自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后)

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做一台不一样的功放-自然声A120诞生记(上)

最后一版的自然声A120长得这样,还是被吐槽不止,俺继续改还不行吗!

算起来,研发它俺已经花了快一年了。这回不会再改了吧,总计电路升级3版,调试版本四版,外观版本三版。在此回顾下A120的研发经历,大家也借此了解研发一台功放的历程(仅征对自己而言):

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第2张

一、方案确定,初步打样

A120的研发始于去年下半年,正式的立项是九月吧,当然构想要早得多。首先是跟技术人员讨论方案,第一个问题就是管子型号的选择。因为自己想尽量少地使用对管(这样对声音有莫大好处),而要想100瓦就用一对管,选择面其实很窄,除了安森美没第二家了。我想用安森美的金封管,也就是自己A300后级用的那对,但技术人员推荐他家的MJL4281A和MJL4302A,认为这对管参数上更适合些。查了一下,功率最大230瓦,输出电流15A,最大30A,低失真和高线性度,其它指标也非常好,就选它了。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第4张

电路设计、打样,初步装机,详细过程不用赘述(技术细节其实一点都不引人入胜,所有引人入胜的都是科普),总共花了大约3个多月搞定初版。电子放大线路已经相当成熟了,随便翻开一本音响电路设计的书上都有,差别只是一些细节。当然这些差别不注意,后面怎么搞都不好声音,所以,也马虎不得。初版随便整了个壳子,装好后初步调试电路参数,确定一些需要确定的元件参数电阻等。

这里不妨哆嗦几句。其实看电路和产品优劣,光用眼睛看是看不出来好坏的(求求大家别看管和板子大小判断功放优劣了)。外行最多能看见用料、布局这些,真正电路调得好与不好,是看不出来的,得凭仪器测和实际听。有时还很容易被误导,比如看见元件多、电路板大就觉得好,看见里面线规整就觉得好,看见手工搭棚就觉得好等。很多顶级产品,打开一看,很多人都觉得是个坑货:怎么这样简单,元件又少,里面还乱,还这么贵。但人家声音就是好,无它,功夫不在表面而已。音箱也很类似,声音好与不好,看内部啥的,基本上没啥用。看见过分频器复杂就叫好的,无一例外,都是外行。所以,国外很多顶级的产品,从来不秀内部,都是凭声音说话。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第6张

扯远了,继续说正事。收到初版时大约是春节放假前,准确时间忘记了,因为忘记了留下照片了。初版的壳子就是烂壳子,没啥可照的。电路就更不用了,还要改的呢。初版的声音只能算将就,比能响好一点。最大的问题是高频毛刺感,还有点薄,煲了一天都没用。低频也只是将就,微糊和软。

第二天就寄回去了。和技术人员讨论了很久,包括且不限于:进一步优化电路,元器件的升级(电容统一用Elna和Wima的高端系列,滤波电容用20000uf的Elna for audio系列等),增加散热片体积、更换运放等。

二、升级电路和元件,并第二次打样

等技术人员再次打样、装好后调试完成,已经是开春了。2020年3月12日,我收到了更改后的第二版。这回开声的效果理想多了,低频明显有力和干净了,高频毛刺也基本上消失了。发之前厂里测了参数,输功率有120多瓦8欧了,超过自己的预期了。失真在0.01%的水平,算晶体管的正常水平。信噪比100db多点,也是正常水平。如果要求不过分的话,第二版的声音妥妥的了。我拿NS15来录了几个音,大家都觉得挺不错的。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第8张

但我还是不满足,因为俺比较变态,哈哈。一方面是它用的运放是OPA2604,而我希望用更高端的。另一方面是因为机箱不够高,电源变压器是标称300瓦的,感觉还差了点(至于300瓦的标称功率为什么能输出如此大的功率,原因后说)。厂里没有满足要求的400或500瓦的,只有自己的A300定制的600瓦环牛合适,不过那个实在太大了,不要说小机箱了,标准机箱都装不进去(我也想用600瓦的,关键是装不进去啊,其实那点成本差完全可以接受)。讨论后最终决定用400瓦的定制。

三、再次升级,换环牛

这回送回去没等多久就寄回来了,环牛那边定制样品速度挺快的,所以仅仅只用了一个月,我就收到了第三版的样机。运放技术人员始终认为2604已经很好了,没换。定制的400瓦环牛真的很大,占了机箱一小半了,还重和高,整机重量都有25斤了。技术人员告诉我,这叫做“足400瓦“功率,嘿嘿。这里多说一句,自己定制的变压器400瓦是标称值,非额定值,更不是最大值。厂家留的余量很大,额定值经测有600瓦了。一开机,低频马上就有力了,弹性也更好了。功率也上来了,大约140瓦左右。不过,早前A120名字已经定了,就不改了。叫A130还是140都太难听了。推力上来后,推动NS15可以说是虎虎生威,完全打开了。然后我试着拿来推NS17,然后很惊喜的发现已经发挥了NS17正常的表现了。如果不对比A300,完全可以接受了。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第10张

高频其实这版也够好了,但自己还是不满足,想通过换运放进一步提升它的表现。然后自己就在网上和群里找了几款号称牛A和牛C之间的运放,包括MUSES02,MUSES8920,AMP8920,49720,OPA828共五款,和原来的opa2604一起来了个大比拼。

四、选择运放也是个事,最终确定opa828

运放选择具体过程不用累述,前面几款和opa2604应该说都是各有各的好,但都各有缺陷,高频优秀的吧,中频往往不够润;中频好听的吧,低频又会有些糊;中低频都好的吧,高频又不太行。测去测来,muses02和op2604算是其中的皎皎者,muses02的中低频好听,尤其是人声很有韵味,但高频暗了点,低频也会有点糊。opa2604均衡全面、三频都不错,但中频人声不如muses02好听,高频细腻度也还有空间(opa2604居然比另外几款价格贵几倍的好,是令我没想到的)。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第12张

不过我最想试的是OPA828,著名的OPA627和OPA827的升级版本,号称第三代运放。前二代的口碑非常好,第三代就是OPA828,它是一只单声道的运放芯片,参数非常漂亮,具有低失调电压(220uV),低温漂(0.5uV/℃),低噪声(4.3nV)和高达50MHz的带宽,以及150V/us的压摆率及宽工作电压。不过必须要用电路板把两块做在一起才能插入机器中使用。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第14张

插上去后,不出所料,传说中的好声出来了。高频细腻迷人,人声润,低频扎实有力、弹性良好,三频均衡又每一方面都漂亮,瞬间秒掉了其它几款IC。但出预料外的是,底噪却明显增加了,以至于完全不能忽略。为了排除IC的问题,我又重新找了一家再买了一块。到货后,问题依旧,这说明不是IC问题。于是跟技术人员再次讨论,技术人员建议我放弃(我估计这款片子厂家用得不多,多数是碰到了同样的问题)。但经过自己仔细地分析后,认为还是电路的问题。OPA828参数太好了,这让它对周边电路要求明显增加了。因此,必须重新设计运放电路,使得它可以满足828的高要求。

五、再次升级电路,开始确定外观,第四次打样

于是,把机器退回去,再次重新设计优化电路,重新组装和调试(第三次了)。在此不由得感叹一句:做产品真不容易,需要多次地仔细调整,一蹴即成几乎是不可能的,而这些都是看不见的功夫,也是看不见的成本。

由于所需的时间较长,那段时间自己开始设计外观和尺寸等。结果自己很惨的发现,不管我设计成什么样子,都能在淘宝上找到类似甚至一样的。这……真让我生气!A120外观前前后后有十余版的外观设计图,到最后差点让人崩溃。随便选出几个给大家笑,因为都不是太理想:

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第16张
自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第18张
自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第20张

最后,群里的兄弟都看不过去了。某位做设计的客串了一把,帮我设计了一个外观,才算把这个事定下来。工业设计方面确实是我们的弱项,自己深有体会,外观设计甚至比解决技术问题和调音难(水平太差了的借口,嘿嘿)。朋友的设计有两款,第一款是这样的,被否了,因为只有一个指针感觉就不对。第二是自己一向奉行简洁的思路,加个功率指针这种画蛇添足,只为美观加干扰的做法,我实在不想这样做产品。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第22张

第二个设计的灵感来源于黑洞,设计图一共有两款,很独特也很简洁,我也很喜欢。看到第一秒就决定:就是它了。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第24张
自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第26张

6月初,倒数第二版A120样品出来了。发过来之前让厂里测了一次参数:功率近140瓦8欧,THD失真0.002%@1K Hz,信噪比110db。说实话,这个值自己都有些不敢相信,所以,有人不相信实在是个很正常的事。它的失真和信噪比应该说在功放中算是出类拔萃了,远超过一般功放0.01%和100db左右的失真和信噪比。140瓦8欧的功率,以及15A的输出电流,也让它可以良好的驱动绝大多数的书架音箱。

不过,机器到后,看见外观我就笑了。这大概是,设计李诺彤,成品陈研希了。我都有些无语了!虽然外观也是按示意图做的。但是(但是后面一般才是重点),由于变压器太大了,高度原来的设计是10cm,结果被迫加到12cm,导致整体的变形,然后就成了这样:

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第28张

不管它,开声。然后我就醉了!A120整体的声音几无可挑剔的地方,典型的石机胆声,即有石机的低频弹性、能量感,同时背景黑带来良好的解析,又有胆机才有的细腻高频和中频的厚润。这样说有点不太谦虚,但自己确实非常非常满意!在自己20平方的中小听音室内,它驱动自己的NS15和17音箱发出了非常有魅力的声音,以至于雨加A300都被我冷落到了一边。

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第30张

六、再次确定外观,准备上市,批量做样

不过,它听外观是需要重新修改的,和机械加工那边沟通了面板的需求,并同打样A120所需要的特别的音量旋纽–以使它的黑洞的造型更为漂亮。不过,由于我希望它能在618前上市,因此,只有用效果图做淘宝页面放上去了。同时,打样所需的表面处理的时间就不够了(不然要等得更久)。

同时,为了让面板有点特色,自己专门定制了音量旋纽,花费约10000大洋。最后一版的面板修改如下图:

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第32张
自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第34张

最后确定接口,三组RCA输入,一组平衡输入。同时支持遥控,这个功能比较重要。最终决定取消蓝牙功能,主要原因还是这个功能有点鸡肋,尤其是对中高端产品而言。如果你真需要,建议选择一个不错的蓝牙模块好了。

七、成品样,还是要改

最终批量样品出来是2022年8月3日了,参数非常漂亮!输出功率130瓦8欧,220瓦4欧;失真THD:0.002%;信噪比:110db。顺便也测了一下环牛的额定功率,有611瓦,相当充足的电源供应。

算起来,自己研发A120已经有快一年了。照片拍过来,自己觉得还行:

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第36张

背板如下:

自然声A120功放诞生记(研发一台功放的前前后后) 第38张

结果还是被吐槽了。一方面,面板和原设计相差不小;另一方面,安排面板丝印时,自己觉得调皮一点,把左边的按键的标识做到下面,右边做到上面。结果遭到集体吐槽!另外,自己不喜欢原本RCA接口的DAC、CD、AUX输入的安排,改成了R1、R2、R3。结果问题来了,对应面板上的字样变成了R3、R2、R1,结果又遭到吐槽,强迫症们感觉受不了。另外,音量旋纽也遭到部分人的吐槽,认为搭配不好看(俺花了很多心思搞的专门的音量旋纽,大价钱啊)。自己觉得logo丝印也比金标logo差远了。

然后,还是得改!把上面的问题改好,再出货好了。

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