分频器,越复杂的就越觉得好一样)。
                  其实用多对管子做同样的功率,会更便宜。原因很简单,同样100瓦,用三对管的话,一对几元十来元的够了,但如果想用1对,管子就要贵近十倍了。所以很多机器用的管子看起来虽然多,但成本反而可以更便宜。但管子多问题也会更多,真精密配对,成本会成指数上升的。
                  一对管做一百瓦,我所知道的另一家是瑞士的达宵,不过,人家是十万左右了。A120是比不过的,它只打算卖大约5000元左右。这个价格相对来说,其实已经不便宜了,所以其它元件,我都是尽量用好料。更重要是,慢慢去调,精心做好为止。


                  很幸运,这种思路是对的。A120每声道仅用了一对管(感谢现在电子元件的进步),仅用一对管本打算做100瓦的功率,最后功率达到了130+瓦8欧,220瓦4欧的功率,相当超乎自己的预期(基本上是管子最大的允许值了)。不过,你不必担心烧机,电子元器件的标称值安全余量很大,一般是一倍以上)。这样做出来的结果也很香,就参数就能见一斑,A120实测失真也就0.002%水平,信噪比高达110db。这个指标差不多是功放的极限值了。
                  自然声A120规格参数:
                  型 号:自然声A120 HIFI功率放大器
                  输出功率:1302瓦8欧,220*2瓦4欧
                  失真(THD):0.002% @1k Hz
                  性 噪 比:110db
                  输 入:1路平衡,3路RCA
                  尺 寸:36.5cm*29cm*12cm
                  重 量:12.5kg(净重)


                  IP属地:四川9楼2022-08-09 01:39
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                    在此回顾下A120的研发经历,大家也借此了解研发一台功放的历程(仅征对自己而言):

                    一、方案确定,初步打样

                    A120的研发始于去年下半年,正式的立项是九月吧,当然构想要早得多。首先是跟技术人员讨论方案,第一个问题就是管子型号的选择。因为自己想尽量少地使用对管(这样对声音有莫大好处),而要想100瓦就用一对管,选择面其实很窄,除了安森美没第二家了。我想用安森美的金封管,也就是自己A300后级用的那对,但技术人员推荐他家的MJL4281A和MJL4302A,认为这对管参数上更适合些。查了一下,功率最大230瓦,输出电流15A,最大30A,低失真和高线性度,其它指标也非常好,就选它了。



                    电路设计、打样,初步装机,详细过程不用赘述(技术细节其实一点都不引人入胜,所有引人入胜的都是科普),总共花了大约3个多月搞定初版。电子放大线路已经相当成熟了,随便翻开一本音响电路设计的书上都有,差别只是一些细节。当然这些差别不注意,后面怎么搞都不好声音,所以,也马虎不得。初版随便整了个壳子,装好后初步调试电路参数,确定一些需要确定的元件参数电阻等。


                    IP属地:四川10楼2022-08-09 01:42
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                      长老就是牛!


                      IP属地:湖南11楼2022-08-09 16:23
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                        三、再次升级,换环牛


                        这回送回去没等多久就寄回来了,环牛那边定制样品速度挺快的,所以仅仅只用了一个月,我就收到了第三版的样机。运放技术人员始终认为2604已经很好了,没换。定制的400瓦环牛真的很大,占了机箱一小半了,还重和高,整机重量都有25斤了。技术人员告诉我,这叫做“足400瓦“功率,嘿嘿。这里多说一句,自己定制的变压器400瓦是标称值,非额定值,更不是最大值。厂家留的余量很大,额定值经测有600瓦了。一开机,低频马上就有力了,弹性也更好了。功率也上来了,大约130瓦了。不过,早前A120名字已经定了,就不改了。叫A130太难听了。推力上来后,推动NS15可以说是虎虎生威,完全打开了。然后我试着拿来推NS17,然后很惊喜的发现已经发挥了NS17正常的表现了。如果不对比A300,完全可以接受了。


                        高频其实这版也够好了,但自己还是不满足,想通过换运放进一步提升它的表现。然后自己就在网上和群里找了几款号称牛A和牛C之间的运放,包括MUSES02,MUSES8920,AMP8920,49720,OPA828共五款,和原来的opa2604一起来了个大比拼。


                        IP属地:四川12楼2022-08-09 23:09
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                          四、选择运放也是个事,最终确定opa828

                          运放选择具体过程不用累述,前面几款和opa2604应该说都是各有各的好,但都各有缺陷,高频优秀的吧,中频往往不够润;中频好听的吧,低频又会有些糊;中低频都好的吧,高频又不太行。测去测来,muses02和op2604算是其中的皎皎者,muses02的中低频好听,尤其是人声很有韵味,但高频暗了点,低频也会有点糊。opa2604均衡全面、三频都不错,但中频人声不如muses02好听,高频细腻度也还有空间(opa2604居然比另外几款价格贵几倍的好,是令我没想到的)。



                          不过我最想试的是OPA828,著名的OPA627和OPA827的升级版本,号称第三代运放。前二代的口碑非常好,第三代就是OPA828,它是一只单声道的运放芯片,参数非常漂亮,具有低失调电压(220uV),低温漂(0.5uV/℃),低噪声(4.3nV)和高达50MHz的带宽,以及150V/us的压摆率及宽工作电压。不过必须要用电路板把两块做在一起才能插入机器中使用。



                          插上去后,不出所料,传说中的好声出来了。高频细腻迷人,人声润,低频扎实有力、弹性良好,三频均衡又每一方面都漂亮,瞬间秒掉了其它几款IC。但出预料外的是,底噪却明显增加了,以至于完全不能忽略。为了排除IC的问题,我又重新找了一家再买了一块。到货后,问题依旧,这说明不是IC问题。于是跟技术人员再次讨论,技术人员建议我放弃(我估计这款片子厂家用得不多,多数是碰到了同样的问题)。但经过自己仔细地分析后,认为还是电路的问题。OPA828参数太好了,这让它对周边电路要求明显增加了。因此,必须重新设计运放电路,使得它可以满足828的高要求。


                          IP属地:四川13楼2022-08-11 02:40
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                            五、再次升级电路,开始确定外观,第四次打样

                            于是,把机器退回去,再次重新设计优化电路,重新组装和调试(第三次了)。在此不由得感叹一句:做产品真不容易,需要多次地仔细调整,一蹴即成几乎是不可能的,而这些都是看不见的功夫,也是看不见的成本。

                            由于所需的时间较长,那段时间自己开始设计外观和尺寸等。结果自己很惨的发现,不管我设计成什么样子,都能在淘宝上找到类似甚至一样的。这……真让我生气!A120外观前前后后有十余版的外观设计图,到最后差点让人崩溃。随便选出几个给大家笑,因为都不是太理想:






                            最后,群里的兄弟都看不过去了。某位做设计的客串了一把,帮我设计了一个外观,才算把这个事定下来。工业设计方面确实是我们的弱项,自己深有体会,外观设计甚至比解决技术问题和调音难(水平太差了的借口,嘿嘿)。朋友的设计有两款,第一款是这样的,被否了,因为只有一个指针感觉就不对。第二是自己一向奉行简洁的思路,加个功率指针这种画蛇添足,只为美观加干扰的做法,我实在不想这样做产品。


                            第二个设计的灵感来源于黑洞,设计图一共有两款,很独特也很简洁,我也很喜欢。看到第一秒就决定:就是它了。





                            IP属地:四川14楼2022-08-12 13:35
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                              6月初,倒数第二版A120样品出来了。发过来之前让厂里测了一次参数:功率近140瓦8欧,THD失真0.002%@1k Hz,信噪比110db。说实话,这个值自己都有些不敢相信,所以,有人不相信实在是个很正常的事。它的失真和信噪比应该说在功放中算是出类拔萃了,远超过一般功放0.01%和100db左右的失真和信噪比。140瓦8欧的功率,以及15A的输出电流,也让它可以良好的驱动绝大多数的书架音箱。


                              不过,机器到后,看见外观我就笑了。这大概是,设计李若彤,成品陈研希了。我都有些无语了!虽然外观也是按示意图做的。但是(但是后面一般才是重点),由于变压器太大了,高度原来的设计是10cm,结果被迫加到12cm,导致整体的变形,然后就成了这样:


                              IP属地:四川15楼2022-08-13 01:06
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