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做到头系列之:集成IC功放的上限在哪里?记A90的诞生(上)

 leafcho 2023-03-07 发布于浙江

自己曾经做过一台仅用一对管的合并式功放A120,一对管把功率做到了130瓦(命名A120是为了好听些),同时拥有极低的失真(全频段0.005%以下)和高信噪比(110dB),声音靓价格也平(大约4000元)。拿它搭配自己的NS15声音非常漂亮,甚至NS17也完全可以接受了。出来之后广受好评,销量相当不错。

下图为样品的A90,对比A120的图,A90要小很多(A120其实也不是全尺寸的功放,要小得多)。外观啥的,最终成品会好得多。欢迎提建议(纯意见没用),说得好俺一定采纳。

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为什么要出A90呢,原因是LM3886那台A50俺做不下去了。现在LM3886都涨到天上去了,批量进货要快300元一片了。结果A50成本也狂涨,导致它的性价比大幅度下降。我索性准备停产了(早就瞧它不顺眼了),虽然这段时间有些up主的视频都开始吹LM3886的好了(芯片就是这样的,谁没了up主和媒体们就吹谁)。但它毕竟就是50瓦的IC,电路简单声音也不错,但推力和控制都很有限。靠没芯片卖高价我又不好意思,但人家价格涨我也没办法。索性停产了它(最后十来台,不挣钱卖完收工)。

因此,这次NS16二代音箱推出前自己就打主意重新做一台新功放来搭配它,顺便探寻下集成IC功放的上限在哪里。在IC集成功放界,与LM3886片子齐名的片子就是ST的TDA7294或7294这个型号了。它们和LM3886应该算是最顶尖的两块功放片子了,不同于LM3886驱动是三集管,TDA7294和7293采用的是场效应管驱动,声音更类似于胆机的风格。声音温润,高频华丽有味,总之就是好听。TDA7293比7294的参数更好(下图为7294的电性能参数),主要是电压范围更高,最高允许到+/-50V驱动,这个时候它的输出甚至可以达到120瓦8欧(TDA7394在+/-40供电时最高有100瓦的功率)。其它基本一致,并且内部集成了各种保护电路及功能。可以有效简化周边电路及调试难度。

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但我没有选择7293的原因有三,一是虽然它允许更宽的工作电压及更大功率,但它只对8欧有这个输出,对低阻抗的音箱并不友好,增加的功率失真巨增,完全没意义,而我的箱子都是6欧的;另一方面,7293非常的敏感,容易烧片子,整不好俺的售后成本要大幅度上升;第三个原因是自己已经有A120这个货了,根本不需要另一台功率跟它一样的功放了(我开始明白为什么很多厂做产品都不做到位,总是在这里留一手,那里留一手的原因了)。

有一点需要明确的是,功放不止功率一个参数(很多人只会注意到这点),它还有失真(不仅谐波(THD)失真,其实还有其它的,只是对A类和AB类来说,关注THD就好了。但对D类,还需要关注其它失真),以及信噪比,输出电流等参数,它们综合一起决定声音的品质。IC功放片子电路简单,功率也不低,做成的功放性价比非常出色,因此导致几乎所有功放厂集体黑它:集成功放不如分立元件的。但自己觉得主要原因其实是,用IC做出来的功放不仅体积小,而且性价比也高。

但厂商黑它也不是完全没道理的,分立元件的功放做好了,参数是要远超过IC做出来的(声间倒不一定)。比如,自己A120功放的信噪比可以到110dB,输出电流15A,失真基本可以全频段小于0.004%(俺保守一点标的0.005%)。而A90除了功率差不太多外,失真只能做到0.02%(全频段),信噪比为100dB,输出电流只有6.5A这样。确实IC集成块功放的上限是有限的,但是在这里俺也要反黑一句:你们拿着牛X的分立元件,却这里省一点不到位,那里省一点不到位,做出来的指标却有的甚至连集成IC的都不如(声音就不说了),性价比低就不说了,体积还大得要命,好意思么?

顺便一说,为什么自己不采用BTL平衡的方式进一步提升功放功率呢?原因很简单,这种方式不仅存在芯片匹配的问题,同时电路也复杂很多。更重要的是,虽然功率增加了,但实际推力增加有限,而落实在到最后的声音,多数时候整体听感是下降了。单端时的声音有柔顺耐听的特点,但BTL舍弃了柔顺耐听,换取更大的功率和推力。实际上对使用这类功放的客户的箱子,都是小书架为主,多的功率可以根本用不上,但柔顺好听的声音,谁都能用上。

下图为A90内部图,由于是样机,布局和走线没管,比较乱一点,大家将就着看:

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首先是电源部分,变压器是重中之重,滤波电容是其次。不过,很多功放为了省成本,通常都是不够的,能用到200瓦到头了。俺定了一个320瓦的,直接给它加到顶。顺便一说,自己订的那家的变压器厂里的功率是标称功率,非额定功率,实际能承受的输出功率要大很多(上一次为A120订的400瓦环牛,拿回来大得要命(也重得要命),害得我整机加厚了2cm,结果实测了一下,输出610瓦电压才开始降)。所以这次的320瓦我都懒得测了,反正肯定是足够了。

电容的话,一般用一声道10000uf到头了,用6600uf都不少(而且多数是杂牌的)。我的首版样机用的10000uf,觉得低频还可以提升,不够劲。于是加到了20000uf,拿回来一听,果然差距很大,低频和动态提升明显。谁说10000uf够了的!

其实自己一开始只准备做到80瓦的,结果还是狠狠心做到了头,样机一测试功率90来瓦,我很高兴的改成了A90,等电容加上去后,输出提升了,足足100瓦。我还是叫A90,是不是白加了,哈哈。

不过,俺没舍得用Elan for audio的滤波电容,用的英国的Nover,对这个价位的来说,已经很夸张了。

另一个重点就是散热片,俺曾经见过7294的集成功放散热用外壳的,而且那个外壳还是很薄的那种。不过其实不只是diyer,很多厂机都这么干。朋友买了一台索尼的功放,30瓦的,用外壳散热。刚开始输出还有30瓦,但几十分钟后就只有几瓦了,没法,温升太高了。A90用了一个也是比较夸张的散热片,连着外壳一起为7294散热。我试机时放了一天的音乐,温度只是温个手。

So,如果你打开A90,你会发现硕大的变压器、滤波电容和散热片,占了机箱的足足2/3。反倒是功放板小小的一块,其它电路都被挤到边上去了。

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关于用料

基于自己要做到头的想法,A90的用料一点没有省,小电容和A120比齐,无极性的是WIMA,电解为Elna的,虽然不能说绝对够好,但肯定不是瓶颈。耦合电容采用自己一直很喜欢的苏伦,我的胆前级、A120上都是用的它,效果自己从来都很满意。

当然,其中的关键是运放,它对功放声音的走向、细腻度等影响巨大!自己前前后后试了七种,有OPA827,OPA627(这两种都是单声道的,需要焊接在电路板上插入),以及OPA2604,MUSES01,MUSES02,MUSES8920以及JRC5532(照片上没有,上到机器里了)。结果相当出乎预料,效果最好的并不是最贵的,也不是某宝上很多功放常常拿来做卖点的那些。这点和自己在A120上实践时很类似,运放并不是最贵的效果就一定最好,甚至也不一定是参数指标最高的就最好(参数党别打我)。我的理解是运放和机器电路需要匹配,与价格和参数可以说关系不大(当然,这里是指运放本身的参数)。当然,还有就是对声音审美的选择,所谓调音是也。

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经过初步的试听,有两款芯片入了选,一是OPA627,一是MUSES8920,这两款的声音高度相似,我基本上没听出来区别。总体都非常棒,高频细腻度、中频人声厚度都非常好。但低频却都有一些软脚,弹性和能量显得不够好。就在我以为这是TDA7294的特点,或者说是它固有的缺陷,没法通过运放改善的时候,技术那边推荐我试试JRC5532,而且是强烈推荐。开始我是拒绝的,因为JRC5532实在是太便宜了。虽然比NE5532要贵不少,但仍然是这一堆里最便宜的(大约只有这一堆最贵的1/40)。

但自己却被打脸了,参数指标牛X的、价格昂贵的一堆芯片都没克服的问题,它却克服了。而且,中高频也完全挑不出来刺。我去!这……,参数、价格(要知道IC这类东西是一分钱一分货的领域)贵那么多的运放居然竟然没干过一只最便宜的运放。电子元件可是没什么玄学的领域啊!

除了匹配这个理由,我找不到其它的理由了。总之,俺省钱了,哈哈(幸好不是最贵的最好,否则1980元的价格是没指望了)。

后面自己也查了一下,很多上万甚至更贵的知名名机,从CD到前级到功放,用它的并不在少数。这也从一个侧面说明了它的优秀,以及,堆料并不一定好的结果。

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