【原创】一点心得：胆机功放的瞬态失真现象

jupeter

早期的胆机电路没有瞬态失真的概念，斋藤章英的《负反馈放大器》成书较早，也未提及。只是在晶体管电路出现之后，负反馈技术在发展中人们注意到瞬态互调失真对音质的影响。在晶体管电路中主通道的低频没问题（直藕），而高频延伸到一定程度主通道的增益出现滚降，负反馈回路不能及时获得信号，造成主通道的末级在高频时瞬间出现大信号造成削顶（过载或饱和）失真。这就是晶体管电路中高频部分出现瞬态失真的来历。同样的，在电子管功放电路中，如果在输出牛后面取反馈信号，由于输出牛的高频和低频两端出现滚降，尤其是一些低端牛的转折频率不够低，同样会在低频段出现负反馈信号不足的情况，这时候主通道的信号因为缺乏像中音段获得的负反馈信号那样强度的抑制，而主通道的带宽较大，增益还是那么大，就会造成信号通道大摆幅的输出，结果造成在频率较低时的末级削顶，或输出牛初级信号过强出现阻塞。也就是说含有输出牛的电路不只在高频段，在低频段也同样会出现瞬态失真。
      基于以上思考，笔者更倾向于在输出牛的初级取负反馈信号，这样可以将频率特性不平坦的输出牛甩到负反馈回路之外，避免出现高频或低频瞬态失真。这也是负反馈技术中对主通道的基本要求。或者采用改良的办法：当增益裕量较大时，初级取一部分，形成小回路负反馈，次级取一小部分形成大回路负反馈，这样就能够既获得较好的性能，同时又摒弃掉大回路深度负反馈带来的弊病。这也是降低瞬态互调失真的手段之一。
      20-30年前学习晶体管电路时消除瞬态失真的办法还是依稀记得的，在多级放大器中，要想减少瞬态失真的出现，还有一个手段就是要求每一级的带宽要宽于上一级，让前面的信号的路越走越宽。而胆机，却在最后一级设置了输出牛这个卡脖子元件，这就给大回路负反馈的应用造成了困扰。
      再延伸说开去，胆机电路，尤其是功放电路，有没有必要追求直藕呢？相信看明白上面文字的烧友自然懂得在不同情况下如何取舍。
      至于说在初级取负反馈信号不能如实反应喇叭的失真，这点考虑的有点片面了，因为输出牛耦合传递信号是双向的，负反馈次级取样能反映，初级取样同样能反映，要不这样的话，功率管如何能对喇叭产生阻尼呢？

zjhyhky

我只学过低频电路基础，不了解其中究竟，各种说法也不少不知道哪一种是权威的
但是可以确定负反馈的负面作用跟时间有效性相关，也就是jupeter说的“负反馈回路不能及时获得信号”，第尾才子说的“负回输回去时出现时间差”。

我对负反馈的个人看法：
1.深负反馈的机器，由于负回输回去时出现时间差、负反馈回路不能及时获得信号，在此瞬间处于开环状态、增益太大造成瞬间过载。听感上声粗烦躁。通常改善方法是减轻负反馈、以及增加功率储备。jupeter大佬说的“每一级的带宽要宽于上一级”也是为了解决这个问题
2.即便不考虑瞬间过载问题，反馈时差导致反馈信号和原始信号不能完全对应，有相位差，尤其高频。极端而言，此时反馈信号已经成为失真甚至干扰信号。听感上，声音光泽暗淡、缺乏空气感和鲜活感、高频音场混乱。
3.负反馈不能矫正超过电路极限的失真。比如jupeter大佬说的“负反馈会加重低端牛低频过载”；再比如一个前级放大器，通过加深负反馈理论上可以把输出阻抗做得很小，但它依然无法输出大电流信号。同样，负反馈也无法矫正削波失真。实际上无负反馈的胆机有软削波特性，加负反馈后反而变成了硬削波。
（顺便说说电路仿真的问题，十年前玩过一段时间的pspice仿真，后来发现只要加深负反馈就能得到漂亮的仿真结果，根本不能真实反映电路实况。而常规的电路参数只要看看电路就能大致估算出来，也用不着仿真。）
4.负反馈还有后级影响前级的问题，比如“喇叭反电动势被引入前级信号”，不过这个我不懂影响有多少。

大学《模拟电路》中关于负反馈的章节，我还记得一句话（大意）：关于负反馈的作用和计算公式的前提是，低频、小信号、不考虑后级对前级的影响。
归纳起来说，合理范围内的负反馈能够大幅提高电路性能。
但它并不是万能，而且也有负面作用。

zjhyhky

在胆机电路中使用负反馈的个人经验：
1.负反馈能够减小失真、拓展频宽、增强控制力，全面提高电路性能。听感上精准沉稳大气，同时会带来声音呆板、失去光彩、失去鲜活感和空气感的问题。
无负反馈的机器正好相反，声音鲜活有光泽，但失真大、频带窄、对音箱的控制力差 ，高低音都存在大动态时失控的情况。

2.三极管单端本身性能较好，不加负反馈就很好听，唯一问题就是控制力不足。我最多加-3~-6db的负反馈，通过听感调整。很多时候我感觉三极管加负反馈后听感总体是下降的，干脆不加负反馈。

3.束射管和五极管内阻高失真大奇次谐波多，不加负反馈不好听，加负反馈后听感会提升很多。我一般加-10~-15db的负反馈，根据听感微调。

4.推挽电路整体性能比单端好很多，但由于奇次谐波占比高，声音也不好听，加深负反馈后听感也会提升很多。最近十多年我基本没做过推挽机，不多说了。

以上纯属个人体会，是基于自己的听音偏好的，并不全面更不是真理，如果和你的感受不一样完全正常，欢迎讨论、谢绝争论。

第尾才子

我三十年前学的瞬间失真，原理与你完全不同，这来源有二、

一丶晶体管载流子速度过慢，引发负回输回去时出现时间差，用富立叶分析就是说这出现高频泛音（高次谐波），即失真。

二、自举电路，晶体管开关时有几微秒是载流子大浑乱引致出现像震铃一样的畸变，这又加高了泛音。更惨是当中还有电容对信号产生位移，这点做成负反馈不能及时的位，产生如第一点的问题。

这听出来就像你听歌时后面有个吹骨笛在八、九千赫仍至一万多上乱来，自然不快。

偏晶体管机能放到20K以上的声音，这些尖声放出来就吵耳。当然还有对称管不对称偏工作在乙类的问题（另送交越交直）及BJT 曲线太曲要用深度负回馈加剧迅间失真的问题。

相对，电子管的是因为牛的非线性而来，引致高低频负反馈不平衡，解决方法也简单，用个网络去平衡反馈率。

相反，晶体管机便难多了，解决方法就有二，濾去高音，例如用锗管，或用全DC高速放大器，少了载流子、少了电容相位、少了开关效应。但更简单是用全FET 机，只是很多大獅听多了没高音的音响，把这些机定为太尖聲不好听。

zjhyhky

楼上两位大佬都很厉害！

60年代的爱好者

瞬态失真产生的原因，是由大闭环负反馈造成的，反馈深度越大，越容易产生瞬态失真。当输入端加上一个猝发大信号，而此时输出端的反馈信号尚未来得及相应动作并反馈到输入端，便产生瞬间输入强过载，这就是瞬态失真。
   晶体管放大器通常采用闭环深度负反馈，而电子管放大器的负反馈量通常相对低于晶体管放大器，所以晶体管放大器的瞬态失真就会相对明显一点。

panhuiliang

诚心请教、反馈有时差吗是怎么产生的？

于海旺

zjhyhky 发表于 2021-5-3 12:10
我只学过低频电路基础，不了解其中究竟，各种说法也不少不知道哪一种是权威的
但是可以确定负反馈的 ...

请用默认字体与字号。

于海旺

zjhyhky 发表于 2021-5-3 12:40
在胆机电路中使用负反馈的个人经验：
1.负反馈能够减小失真、拓展频宽、增强控制力，全面提高电路性能。听 ...

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zjhyhky

于海旺 发表于 2021-5-3 13:03
请用默认字体与字号。

不好意思啊，老花眼比较严重，小字看不清所以设大了……马上改。

第尾才子

我再補充一下為何我説樓主不确吧。

一、對于電子管机而言，但由電容電感引起的時間差的失真，當年叫相位失真，基本上人耳是听不出有什么分別的（當然、神耳例外），然而這也是頻寬收窄的原因，這是提外了。

但當有負反饋時，這頻寬及相位差就出現問題，由于反饋的時差，兩頻相差就出現一个産重畸變（其實也沒BJT那要命），分析可知，這也並非搞出什么上万赫的泛音，而且膽机一般負回輸不會超過10%，這問題也不大，因此這些問題早知但也被忽略。

可是，相位差問題不是止于此步，于不同頻寬相位差不同，因此就會搞到不同頻帶負反饋不同，其中以高頻最嚴重，這差分分鈡反轉負反饋為正而引發振動，另一方面是高低兩邊增益不足而負反饋不足，把頻寬拉得更寬。（這其實是正面的），故此膽机負反饋的网絡必須細心計算以作補償（當然單管屏柵負反饋、電流負反饋就易計多了）。

第二點是，晶体管机OCL的信號通道上電容不是沒有就只有一兩只，全直流差動机就一只有沒有，连自举电容也取消，因此這時差是來自晶体管自己（也因負反饋）而並非感抗器件，这也是为什么晶体管机要用到高频（也高速）的原因，其实，这些机头几级要求晶体管特徵频率高达500M都是经常事（而非越后要求越高），也因此，那个玄学界名吹2N3055、2N2955其实是落后管。

然而，两者的畸变完全不同，电子管的畸变基本上是谐波类别。可晶体管的畸变却是有如高频噪音在背景上乱竄（也取学術点叫高次谐波、或声学叫高次泛音），这也就是为什么当年叫这原子粒声的原因。

至此，可知把電子管問題引入晶体官机，再引入來討論電子管机，這點在学術上叫循环論証，在文学上叫互粉。

于海旺

瞬态失真
    瞬态失真是现代声学的一个重要指标，它反映了功放电路对瞬态跃变信号的保持跟踪能力，故又称瞬态反应。这种失真使音乐缺少层次或透明度，有两种表现形式：
A、瞬态互调失真。
    在输入脉冲性瞬态信号时，因电路中的电容使输出端不能立即得到应有的输出电压，而使负反馈电路不能得到及时的响应，放大器在这一瞬间处于开环状态，使输出瞬间过载而产生削波，这一削波失真称为瞬态互调失真，这种失真在石机上表现较为严重。
    瞬态互调失真是功放的一个动态指标，主要由功放内部的深度负反馈引起的。是影响石机音质、导致“晶体管声”和“金属声”的罪魁祸首。降低这种失真的方法主要有：1、选择好的器件和调整工作点，尽量提高放大器的开环增益和开环频响。2、加强各放大级自身的负反馈，取消大环路负反馈。
B、转换速率过低引起的失真。
    以上所述，高电平的输入脉冲使放大器产生削波而造成瞬态互调失真。那么低电平的输入脉冲是否会引起失真呢？这就看放大器的响应时间了，由于放大器的响应时间太长使放大器输出信号的变化跟不上输入信号的迅速变化而引起的瞬态失真，称为转换速率过低失真。它反映了放大器对信号的反应速度，这项失真小的放大器，其重放的音质解析力、层次感及定位感都很好。

wowowowow

晶体管的密勒电容才更致命,胆密勒电容很少可忽略,若用锗晶体这电容更大,它产生的瞬态互调失真更严重,所以在电压放大级必须使高频管以减少密勒电容

第尾才子

wowowowow 发表于 2021-5-3 19:20
晶体管的密勒电容才更致命,胆密勒电容很少可忽略,若用锗晶体这电容更大,它产生的瞬态互调失真更严重,所以在 ...

根本上硅管有那个不高频？再说，基本上晶体管多不会用尽贝他放大率的，以减少调徧压的麻烦，但就顺便減少米勒效应。另，电子管的阻抗高，很少电容量已有巨大的米勒效应。因此我经常说，学名机（例如威廉逊放大器）就必须学到零件擺位级别。