极品前级 Grounded Grid

[转贴]一部新手也能自装的极品前级 Grounded Grid图片：
前言   作者：谭孝文
早在1990年在Glass Audio文章中开始认识Mr Bruce Rozenblit先生，而我是由一个有关阻抗的问题而开始与他信件往来的，虽然我俩素未谋面，但他仍非常乐意回答我的问题，令到我对电路设计重新得到了新启发。他不但是一个音响大师级前辈，还是一代音响设计奇才。因此我已经认定他是我的半个老师(还余下一半由他决定)，所以当他想将他的网页翻译成中文时，我便义不容辞地替他翻译英文网页和装机指南了。他亦很大方地送出一部名为Grounded Grid Preamp的套件给我，非常荣幸我是第一个享用这部超级前级的中国人。开声后在听感方面，我只能够套用中文网页内的形容词，它的声音不会'掩饰'和'调色'任何音乐，所有的都是忠实的演释，完全没有任何音染，非常自然。这部前级的声音特征的最特别之处就是声音快得像子弹，另就是准确和分析力。由于此机表现出类拔萃，所以我决定撰写文章。

安装
一等要等到过了圣诞节，直到一月份才收到邮包，马上打开纸箱，清点零件有没有缺少，发现用料差得简直不堪入目，但再细心查看，发觉一些零件还是经过特别挑选的，数数有交连电容，金属薄膜电阻，真空管陶瓷管座，接线和RCA插座，数完后我好像已经将机内八成的零件数过，看来用料也不是那么差，只是我体内还残留着一些发烧的劣根性，这就是当我要查看器材时第一时间总会看看变压器和音量控制器甚至机箱用料和外观等。组装过程大约只需三小时就可完成，虽然这部前级非常容易并适合新手来DIY，但必须要有充足的心理准备，这台机子以后，你将来再自装其他机器时可能会不断品尝挫折感，与此机相比，你会觉得后来装出的机器总是没水准！

组装时真是毫无困难，你只须小心焊接电容和不要接错二极管的方向，并确保变压器的接法无误，因为零件少，失误也少，完成度非常之高。它分为两个电路板，放大电路和电源电路，这样可有效降低噪音，若小心连线并确定没有接错，成功机会便指日可待。
感想
这是一部自装机能达顶级水准，还可打破只用一般零件也能打成平手甚至战胜优质机种的神话的前级，而这全凭一个很好的设计。其实早在大半年前，在他的Audio Reality书内已经刊登过其前级线路，我就经常拿着此线路茶饭不思(边吃早餐边看)，发现它好像武林小说中的无字天书(其它电路可能也会有同样情况发生)，你功力越深就越能看出很多，但因此也发现有更多的不明白。

其实要创作一个全新的线路谈何容易，真空管的应用早已经过多年洗礼，大多数只能在结构上做些许改动，这里我大体将它们分成两类，一类是传统线路，就是将一些共阴极级，阴极随藕器等一级级加在一起。由于工程师要迎合几种重要指标，例如输入与输出阻抗，增益，失真，频率响应和线性等，所以形成以上复杂的结构，但世事往往是相对而不是绝对的，当你增加一种指标性能时相反会削弱其他的指标。

另一类就是现代机种，现代工程师要将真空管固有的缺点想办法改变过来，开始时他们想到要减少电路元件，或寻找另类电路结构，所以便想到直接藕合电路，串迭电路和本机的栅极接地电路。

直接藕合电路是简化电路的一种手法，去除了令频率响应降低的交连电容。栅极接地其实是由串迭结构演变过来的，大家都知道串迭结构早在50年前已经被应用于高频电路中，只是在低频电路中一向被人们遗忘。串迭结构拥有频宽极之宽阔，失真少，增益高和非常线性的优点，这简直是所有工程师都梦眛以求的东西，但往往事情是相对的，这个电路有两个主要的难题要考考工程师们怎样去解决。第一是输入阻抗很低，所以输入很容易过荷，第二是它有很高的PSRR，即它会很容易感染到电源噪声。此前级当然能克服以上的缺点，它不但不容易过荷而且还相当宁静。

测试
此前置放大器完成后，我曾将它上示波器看，它的频率响应非常平直，可以直达200kHz也看不出正弦波有任何衰减或增加的趋向，再调至300kHz才看出少许降低，如果与自装M7线路相比，它频率响应是会有些微走上走落，当调到40kHz时已经有明显衰减。再照着电路图中各点再测量电压，发现实测与标称都非常吻合。最后将讯号发生器增益调大，发觉输出达20V而没有过荷和削顶失真。可惜我没有足够仪器去测它的信噪比，但在听感方面就相当静，我开尽前级音量，将耳朵贴着喇叭也听不到任何丝丝声。

介绍Mr Bruce
Mr Bruce在最近这十年间才完成两部前级，现在介绍的是第二部前级，可想像要开发全新的电路是多么艰难，他本人不但需要拥有深厚的知识，还要有创新意念，冒险精神和最重要是时间与金钱。我虽然以上任何一样条件也不具备，但也很想分享他的成果，我希望大家也像我一样想，为了不埋没一代大师，所以我也一尽绵力去买他的套件和他的大作。他出了两本非常好的书，一本是讲解真空管设计的，叫做Beginner's Guide to Tube Audio Design，这本书对于我等新手进入设计门槛是非常有用的，另一本是讲述有关音响的，书名叫Audio Reality，书中叙述大量有关音响的知识，并加上他近年几个自装电路，私房钱不多的朋友也可以自己试试买下这两本书或找零件自己组装，组装成功的机会很大。
下面是Audio Reality中关于GG的内容
Grounded Grid 前置放大器
我的OTL声音是非常高速的。如果在前端用上一些比较慢声的机种时，它们将永不能完全发挥其优点。市场上有很多真空管前级的特性慢得可怜。为了能全面发挥OTL的特质，我起初要求客人起用一些优质的电子管前级。
真空管机种慢声，瞬变减慢挫圆而令到声音柔软，其实并没有绝对的先天特性。由于我要发展整个系列产品并要找一个好伴侣给OTL后级，于是研制出Grounded Grid前级。

虽然Grounded Grid放大级是很古老的电路，甚至被工业界遗忘，但它最初是用于电信仪器中。它的优点是极之频宽，非常低的噪音，和很线性。这听来简直非常吸引人，所以我满怀期望地用它去设计一个好电路结构，结果并没有令我失望，也包括你在内。

频宽非常平直，由几Hz直至300kHz。电压增益设定在12dB，这己是大部份前级的设定。失真与噪音并不全在。声音的细节和分析力已达到甚至超越一些优秀电子管前级。输出内阻低至300Ω，它足以推动任何东西。你很难令它过荷，因为它能输出超过20V RMS。而它的声音还非常之好---自然的音乐感，不带任何音染。

毕竟扩大机是比较昂贵的，它有比较大的电源供应，变压器和机箱使得造价上升。前置放大器就不同了，这意味着它的造价低廉。很可惜，这情况并不常见，当你想买前级时以上问题时常环绕在你们心中，包括我自己在内。
我设计这部前级的准则是将电路尽量简化。首先我找出大部份人的需要和不会时常用的部分，这样会帮助我较容易去设计和大力降低成本。这机子没有音调和平衡，录音监听，高低频滤波及非常重要的遥控器。我拥有遥控器多过我家中的碟。这世界快变成遥控的俘虏，我们要花大量时间去寻找或调整，如果忘记放在哪里的话，你的系统就无用武之地，最后你还可能要往商店花钱配回代用品，有时真想知道一些大电子商品公司有没有统计遗失遥控器的利润。

我可以肯定有些人好想拥有以上的弁遄A，但我的目标是一部高质和低价，只有几个输入信号选择的前级。市场商人一定取笑这产品不能卖出，还说"只是一些新玩意和装饰品"，不打紧，请看这部机会不会令你不停地开动。
当我完成设计后再回头看电路结构，它简直就像晶体管差动放大器。这并不是我原本意图想去模仿的，但我也不会感到奇怪，多年前在晶体管世界里工程师们也遇上同一个问题而得出相同的结论并走上同一条或相似的设计之路。
栅极接地增益级与一般传统增益级不同，因为所有真空管都是由栅阴电压差来控制，大多数是将阴极接地而取栅极来做控制，而栅极接地法是将栅极接地转用阴极来控制。甚至输入讯号的相位与屏极输出也变成同相了。最大问题(经常遇到的问题)是输入阻抗很低，这会限制它的应用，所以要利用缓冲级拥有的高输入阻抗和低输出阻抗特性来连接前端，找一个阴极随藕器就能切合需求。

在未开始之前，看看我们怎样去结合它们。由于两声道均相同，所以过程中以单声道为例。输入用一个双声道渐变式的50kΩ音量擎，一个标准音量擎已经相当好，你并不需要在此多花5美元。一个昂贵的音量擎还很难将音量微调，而且在听感上改善并不明显，我听不出任何分别。当然有些人说能分别出，如果阁下拥有很灵敏的听觉，能分辨出一些极低音量的音乐时，请选用优质的音量控制器。我选择50kΩ音量制是因为它比100kΩ音量擎更便宜。
决定选用50kΩ音量擎，可能是本人还遗留有音响发烧友的剩余残迹。其实我们都会或多或少留下残迹，当然这部机是由我主宰决定去或留。当你以平常心能释然有关这些谬论并只享受音乐，音响就变得更有趣。我听到令人动气的事是"请勿将手指接触真空管"，"请勿将接点重新焊接"，"勿踩在线上，这会令线里结晶结构重新排列"。请相信我，这只是其中很少的毒素，这会令事情更加糟糕。

当讯号经过R2，一个10kΩ电阻时，它能防止一些寄生于栅极中的细小振荡。再经过一个阴极随藕器V1A管，它屏极电压固定为75V。它的阴极还与下一级V1B管的阴极直接共用一只51kΩ电阻，就在这支管上做增益放大。因为V1A管是阴极随藕器，所以讯号在这51kΩ电阻上产生，同时这电阻还连接着V1B管，所以这里是输入又是推动V1B增益管。有否留意到阴极电阻有非常大之51kΩ而连着负200V。这负200V与地相隔很远，所以并不会影响音乐讯号。如想交连两级时要有好线性和更有效，阴极电阻就必须要加大。当电阻产生很大的压降时，负电压就起着很重要的作用，就是它能提供更大空间给与压降。或可以利用FET作为一个恒流源来代替，并将它变回单电源供电。或是将输入设定为交流藕合，但这较为不值得。由于现在线路十分可靠，声音还不错，所以放弃其他选择。

我利用另一只管作为V1B管之负载而代替屏阻，它是动态屏负载，这真空管直接架构成一个恒流源。它连接好比FET管架成恒流源一样，而且不须要很高内阻也能达到恒流源。它的好处是能保存电源供电电流，并且是直接藕合和提供低内阻输出。它工作在比如一个63KΩ的屏阻时还十分线性。它的10kΩ栅阻连接着增益级的屏极作用也是用来减低寄生振荡的。

输出直接由负载管阴极取出并与输出端作交流藕合。V1B管的栅极接法很特别，由于输入管之栅极也是经由音量控制器然后再连接'地'端，所以它们的栅极也是同时通往'地'端，它们必须是同时参考对地电压来达至直流电流平衡的。于是将V1B管栅极连接由输出端至'地'端分压电阻上，由于输出讯号与推动讯号是正相，所以在这电阻上起着负反馈作用。100kΩ电阻产生7dB反馈，这已经足够消除输出端之微弱噪音。如果你还怀有发烧友的固执而认为心理上不能接受这少量反馈，你可以将它移去，当然我认为这个设计是完美的，包括这少量反馈在内，如取走后增益会增加至19dB，同时输出内阻也会轻微上升，希望这时不会令人失望。

灯丝由一颗稳压IC供应12V极低噪音电压给真空管，但记紧必需要装上散热片。请注意灯丝电源须要落地，它能有效地减少阴极与灯丝间之寄生振荡，因为在这两极间会产生一些容抗并且是噪声来源。由于后级的讯号电压增幅比前级少，所以在处理前级讯号时要特别小心，因为它们始终较容易受到感染。

电源供电非常直接简单，它的主要成本是来自两个120V电源变压器，并接成一正一负电压，所以它成本很低。每个变压器均能供应50mA电流并接成倍压。燃纳二极体在低电流中用作调节稳压，其表现非常出色，甚至我的OTL也用得着，在这里优质的稳压器并不须要。就算你将真空管拔去或开关电源时而引起波动，这调节稳压器也非常稳定。在我店内电压经常由115V至125V变动，它也能有效除去大量纹波而不需要依赖高价的大电容。很多前置放大器拥有庞大的电源变压器而只供给很少mA的电流，我猜想他们卖器材是根据重量，追随者均想拥有达90磅重的单端扩大机。

保险丝是必备的零件，当有零件失效时它能有效保护你的器材。将0.1uF电容并接开关用来防止开关时有"pop"声(爆裂声)。这里并不须要一些热敏调节器来限制电流，由于突波侵入时细小变压器反应是很慢的。

测试
这台机并不需要太多的测试，插入所有真空管和装上保险丝然后开机。如果听到变压器发出啤啤声，这里就是短路。因为这里应该全无噪音。马上关机然后查看电容和整流子有没有装错方向。如果所有皆静，请测量灯丝电压，真空管应该正常地亮起来。现在量度线路图中刊出的电压，看看真空管导通能力与基本工作点有否正常。如果你拥有讯号发生器，请输入正弦波然后看看音量控制器有否接错方向。顺时针转动会使得起杆至地之电阻值增加。请确保左右声道并无换转。输出端并没有任何直流存在。

还有一个预防是当用这部前级连接晶体管后级时请留意后级直流反应有否慢慢达至零。大约加热后五秒，输出端有否很快就将一些电压扰动完全消散。这是由于前级加热后输出电容充电时造成的。这电压扰动频率大约是0.5Hz，由于它动作非常慢所以实际上看成直流。它有可能推动后级满载达半秒之久，然后后级输出破坏性的大电流流入喇叭。破坏程度要看你的喇叭有多耐超和后级感染了怎样的电压扰动。永远先开前级再等15秒然后开动后级，就能防备以上的问题。真空管后级就没有这问题，因为它并不会通过那些极低频讯号。工程师也可以加装静音制另到输出与地短路至15秒，当时间一过就将它再连接上后级。商品机种均使用类似电路来构建。现在请连接上你的系统器材然后欣赏音乐。

零件列表

R1 10Ω
R2，R3 10K
R4 30K-2W
R5 10K
R6，R7 51K-2W
R8 3K
R9 100K
R10 20K
R11 10K
R12 3K
R13 100K
R14 20K
R15 5.1K-2W
R16 10K-2W
R17 5.1K-2W
R18 10K-2W
P1 50K双声道音量控制器
C1 22MF-350V
C2，C3 1.0MF-400V，优质薄膜电容
C4-C11 22MF-350V
C12 0.01MF-600V
C13 1000MF-25V
D1-D8 1A-1000V，1N4007二极体
Z1-Z4 100V-5W燃纳二极体
IC1 GENERIC/ 12V-1A稳压器
T1，T2 120V-50MA变压器
T3 12V-1A变压器
F1 1/2A，慢烧保险丝
S1 3A，SPST开关制
V1-V3 12AU7真空管

       GROUNDED GRID真空管前级简称GG前级，原电路出自Transcendent Sound,设计者为大名鼎鼎的Bruce Rozenblit。Bruce在真空管设计上拥有极为高深的功力，擅长以简洁的电路营造出独具一格的效果，是欧美少数横跨DIY与Hi－End圈的大师级人物，所推出的产品，受到美国主流音响媒体的好评！
GG前级的栅极接地结构，其实是由串叠架构演变过来。串叠架构早在50年前已经被应用于高频电路中，但却被许多管机设计者遗忘。串叠架构拥有频宽极之宽阔，失真少，增益高和非常线性，简直是所有工程师梦寐以求的东西，往往世界是相对的，这电路有两个主要的难题要考考工程师怎样解决：第一是输入阻抗偏低，第二是它有很高的PSRR，因此必须透过设计技巧解决这两个问题。
    当然，拜Bruce多年设计功力，GG前级套件早已彻底克服这些难题。它不但不容易过荷而且还相当宁静。也因此GG前级在欧美与港台两地，获得高度的评价。
    GROUNDED GRID前级绝对不会对音乐本质进行渲染，100％的忠实演绎，非常自然，并拥有高度的准确和分析力。
电路参数:
波失真: 2v RMS 输出低于 0.02%
信噪比: 大于 93 dB.
频率响应:由 5Hz — 300kHz + /- 1dB.
增益:12dB
最大输出 : 20v RMS
输出阻抗: 200 OHM
输入阻抗: 50k OHM