构建您自己的唱机前置放大器

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图片来源：

Opensource.com

我很幸运在圣诞节收到一个新的唱机唱头。真是太棒的礼物了！当然，在拆卸旧唱机唱头、安装新唱头并正确设置所有东西所需的所有修补工作中，都充满了乐趣（或者，我想，是极大的挫败感，这取决于个人的观点）。

关于此事的一些专家建议，我求助于 Michael Fremer 制作的优秀教学视频和文章，他是一位黑胶唱片爱好者和音频记者，在唱机领域拥有多年的经验。与其在此处提供单个代表性链接，我建议在您最喜欢的搜索引擎中搜索“Michael Fremer 唱头设置视频”。

问题

我的新唱头需要解决的问题之一是其输出电平。我的唱机前置放大器设计用于与平均动磁唱机唱头配合使用。这种唱头提供约 5 毫伏或 mV（毫伏是伏特的千分之一）的标称输出。唱机前置放大器必须将此 5 mV 输入放大到约 1 伏或 V 的输出，才能与 CD 播放器或 DAC 产生的输出兼容。这意味着放大器必须将其输入信号乘以大约 200 的因子。这种乘法称为放大器的增益系数。电子设计传统倾向于用分贝或 dB 来表示增益（或其相反的损耗），分贝是根据增益系数计算出来的，公式如下：

让我们使用 Linux 实用程序 bc 来进行此计算。首先，请注意上述公式需要以 10 为底的对数，而 bc 给我们的是自然对数或以 e 为底的对数，因此我们需要将比例因子调整为 20 以考虑在内。这是它在我的终端窗口中的样子，使用 1 作为输出电压，0.005 或 5 毫伏作为输入电压：

me@mycomputer:~$ bc -l

bc 1.06.95

Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.

This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.

For details type `warranty'.

20 * l(1 / 0.005) / l(10)

46.02059991327962390440

me@mycomputer:~$

当提供 -l 选项时，对数函数在 bc 中预定义，并称为 l()。缩放比例通过除以 10 的自然对数来调整，或：l(10).

因此，我的唱机前置放大器提供约 46dB 的增益。对于动磁唱机前置放大器来说，这是一个非常标准的增益。

然而，我的新唱头是动圈唱机唱头，它的标称输出要低得多——不是 5 mV，而是 0.4 mV。使用 bc 中的相同公式，我们可以计算出我们需要的增益类型：

me@mycomputer:~$ bc -l

bc 1.06.95

Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.

This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.

For details type `warranty'.

20 * l(1 / 0.0004) / l(10)

67.95880017344075219162

me@mycomputer:~$

显然，那么，我需要一个增益约为 68dB 的唱机前置放大器。怎么办？

潜在的解决方案

对于这个问题，基本上有两种可能的解决方案（假设我不想退回我的圣诞礼物）。第一种是购买一个替代的唱机前置放大器，该放大器具有适合此唱头的增益。第二种是购买一个额外的增益级，该增益级位于唱头和唱机前置放大器之间，将 0.4 mV 提升到 5 mV 左右。

就我而言，我决定——至少目前是这样——追求第二种选择。但在做出这个决定的过程中，我遇到了一些为有兴趣构建自己的唱机前置放大器以及用于动圈唱头的独立额外增益级的爱好者提供的设计，这些增益级被不同地称为升压设备、耳机放大器或唱机前置前置放大器。

这些设计中的许多都以某种类型的开源形式提供，无论是通过正式许可还是以非正式方式在公共领域提供。一些设计师为电子元件供应商或各种级别的套件提供物料清单 (BOM)。让我们看几个。

升压设备

将动圈唱头的低输出转换为与动磁唱机前置放大器的输入匹配的一种方法是使用变压器。变压器是一种非常简单的无源器件，它利用电感在电路之间传输电能，同时以某种理想的方式改变传输能量的特性。

变压器适用于这种升压功能，因为动圈唱头产生的总电能与动磁唱头产生的总电能大致相同；即使它仅输出 1/10 的电压量，但它产生的电流比动磁唱头高得多。因此，合适的变压器会将总能量转换为不同比例的电压和电流，更适合动磁唱机前置放大器。

有一些专业的变压器制造商生产适合此用途的设备；例如，Jensen、Lundahl、Stevens & Billington 和 CineMag。您可以在线找到 DIY 说明，只需搜索“moving coil step up diy”。K & K Audio 使用 Lundahl 变压器制作套件，供那些愿意且能够处理焊接和组装的人使用，并且它也以成品形式销售这些套件。Bob's Devices 销售基于 CineMag 系列变压器的封装解决方案。许多制造商在其唱机前置放大器（尤其是电子管电路）中采用了来自这些（或其他）公司的变压器。变压器升压设备和零件，无论是新的还是二手的，都可以在常用的在线商家处找到。最后，当然，还有其他变压器和升压制造商；您的搜索引擎是您的朋友……

但是，变压器很昂贵。生产好的变压器需要昂贵的机械（相对于低产量而言）、相当多的专业知识和相对昂贵的铁芯材料。好的变压器需要精密制造。

另一种可能成本更低的替代方案是使用有源器件——晶体管、运算放大器，甚至可能是真空管。

对于那些愿意且能够设计自己的电路板的人来说，有很多电路原理图可供选择。其中三个来自 Marshal Leach 的创造性思维，他是佐治亚理工学院电气工程系的前教授。另外两个有趣的设计在 Elliot Sound Products 网站上进行了描述；在 Tube CAD Journal 以及其他网站上还有更多。再说一遍，您的搜索引擎是您的朋友。我在网上找到的电路设计的一件事是：它们通常只让我完成目标的一部分，因为它们是围绕与我的唱头大相径庭的某些唱头的规格而设计的。因此，请准备好建模和实验以获得正确的结果。

有一些不错的套件可供选择，带或不带零件，例如，来自 Boozhound Labs 或 Muffsy Phono Kits（该网站为新手构建者提供了精美的图文说明）。这两家套件供应商都拥有可靠的售后支持声誉。

唱机前置放大器

如果您没有唱机前置放大器并且想要构建一个，该怎么办？

有很多选择，从电路设计到带有或不带有 BOM 的部分套件，再到完整套件。这些选项涵盖了从使用集成电路运算放大器到分立晶体管再到真空管的范围。我无法在此处涵盖所有这些选项，只能指出在您最喜欢的搜索引擎中键入“唱机前置放大器设计”和“唱机前置放大器套件”将产生比您可能需要的更多的选项。

在上面描述的来源中，包括 K & K Audio、Boozhound 和 Muffsy 在内的几个来源提供了外观精美的套件。

早在 2014 年，我就从音频设计师 George Ntanavaras 那里购买了一对裸板，这些板是基于他在《AudioXpress 杂志》2014 年 3 月刊上发表的一篇文章设计的。我很惭愧地说，我还没有对这些可爱的板子做任何事情；既然我现在有一个适合与它们一起使用的唱机唱头，也许我应该做点什么！