300Wrms8ohm全功率范维超低失真0.0005%，2.5uV底噪，158db线性范围, 135db超大动态

我们(FumacLAB)在替某国家实验室设计一款大功率高速电源.
因为大功率高速电源对中国禁运,所以找到我们设计.
当然,我们作为国内非常小的一个私人实验室已经有很多设备在国家重点实验室服役
这些不重要,因为这个是音响论坛.所以很少说.

不过这次开发过程出现了一个副产品,跟音响有关
其实,高速电源就是一台性能优异的大功率功放
日本NF有类似产品.
所以他们找到我们就是因为我们一直是设计各种古怪的高精度放大器的实验室.

作为一个理想的放大器,理论上就是:
功率越大越好,谐波失真越小越好,带宽越宽越好,底噪越低越好,转换速率越高越好,
互调失真越低越好,带载能力越强越好,放大能力越大越好.

比如, 我们6年前设计的前级 mhzpreampII(ref) 就是按照这个目标去实现的
各位可以参考下面这个帖子:
-120dB极限型设计：1.2MHz带宽全频段失真低于0.0001%, HIFI参考前级 MHzpreampII(Ref)
https://forum.xitek.com/thread-1051463-1-1-1.html
很显然,这个设计只能用于前级,因为他不符合带载能力越强越好, 无法推动喇叭.

所以,这么多年一直有个心病, 我们应该做一台超低失真的大功率功放.
大功率 (100wrms 以上),因为需要巨大的电流,和电压放大器(前级)有极大的区别

测试板照片昨天我实验室测试的一个新的电路, 很意外的获得了以下几张图片
1.图一: 失真vs功率输出,带载8ohm 的时候
0.5W~12W输出:  thd+n为0.0002x% 未计权
12W~300Wrms输出: thd+n 低于0.0005%  未计权
也就是说, 这个放大器即使输出300w的时候, 他的失真都比大部分dac,前级低很多.
实现了我们一直以来的梦想: 大功率下面的超低失真,个人暂时没发现世界上在这个功率状态下比这个失真更低的放大器
各位见多识广的朋友如果有请告知我们信息.
下图是 thd+n FFT 分析 at 1khzthd+n vs power output17年12月14日 更新
今天调整了一天，终于有点点收获
看图，大功率的状态下面失真低了一点，
现在控制在340W内THD+N 低于0.0004%
中等功率范围 10～180Wrms 在0.0003% 附近
应该再很难改善了17年12月19日 更新
灰色是100Hz 全功率状态失真 ，已经达到ap2322的极限测量数值，和1KHz的失真同一个水平
黄色是1KHz 全功率状态失真
绿色是20Hz 全功率状态失真，第一个向各位提供20Hz满功率状态下面的失真，THD+N小于0.0005%
非常非常非常低，永远都不需要担心低频的失真了。18年1月2日更新
一直没公布高频失真,是因为还没到我们想要的目标,虽然已经很好
这个是早期的7k失真在小功率下面 10w内可以保持的非常好, 但是在大功率状态下面恶化
虽然接近满功率下面也能保持低于0.002%的好成绩
但是对于强迫症患者,还是不好意思公布
终于调整的更好了,看下图, 7k的失真已经控制在0.0005%左右了从此,不再疑惑,找不到高音刺耳的原因了, 以后高音还是刺耳的话, 就需要换喇叭了

2. 图二:是测量我们放大器的底噪FFT图,
数据读取结果是 2.5uV(20~20k)未计权,

这个参数低于绝大部分dac的输出底噪, 绝大部分高端的dac输出底噪在3~5uV,有很多甚至是10~30uV
也就是说, 如果用在音响上面, 这个背景会黑的深不见底.
而实现这个的条件并没有用特殊的稳压电源,
也就是我们常用的变压器加上我们自己的一整套10年前设计的滤波整流电路
这套滤波整流电路已经成功应用在我们的mhzpower 功放 mhzpreampII 参考前级等等设计上3. 图三:这个图是测量放大器的线性度的黄色的线是AP2322 自己内部校正测量的线性度曲线,
-163db 可以看作是ap自己的可准确测量的线性范围的最低数值

红色的线是 测量我们这款新的放大器的线性度曲线,
从0db~-158db 都是一根直线,
也就是说我们的功率放大器的线性范围是158db

4:关于动态范围,
图四是一个常规的-60dB信号动态范围测试, 输入一个-60db的信号, 读取snr, 再加上60db就是动态范围
看图的结果就是动态范围:140db, 为了避免争执, 我们将动态范围声称小些: 133db关于线性度测试和动态范围之间数据有差异的情况,
实际上是测试方法引起的,ap在测量线性度的时候加入了一个BP滤波器,
只计算输入信号(1k)的幅度. 这个也是标准的测量方法.
比如有些场合需要用到超线性放大器,那么就在电路上增加这个滤波器,
就可以成为一个158db的超线性放大器了
当然,这么大的一个线性范围, 听音乐是不需要的去管的.
发出来仅仅为了显摆

5. 当然, 对于关心这个放大器的动态失真的朋友也不需要担心
虽然这个是第二版本的实验板,动态失真已经非常非常优秀.
下图是ccif-dim100 的测试.
黄色是ap自测的 互调失真曲线
绿色是加入我们功放之后的互调失真曲线
两条曲线几乎重合,
意思就是ap测不出我们的互调失真当然,现在这个只是一个样品板的测试, 我们后期还要改进,改进的结果也会在本帖公布.
准备推出两款新的功率放大器
A:500w@ 4ohm  B:1000w@4ohm 超低失真大功率放大器,以回馈无忌网友10年的支持.
当然,也有可能再加一款 1500~2000w 4ohm (如果实现的了的话),
这个新的功放系列暂定名字为Fullpower ,肥炮?

指标还是实验状态, 所以均不作为以后产品的标定,具体产品会做具体取舍.
仅仅是告诉各位关心 fumacLAB的朋友, 我们一直在做些无用的东西.
群里说过一句话: mhzpower4 已经足够好, 不要因为如此巨大的提升而轻易升级,
我们仅仅是为了了自己一个心愿而做这个超低失真,大功率,超线性高速放大器而已

mhzpower的连接
https://forum.xitek.com/thread-557314-1-1-1.html

大概计划如下：
1. 参考级次旗舰：
立体声版本：   100WX2 8ohm/200wX2 4ohm/400wX2 2ohm
可变为单声道：400Wx1 8ohm/800WX1 4ohm
是否能2ohm翻倍是看到时候定价，因为如果是要2ohm 翻倍的时候，
电源要用到4000VA以上，体积和成本都无比庞大。

2. 参考级旗舰：
立体声版本：   200WX2 8ohm/400wX2 4ohm/800wX2 2ohm
可变为单声道：800Wx1 8ohm/1600WX1 4ohm
这个是完全不考虑成本的设计，也完全不考虑是否有人买。
我自己有两台玩就够了，成本实在太高太高

这个设计有个好处
假设是8ohm 负载，你可以获得一系列的功率
一台次旗舰，100wX2 立体声就可以很好的工作了
两台次旗舰，400wX2 很爽很爽

同理：
一台旗舰，200wX2 立体声就可以很好的工作了
两台旗舰，800wX2  很爽很爽很爽很爽

这是我暂时考虑的产品路向。100W 200W 400w 800W
整个系列功率都很齐全了。

今天，群里有朋友给我们一句话：不忘初心
我们的初心就是要做一整套指标完美之产品
所以，这个功放成功之后，我们整个信号链路达到完美状态
所以这个机器正式名称是： the heart power  初心之能
感谢这个哥们

实际上，后来很多人发现 双tone的测试并不能完全测量出完整的互调失真
所以，后来发明了更多测试方法
比如 CCIF，也是利用双tone，但是一个是高频，一个是低频。

下面4张图第一张就是我们的功放，第三张是 upd自测的结果
两者比较相差0.4dB，也就是说，MOD失真已经极度接近仪器的极限测量能力
接近理想状态了

也就是说，整个设计电路貌似已经达到最佳状态了
于是我们就用更为严苛的一个测试DIM 动态互调失真DIM dynamic inter modulation distortion analysis
动态互调失真测试
这个测试用一个低频方波去调制一个高频正弦波（图2）

因为采用方波做激励信号，方波是由若干个正弦波构成，所以激励信号比之前的都复杂很多
从而可以模仿更复杂的互调过程，这个测试一共可以涵盖到9次互调失真的结果。

从测量结果和仪器自测结果比较而言，只相差了0.7db，也就是已经极度接近可测量的极限了。
貌似越来越完美了。当接近完工的时候，我们顺便用另外一种测量方式去测量一下。
就是DFD 这次采用的是等幅度的高低频双tone信号，
以考察放大器在高低频同时有信号的时候的互调失真
有别于两个高频信号和一个低频信号加上-12db高频信号的双tone

以考察最后的效果。准备定型了

结果一出来，吓坏了

仪器自测是-132.6db
我们的功放测试结果只有-102.5dB
在我们的概念里面这个是非常差的结果
这个结果会导致当交响乐齐奏的时候，
因为产生了多余的信号而导致整体很脏
这其实就是测量互调失真的意义。

这个测试可以理解为，一个低频信号（比如管风琴低频长音）
一个高频信号，钢琴旋律，小提琴旋律
当单独弹钢琴的时候很好听，
但是有管风琴进入的时候，钢琴小提琴的音色变了，感觉有点脏（多出了互调失真信号）

所以，我们非常注重互调失真的测量。

怎么办，功亏一篑。
为了解决这个问题，只能从头来过了
从输入管检查到输出管，拆下来重新测量配对
再重新装上，这个指标还是一如既往的差
因为这个指标搞了三天
终于放弃！只能放弃
因为很多人期待这个功放，在群里天天催，还说再不出来就上论坛黑我
我们其实已经有两个互调失真的指标达到极限状态了
剩下这个dfd全世界的功放都不会公布的
我们也可以选择不公布。

忽然间，想起，好像每次测量驱动电路的时候，电流是有点不一致的
会不会是驱动电流导致的呢
于是，我们重新分析了传统的三级放大电路
发现了驱动的增益可能不够，而且传统的驱动电路电流是有点点失控
我们就重新设计了一套“精确电流驱动器”。
果不然，就是传统所谓教科书式电路的问题。

从新测量结果，之前的测量都一致，
唯独这个DFD大幅度改善了达到-131dB
整整提升了28dB。28db什么概念呢？从可闻到完全不可闻
假设0dB是一米那么大的失真的话，-28db就是4厘米

“精确电流驱动器”。Accurate current driver 我们命名为 FumacLAB ACD 技术

有了这个ACD技术，就不怕被黑了昨天, 因为某著名的博士转告我,
说固定电阻和喇叭工作环境不一样,
所以,需要用喇叭做负载测试
但是我找遍了网络,包括某博士自己设计生产的功放,
也没发现用喇叭做测试负载来测试

不过,本着实证求真精神.
我们实验室还是进行一次实验性的测试,
( 其实因为我前面说过,这个是高速电源,所以需要做感性测试了   )
我们就从喇叭开始吧.

我手上刚好有一只 12寸的150wrms承受功率的喇叭,
喇叭有点贵,所以,决定暂时做0~100wrms 100Hz的测试
测试现场见下图
我们得出 0~100wrms 在这个12寸 8 ohm 的喇叭上做功,
测出的功放失真和用电阻做负载完全没区别
都达到低于 0.0003%的THD+N
也就是说,我们的功放对于感性负载能力非常强悍,一样可以保持超低失真

这个小实验应该是首次网络公开的用喇叭做负载的大功率实验.

各位不需要担心本机器的感性负载能力
实际上,后续我们将会测试更强悍的感性负载,因为这个功放的本意是做高速电源的,感性容性负载都要测试
忽然想起, mhzpower4 也做过输出口用30UF电容做负载的实验.
有兴趣可以在mhzpower 帖子找找那个测试图.2019年12月29日 标题更新为600w 2~8ohm,因为新的测试图出来了2020年5月17号  更新了Libido(大龟)样机的测试图
868wrms 4ohm的 1khz/7khz  测试图 thd+n 非A计权  0.00025%今天的更新，今天在做机器定型的总体调试
下面这个测试在我朋友圈有视频公布。

我们的成品小龟  0db输入口，4ohm  393瓦的时候
全频带失真低于0.0003%（Thd+N）
全频带的概念就是 20～20KHz。

因为采用AP2322测试，
他本身的极限可测量范围是高于0.0003%
我们通过对比测试，红色是仪器自测，蓝色是我们的功放测量结果
可以确认，我们的功放失真典型值低于ap可测量范围。
也就是各位已经订购的朋友当他是一根具有大功率输出的一根线一样用即可。

终于满意了，准备交货，包装调试需要一定时间，大家久等了再次敬告各位老朋友
Mhzpower已经很好
不要因为这么巨大的提升而盲目升级

这个放大器正式命名为: GAIA

品名-----------俗称----8欧姆----4欧姆----2欧姆-----AV--------HIFI-----HI-END
EGO-----------小龟----200W----400W----------------29dB-----29dB-----0dB
super EGO---中龟----300W----600W----------------29dB-----29dB-----0dB
Libido---------大龟----400W----800W----------------29dB-----29dB-----0dBfumac 编辑于 2024-09-12 12:08

太久没出现了

好久没来了

俺再补充点。像这种接近仪表极限的测量，通常会附有测试报告。要点是根据具体的测试结果和仪表的能力描述测试结果的不确定度。这个不确定度是指在给定的置信度下（比如95%）测试结果的上下区间。比如100个测试点有95个落到了-117dB到-123dB之间。这就是一个测试结果。

再简单说，仪表的说明书说了不超过-120dB，测量结果好于-120dB那就直接写-120dB。往高了写（直接按仪表的刻度盘写），那是根本就不懂测量，自毁名声。而且在真正的工业部门，评审会也通不过去呀。

一个20K欧姆的电阻，在0-20KHz的频带内，噪声电压就是4个微伏了。你那个放大器能好于电阻啊？

个人以为，我们在这里讨论是为了增进智识、知识以及见识，而不是为了谁对谁错而进行的无意义狡辩，用数字表测的那个是“差值的差”，相信您心里明镜似的；您如果非要诡辩，我真没时间精力陪着。都是成年人快老头了，口舌之利这么重要么。
我退出讨论

您还没完了。
别欺负观众不知道啊，“怎么用数字电压表做这个事”，您不讲我讲讲
约瑟夫阵输出的标准电压是近乎绝对精度的（冷却氦+原子频率源条件），用数字电压表是测量这个电压和“实物标准电压装置”的差，用于校准标定实物齐纳标准源的手段，而非BIPM与各国JVS标准装置的直接比对的手段。
约瑟夫阵的直接比对，是把两个约瑟夫阵反接，通过BIPM的指零仪来测量压差，而不是什么数字表，这种比对是能够达到1E-10量级的；
约瑟夫阵也有一种间接比对的方法，通过分别测量它与齐纳源的压差来比对，这个确实是用高精表来做，但不确定性对不起只有1E-8量级，影响精度的原因一则是表的精度，二则是齐纳源本身就在漂。
您如果知道怎么用数字电压表做各国标准局约瑟夫阵之间的直接比对达到1E-10的不确定度，不妨讲出来我学习一下。

也最后回复您一次，希望您参考。
计量学、基础度量的定义，已经进化到“以自然基准替代实物基准”的阶段。举个例子说，原来的标准米是一节金属来定义的（国际米标），现在的米是以原子本征振动波长的倍数来定义，已经从当初“玩材料”进化到以物理学本质为基础的一门综合科学。从90年代就开始了这个替代过程，这才是最顶尖的研究。

他被早年计量院的经验束缚了，总是纠结于最后一位不可靠问题。如果8位半是最精密的测量，哪谁来标定8位半？
把规章制度绝对化，唯一化了。还是书读少了。

这个真的可以，这个叫做不确定度的 B 类评价，在没有其它（官方）渠道评价的时候，仪器的指标作为不确定度的 B 类评价标准。但，可以在有条件的时候不使用厂家的指标，比如，你现在身边有国家基准...

比如以 510 楼的 6 位半万用表，一般厂家指标是 0.0025%~0.0035% ，如果没有其它（官方）渠道评价时，该指标作为不确定度的 B 类评价标准使用。

但现在你在背景测试院或者程度副测试院，开了一台 JVS，现在你的万用表接到 JVS 上...

那么你可以使用 0.00001% 作为不确定度的 B 类评价指标，因为国家基准和国家副基准的不确定度远低于 0.00001%，且它是赵国官方不确定度的 B 类评价标的源头。

btw. 我记得上个世纪就不说精度，说不确定度了...

我不知道你有没有玩过万用表校准。校准过的万用表，标称0.1%精度的，实际最终精度和更高位5位半，6位半比起来，也就相差0.01~0.02%。 如果按照你的意思，最后一位0.01%根本不可信，那0.1%的精度又如何保证呢？

我手上有松下VP-7782 （总谐波：标称-100dB，实际-120db），7725,（标称-120db，实际-140db）。在同一个信号源测量下，虽然7782只保证-100dB的精度，但实际上和7725相比，只有1-2ppm的误差。

每台555都有检测报告 非常全 报告上写的很清楚有12X(NIST给的报告）

你没明白我说的是啥
即便是个直通0dB的纯电流扩大器，在仪表上也不能有这个数据（4Ω 5W 10-20KHZ 无计权120SINAD），因为仪表自身的精度达不到 本帖最后由 jjyfoot 于 2022-4-21 15:10 编辑