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为什么分立甲类前级用并联稳压,低频下潜和弹性会明显好于串联稳压?

18 0 Hifi匠人

在折腾分立甲类前级或者射极输出器(缓冲器)的时候,很多烧友都会发现一个很有意思的现象:哪怕串联稳压(比如经典的LM317/337,或者金封三极管做的主动稳压)指标测起来再好,一旦换上并联稳压(Shunt Regulator),声音的低频瞬间就“活”了。这种改善不是玄学,而是能实实在在听出来的——低频的下潜变得更深、更干净,最重要的是那种蓬松又有弹性的质感,是串联稳压很难给出来的。

为什么会这样?按理说,串联稳压的效率更高,输出纹波也极小,为什么在对电流绝对值要求并不算大的前级电路里,低频表现会输给并联稳压?

这得从甲类放大器的电流工作方式,以及这两种稳压电源在动态、阻抗和回路上的本质区别说起。

调制电流的去向:内阻与通路

要理解这个问题,首先得明白低频的“下潜”和“弹性”在物理上对应的是什么。

低频下潜深,要求电源在极低频段(20Hz甚至更低)拥有极低的动态内阻,且不能有相位偏差;而低频弹性,本质上是瞬态响应速度和控制力的体现。

射极输出器和分立甲类前级工作在甲类状态。虽然甲类电路的静态电流是恒定的,但在输入信号时,其输出级三极管的实际输出电流是在静态电流的基础上进行上下波动的。这就产生了一个AC(交流)调制电流。

这个交流调制电流必须寻找一个闭合回路:

  • 串联稳压中,调制电流必须流经串联在调整管上的反馈电路、主滤波电容。由于串联调整管是“单向导通”的,它只能输出电流,无法吸收电流。当信号处于负半周、负载需要向电源“退回”电流或者电流减小时,串联稳压只能靠自身的反馈电路去关断调整管,或者单纯依赖输出端的退耦电容来吸收。这就导致了电源在动态下的输出阻抗其实是极不均衡的。
  • 并联稳压中,恒流源(CCS)源源不断地提供恒定的电流,这个电流一分为二,一部分给前级放大板(负载),另一部分给并联的调整管。当负载电流减小时,多余的电流立刻被并联调整管吸走;当负载电流增大时,并联管就少吸一点。

这意味着,对于前级电路来说,并联稳压提供了一个完美的、对称的交流电流泄放通路。不管是正半周还是负半周,电源的动态输出阻抗始终保持一致,没有串联稳压那种“推得出去、拉不回来”的尴尬。

低频下的动态内阻:串联稳压的“脚软”

很多人觉得,串联稳压的反馈环路增益很高,输出内阻可以做到微欧级别,怎么会低频脚软?

问题恰恰出在“反馈”上。

串联稳压极度依赖深度负反馈来降低输出阻抗。然而,反馈是有延迟的。在低频(比如30Hz大动态鼓点)到来时,前级拉动电流,串联稳压的误差放大器检测到输出电压微弱下降,然后调整输出管的导通度。

这个过程在时域上存在相位滞后。更致命的是,前级的大电解电容在低频段的等效串联电阻(ESR)和感抗会发生变化。在极低频段,串联稳压的反馈增益开始下降,导致电源的动态输出阻抗急剧上升。

阻抗一上去,低频的电压瞬态响应就跟不上,大信号时压降增大,声音听起来就是低频“缩”回去了,下潜不够,也就是俗称的“没力、发硬、没有弹性”。

反观并联稳压,它本身就处于重度偏置的甲类状态(并联管的静态电流通常设定为最大负载电流的1.5到2倍)。因为并联管一直工作在黄金线性区,其跨导(gm)极大,无需依赖深度负反馈,就能在直流到数百千赫兹的极宽频段内,保持极低且平坦的动态输出内阻

低频信号过来时,电源几乎是“零延迟”响应,电荷供应源源不断,低频的相位失真极小。这就是为什么并联稳压下的低频下潜能沉得下去,且带着一种非常自然的弹性。

隔绝噪声与地回路的纯净度

并联稳压还有一个隐藏的物理优势:切断了交流信号通过电源地回流到变压器的路径。

在串联稳压系统中,负载的动态电流变化会直接反馈到整流桥和滤波电容上,这就不可避免地在整流地线上引入了动态调制的纹波干扰。这些干扰通过地线串扰到前级的信号输入端,造成互调失真。低频大动态时,地电位的波动会导致声音发混、细节丢失。

而并联稳压的前端有一个高阻抗的恒流源。这个恒流源像一堵高墙,把前级的动态调制电流死死地挡在稳压器内部,根本无法回流到整流滤波端。

对于整流电路和电源变压器来说,并联稳压加负载的整体电流永远是一个恒定值。地线上没有了动态起伏的交流电流,背景黑得像深夜,低频的细节、层次感和弱信号下的弹性自然就凸显出来了。

总结:为什么它是甲类前级的绝配?

并联稳压虽然效率低下、发热量巨大,但它用功耗换取了以下三大物理特性:

  1. 极低且不随频率大幅波动的动态内阻(保证低频下潜的线性度和深度)。
  2. 对称的、超高速的瞬态电流吞吐能力(赋予低频出色的弹性和速度感)。
  3. 恒定的电流吞吐对整流电源的彻底隔离(带来干净的低频背景和清晰的层次)。

对于射极输出器或分立甲类前级这种本身对电流绝对需求不大、但对电流品质和微观动态极度敏感的电路,并联稳压能够最大程度地释放其甲类电路原本应有的宽松感与弹跳力。如果你觉得自己的DIY前级声音干瘪、低频像敲纸板,不妨把电源部分改写成并联稳压,那种低频“肉感”与弹性的提升,绝对会让你耳目一新。

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