NAP-140 Clones

millwood

我不赞成楼主偏爱自举电路做法，虽然简单实用，改善VAS的增益，但对失真率的改善是无益的。

a good amp is one that is inherently linear, not one that produces the lowest thd.

so what you want to do is to a) extend open loop linearity; b) lower open loop gain; c) reduce negative feedback.

all of the above will necessarily increase thd in the audio band. but you will have a good sounding amp.

millwood

for those interested to know the amp's open loop performance, you will see that it has an open loop -3db response of about 1khz.

this is incomparison to JLH1969's open loop response to over 25khz. this in turn tells you how good of an amp the jlh1969 is.

小鬼头

我译一下.主要是译Millwood主帖里的内容

第一楼帖:

NAP-140 Clones


I have always been a fan of quasi complementary output stages: they are inexpensive to make, they are very rugged, and you don't have to match them.


so I was quite happy when I saw NAP140 PCBs available here.

However, I don't particularly like the circuit. In particular, it uses too many active load and I want to use N-channel mosfets.

so I simulated a few of the circuits and here is what I learned.

here is the schematic. I typically design my amps to run on 4-ohm load, and on 1Vp input. Here, the amp is driven by a 1Vp 20khz sine wave.

《NAP-140的仿制》

我一直喜欢使用准互补输出级。因为他成本低，稳定可靠，并且不需为管子配对而烦恼。

我欣喜地看到，我们这里现在已有NAP-140的PCB供应。

可是，这个NAP-140电路其中一些部分我并不喜欢。他使用了过多的有源负载，而我又想使用N沟MOSFET管作输出级。于是我对电路进行了仿真，下面就是我仿真的结果。

这是原理图。我通常将放大器设计为4欧姆负载使用。这是放大器输入1Vp 20khz 正弦波的情形。




第二楼帖：

here is the output waveform.

you see clearly massive cross-over distortion on the negative side. Not good.

这里输出波形，你可清楚地看到，在负半周有比较严重交越失真。效果不理想。




第三楼帖：

how about its frequency response?

here it is.

Something is seriously wrong in the 7-800Khz range. the amp is obviously self-oscillating there.

他的频率响应如何？下面就是他的频响图。

在 7-800Khz 频带处有一个异常的突起。表明放大器在这里有明显的自激振荡。



第五楼帖：

does that mean it is hopeless?

not exactly.

some easy fixes, as proposed in this version of NAP140.

1) input resistor: 100K is simply too much.
2) I added R43/R44 to just balance out the effect of unmatched input transistors. 11 - 47ohm is typical. Higher numbers also reduce open loop gain, something I like.
3) R31: that was an obvious mistake in the original schematic. corrected here.
4) I also added R29, again to reduce open  loop gain and to make the amp more linear open loop.
5) R33/47/51 changed to a much lower number to increase the idle current on the drivers. They now idle about 30ma - just about right.

other changes are added to address stability.

As you can see, there is no more cross-over distortion, even at 100ma idle current.

难道这个电路就不行吗？

那也不是。做一些修改就好，就如下面的这个版本的NAP-140

1）输入电阻：100K这个阻值有点过大。

2）我增加 R43/R44 ，以令输入管子不配对时获得电路的平衡。典型值为11至47欧姆。如果增大这个阻值，也将降低整个放大器的开环增益等。

3）R31：原电路图有明显错误。我这里作了更正。

4）我也增加了一只电阻R29，也是为了降低放大器的开环增益，使放大器在开环时更线性。

5）R33/47/51 改为比原来小得多的阻值，以增大驱动级的静态电流。现在这个静态电流约30mA，这个电流值就比较合适了。

其它地方的修改，是为了让功放工作更稳定。

你可以看到，现在输出级100mA静态电流时，也没有更多的交越失真。



第六楼帖：

this is the frequency response. Not perfect but much better.

这里频响图。他的频响不是非常好，但也相当好。



第七楼帖：

here is the same amp, with IRF540 as output devices and Vgs multiplier.

I added two gate stoppers and change some values, all highlighted.

这是同样的放大器，但输出级改用IRF540 MOSFET功率管，相应地修改了偏压电路。

我在IRF540的G极上串上了抑制振荡的小值电阻，电路图中已加亮显示。

小鬼头

第八楼帖：

here is the waveform, at 100ma idle current. Nice.

here is the FFT for the waveform. mostly 2nd order harmonics (0.6v/27v=1.8%?) and higher order harmonics go disappear very fast. Nice too.

这是100mA静态电流时的输出波形，相当不错。

这是输出信号FFT频谱图。图中可见失真成份大多为二次谐波（二次谐波失真率为0.6v/27v=1.8%?），而高次谐波则很快就下降。这也很好。

小鬼头

第九楼帖：

here is the FFT profile for the original NAP against MOSFET.

As you can see, while the MOSFET's FFT (red curve) disappear very fast, the higher order harmonics in the original NAP (green curve) continues into multi-meghertz, thanks in part to its high open loop gain.

这是原版的NAP线路与使用MOSFET的修改版NAP线路输出波形FFT频谱对照图

你可看到，MOSFET版的FFT频谱（红色线）曲线下降很快，而原版NAP线路（绿色线）的高次谐波一直达到数MHZ，这与高的开环增益有关。




第十楼帖：

Now, comes the sad  part: the slew rate.

as you can see, it takes the amp about 15us to get to 30v, or about 2v/us. Not a great number for a high performance power amp.

However, that is at an output power of (30)^2/(2*4)=100wrms.

BTW, the amp has superb control of the output, with no ringing on either upper edge or lower edge.

现在，来看看他不够好的部分：转换速度（SR）

他的输出大约是15us内上升至 30v,换算为约 2v/us.这不是一个高性能放大器的数值。可是，这是在输出30V时即100W RMS功率时的情形。

此外，这个放大器输出控制能力强，在输出方波的上升沿和下降沿均没有振铃现象。



第十一楼帖：

the amp presented in post #7 can be assembled with the existing nap140 pcb. you just need to omit a few parts and use some different parts. It should be an excellent amp for anyone, especially if you use those inexpensive power mosfets as output devices.

you can make more analysis to it, or add some parts (like r/c decoupling for the front stages).

but this is going to be a good amp for you to try, especially if you already have the PCB.

第7楼帖子里的那个放大器线路，可以装进现有供应的NAP140 印刷电路板上。你只需少装一些零件和使用一些不同的零件就行。对于任何人来说，你应是一个非常好的放大器制作，特别是你想使用价廉易得的MOSFET功率管作输出器件时。

你可以进一步分析，增加一些元件以改进性能（比如，在放大器前端的电源，加上RC滤波器）。

如果你已有NAP140的PCB，值得尝试按此制作试验一下。

第十二楼帖：

the advantage of mosfets comes in at its high current capabilities.

here are two waveforms.

1) the improved BJT driving into a 1ohm load.

2) the mosfet version driving into the same 1ohm load.

I would rather listen to the mosfet version.

使用MOSFET功率管，在大电流输出时很有好处

这是两种不同输出级的输出波形。

1）是改进的三极管输出级，驱动的是1欧姆负载。

2）是MOSFET输出级，同样驱动1欧姆负载。

从波形看，我更愿意听一听MOSFET版本的实际效果。





第十三楼帖：

for those who are adventurous, here is another version of the same amp, running off a bootstrap network instead.

major changes are highlighted:

a) R105/R109/C29: the bootstrap network.
b) if you use an LED (forward biased) in place of the 1n4148s, you can change the value of R108 to get the amp to idle at roughly the same current (1ma).
c) R102 downsized to 22ohm, to provide more output swing. You can set R102 back to 110 ohm but you will lose a volte or so of output swing.

BTW, the amp clips quite with grace and no harsh harmonics.

对于有探索精神的你，我这里还提供一个改用自举线路的同一放大器。

主要改动已在图中加亮显示：

1）R105/R109/C29: 这是自举网络。

2）如果你使用LED（正向偏置）代替那些1N4148二极管，你可以改变R108的值，以令放大器的静态电流处于同一值（1mA).

3）R102改小至22欧姆，以增大输出电压摆幅。你可以将R102改回为110欧姆，但你将在这个电阻上损失掉输出电压，令输出信号过早削波。

补充说明一下，这个放大器削波波形相当平顺，没有尖峰和突起。




第十四楼帖：

in summary:

we presented three Nap140 clones that will be a better amp than the original nap140 and that can be built on the same pcb. Of course, I perfer the mosfet versions for their lower costs, higher performance and better current capabilities.

enjoy.

最后总结：

我这里给出了三种能装在NAP140的印板上、已进行改进、可超越原版效果的线路。当然，我更喜欢MOSFET版本，因为他价钱低，性能好，电流输出能力强。

祝DIY得开心！


小鬼头译  2008年6月2日

jinghu1980

看来得学学英语了.

海象

原帖由 millwood 于 2008-6-1 23:27 发表


a good amp is one that is inherently linear, not one that produces the lowest thd.

so what you want to do is to a) extend open loop linearity; b) lower open loop gain; c) reduce negative f ...

我却认为自举电路做负载的线性度比起恒流源来说更难以控制...............

j10

海象 :上次你也讲到NAP140的MOSFET版，后面试了没有？

海象

原帖由 j10 于 2008-6-2 14:11 发表
海象 :上次你也讲到NAP140的MOSFET版，后面试了没有？

还没有时间搞，LJM的140板子已经到手了。
其实也没有什么悬念的，我的MX-50现在使用的就是场管。

Millwood的这些仿真数据很有参考价值，我也向刘同学要了140的仿真文件，
找时间学学..........

ateast99

13楼有问题啊，输出有30左右直流

audioboy

楼主用的可不是multisim仿真软件哦，楼上的朋友要他这个仿真文件可能用不了，要不我传个类似的multisim文件，你自己改改。
qjdj 发表于 2008-6-1 10:55

本打算自己画个，现成就有啊。
多谢28楼兄弟。

palingenesis

顶起来，用MultiSim仿真的结果和楼主一样
仿真输入1V20KHz的方波，MOSFET管做的Nap140的波形漂亮太多了
BJT功率管出来的波形，波形失真严重，而且振铃明显


MOSFET管出来的波形非常漂亮

ch639827608

41# millwood

a good amp is one that is inherently linear, not one that produces the lowest thd.

so what you want to do is to a) extend open loop linearity; b) lower open loop gain; c) reduce negative feedback.

all of the above will necessarily increase thd in the audio band. but you will have a good sounding amp

中译文：一个好的放大器是由于其具有优良的线性，不是因为最低的THD。

所以，你需要做的是 a）延伸开环线性；b）降低开环增益；c）减少负反馈，

上述所有项都必然在可闻频带内增加THD。但是你将获得好声的放大器。

palingenesis

在原来的电路上提升抗干扰能力，加一个4欧的R1电阻


输入的共模干扰降为1/27

ch639827608

millwood修改的带自举网络的NAP140仿真结果比原参数的要好，
下图是其FFT图。

waocj

因為剛修復好h140的板子所想再上來看看論壇的帖子，（放了很久了，是論壇的版本但是請網友一起洗的手工板），
元件焊好後，一直輸出達2x多的直流無法正常工作，後來覺得可能是，網友用了保護漆導電了，或是我用的拆機電容壞了漏電了，
總之，兩聲道都是d669壞了，修復後很開心的聽音樂，大體上覺得是松軟的英國味，聽歌曲的很舒服的，人聲有分甜味
看了millwood改機文，手又癢了，就把一聲道改了bjt修改版，
聽感上覺得頻寬的確變很大了，高音延伸很多，
改版的解析變得高多了，還聽到滿清楚的吉他擦絃聲，不過韻味少了點，比較現代感的聲音
不過現在的回授電容是顆普通電解，會在弄顆比較好的再上去試試
找時間會改成mosfet版和bjt版比較一下

wfliu

翻出来看一下， NAP140现在不兴了吗 ？

82nieming

楼上厉害！

陈年老帖也能搞出来

现在也是很热的  直刻的比较多

研究的比较少   焊接的比较多  分析的比较少

liu25706

看看，学习一下

q1688

看了