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功放这东西,你还真不好说是现如今的声音好,还是经典的东西好.首先什么叫好就有好多的标准,至今还没有哪个说法能把指标跟听感说得令大家都信服的标准. 我个人是比较怀旧的,不是我不能接收新东西,也不是我不懂创新,实在是我认为经典的东西的确有它的道理,的的确确不应该就这么被埋入地下...... 此文是我近半年来的对quad 405 的一些总结.愿与有兴趣的大家共勉. 简述篇 Quad 405，经典中的经典。 1975年，Quad公司向国际音频工程师大会递交了Current Dumping（CD：电流倾注）的应用电路-Quad 405，获Queen's Award for Technological Achievement（英国女王技术成就奖），是业界唯一获此殊荣的公司。同年12月份，P.J.Walker在无线电世界杂志上发表了一篇名为“Current Dumping Audio Amplifier”（电流倾注式音频放大器）的文章，简单而清楚的介绍了CD（Current Dumping：电流倾注，后面不再重解释了）的原理和Quad 405最早的一个版本的电路原理图。 在接下来的几年里，在Quad 405在日本、加拿大、法国还有英国被热卖的同时，在我们的音频技术界有着非常尖锐的讨论，就这种理论及Quad 405电路的方面方面进行或正或反的评论，在此过程中，时沃特卢大学（拿破仑于1815年战败于此）著名教授VANDERKO和YLIPSH先后两次给出了长达6页和15页的理论计算与推导，强有力的支持并证明的“CD”的伟大发明和Quad 405的近乎零失真的可行性。（需要要这些文章的朋友可在网上找，也可Email我） 接下来，Quad公司由于各方面的原因，先后又开发了Quad 405-2、606、707等等，延着405的路一直走到今天。在此过程中，有几个mod的版本值得一提，一个是美国Steve McCormack的版本，另一个是英国Les Wolstenholme的版本，这两个版本的改动可以参考网页里找到记载，另外，日人好像也有抄袭史。 PS1：有人说Quad 405起初是送给当时之女王的一件礼物，有人说它是BBC的一个功放标准，笔者找了很长时间也没能找到凭证，但我想这至少可以说明Quad 405的形象及地位对吧。 PS2：本来毕业设计的时候就打算分析一下这个电路并验证一些想法，可导师说毕业设计应有别于这种“玩机”，最后找些资料设计了一个普通的电路，之后呢一直在忙，但一直牵挂着这份未了之缘，直到最近，好像可以了此心愿了 原理篇 Quad 405 单声道原理图如下： （要更清楚更完整的图片请Email我） 电路主要有这么四部分组成： 1， IC放大部分（前面的那一大陀都是） 2， 中上部的A类放大电路（主要由TR1、TR3、TR4、TR7及一点旁路构成） 3， CD的“桥”（有关CD的工作原理请见附录部分）及CD的力量之源-相应三极管。（桥由C8、R20R21、L2、R38组成，力量之源由TR8、TR9、TR10及旁路组成） 4， 其它如电流源，自举，保护电路以及反馈等。（具体组成部分接下来会一一介绍） 分析电路的时候我们先介绍几个大头，做个“骨架”，再把其它的器件和电路“贴”上去 我们假设小功率管工作在导通和放大时Vbe(Veb)都为0.6V，中功率管为1V，大功率管为2V。电路中二极管导通电压也为0.6V。电阻、电容、电感特性都很理想。 4首先看IC1放大部分： 音频信号（通俗起见，下面以歌声代替）从前面进来经过一个电位器（看到没？就是刚进来那个小块？C1前面那个？）这里有一个220K的R1可以注意一下，通常我们都可以加这么一个到地的电阻来使音量的调节逼近Log函数，从面获得更好的调音效果，220K可换成一百多K，比较随意。 C1是平衡补偿电容，换成别的运放可考虑拿掉。 此后，歌声开始通过C1、R3来到IC负端2腿，先看C1、R3、R6、C4，很典型的反相放大器，这里C1*R3~=R6*C4=t，充放电常数一样，非常对称，而且是两个（一个？）简单高通滤波器，时间常数t约为15ms，转折频率约10.6Hz，放大倍数为15。 再看R4和C2，作直流补偿用，腿3接地，腿2的直流为零，输出直流当然也要为零，不为零怎么办呢，我们先在电路里简单穿一下，设腿脚2为负，IC腿6便为正，TR2集电极便为负，经过TR3、TR4不变相，经过TR7后在集电极变为正，于是输出点为正，经R5、R4回来也为正，使腿2电压短期内上升，从页使输出点电压下降，如此反复，直到输出为零。这就是IC1所起到的一个调零的作用。C2呢？当输出点为交流时，要是有歌声想回来是不是就从C2流到地里去了。C2还真就只有这么一个作用（与R4低通滤波？那不是我们追求的，只不过随便考虑一下而已），C2在这里选得这么大就是为了使这些歌声毫不犹豫的从它这里流出去，因此呢，用一个极性电容也是冒得办法，无极性这么大的电容得花不少米呀，有建议用两个更大的极性电容反相串联起来，笔者也试过，打住！实践的东西统统到下面去讲。 D1、R7和D2、R8来提供IC的工作电压，R7R8的用处？R7的上面是50V吧？下面是15V吧？那你说要不要它？这里的R9、R11没用，我试过拿掉，（又是实践，下面再讲，嘿嘿）。 R10为惯例-运放输出所加电阻，在这里主要是考虑到运放输出点和R12左边（R12还有别的用处呢，所以不取它的右边）会有电压差，所取值为了1K，理论上可以减小到100都不要紧。 另外，需要说明的是有人提出，这部分的电压增益并非如上所算之330K/22K=15，而应该是330K除以R3//R4，这是不对的，因为歌声只从C1从R3进来，并无多R4进来，所以R4是不算了，由叠加定理来算R4这部分的“源”为零。放大倍数15是正确的。 好了，这一陀电路就到这里为止了。 接下来看A类放大的电路： TR1是一个电流源：R14与R13的串联的两头，一头是50V，另一头是地，我们可以看成是分压电路，这样TR1的基极电压便为50*22K/（22K+560R）=48.8V 。 这样，TR1得以导通并使得Veb=0.6V，于是R15上电压为多少？50-48.8-0.6=0.6V，于是此电流源提供的电流便为0.6/100=6mA 。 TR1这个电流源不仅可以提供TR3以及接下来的管子的静态电流，更重要的是提供TR2的静态工作点。下面介绍一下TR2及其旁路部分： 歌声从R10过来 ，经过R12、C6所成之低通滤波器，也有很多人提出这部分可以不要（其实主要是看到R9与R11不要，紧跟着提出来的，谁让你R12C6离得这么近），我也不做过多评论。但我想Quad 405做为一个想做出胆味来的功放，加个低通滤波器还是很在理的。简单一阶RC滤波器，-3dB时的频率为48KHz，20K时约为-0.7dB，我试过改这两个参数，仔细听也没听出差别来，后来还是改了回去。看官可自行决定决定。 歌声经过低通滤波后来到了TR2的基极，这时候一方面它经TR2进行放大后跑向TR3的基极，另一方面R20//R21与R16决定了这部分到输出的增益（随便找个管子电路的负反馈电路都有解释，我就不多讲了）增益为1+500/180=3.77（严格来讲应该是Vout=3.77(Vb-0.6)）。 跑到TR3基极的歌声经过两极跟随（TR3、TR4）后来到TR7的基极，在TR7处进行放大合同TR9、TR8、TR10一起输出“零失真”的电流足够强的歌声。由于TR7在整可歌声播放过程中都处于导通状态（这个在我将在附录的CD部分详细说明），所以是一个A类放大器，of course，有别于我们通常意义上A类工作状态。有人提出TR3、TR4、TR7可由一级放大电路来取代，并说可以达到很好的效果，笔者没有试过，但想在前面所加的两级跟随电路，不仅可隔离TR7与TR2，还可提供TR1所需要的集射极电压。何必要改！ 再来说说R23、C11和C7、R17。加C11和R7主要是因为所选用的TR3、TR4反相耐压不够，所以呢让它替我们的三极管分担一点电压，如果采用高耐压和管子，这两个东西完全可以去掉。R23*C11的时间常数为0.4ns。有人提出与C7、R17（同样的作用）同步起来，可以把R23改为3.3K，可以的，有兴趣可以换一下，不过个人认为这样换没什么意思。 好，再接下来我们来看看“桥”的部分及几只倾注的管子 桥，具体计算我不多展开了，附录里会有一点，需要更详细的话呢，可以Email跟我要资料。我就拿几个结论出来。 通俗来讲，需要L2/C8=R38*R20//R30。为什么要用一个电感和一个电容呢？首先桥的稳定性需要Z2（及C8的阻抗）非常大，其次要A类放大有足够大的放大倍数（开环），另外L2的通直流还可以平衡几个零点。好吧。 考虑实际情况下，L2会有一点实际电阻，可以在C8旁边并联一个200K左右的电阻加以平衡（其实效果也不是很明显，只图个心里舒坦）。 TR9的E极是零电平，所以当B极为2V时会导通，这时TR7的C极电压为2+0.6+0.6=3.2V，这时流过R38的电流为3.2/47=68mA，当所需通过的电流大于68mA时，多余的部分会由TR9来提供。负的情况，TR8的E极为零电平，当B极为-0.6V时TR8、TR10会导通，这时TR7的C极电压为-0.6+0.6+0.6=0.6V，这时流过R38的电流为0.6/47=13mA，再往下低的时候，会由TR10来提供“倾注电流”，而且正负两种情况下，倾注的电流大小刚好可以消除失真（费话，否则谁用你这个“烂”桥）。 这里需要强调几点，一是TR7~TR10这四个管子的速度不要太快，频率不要太高，我们通常来讲，都希望频率高一些，可以更好的放大所有频率的信号，但正如405电路的设计者peter所说，没有必要（至少在这个电路中）使用过高频率的管子以达到超出听觉范围的频率，而且当这四个管子的速度过快，由于C8的原因，在桥的作用下，A类放大器会有不必要的相位失真。一般选用4-8M的管子就可以了。二是在有的版本里没有L3和R41，这个组合和L1、R37的组合都是为了放慢管子的速度的。因此没有必要对L2、L3的大小精度作过度的担心（说笔者呢，哈哈），另外，L1的大小很重要，选得不好会使输出波形有毛剌生成，因时间较短，所以对失真测试仪测出来的失真度只有一丁点儿的影响，选用的时候选好些，好多喇叭烧掉就是因为这个原因。 TR9和TR10这对互补推换管是工作于C类状态的，为什么？因为在输出电流在上面算到的13mA~68mA 时，这两个管子都是不导通的。因为这里有CD原理，所以不必担心失真，另外，B类放大器确实有它的缺陷，首先当然是我们都知道的交越失真，这个失真是没有办法绝对消灭的，因为管子的导通电压根本就是一个随便温度变化而变化的量，另外B类工作的管子在温度升高的时候，Vbe会下降，这样呢，Ice会增大，会进一步使管子工作增大，这样，管子想不烫都难，我们都知道，功放要做到一定阶段，温度是最大的敌人之一！所以这个C类还是挺可爱的呢。 最后我们来说说第四点，其它电路 哎，其实都在前面说得差不多了，留得不多了，看官看到这里的话再忍一小会儿就结束了。 R26、R24、D3、R27和R28、R25、D4、R29是两边的“倾注管”保护电路，你看哦（刚跟大学时的同学喝了点酒，头有点晕）R26上边分得的电压（这时把R35忽略）掉为50*75/15.1K~=0.25V。这样，当R35上分得的电压为0.35时TR5的Veb就为0.35+0.25=0.6V，于是便将接下来流过TR7基极的电流短路，使得TR9的电流不再升高，也即通过R35的电流,限制在0.35/0.091=3.8A以内（要是觉得小可以适当调小R26，我试过，在旁边并联过几个电阻，完全没有问题）。R28、R25、D4、R29也是一样的分析。D3在这里是怕TR7极电压过大，限制R26的压降最大为0.6*75/(75+22)=0.45V 。 C10是自举电容，两个560的电容实际过程中发现功率不少，笔者用3W的金属镆在一个小时后手指放上去坚持不了一秒，C19可要可不要，虚线框里的T1、T2等部分为保护喇叭的电路，我们在这块板子上略掉了它，R40和LP1为通电发光二极管提醒，个人偏爱蓝色，大家看着办。桥式整流滤波电路产生正负50V我就不多说了。图中还有一个小电阻R2，可减缓电源地对信号地的干扰，也可用2R2大小，只是最好选用稳定性好点的的类型 原装机器:  
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