JLH1969这个名字在音响DIY圈子里几乎就是经典的代名词。1969年4月英国人John Linsley Hood在英国《Wireless World》杂志上发表了一篇题为《A Simple Class A Amplifier》的文章用不到十个分立三极管加一堆普通阻容件做出一台纯甲类、无交越失真、听感极好的10瓦功放。五十多年过去当年那些名机早就进了博物馆这台简单功放反而被一代又一代人复刻、改造、研究。我不是第一次装这台机器了前后做过三个版本踩过不少坑也攒了不少心得。这篇文章就把我从原理图拿到手到最后出声的全部思路、参数选择、调试步骤和避坑经验完整整理一遍给想动手装一台JLH1969的朋友一份可以直接抄作业的参考也聊聊它为什么到今天仍然值得一做。1. 为什么一台又热又费电还功率小的功放能火半个世纪1.1 它到底是一台什么样的功放先直接说结论JLH1969是一台单端纯甲类Class A功放单电源供电输出端串联大容量电解电容隔离直流功率大约8到15瓦视供电电压和静态电流而定。它的电路极简——噪声和信号通路上只有两三个管子承担放大输出级由一只或两只2N3055大功率三极管并联构成以恒定电流源的方式工作在甲类状态。单端和甲类这两个词是理解这台机器的钥匙。绝大多数功放是推挽结构正半周一组管子推、负半周另一组管子拉两组管子交替工作在交叉点就会产生失真也就是所谓的交越失真。JLH1969不走这个路线它的输出管永远导通、永远在全速状态下工作信号只是让这个巨大的静态电流在此基础上上下波动。代价是效率极低——一台10瓦的甲类功放每声道静态功耗就得三四十瓦这些能量全部变成热量散发掉。所以你会看到JLH1969的散热器永远烫得离谱。1.2 它解决了什么问题适合谁玩在那个还没有运放IC满天飞的年代Hood先生的初衷很简单用最简单可靠的电路做出一台失真足够低、听感素质高的家用功放。他做到了——原版电路在10瓦输出时总谐波失真低于0.03%这个数据放到今天依然不寒碜。它适合的人其实比想象中多想弄懂甲类放大到底怎么回事的电子爱好者这几乎是唯一能把原理、偏置、热稳定性一次讲清楚的实战项目手头有老音响、想给它配一台有味道的功放的朋友8欧音箱加上高效率书架箱JLH1969的表现相当稳喜欢复古分立电路的焊机派玩家几十块钱的元件成本却能换来一台值得反复把玩的名器。如果你追求的是几百瓦大功率、推大型落地箱的影院系统那JLH1969确实不是你的菜。但在桌面近场、书房小系统这个场景里它几乎无可替代。2. 电路拓扑与设计逻辑深度拆解2.1 从信号流看整机结构拿到原理图先别急着焊养成一个习惯顺着信号走一遍搞清楚每个管子到底在干嘛。JLH1969的信号流大致是这样的输入信号 → 输入耦合电容 → Q1基极 → Q1集电极 → Q2基极驱动 → Q3/Q4输出 → 输出耦合电容 → 喇叭四个三极管各司其职没有一个多余的Q1是输入放大级接成共射形式把微弱的输入信号放大到足以驱动后级Q2是驱动级也是共射放大它一方面为输出级提供足够的电压摆幅一方面承担整个放大器的主要电压增益Q3有的版本还有Q4是大功率输出管2N3055并联接成射极跟随器电流放大在这里完成把驱动级的信号变成能够推音箱的大电流反馈电阻从输出端取信号送回Q1的发射极构成深度负反馈环路决定整机增益并压制失真。原版还有一个很有意思的设计细节输出级的下端并非普通电阻而是由驱动级构成的一个恒流源特性负载。这意味着输出管在整个信号周期内都维持着稳定的静态电流不会被拉到截止区这正是单端甲类能够彻底消除交越失真的机械保证。2.2 单电源与输出电容的巧思JLH1969用的是单路电源通常25到35V这在今天看起来有点反常识——现代功放几乎全是双电源对称供电。单电源带来的最直接后果是静态时输出点电位大约在电源电压的一半附近不能直接接喇叭否则直流会烧线圈。解决办法很朴素在输出端串联一只大容量电解电容让直流被隔断只让交变的音频信号通过。这只输出电容不是可有可无的它是音质的关键之一。它与音箱阻抗共同构成一个高通滤波器转折频率越低越安全。估算公式很简单f 1 / (2π × R_load × C_out)以8欧负载、2000µF输出电容为例f 1 / (2 × 3.14 × 8 × 0.002) ≈ 9.9Hz已经足够覆盖20Hz以上的音频段。原版用的就是2000到4000µF太小的电容会让你低音发瘦发虚太大的电容虽然低音更稳但体积和成本也上去了且开机冲击电流更大。单电源设计还带来了一个福利电源利用率其实很高。输出管的最大电压摆幅可以接近整个电源电压不像双电源推挽结构那样每个管子只能分到一半电源。这也是为什么27V供电就能做出标称10瓦、实测7到8瓦的连续功率——峰值功率比单看电源电压想象的要高。2.3 偏置与静态电流的定量关系甲类功放的灵魂在偏置。JLH1969里用Q3一只小信号三极管BC109及周围两三个电阻构成的可调偏置网络来稳定输出级静态电流。它的作用等同于一个可调二极管基极与集电极之间的电压会被钳制在一个相对恒定的数值上改变分压电阻就能改变输出管的基极电压也就改变了静态电流。静态电流到底取多少这里有个简单的计算逻辑。假设想要10瓦输出到8欧负载根据P I_peak²×R/2得出峰值电流I_peak √(2P/R) √(20/8) ≈ 1.58A。单管接续工作的甲类要求静态电流不低于这个峰值才行。实际制作中考虑到管温上升后电流会漂移、还有反馈环路的余量大家普遍把静态电流取在1.2到1.5A。静态电流直接影响功耗P_static V_rail × I_q 27V × 1.4A ≈ 37.8W这近38瓦全部变成热还不算输出峰值时的额外消耗。记住这个数字——它决定了你的散热器尺寸、电源牛的容量也决定了你听歌时房间的温度。3. 元件选型与参数详解3.1 晶体管主芯片就四颗管JLH1969对晶体管的要求不算苛刻但也不建议随手抓一把就用。原版用了以下管子我这里给出常见的替代方案及选型理由位置原版型号常见替代选型要点Q1输入BC109BC109C、BC549C、2N3904低噪声、高hFE增益选150以上为佳Q2驱动2N1711BD139、TIP31耐压要够注意驱动级功耗约0.5到1W加小散热片Q3偏置BC109BC109C、BC549C与Q1尽可能配对热耦合到输出管散热器Q4/Q5输出2N3055MJ15003、TIP3055最重要的选择尽量选同批次配对ft不需要太高金属封装导热好我的经验输入端Q1配对的影响远小于输出管的配对。输出管如果两只并联hFE相差太大会导致电流分配不均一只过热另一只摸上去冰凉时间长了必烧管。建议用晶体管测试仪筛一遍hFE相差控制在10%以内或者干脆只用单只输出管省心。有一个很多新手不知道的关键点偏置管Q3必须紧贴在输出管散热器上。因为它的作用就是感知输出管的温度并自动调整偏置如果它离热源太远热反馈不及时温度升高后静态电流会一路往上冲最终烧管。这不是玄学是半导体物理——硅管的VBE随温度升高而下降如果不补偿集电极电流就会雪崩式增长这就是俗称的热失控。3.2 阻容元件品质比发烧更重要电阻方面信号通路上的阻值需要精确用1%金属膜电阻即可功率注意别选小。驱动级集电极电阻和输出级发射极电阻在工作时会发热建议用1W以上功率规格我做的时候发射极电阻直接上了2W心里踏实。电容是决定声音走向的重要变量输入耦合电容原版用的2.2µF左右可以用薄膜电容WIMA、聚丙烯电容均可品质影响直接反映在高频通透度上。有朋友喜欢用铝电解加并联小薄膜的做法声音各有所爱但至少要用正品电容别买杂牌拆机件。输出耦合电容2000到4000µF电解电容注意耐压必须大于电源电压用50V规格无压力。有条件并联一只0.1µF的薄膜电容改善高频阻抗。电源滤波电容每声道至少10000µF两只并联更好。这不是越大越好但在这个电路里大电容确实让低频更稳因为它要给甲类级提供接近恒定的电源。3.3 电源与变压器甲类功放的半条命有人装完JLH1969觉得低音软、高频糊排查半天发现是电源牛太小。甲类功放对电源的要求是持续额定电流下电压不掉太多。我给自己的双声道版本配的是250VA环牛次级双22V左右整流后约30V空载带上负载后会稳定在28V左右。如果预算紧张最少也不能低于160VA否则大动态时电源电压被拉垮功放的输出能力和失真指标都会明显变差。整流桥选择电流裕量至少3倍于静态电流总和。单声道1.4A、双声道2.8A静态整流桥用10A规格的发热可以接受。滤波电容位置需要并联100nF小电容吸收高频杂讯这对降低功放的本底噪声有帮助。关于供电电压附一个实测参考表电源电压对应理论输出能力电源电压V建议静态电流A8欧负载最大输出W每声道静态功耗W221.2约6约26271.4约10约38321.5约12约48电压不是越高越好。升压带来更大输出但散热压力和电源成本都在涨而且晶体管耐压余量、输出电容耐压都要相应提升新手建议先用27V做出口碑再琢磨超压玩法。4. 实作全流程从PCB到出声4.1 布局与焊接的硬性纪律JLH1969布线看似简单但有几个纪律不遵守会给你找大麻烦。第一地线要一点接地。电源地、输入地、输出地、滤波电容地在整机汇总处只焊在一起一次避免形成多点接地环路造成交流声。我自己第一版就是偷懒就近接地结果噪声电压有十几毫伏后来花了一下午重新拉地线才算治好。第二输入信号线必须屏蔽屏蔽层在功放输入端单端接地。甲类级的增益不低走线稍长一点就会直接拾取50Hz交流噪声尤其是电源牛泄漏磁场强的场合。用双绞线不会比屏蔽线好甲类机对源阻抗和走线都敏感该上屏蔽网上屏蔽网。第三输出管的基极串联一个小电阻通常是几十到几百欧紧贴管脚焊接这是防止高频自激的重要措施。2N3055这类老管子的ft虽然不高但在大电流下有结电容布线不佳时照样振荡阻值选47Ω到100Ω基本能压住。焊接顺序建议先焊不发热的小信号部分再焊大功率走线。焊完后用万用表对各级三极管做一个基础检查B-C、B-E之间的PN结正反向都要正常且没有明显短路这是避免上电就炸管的最便宜保险。4.2 散热设计一半的功夫在热管理前面算过每声道接近40瓦热量。这个东西具体到实际感觉就是每声道需要一块至少0.6K/W的散热器才能保证管壳温度不过高。我用的是一对500mm×180mm×75mm的型材散热器厚度做到接近1kg一片实测工作30分钟后散热器温度约55到60度——手能短时间触碰但不敢久摸在甲类功放里这算健康状态。热量计算也简单管壳温度 环境温度 功耗 × 总热阻。以环境25度、总热阻管芯到散热器加散热器到空气约1.2K/W算25 38 × 1.2 ≈ 70度。2N3055的结温上限是150度留足余量70度的管壳温度对应大约90度左右的结温长期稳定柴。如果你用的是40瓦级别的功耗散热器热阻必须控制在0.8K/W以内这是红线。散热膏别省硅脂要均匀薄涂一层输出管与散热器之间必须加绝缘垫片云母片或硅胶垫螺丝要均匀拧紧不然导热差且可能短路。有条件的话在散热器上装一个60度常闭温控开关串进电源过热自动断电这是一个防呆保险成本几块钱值得。4.3 上电调试全程实录第一次上电是最刺激也最容易翻车的环节严格按照下面流程走基本不会出事故。不带负载喇叭先别接主电源串联一个100W白炽灯泡作为限流保护。装好所有管子确认接线无误后通电。正常情况下灯泡应该微微发红如果灯泡大亮——说明电路里有严重的过流立即断电排查短路。静态电流粗调将偏置电阻调到最小位置通电后用温度计/万用表监测测量电源总电流。慢慢调大偏置让电流接近目标值。用万用表串在电源线上测电流最直接或者用夹式电流表。测量输出点电压此时应该约为电源电压的一半即整流后27V的话输出点约13到14V。如果你测到的输出点电压偏离很大先查反馈电阻和Q1工作点不要急着消。接上假负载8欧大功率电阻试音半小时让整机热起来。半小时后静态电流会继续飘升因为管子温度升高了。再把静态电流回调到目标值。这个热后重调的步骤必须做不然你听到的失真不是电路本身的问题而是偏置没有稳定下来就提前固化造成的。检查输出失调接好喇叭后用万用表交流挡测喇叭两端正常情况在安静时只有轻微的哼声音量开到最大也应当听不到明显噪声。如果哼声明显回到接地问题上排查。最后用示波器简单测一下输入1kHz正弦波从小到大慢慢加大幅度观察输出波形。先看到对称削顶波形继续加大幅度能看到不对称削波——那是输出管进入饱和了属正常极限。此时记录的功率就是该机的真实最大输出。5. 常见问题与排查技巧实录做这个功放的朋友十有八九会遇到下面几个问题我整理成表格按优先级排好了遇到直接对着查。5.1 上电即炸管/保险丝狂断可能的根因排查方法解决办法整流桥方向焊反断电测整流桥四个引脚对地电阻重新焊接检查交流输入与直流输出脚位输出管绝缘垫片破损导致C-E短路万用表测输出管C极与散热器间阻值更换垫片重新涂硅脂偏置调太大上电瞬间电流爆表用限流灯泡法先通电静态电流从最小开始往上调电源滤波电容极性接反观察电容是否发热膨胀换新电容注意负极标记我见过最离谱的一次是输出管底座螺丝拧太深直接顶穿了散热器导致集电极对地短路。所以拧螺丝的时候别图省力加平垫、弹垫按顺序装。5.2 交流嗡嗡声与噪声处理顺序永远是先查接地再查电源最后才怀疑元件。接地环路输入信号线的屏蔽层两端都接了地形成环路——剪掉一端即可电源牛离输入级过近把牛机体与功放板拉开距离或调整牛的方向用耳朵听哪个方向噪声最小就固定哪个方向滤波电容容量不够或老化测整流后的纹波交流声频率为100Hz的话基本就是滤波不够加大电容或并小电容电位器外壳没接地金属机箱的电位器必须接地壳否则手碰到音量钮会嗡嗡响。每排查完一项就用耳机接输出听一下好的标志是耳朵贴到喇叭10厘米内才听得到轻微的沙沙底噪。5.3 静态电流一直飘无法稳定这是甲类机最常见的慢性病。根源在热反馈环节偏置管Q3没有贴住散热器或者贴了但传热路径太长。另外一个容易被忽略的因素是Q3本身引脚长度——它的外壳或引脚与散热器之间的热阻大导致它感温滞后静态电流就会以分钟为周期缓慢波动。还有一个坑静态电流在刚开机30分钟内是会自然上升的。原设计假定用户会热机半小时再听但现代人哪有这耐心。我的做法是通电后在舒适音量下先听半小时这半小时里不调偏置等热平衡后再统一校准。实测下来热机后调准的静态电流之后一周内再测也就漂个十几毫安稳定得很。5.4 输出波形不对称失真如果你看到输出波形正半周被压缩或负半周被削平先别怪管子查以下三点静态电流是否偏低提升静态电流到目标值失真明显减小就是偏置低了驱动级供电电阻阻值是否过大导致驱动级在负半周时电流不够表现为负半周先削波。回查原版阻值不要随意加大输出电容是否漏电或容量不足劣质电解电容在高频下ESR高高频波形会爬坡换薄膜电容并联合改善。6. 装好之后的实听与进阶玩法6.1 参考测量与听感方向我手头这台最终定为27V供电、静态电流1.4A、输出电容2200µF并0.1µF薄膜电容、输入电容2.2µF WIMA。实测数据供参考项目实测值静态电流热机后1.38A8欧负载最大输出约9.8W1kHz处1W输出时失真1kHz约0.05%底噪A计权约0.3mV满功率20Hz失真约0.5%主要来自输出电容听感是典型的甲类声人声密度特别好中高频顺滑没有毛刺低音虽然功率不大但弹性和层次都在。跟同价位的集成功放比JLH1969的优势在中高频的透明度和声场的纵深感劣势是极限动态和低频冲击力。配合灵敏度90dB以上的书架箱在书房里听爵士、人声、小编制古典它完全扛得住。6.2 几个被验证过的改进老实说原版电路已经足够好但我做过的几个小改动供参考输入级改为恒流源负载把Q1的集电极电阻换成一只恒流源用JFET或三极管搭能提高开环增益声音更通透但调试难度提升一截电源加稳压对甲类机来说稳压对底噪和电源抑制都是质变但同时也会限制瞬态电流听感有人喜欢有人觉得紧建议先原版出声再决定输出电容做双电解反向串联两只等值电解反向串联等效成无极性电容能显著降低输出电容带来的电感效应低音更干净但容量要翻倍2N3055换成MJ15003后者ft更高、线性更好实测高频失真略降声音更开扬不过发射极电阻和基极电阻需要重新调整以获得最佳偏置。最后再分享一个我做这台机器学到的教训别急着给电路升级先用原版参数做响、量和调好热稳定再一项项验证各路改法。你改的每一项都要能听出来、能测出来才算真正掌握了这台功放。很多朋友一上来就换这换那最后折腾出来的声音说不清是好是坏问题究竟出在哪也说不明白——那才是真的把经典玩成了玄学。JLH1969教会我的东西从来不只是怎么焊板子而是一套先用耳朵验证、再用仪器量化、最后才动手修改的音频工程方法论。
