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。

装机篇


如上所述，最早是出于毕业设计的课题，我试图把时间跟精力花上它上面，后来一直到毕业了，才有时间着手真正的弄它。

初时简单分析了一下它的原理图，大概知道了点，就想弄搭一台出来试试，于是开始找PCB板，出于各方面原因，最后决定自己“画”一个，其实是抄板，只改了一根线，就是原机上右下脚那根跳线，我咋也不懂它为什么要弄成一个跳线，明明反面就可以直接通过铺铜线连起来的嘛。

网上找抄板经验，还有网友介绍我抄板方法，开始死得很惨，花了好多好多时间也没画出一个满意的，最后一狠心，吃了N顿泡面，愣是抄出了一个八九不离十的版本。偷偷的小笑一把。

用Protel DXP（SP4）画出来后，我交给厂家做板，一礼拜后，我去拿板，天！缺块，本来一大块铺铜，只给我弄成一小块，更有一处断路。厂家惊了，说是打开文件时版本不支持所致，于是答应再给我做一批。害我又拿回来用Protel 99再改了一篇，这回熟了一点，泡面少吃了几包，又过一礼拜，再去拿，还有一个小问题，有一个孔给我打大了，累了，懒得跟他们理论了，以后不敢让他们做板了。

不过话又说回来，我让它用蓝色板还真挺漂亮，另外，我觉得需要通过大电流的地方统一让它渡层锡以便加厚，普通线条我也让厂家用加厚的铜板。上两张图：

板子弄好以后，开始找器件了，电阻电子市场找了一圈，找了一些“真的”六环金属镆电阻（后来一老手也说有假，不过在我加温之下，阻值还挺稳定，我满意了），电容我也没用什么极品电容（缺米是一个原因，另外杭州还真难找好东东），买来后用电桥仔细的测（其实从原理图上看没什么必要，管它呢，反正没坏处）。小功率管，针对原理，凑了一下，中功率管，40872听都没听过，找也找不着，最后选用的是TIP42C，大功率管用15003，均经过很好的配对（刚好有台晶体管测试仪，大概让不少人流口水了）。

电感让我头疼了不少时间，找了些制作电感的资料，包括专门针对405的电感的资料，可难题实是地多。首先是漆包线的问题，少量的没地方买，一买就得买一公斤，其次，我买到两种，第一次买的线内阻太大……另外一个问题就是，网上的方法我都试过，所测得的电感值都不准，而且随便着测试电压的变化，电感值变得离谱。最后我以3A为标准，把1mm的漆包线绕在小磁柱上，总算处到了大小和参数都可以符合要求的电感。这玩意儿，还真难弄。

接下来是散热的问题，导热的铝板，我买的一块很厚，回来后过几天在实验室找到一块薄一点的，最后用了这块好处理的薄点的铝板，用剪刀剪出合适的开头，打洞，加云母片，螺丝固定……这里有几点需要提醒一下，其实没必要把四根管子（两中功率两大功率）放在一块铝板上，因为对于稍厚点的板子剪形状很头疼，完全可以给两个小功率管单独加散热片，散热效果绝不逊色，不过这时需要注意多连一根C极的线哦。需要注意的第二点就是，打洞的时候，难免会打歪，这非常正常，怎么办呢？我建议大家把洞大打点，这样就算歪了一点，还是可以使TO3的管脚悬空，否则如果碰到了散热铝板，嘿嘿，等着烧玩意儿吧。原机上的散热是两声道分别用一块导热铝垂直连到共公的一大的散热块上，我目前用的是两块稍小点的散热块把导热铝夹紧而成，听到现在都还行，不会太烫，有机会再换大点的。这里只在能散热，大家可根据自己的手头情况加以发挥。完了发点图上来参考参考 ：）

电源的处理，我用的是两根15000U/63V，加一个桥整，测试的时候没有特别做板，后来就一直用着，不过据我所知，用四罐10000U两座桥分别给两个声道供电，效果会更出色，我是找到好电容立马就要改的。这里是参考板图：

好，全部搞定后，装元件，试声，烧东西，查原因（就是上述我的一些提醒，都是代价呀！）并作出相应处理，再试声。

最后，一切终归太平，自然是暴爽于自己的成果之中了！听音效果是吧？62块钱的二手箱子我听得已经比较满意了，等哪天有了好箱子我再补上，要不由看官来写，哈哈。

8Mod篇


过程中，我对一些摩机都进行了偿试，现回忆如下：

一是运放，我换过两块，一块是5534，一块是797，不管有没有补偿电容，都是一样的自激，调电容大小？我好不容易弄到这对箱子，坏了我就没了，等俺有了好箱子，一定重温这一课。

二是C2的升级方法：要不换成无极性，要不换成两个220串联，无极性电容我没找到，两个串联的方法我试过，效果没听出来，后来我只是简单的在220的旁边并联了这么一个0.1，效果也没听出来，图个心理安慰先。

三是改小运放部分的放大倍数，来改善S/N，虽然这次我试过没听出来效果，但有机会我还会再试，毕竟对Quad405来说，至少我个人认为，这一步还是很会有效果的才对。

四是C10这个自举电容和C5这个电容，要用狠料，如SPRAGUE、ELNA、RIFA等，这个收集中，嘿嘿。

五是TR8和TR9间加一颗二极管，使开关更“自然”、“舒适”，理论上是会有效果的（其实老外说用仪器测出来失真度有更好的改善），不过我没听出来，但还是保持了一下，至于如何加上这颗二极管，方法不唯一，就看你断哪跟线了。

六是把C8的左腿换到C7的另外一端，我没听效果来，而且我据我对电路的了解，我觉得这根本没啥必要，不换了。

七是把C5、R14、R15、R18、R22的公共点连到R35的另外一端，这个工作蛮费神的，事实上我认为，只要C5发挥点作用，这个公共点还是可以放在这里的，不过从完美的角度讲，这个公共点还的确是应该换到R35的另外一端的，同上，没听出效果来。

另外还有一些其它的升级方法，如将运放稳压管换成稳压块、功率管换成3773、将电阻换成更好的电阻、其它下更猛的料等等，看官都可一试，只要不连错线，理论上是不会出问题的

最后，上点正听着的这板图（凑出来的东西，大家将就着看。呵呵）

[ 本帖最后由 steven 于 2006-7-10 16:13 编辑 ]

附录篇


CD原理
原来想详细说明的，并准备给出具体的推导过程，可在这里编辑公式实在让我不知如何下手，所以我尽量用文字跟图片，哪个有兴趣可Email我要详细的分析资料。
首先是CD的发明者Peter于1975年转发在无线电世界上的文章里给出了以下这样一幅图：

这幅图里只是介绍了CD的思想，在对电路进行理想化的结果后得出的一个结论：在Z1*Z3=Z2*Z4的时候（这便是“桥”的平衡），输出电流跟输入电压成一定比例，而不是由两只功率管的输出电流单方面来决定，当输出负载上的总电流超出一定范围（如上面所说到的13mA~68mA）功率管输出电流的失真部分由I3加以补充。
接下来，沃特卢大学的两个教授对实际电路进行了严格的计算推导，指出这个电路必须有足够大的Z2（及电容阻抗）和足够大的A类放大倍数G，并对“桥”失衡时进行了理论推导及实际测试。最后还提出了如下这样一个修正电路，哪天有空我还真想试试，不知道到时候会不会已在看官之后了。

作者：ary