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音频扩大机入门篇

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爱黑胶 发表于 2014-6-11 18:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
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人体有五脏六腑,各司其职,暴饮暴食或生活习性不正常,影响到它们的运作,人体就会出毛病。音响器材也是一样,不同的组件各司不同的功能,搭配错误或摆位不正确,即使花费高价,它也一定不会发出好声。从古至今,谈到音响,总是将扩大机列于心脏地位,纵或有人认为聆听室空间及扬声器比它更重要,但它绝对是五脏,而非六腑之一。

前级扩大机

扩大机的主要作用,是将输入讯号放大至足以驱动负载。但输入讯号的电平( 振幅)大小不同,讯号的负载阻抗也有高有低,故扩大机为因应不同的状况,常会以不同面貌出现。

Pre Amplifier─前级扩大机,是承受来自CD、 DVD或LP唱盘、FM/AM调谐器、录音座…的讯号,放大后去驱动负载,它的负载是后级扩大机。我们应先明了两点,一是前级扩大机可以不单独存在,它也可以和后级共存。二是除放大讯号去驱动负载外,它还兼具阻抗变换功能。因为前级要承接许多讯源(source),有CD、调谐器、DVD、录音座,这些讯源的阻抗极可能都不一致,送到前级就可以先做整合。但以目前的电路设计,这些讯源器材都有倾向低阻抗输出特性,比较容易匹配。

你一定看过前级扩大机,背板上有许多镀金座,面板上也有多只旋钮或摇头开关,因此前级扩大机也常被称做控制放大器。最近这些年来,前级扩大机的设计与以往有很大的不同。因CD唱盘、调谐器、录音座、DVD,都被列为高电平(high level)讯源,虽然面板上有四或五档选择,但你可以随意接,因它们都是高电平讯源,没有实质上的差别。

当然,有高就有低,相对于高电平的就是低电平(low level)讯源,以前风行的LP黑胶唱片系统,就是属于低电平讯号源。

LP系统包括转盘、唱臂及唱头,其唱头大致以MM动磁式及MC动圈式这两种为主流。 MM唱头的输出电压只有高电平讯源的五十分之一,甚至三百分之一。而MC唱头的输出,更是低到不及MM唱头的二十分之一。所以接MM唱头,它的讯号要先单独放大,然后再送入高电平放大器做第二次放大。接MC唱头更费事,要先单独放大,然后再经过MM唱头放大,最后再送入高电平电路做第三次放大。若是想省掉一级放大,就可以选用高输出MC唱头。

低电平讯源不只输出电压(电平、振幅)低,MM及MC唱头还要经过「反RIAA」网路,而此反RIAA网路,在仅量遵守美国RIAA协会之规范下,每家厂商都有其不同的计算值,这在当年还是一种百花齐放式的特色。

环视现今前级,具备低电平放大的已很少见,有些前级在面板上直接注明high level高电平放大,无法匹配LP系统。至于给MC唱头用的前端放大器(Pre Preamp.)或升压器(Set Up Trans.),大多也停产多年,初入门者大概只能从图片缅怀过去的风光岁月。

很少人认为LP唱片的音质不够水准,至今仍有极少数发烧友坚持使用LP。但CD系统在操作上实在方便,损耗性也低,软体也轻巧易于携带;而且国外著名唱片厂,新录音只发行CD,不再发行LP唱片,因此LP很快式微。再加上最近DVD快速成长,若SACD或DVD audio流行,LP就很可能真的完全没市场。 (注:目前风行的DVD影片,其数位音频规格48KHz/16bit,不是96KHz/24bit。而DVD audio的规格虽然确定是192KHz/24bit,但SACD的取样频率更高过2MHz;纯以音质表现论, SACD应优于DVD audio。)

接近21世纪的前级扩大机还有别的不同,早期的产品都设有tape monitor转录功能,那时的音响迷常会购买卡式录音座,而为了防止因「录音闭环路」产生回授啸叫,一定要有tape monitor开关。几年前,笔者在设计某款前级,为了防止录音闭环路,而发明一种三段开关接法;由于线路接法刊登于《音响技术》杂志上,故此设计也一直被国产中荣音响拿来用在他们的前级上,有机会再将此设计刊登在网站上。

但是如同LP,曾经风光过的卡式座也早就退流行,即便是三磁头双驱动轴高级机种,也几乎是全面停产,Dolby C/Dolby S也都未能改变卡式座被音响市场淘汰出局的命运。所以当你现在有一笔预算,请音响店老板组合一套音响时,他的器材名单上绝对没有LP唱盘,也不会有卡式录音座。

省略tape monitor,前级扩大机最重要的操作功能就只剩下讯源切换选择及音量大小控制。某些机种至今依然保有MM唱头放大器,算是奉送。至于tone control(高、低频音调控制),以及loudness(响度控制),愈是Hi-End机种,愈是看不到。

因现在的前级,特性极优,响应有如直线,已不需额外的添油加醋,若想购买具高、低音控制的前级,可能还会遭人耻笑。正因响应平直,高电平前级也被称为平坦放大器(Flat Amp.)。

后级扩大机

后级的说法亦有不同,后级扩大机或功率扩大机,Main Amp.或Power Amp.皆可。如同前级扩大机,后级扩大机也是将输入讯号放大至足以驱动负载。但实际操作时,两者却有极大的不同。 (Amp.为Amplifier的简写)

后级的输入讯号很单纯,就是承接前级的输出。但后级的负载是喇叭,这就是让许多音响迷,甚至杂志评论写手搞不定之处。后级是前级的负载,是高阻抗负载;喇叭是后级的负载,是低阻抗负载。看起来差不多,只差一个字,但阻抗的一高一低却造成「很容易推」或「推不动」现象;负载何其重要,因此希望你能真正的搞懂。

当前级接上高阻抗的后级,它主要提供适切的输出电压,因为后级扩大机的输入阻抗很少低于10KΩ,有这种后级,但不多见,一般都是47KΩ左右。

当后级扩大机接上低阻抗的喇叭,它不但要提供适切的电压,也要提供足够的电流。除少数特例,目前喇叭阻抗很少高过8Ω,甚至还低于4Ω。而1KΩ=1000Ω,差异是不是很大?

所以Hi-End后级,不但讲求大功率输出,动辄数百瓦,每声道独立装箱,还特别注明是大电流设计,当负载阻抗降低一半,输出功率会提升至原来的两倍。若是输出电流能力不足,当负载阻抗降低时(某些喇叭在工作时,例如Dynaudio,它的阻抗会随着讯号频率降低而降低),若扩大机输出电流不够,就会产生切割─clipping。

综合扩大机

前级与后级装在一起,就是综合扩大机(Integrated Amp.)。后级做成mono(单声道)很常见,前级做成mono也曾经有过,但综合扩大机一向以单机在市场上出现,笔者从未看过mono综合扩大机。或许你会想:又是单机,又是前级+后级,所以综合扩大机不但价格低,音质也不会很好。

就算是身经百战的杂志总编辑,也不会随口说你错。因为综合扩大机有体型、功率、元件上的限制,故以同品牌论,综合扩大机的价格及质素都没有分离机种高。但是扩大视野,环顾一下,或许A牌综合机优于B牌分离式机型。有些综合机并非数万元就可摆平,想将它请回家供奉,得花费不少银子。

离式机种在换机时好像比较方便,因前、后级是独立的,power不够换power,前级依然可留着用。或是将电晶体前级换成真空管前级,后级依然可留下来用。但综合机也有巧思,背板上增设Pre Out及Main In插孔,前级与后级就可分开使用。正常操作时,在Pre Out及Main In端子间插上U形铜棒即可。但并非每台综合机都有前级输出及后级输入端子,因这种做法虽有利于使用者比机斗机,但也可能会降低讯号杂音比,故亦有厂商将此功能省弃。

收音扩大机---接收机

目前LP与卡式座几乎已完全退出音响市场,FM/AM调谐器的命运也好不到那去,这几年从未见杂志媒体的器材评论有谈调谐器的。多年前,国外有厂商想发展AM Stereo立体声调幅广播,但最后也没成功。由于收音扩大机(Receiver)是将前级放大、后级放大、调谐电路三者融合在一起,故它是一机三用。

欧美厂商对于接收机的生产,好像从未热衷过,纵或有产品上市,机种也不多。这是日本厂商的专利,每个品牌都有多款机种。日本公司拼命搞接收机,在大约二十多年前,曾经走火入魔,功率愈做愈大,你60W,他80W,我100W。彼此玩到最后,竟然出现每声道330W超级大功率接收机!最后因音质不佳,弄到两败俱伤,消费者和厂商都玩不下去了。

如果市面上有这种接收机,价格也不高的话,真是自用送人两相宜。日制品曾出现前级+FM tuner机种,构想不错,但却未流行,资历不深的音响迷可能还不知道有这种机器。

家庭剧院环绕---AV扩大机

这种AV扩大机才是二十世纪末~二十一世纪音频扩大机的主流,现今音响入门者已很少着眼于纯听音乐,其兴趣是DVD家庭剧院外带卡拉OK。 AV环绕扩大机,集所有操控于一身,等闲之辈如LKK老扣扣,手握遥控器,可能还不知该按那个键。完整的AV扩大机,包括有MM唱头低电平放大、高电平放大、及多声道功率放大,此外还内藏最重要的杜比AC-3及dts两种5.1声道环绕处理器。

AV扩大机主要特色是将音频audio及视频video结合在一起,音质上或许有所妥协,但它确是普罗消费者的最爱。一面看光碟,一面听多声道环绕音效,是不是比纯听音乐更惬意?

环绕处理技术的进步,以及操控多样化,都对AV扩大机的销售有直接助益。 Dolby Pro-Logic定向逻辑环绕已不吸引人,新Dolby AC-3才是大家谈论重点,dts的加入,更增加了热络。假设以dts看影片,以DSP听唱片,若一机就有此功能,何不花一次钱来换取享受?日本厂商就是看准这点,AV扩大机一直是生产线上的主角。

有一点要特别提出来说明:日本YAMAHA发展的DSP,虽然也是多声道环绕系统,但原意是针对听音乐用,与影片video部份无关。但DSP的理论若直接加在一般聆听环境上,是有冲突的。因为你的聆听空间要先规划成类似无响室,才能发挥DSP模拟各式音乐厅的功效。很多音响评论高手,到现在都不知道这个道理。

欧美厂商以Hi-End自居,原本不肖生产AV环绕扩大机,但眼见市场日益壮大,终于按耐不住,也投入AC-3/dts处理器及多声道后级之生产。但它们仍秉持音质至上态度,产品花样不及日制品,但价格及质素都比日制品高。

日制AV扩大机操控特性是琳琅满目,还具有Y/C分离S输出入端子,以及最top的色差端子;操作时还得接上电视。死硬派发烧友虽然瞧不起AV,但AV环绕已袭卷全球,想躲它也不容易。事实上,当音频与视频相撞时,音频的重要性必然是大幅衰退,或仅是视频的附属品。谁说观赏DVD影片一定要搭配5.1声道环绕?用两只喇叭就不行?

电晶体或是真空管?

不仅是音响,就算是比较普及的电脑,其原始元件都是真空管。因此某段时期,扩大机都是管机,它所匹配的喇叭,也都是高效率型式。半导体元件兴起后,真空管才逐渐淡出市场。相比之下,半导体固态元件有寿命长、热度低、输出功率高的优点。因此很多厂商也放弃真空管,开始采用固态元件来设计扩大机。而真空管生产厂商,有些也关厂,做别的生意去了。

世事难以预料,这几年已遭淘汰的真空管竟然回头了,而且不是悄悄然,是成群结队的与电晶体相庭抗礼,来势汹汹。不但管机之生产如雨后春笋,某些已绝迹多年的真空管也重新问市。

面对晶体机和管机,消费者常有无所适从之感,到底那一种声音比较好?有人批评晶体机又冷又硬,没有管机的温暖,甚至国内许多报社的记者也如此传述。这种论点是绝对的错误!不论电晶体或真空管,只要设计得好,都能发美声。设计欠妥,用上再昂贵的真空管也得不到美声。有人抛弃晶体机改用管机,但听了十多年管机再换成晶体机的,也是大有人在。例如几年前,三重某医院副院长,在换了Brumaster晶体后级之后,才发现十多年来听管机都听错了!

电晶体和真空管争论了不只二十年,笔者看法是:它俩的音色愈来愈接近;管机有晶体机的通透,晶体机也有管机的温暖。将真空管与电晶体结合在一起的混血式设计,就是期望能兼具它俩的优点。但没这么幸运,若不是真正高手设计,有可能得到四不像的声音表现。不过,管机后级输出功率普遍偏低,搭配喇叭宜选用高效率、阻抗恒定型。若是玩AV就没有选择条件,因为AV扩大机百分百都是电晶体机。

在音频放大线路中,许多元件要求配对,特别是输出级主动元件。对于真空管来说,其配对的精准度通常比电晶体低。以6922/E88CC这种常见的双三极为例,其内部两只三极管的误差常在10%以上。半导体元件,若是复合型式,其特性误差很少会高过5%,有些超匹配FET,出厂内部设定误差甚至只有0.3%;真空管就不可能有这种能耐。国内有位温燕萍先生,以前曾开过战斗机,这几年则专精于真空管的测试与配对,他的配对就很精确,有兴趣的网友可和温先生联系,电话:2931-1530。

有源或无源前级

有源─active(主动),简单的说法就是吃电;无源(被动)passive就不吃电。故此源乃电源之源,非指讯号源。后级扩大机不可能无源,因被动元件无法提供足够的电压及电流放大。 MC动圈唱头可接升压器,此升压器就是标准的无源或被动式器材,它具电压放大功能。前级也不可能是无源,虽然它的输出电压及输出电流都比后级低,但被动元件也不可能轻易达成提供输出电流。有一种被动式前级,内部无任何元件,只有输入讯号源选择及音量衰减器,再加上输出及输入座和配线,就组合成一台前级。说它是被动式前级,在学理上是讲不通的,因为它没有任何放大作用。在工业上,则有类似器材,就直接称为音量衰减器。如果被动式前级选用高价音量衰减器,例如英国Penny+Giles(P&G),输入输出端子采用WBT,若是进口品牌,保证一台售价超过新台币30,000元!

实际操作上,我们真的可以不需要前级扩大机,有些综合扩大机也未设前级,此时后级的增益就要设定得比较高。音量衰减器对音质有绝对性影响,一只质优音量,有时比一台价廉的前级扩大机还贵。不论是电阻级进式,或连续旋转式,都有高级品与低级品,有人坚持Holco电阻级进式,但P&G连续可调式也有Hi-End厂在用。例如丹麦Dynaudio在生产Arbiter前级时,曾试用过市面上能买到的音量控制器,有多段式、有无段式,最后选择了音质最佳的英国制造导电塑胶无段式P&G音量。美国Mark Levinson前级以往也一向采用P&G音量衰减器,从不用电阻级进式音量。

工作类别-A类? AB类? B类?

请记住负载的重要性,因扩大机诸多特性皆与负载有关。前级扩大机都是A类,道理很简单,它的负载(后级)是高阻抗,只要设定一点点电流就能让它工作在A类。但是后级扩大机的负载是低阻抗的喇叭,电流要设定的很高才能让它工作在A类。但A类工作虽然失真低,热度及耗电却非常高,单声道A类100W后级的静态功率消耗高达270W。

晶体后级以AB类为主流,但在设计上采主动式偏压,让偏流随着输入讯号变动,这样就比较接近A类的低失真,而且没有A类的高热及功率消耗。同样是50W输出,有人认为A类扩大机比AB类扩大机够力。不是没道理,因A类工作时,电流/耗损都高,故元件选用特别考虑周到。但AB类扩大机设计得当,特别是大电流,音质也绝不逊于A类。因为A类并非万灵丹,它解决了某些问题,但也引发其它问题,特别是因高热极易造成功率晶体特性大幅变动,例如hFE值降低、漏电流升高。

独立元件或OP IC

Hi-End机几乎都使用独立元件,如电晶体、FET、MOS FET,很少用OP运算放大器。你可以不喜欢IC,但不能说采用IC是简化电路的偷工行为。要说简单或复杂,IC内部电路是绝对的复杂,里面包含了上百或上千个元件,只是当我们拿IC用在线路中,它的周边元件比较少。确实有不少音响设计者对IC无任何好感,理由也颇充分,因IC的电压、电流的设定,已在生产线上完成,设计者面对它似乎只有英雄无用武之地。

请注意:某些电路必定要采用IC,如杜比环绕解码、D/A converter--DAC;完全不可能采用电晶体去构筑。某些高品质IC也很贵,比用独立元件还花钞票,也有Hi-End厂商也在高价机内使用IC,例如Jeff Rowland。但是不要看到8只脚、黑黑的塑料包装,就一口认定它是IC,它有可能是配对FET而不是IC。

观视机器内部,日制AV扩大机较为人诟病,因采大量生产自动插件,再加上功能又多,故元件排列较不整齐,配线也很乱。有些手工搭棚的管机,内部配线漂亮整齐,极为可观。除放大元件外,电源稳压也有IC与独立元件之分。在DAC或日制环绕扩大机中,稳压元件的主角几乎都是三只脚的IC,但若能改成独立元件稳压电路,音质也常会明显提升。

平衡式或非平衡式


平衡式balanced端子在许多音响迷心目中是Hi-End代表,代理商及经销商也往往会告诉消费者:平衡式接驳比较好。专业器材因连线甚长,例如超过三十公尺,必得以平衡线做传输。音响器材并非一开始就加入平衡式接续,虽厂商言之凿凿,平衡接头仍未能成为家用音响的普遍性标准。

音响的平衡,与长距离连接无关,是以高音质做考虑,因此电路设计一定比非平衡式复杂。为达到平衡,在背板上必须加装有Cannon/XLR三插输入端子。有些厂商走捷径,用简单的反相电路。甚至有些Hi-End机,例如瑞士名厂Revox,它完全没有平衡电路,它的平衡端子是假的,纯粹用来唬外行人。

真正内行的发烧友,也会知道另一个讯息:一台后级扩大机以非平衡和平衡做接续,平横式接法会造成杂音增高、频率响应变窄、失真提升。这并不表示平衡式接驳较差,一切都看设计。当然进行晶体机大多有平衡式端子,管机则较为罕见。

听说不关机比较好

终年不关机的音响迷并不多见,总是担心这担心那。有些晶体前级根本未设电源开关,插上电源线就处备战状态,例如本人制作的前级。你最好安心听原厂建议,不要自做聪明利用电源排插开机关机,当心开关机时的脉冲透过后级将喇叭烧了。即使不关机,前级也消耗不了多少电。但后级就很难说,大功率纯A类机种就明显耗电。若是真空管机,不论前级或后级,不使用时最好关机,除可省电外,也能维持真空管寿命。

晶体机和管机都要温机,也就是操作一段时间后,音质表现才会正常。某些元件或许需要较长时间的温机(run in),若run in不够绝对也没有好声。你也可以利用小技巧,让扩大机在关机时兼具温机功效,这样开机时不但没有脉冲,也很快的在每次开机后,就让扩大机达到最佳工作状态。但是若预知会停电,最好还是关机,否则电一来就有可能因滤波电容瞬间充电烧断保险丝。注意:真正的run in不只是开机,要让系统发出声音!

音响领域,甚少存在有一成不变或「放诸四海皆准」的定律,特别是音质优劣认定及器材匹配、喇叭空间摆位…等非数据式论点,一向是百花齐放。而且各音响专家之观点,甚至具有「互相矛盾」的差异性,这是消费者最迷惑之处,因为他们很难听到真话。

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getnowhere 发表于 2014-6-12 12:33 | 显示全部楼层
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