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[功放] 純A類的愛與恨

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A類的愛與恨
自古以來所有的音響設計對A類放大器無不又愛又恨。
截至目前,音響迷所用的功率擴大器大多數為AB類放大器,有一些人則使用更好一點的動態A類放大器,鮮少人真正領略過純正A類(甲類)功率放大器。純A類真有那麼好嗎?動態A類無法取代純A類嗎?AB類難道無法比純A類好聽嗎?有沒有純B類放大器?新的D類放大器難道無法超越傳統取代傳統放大器嗎?又怎麼樣才叫做純A類呢?
類比放大器發展至今已近100年,最早被發明並且使用的是A類放大器,最終被懷念的還是A類放大器,到底A類放大器有什麼魅力能如此縱橫音響界近百年,在音響迷與音樂家中取得屹立不搖的地位。
純A類往往讓放大器設計師又愛又恨,它的優點不多但缺點卻是一堆如:效率低、高發熱量、高成本、體積大、重量高、耗電量大等等…幾乎不好的它通通第一名。然而它的優點只有一個,那就是近乎完美的特性,而這個完美也是第一名,至今沒有任何一種類型的放大器可相比擬。(純A類的缺點雖多但這些缺點幾乎跟聲音無關,而它的優點卻是聲音最直接與重要的)
一、純A類存在的價值在於:正視問題的本源
正視諧波對聲音(音樂)本質的破壞:
在音響規格書中有一項重要的規格THD(Total Harmonic Distortion)總諧波失真其單位是百分比,例如0.01%,這個值只是一個加總。並不能代表兩部失真率相同,功率相等的機器其聲音就會相同。因為即使失真率相同其諧波的成分也不會相同。就自然界與人耳結構而言。偶次諧波失真是人類耳朵較能接受的失真,其因一般的樂器本身即會產生偶次諧波。相反的奇次諧波失真則會令人耳感覺吵雜不堪。概因樂器本身的奇次諧波成分不多並且往往在分裂時才會存在,故一個音樂訊號經放大器放大之後原本沒有奇次諧波,莫名的多出了奇次諧波,這是一種嚴重變質會導致所聆聽的音樂已不再是原來的音樂。所以一部完美的放大器就是沒有失真,但以目前的科技而言這是不可能的。而A類放大器是唯一可以使奇次諧波失真幾乎不存在的放大器。
正視功率放大器的本份:驅動喇叭
大電流設計已是功率放大器的代名詞:幾乎所有高級器材都標榜著大電流設計,然而何謂大電流設計?則似乎從沒有個明確的交代與定義。一般而言,喇叭單體不是電感性就是電容性元件。這種元件要驅動它不只是要有電壓,更需要的是電流。而且電感性與電容性元件還有一個奇特的特性就是電壓與電流的需求有一個時差,就相位而言一個是電壓超前電流90度,一個是電壓落後電流90度,這種特性對一般放大器而言就會產生嚴重的致命傷。也就是無法適時的給予喇叭適當的電流予以驅動,當然這也是一種失真。所以大電流設計的定義不應在於電流輸出有多大,而更要重視的是適時給予喇叭所需的電流。在純A類放大器中有個缺點那就是高耗電流(靜態電流為最大驅動電流的1/2,在一般開機後閒置的狀況下這是一種無謂的消耗,同時也因此而產生了一股巨熱)但這對喇叭而言卻是電流需求供給的最佳保證。因為純A類放大器本身內部線路平常就有很高的電流流動著,要應付喇叭這種電流相位時差可說易如反掌。
正視迴轉率的重要性:
迴轉率是指放大器在每微秒(0.000001秒)的時間內電壓能夠變動的幅度其單位是v/us。當鋼琴用力敲下的那一剎那聲音從無聲變成有聲,其間的轉變是非常快速的,一部優秀的放大器需要馬上反應並且讓喇叭完全做動,這端視著放大器的迴轉率、暫態反應與功率轉換能力,由此可知迴轉率低聲音便不會像真的一樣這也是一種失真,一般而言:SR(迴轉率)與重播品質有下列的關係當
SR小於0.5v/us時:聲音是模糊不清、聽不清楚,並已嚴重失真。
SR 於 0.5~2v/us之間:聲音沒有層次,有明顯被壓縮的感覺。
SR 於 2 ~ 4v/us之間:音樂沒有優美感,要仔細聆聽才能分辨出樂器與樂器間的差異。
SR 於 4 ~ 8v/us之間:已可約略聽出樂器的質感。
SR 於 8 ~24v/us之間:樂器開始有光澤也可感受音樂的優美。
SR 於 24以上 :可以算是一種傳真了,真實與重播之間的差異
一般人耳已無法分辨。
由此可知迴轉率與重播的傳真度有絕對的關係,當然越高的迴轉率對音響重播無疑是一件好事,但要設計出超高迴轉率的放大器無疑的也是一種困難。因為這需要有優秀的零件,精良的電路架構與良好的工作環境,對一部設計精良的純A類放大器而言,這些考量都只是最基本的功夫,概因設計純A類時對各個環節的要求與考量幾乎都是最嚴苛的。
正視半導體的非線性轉換曲線:
任何放大器大多需要主動元件(真空管或半導體)而言這些主動元件在放大的過程中都有非線性的轉換特性。這種特性就是失真的本源。以B類而言:電晶體的轉換曲線剛好在轉折點上這也造就了大家所熟悉的交越(叉)失真,相反的A類的設計就是使電晶體動作在最直線的部分當然其失真也是最少,至於AB類則是介於A類與B類間的一種折衷選擇。
正視頻率響應:
人耳的聽覺神經主要能聽到的範圍約在20hz~20khz所以高於20khz的頻率,我們是聽不到的,然而現今幾乎所有放大器的頻率響應都是標示著20khz到數百khz,其實幾百khz不是重點,重點是相位有沒有漂移,波形有沒有失真,不要以為100khz即時有失真人耳也聽不到所以沒關係,所有的放大器因使用了主動元件的關係(主動元件會有非線轉換特性)所以會產生所謂的內調失真(Intermodulation Distortion),也就是將兩個或兩個以上的頻率信號同時送給放大器放大時,彼此產生相互調制,結果出現了多個相當於原來兩個訊號頻率之和或差的新頻率,例如將99khz與100khz同時放大則放大器因非線性的關係會產生1knz與199khz的兩個新頻率,199khz人耳聽不到沒關係,但1khz就可能造成聽感上的不適。這個新產生的頻率,在原來的訊號中並不存在,當然也是一種失真,以純A類而言這種互調失真是可以做到相當低的,別忘了A類就是動作在最直線且失真最小的轉換曲線上。
在現實的聲音訊號中,音樂訊號往往是由很多的頻率同時組合而成,而其泛音結構更往往可能高到數十Khz甚至數佰Khz。這也就是新的訊號源SACD、DVD.A要把頻率範圍上調到數十Khz甚至到100Khz的原因。但這個目的絕對不是因此您就能聽到100Khz的頻率,而是為了避免去破壞音樂的泛音結構。相同的放大器頻率響應到200Khz其目的也不是為了讓您聽到200Khz或者高音更多。而是為了避免高頻域的失真使人耳聆聽的頻域受到影響而變質。
正視所謂的發燒:溫度
純A類讓人馬上聯想到的就是它的高溫,大多數發燒友認為放大器要燙才會好聽,其實太高溫對零件而言並非一件好事,然而發燒友的認為基本上並沒有錯,這之中的矛盾點到底在哪?。首先純A類一定會發熱,而會發熱的機器不見得就是純A類。純A類之所以會發出高熱那是因為純A類放大器一開機之後其內部線路會使電晶體(主動元件)處於最佳的轉換曲線工作點。也就是說此時電晶體已經流有相當可觀的電流,等待著訊號的到來。這可觀的電流我們俗稱它為靜態電流。將靜態電流與供應電壓相乘之積就是消耗功率,以一50W輸出功率的純A類放大器而言其消耗功率約需150W。兩聲道加起來就需要300W,而這300W的消耗功率就是純A類發熱的來源。
至於〝太高溫〞,以人類的觸感而言50度以算是高溫,60度以算是燙,70度一般人很難觸摸超過5秒,但這種溫度對大多數製作良好的零件而言並不算太高溫,一般的零件大多可工作到一百度甚至兩百度,所以區區數十度對零件而言可說是小意思。又以電子的角度而言,適當的溫度有助於電子更活耀,一般而言電晶體於60~80度之間因電子的活耀度增加可使其 fT (增益頻寬積)更好。這也就是機器要熱機之後往往會更好聽的原因。雖說溫度上升熱噪訊也會上升,不利於整體性能,但熟重熟輕就全看設計用途而設定了。不過太高溫(80度以上)畢竟不是一件好事,有些只注重外觀而設計不良的機器,外表雖不熱其實內部晶體熱的很那更是要不得,理想的機器是裏外熱度均一,約在40~60度之間,這代表著機箱要有良好的導熱系數。也就是散熱片夠大並且外置,或者利用風扇幫助散熱。
正視高傳真:
高傳真這三個字對現今的音響玩家似乎已不具吸引力,現在大家都只在乎所謂的 Hi END ,但從某些角度而言高傳真比 Hi END 來的更確切也更難達成,因為Hi END 的定義較為模糊,而且與價錢有直接或間接的關係而高傳真的定義則很明確而且直接與聲音有關係。
要達到高傳真首先就是要降低失真,而要判別是否高傳真那就得先認識真實的聲音。
要找到電子的設計專材不難;要找對樂器調音專家不難,但要找到電子的設計與樂器調音兼具的全才那就難了! 必竟這是兩門完全不同的專業。因此在製作音響與判別聲音正確與否的過程中出現了盲點。這便使高傳真音響的設計與製作變得更難,也更複雜。100年來科學家們致力於高傳真重播器材的製作,也陸陸續續訂定出一些規格用以輔助音響器材的製作。但我們可以說這些測試規格,可能還不夠周詳,因此無法就規格的好壞來完全斷定傳真與否。也就是說規格做的好離高傳真可能還一段距離,然而規格做的不好失真大,那就離高傳真更遙不可及了。而純A類的目的就是以降低失真把規格做好為第一優先。
為了這個目的,純A類也付出了相當的代價,或許我們可以說這是一種浪漫,一種為了追求完美而不惜重資的浪漫。而這種浪漫的可貴在於它是有理論根基的追求完美,不似某些Hi END商品一般,只為浪漫而浪漫的天馬行空。
二、付出代價的純A類
為了得到良好的重播特性,純A類成就了幾乎完美的規格。然而這是需要付出一定代價的,在此我們得先從B類放大器談起。
先人的智慧B類放大器:
B類放大解決了純A類的致命傷(低效率),在那個能源危機的戰後、耗電量大的產品變的非常沒有經濟效益,如果能設計出省電且輸出功率又大的產品一定更有商機,於是B類放大 器被設計出來且快速的取代了A類放大器。
可是很快的,人們開始發現B類放大器沒有A類那麼醇厚耐聽,且聲音變的吵雜、噪耳……,也就是說B類放大成就了高功率與高效率但伴隨著失真也大幅的增加了。
折衷選擇,AB類放大器:
由於B類放大器的失真最主要是來自於交越失真,如果能損失一點功率而求得低失真是很值得的做法,於是AB類放大器改進了B類的交越失真,成為市場的主流。所謂的AB類放大器簡單的說可以算是A類與B類放大器間的折衷選擇。
然而事情似乎沒那麼單純,AB類仍然存在著刺耳的因素(高次奇數諧波),也就是說在B類放大器中有一種重要的失真,AB類放大也無法克服,那就是轉換失真(switching distortion),B類推挽放大的工作特性是當正半週放大元件處於導通時負半週放大元件是處於截止的,當輪到負半波訊號來臨時負半週放大元件必須先從截止狀態恢復到預備導通狀態再進入導通狀態,此時負半波才能被正常的放大,反之亦然。也就是說正負半週轉換的過程中是需要一些時間來使放大元件處於準備狀態,這種於正負半週的轉換處所產生的失真即為轉換失真。
種種努力之後的結晶:動態A類.
前文所述我們已然知道,不管是B類或者是AB類都無法改變放大元件於正負半週導通與截止所產生失真的事實,在魚與熊掌難以間得的狀況之下,電子線路科學家們用心思索著如何能在同一線路裏同時擁有A類的低失真與B類的高效率,在種種努力之下,於1982年動態偏壓A類(DYNAMIC BIAS CLASS “A”)正式問市。
它的優點是 擁有A類超低失真的同時又能如同B類不發燙的高效率,而其做法是設計一組浮動的偏壓網路使放大元件可以隨著音樂訊號的大小而自動改變其偏壓的大小,簡單的說就是當訊號小的時候,靜態電流就小,相反的當訊號增大,靜態電流也跟隨著增大,如此使放大元件永遠跟隨著訊號動作再適時的A類狀態,而不白白浪費電能,這是一種聰明的作法。
之後與動態A觀念相仿的眾多新A類如雨後春筍般一個又一個的被快速發展出來,如:Threshold的動態A類, PIONEER 的Non Switching , Technics 的 New Class A(synchro-bias)與浮壓A類,JVC的Super A , Onkyo的Linear Swinthing,KRELL的浮動A類等….,嚴格來說這些新A類放大器不論從設計方向,工作方式,偏壓大小都與純A類放大有別,卻因都具有Non-Cutoff的特性而在失真方面能與純A類相比美。因此不能因為它們不是存A類而否定他們的好。
認清問題:聲音的本質
動態A類的研發成功是音響放大器的一項重大突破,它是一種新A類,當然就會有人將它與舊A類(純A類)相比較。雖然從理論的角度來看它們都是A類,但實際的比較之下他們還是不相同(即使是同一線路架構之下進行比較),純A類在大多數的狀況下還是優於動態A類,於是問題終於慢慢且清晰的浮現出來。那就是對聲音本質的認知。
從傅立葉級數的分析中得知,每一個波它等於是基本頻率f,二次倍頻f2,三次被頻f3….重疊而成。e=E1sinωt + E2sin2ωt + E3sin3ωt+…..。這代表著失真低只是放大器的基本要求,諧波因素要對才是重點。前文說過,自然界中聲音大多都含有偶次諧波而少有奇次諧波,而在放大器中純A類由於放大元件永遠保持在最直線的工作點,所以理想的純A類放大器,其產生的諧波也僅有微少的偶次諧波而絕少有奇次諧波的存在,所以能得到更醇厚的聲音。
付出代價的純A類,永遠的參考機種
半導體,電子零件的日新月異,純A類的特性也一直在進步著,只是這種用高成本所堆砌出來的機種一直無法受到一般音響迷或樂迷所採用,畢竟售價實在高昂。試想!一部純A類50W的功率放大器其重量、體積、散熱面積、供電能量…等,可能是一般放大器的數倍或者數十倍甚至百倍之譜,想要多麼平價對生產業者而言,是一大難題,再加上「市場有限」的惡性循環,純A類慢慢變成音響廠家最不想做也不敢做的稀有機種。
不過它的好聲卻是公認的,高級音響廠家大多會拿它來作為新舊機器間比較的參考基準,高級喇叭廠則用它來驅動新開發之喇叭,用以求得最完美的聲音與極致的表現並作為改進的方向,錄音室拿它作為錄音中或後製作業的監聽器材,用以求得最好最真實的錄音,雜誌社的評比過程中更是常拿它作為參考機種,務期做出最客觀的評論。
然而純A類在市場上的命運雖然精采卻不若一般放大器那麼風光,誠如之前談到的它的好處只有一個,而幾乎所有的缺點它都有。因此在市場行銷上除極少數機種能有不錯成績之外,其餘大多僅能少量生產,在效率與效能的競賽中,純A類顯然不是成功者,因為它的成就只有單方面,那就是完美的聲音。
所以當您有機會接觸到正統純A類時,請您用心的去聆賞它所釋放出來的聲音美學,因為它正代表著一種浪漫、一種精神、一種不惜付出代價只求完美的精神、一種只為美聲而不妥協的浪漫。转自 DA&T
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原帖由 王珏 于 2009-4-6 14:43 发表
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 楼主| 发表于 2009-4-7 00:06 | 显示全部楼层
原帖由 阳关残雪 于 2009-4-6 14:12 发表
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看着费劲 楼主能用简体吗?

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原帖由 jinerduo 于 2009-4-6 14:05 发表
純A類的愛與恨    自古以來所有的音響設計對A類放大器無不又愛又恨。
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没说清楚,是否动态A类的谐波失真不同于纯A类?
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原帖由 今夜星光 于 2009-4-7 09:04 发表


没说清楚,是否动态A类的谐波失真不同于纯A类?




稍微将V8I的音质给否定了一下[s:14] [s:14]
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原帖由 阳关残雪 于 2009-4-7 09:28 发表




稍微将V8I的音质给否定了一下[s:14] [s:14]


不要取笑,[s:11] ,我正在努力学习![s:18]
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自古以来所有的音响设计对A类放大器无不又爱又恨。
截至目前,音响迷所用的功率扩大器大多数为AB类放大器,有一些人则使用更好一点的动态A类放大器,鲜少人真正领略过纯正A类(甲类)功率放大器。纯A类真有那么好吗?动态A类无法取代纯A类吗?AB类难道无法比纯A类好听吗?有没有纯B类放大器?新的D类放大器难道无法超越传统取代传统放大器吗?又怎么样才叫做纯A类呢?
类比放大器发展至今已近100年,最早被发明并且使用的是A类放大器,最终被怀念的还是A类放大器,到底A类放大器有什么魅力能如此纵横音响界近百年,在音响迷与音乐家中取得屹立不摇的地位。
纯A类往往让放大器设计师又爱又恨,它的优点不多但缺点却是一堆如:效率低、高发热量、高成本、体积大、重量高、耗电量大等等…几乎不好的它通通第一名。然而它的优点只有一个,那就是近乎完美的特性,而这个完美也是第一名,至今没有任何一种类型的放大器可相比拟。(纯A类的缺点虽多但这些缺点几乎跟声音无关,而它的优点却是声音最直接与重要的)
一、纯A类存在的价值在于:正视问题的本源
正视谐波对声音(音乐)本质的破坏:
在音响规格书中有一项重要的规格THD(Total Harmonic Distortion)总谐波失真其单位是百分比,例如0.01%,这个值只是一个加总。并不能代表两部失真率相同,功率相等的机器其声音就会相同。因为即使失真率相同其谐波的成分也不会相同。就自然界与人耳结构而言。偶次谐波失真是人类耳朵较能接受的失真,其因一般的乐器本身即会产生偶次谐波。相反的奇次谐波失真则会令人耳感觉吵杂不堪。概因乐器本身的奇次谐波成分不多并且往往在分裂时才会存在,故一个音乐讯号经放大器放大之后原本没有奇次谐波,莫名的多出了奇次谐波,这是一种严重变质会导致所聆听的音乐已不再是原来的音乐。所以一部完美的放大器就是没有失真,但以目前的科技而言这是不可能的。而A类放大器是唯一可以使奇次谐波失真几乎不存在的放大器。
正视功率放大器的本份:驱动喇叭
大电流设计已是功率放大器的代名词:几乎所有高级器材都标榜着大电流设计,然而何谓大电流设计?则似乎从没有个明确的交代与定义。一般而言,喇叭单体不是电感性就是电容性元件。这种元件要驱动它不只是要有电压,更需要的是电流。而且电感性与电容性元件还有一个奇特的特性就是电压与电流的需求有一个时差,就相位而言一个是电压超前电流90度,一个是电压落后电流90度,这种特性对一般放大器而言就会产生严重的致命伤。也就是无法适时的给予喇叭适当的电流予以驱动,当然这也是一种失真。所以大电流设计的定义不应在于电流输出有多大,而更要重视的是适时给予喇叭所需的电流。在纯A类放大器中有个缺点那就是高耗电流(静态电流为最大驱动电流的1/2,在一般开机后闲置的状况下这是一种无谓的消耗,同时也因此而产生了一股巨热)但这对喇叭而言却是电流需求供给的最佳保证。因为纯A类放大器本身内部线路平常就有很高的电流流动着,要应付喇叭这种电流相位时差可说易如反掌。
正视回转率的重要性:
回转率是指放大器在每微秒(0.000001秒)的时间内电压能够变动的幅度其单位是v/us。当钢琴用力敲下的那一剎那声音从无声变成有声,其间的转变是非常快速的,一部优秀的放大器需要马上反应并且让喇叭完全做动,这端视着放大器的回转率、暂态反应与功率转换能力,由此可知回转率低声音便不会像真的一样这也是一种失真,一般而言:SR(回转率)与重播品质有下列的关系当
SR小于0.5v/us时:声音是模糊不清、听不清楚,并已严重失真。
SR 于 0.5~2v/us之间:声音没有层次,有明显被压缩的感觉。
SR 于 2 ~ 4v/us之间:音乐没有优美感,要仔细聆听才能分辨出乐器与乐器间的差异。
SR 于 4 ~ 8v/us之间:已可约略听出乐器的质感。
SR 于 8 ~24v/us之间:乐器开始有光泽也可感受音乐的优美。
SR 于 24以上 :可以算是一种传真了,真实与重播之间的差异
一般人耳已无法分辨。
由此可知回转率与重播的传真度有绝对的关系,当然越高的回转率对音响重播无疑是一件好事,但要设计出超高回转率的放大器无疑的也是一种困难。因为这需要有优秀的零件,精良的电路架构与良好的工作环境,对一部设计精良的纯A类放大器而言,这些考量都只是最基本的功夫,概因设计纯A类时对各个环节的要求与考量几乎都是最严苛的。
正视半导体的非线性转换曲线:
任何放大器大多需要主动元件(真空管或半导体)而言这些主动元件在放大的过程中都有非线性的转换特性。这种特性就是失真的本源。以B类而言:电晶体的转换曲线刚好在转折点上这也造就了大家所熟悉的交越(叉)失真,相反的A类的设计就是使电晶体动作在最直线的部分当然其失真也是最少,至于AB类则是介于A类与B类间的一种折衷选择。
正视频率响应:
人耳的听觉神经主要能听到的范围约在20hz~20khz所以高于20khz的频率,我们是听不到的,然而现今几乎所有放大器的频率响应都是标示着20khz到数百khz,其实几百khz不是重点,重点是相位有没有漂移,波形有没有失真,不要以为100khz即时有失真人耳也听不到所以没关系,所有的放大器因使用了主动元件的关系(主动元件会有非线转换特性)所以会产生所谓的内调失真(Intermodulation Distortion),也就是将两个或两个以上的频率信号同时送给放大器放大时,彼此产生相互调制,结果出现了多个相当于原来两个讯号频率之和或差的新频率,例如将99khz与100khz同时放大则放大器因非线性的关系会产生1knz与199khz的两个新频率,199khz人耳听不到没关系,但1khz就可能造成听感上的不适。这个新产生的频率,在原来的讯号中并不存在,当然也是一种失真,以纯A类而言这种互调失真是可以做到相当低的,别忘了A类就是动作在最直线且失真最小的转换曲线上。
在现实的声音讯号中,音乐讯号往往是由很多的频率同时组合而成,而其泛音结构更往往可能高到数十Khz甚至数佰Khz。这也就是新的讯号源SACD、DVD.A要把频率范围上调到数十Khz甚至到100Khz的原因。但这个目的绝对不是因此您就能听到100Khz的频率,而是为了避免去破坏音乐的泛音结构。相同的放大器频率响应到200Khz其目的也不是为了让您听到200Khz或者高音更多。而是为了避免高频域的失真使人耳聆听的频域受到影响而变质。
正视所谓的发烧:温度
纯A类让人马上联想到的就是它的高温,大多数发烧友认为放大器要烫才会好听,其实太高温对零件而言并非一件好事,然而发烧友的认为基本上并没有错,这之中的矛盾点到底在哪?。首先纯A类一定会发热,而会发热的机器不见得就是纯A类。纯A类之所以会发出高热那是因为纯A类放大器一开机之后其内部线路会使电晶体(主动元件)处于最佳的转换曲线工作点。也就是说此时电晶体已经流有相当可观的电流,等待着讯号的到来。这可观的电流我们俗称它为静态电流。将静态电流与供应电压相乘之积就是消耗功率,以一50W输出功率的纯A类放大器而言其消耗功率约需150W。两声道加起来就需要300W,而这300W的消耗功率就是纯A类发热的来源。
至于〝太高温〞,以人类的触感而言50度以算是高温,60度以算是烫,70度一般人很难触摸超过5秒,但这种温度对大多数制作良好的零件而言并不算太高温,一般的零件大多可工作到一百度甚至两百度,所以区区数十度对零件而言可说是小意思。又以电子的角度而言,适当的温度有助于电子更活耀,一般而言电晶体于60~80度之间因电子的活耀度增加可使其 fT (增益频宽积)更好。这也就是机器要热机之后往往会更好听的原因。虽说温度上升热噪讯也会上升,不利于整体性能,但熟重熟轻就全看设计用途而设定了。不过太高温(80度以上)毕竟不是一件好事,有些只注重外观而设计不良的机器,外表虽不热其实内部晶体热的很那更是要不得,理想的机器是里外热度均一,约在40~60度之间,这代表着机箱要有良好的导热系数。也就是散热片够大并且外置,或者利用风扇帮助散热。
正视高传真:
高传真这三个字对现今的音响玩家似乎已不具吸引力,现在大家都只在乎所谓的 Hi END ,但从某些角度而言高传真比 Hi END 来的更确切也更难达成,因为Hi END 的定义较为模糊,而且与价钱有直接或间接的关系而高传真的定义则很明确而且直接与声音有关系。
要达到高传真首先就是要降低失真,而要判别是否高传真那就得先认识真实的声音。
要找到电子的设计专材不难;要找对乐器调音专家不难,但要找到电子的设计与乐器调音兼具的全才那就难了! 必竟这是两门完全不同的专业。因此在制作音响与判别声音正确与否的过程中出现了盲点。这便使高传真音响的设计与制作变得更难,也更复杂。100年来科学家们致力于高传真重播器材的制作,也陆陆续续订定出一些规格用以辅助音响器材的制作。但我们可以说这些测试规格,可能还不够周详,因此无法就规格的好坏来完全断定传真与否。也就是说规格做的好离高传真可能还一段距离,然而规格做的不好失真大,那就离高传真更遥不可及了。而纯A类的目的就是以降低失真把规格做好为第一优先。
为了这个目的,纯A类也付出了相当的代价,或许我们可以说这是一种浪漫,一种为了追求完美而不惜重资的浪漫。而这种浪漫的可贵在于它是有理论根基的追求完美,不似某些Hi END商品一般,只为浪漫而浪漫的天马行空。
二、付出代价的纯A类
为了得到良好的重播特性,纯A类成就了几乎完美的规格。然而这是需要付出一定代价的,在此我们得先从B类放大器谈起。
先人的智慧B类放大器:
B类放大解决了纯A类的致命伤(低效率),在那个能源危机的战后、耗电量大的产品变的非常没有经济效益,如果能设计出省电且输出功率又大的产品一定更有商机,于是B类放大 器被设计出来且快速的取代了A类放大器。
可是很快的,人们开始发现B类放大器没有A类那么醇厚耐听,且声音变的吵杂、噪耳……,也就是说B类放大成就了高功率与高效率但伴随着失真也大幅的增加了。
折衷选择,AB类放大器:
由于B类放大器的失真最主要是来自于交越失真,如果能损失一点功率而求得低失真是很值得的做法,于是AB类放大器改进了B类的交越失真,成为市场的主流。所谓的AB类放大器简单的说可以算是A类与B类放大器间的折衷选择。
然而事情似乎没那么单纯,AB类仍然存在着刺耳的因素(高次奇数谐波),也就是说在B类放大器中有一种重要的失真,AB类放大也无法克服,那就是转换失真(switching distortion),B类推挽放大的工作特性是当正半周放大元件处于导通时负半周放大元件是处于截止的,当轮到负半波讯号来临时负半周放大元件必须先从截止状态恢复到预备导通状态再进入导通状态,此时负半波才能被正常的放大,反之亦然。也就是说正负半周转换的过程中是需要一些时间来使放大元件处于准备状态,这种于正负半周的转换处所产生的失真即为转换失真。
种种努力之后的结晶:动态A类.
前文所述我们已然知道,不管是B类或者是AB类都无法改变放大元件于正负半周导通与截止所产生失真的事实,在鱼与熊掌难以间得的状况之下,电子线路科学家们用心思索着如何能在同一线路里同时拥有A类的低失真与B类的高效率,在种种努力之下,于1982年动态偏压A类(DYNAMIC BIAS CLASS “A”)正式问市。
它的优点是 拥有A类超低失真的同时又能如同B类不发烫的高效率,而其做法是设计一组浮动的偏压网路使放大元件可以随着音乐讯号的大小而自动改变其偏压的大小,简单的说就是当讯号小的时候,静态电流就小,相反的当讯号增大,静态电流也跟随着增大,如此使放大元件永远跟随着讯号动作再适时的A类状态,而不白白浪费电能,这是一种聪明的作法。
之后与动态A观念相仿的众多新A类如雨后春笋般一个又一个的被快速发展出来,如:Threshold的动态A类, PIONEER 的Non Switching , Technics 的 New Class A(synchro-bias)与浮压A类,JVC的Super A , Onkyo的Linear Swinthing,KRELL的浮动A类等….,严格来说这些新A类放大器不论从设计方向,工作方式,偏压大小都与纯A类放大有别,却因都具有Non-Cutoff的特性而在失真方面能与纯A类相比美。因此不能因为它们不是存A类而否定他们的好。
认清问题:声音的本质
动态A类的研发成功是音响放大器的一项重大突破,它是一种新A类,当然就会有人将它与旧A类(纯A类)相比较。虽然从理论的角度来看它们都是A类,但实际的比较之下他们还是不相同(即使是同一线路架构之下进行比较),纯A类在大多数的状况下还是优于动态A类,于是问题终于慢慢且清晰的浮现出来。那就是对声音本质的认知。
从傅立叶级数的分析中得知,每一个波它等于是基本频率f,二次倍频f2,三次被频f3….重叠而成。e=E1sinωt + E2sin2ωt + E3sin3ωt+…..。这代表着失真低只是放大器的基本要求,谐波因素要对才是重点。前文说过,自然界中声音大多都含有偶次谐波而少有奇次谐波,而在放大器中纯A类由于放大元件永远保持在最直线的工作点,所以理想的纯A类放大器,其产生的谐波也仅有微少的偶次谐波而绝少有奇次谐波的存在,所以能得到更醇厚的声音。
付出代价的纯A类,永远的参考机种
半导体,电子零件的日新月异,纯A类的特性也一直在进步着,只是这种用高成本所堆砌出来的机种一直无法受到一般音响迷或乐迷所采用,毕竟售价实在高昂。试想!一部纯A类50W的功率放大器其重量、体积、散热面积、供电能量…等,可能是一般放大器的数倍或者数十倍甚至百倍之谱,想要多么平价对生产业者而言,是一大难题,再加上「市场有限」的恶性循环,纯A类慢慢变成音响厂家最不想做也不敢做的稀有机种。
不过它的好声却是公认的,高级音响厂家大多会拿它来作为新旧机器间比较的参考基准,高级喇叭厂则用它来驱动新开发之喇叭,用以求得最完美的声音与极致的表现并作为改进的方向,录音室拿它作为录音中或后制作业的监听器材,用以求得最好最真实的录音,杂志社的评比过程中更是常拿它作为参考机种,务期做出最客观的评论。
然而纯A类在市场上的命运虽然精采却不若一般放大器那么风光,诚如之前谈到的它的好处只有一个,而几乎所有的缺点它都有。因此在市场行销上除极少数机种能有不错成绩之外,其余大多仅能少量生产,在效率与效能的竞赛中,纯A类显然不是成功者,因为它的成就只有单方面,那就是完美的声音。
所以当您有机会接触到正统纯A类时,请您用心的去聆赏它所释放出来的声音美学,因为它正代表着一种浪漫、一种精神、一种不惜付出代价只求完美的精神、一种只为美声而不妥协的浪漫。转自 DA&T
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发表于 2009-4-7 11:01 | 显示全部楼层
原帖由 今夜星光 于 2009-4-7 09:04 发表


没说清楚,是否动态A类的谐波失真不同于纯A类?

动态A类已经是很成熟的技术,不少产品都有在用,可能就像汽车的ABS一样,不会再当新技术来宣传了。
国内德颂的超纯甲类,欧博的冷甲类应该都属动态甲类的,以前美国麦理云逊的网站上也有过介绍旗舰上所用的这种技术的文章,可惜是英文,楼主有兴趣可以看看的。
The Use of Adaptive Bias
in Power Amplifiers The stated goals of the Mark Levinson Nº33 Reference Monaural Power Amplifier development project were simple: the new Reference was to improve on the legendary Nº 20.6 (the previous Reference) sonically in every way, while at the same time providing virtually unlimited power into any conceivable load. The functional definition of this latter goal was the ability to behave as a true voltage source with an 8 ohm power rating of at least 300 watts (therefore doubling down to 2400 watts at 1 ohm).
These goals had consequences in virtually every aspect of the design of the Nº 33, ranging from the power supplies to the fully balanced nature of the amplifier topology. Within the narrow scope of this technical paper, however, we will limit the discussion to the effects of these two goals on our decision to develop our own Adaptive Bias scheme for the output stage of the amplifier. (All Mark Levinson 300 Series Dual Monaural Power Amplifiers use the same technology.)
As applied to the output stage, the goal of unsurpassed sonic excellence indicates (among other things) a high level of output bias to minimize crossover distortion introduced when those devices shut off. Specifically, we wanted to exceed the Class A operational area of the Nº20.6, which operates in Class A at 100 watts into an 8 ohm load. We also wanted to avoid any possibility of reverse-biasing an output device. (Reverse-biased transistors are shut off hard, introducing high frequency spikes of crossover distortion.)
The second goal of extremely high power into low impedances requires a large number of output devices to source the required current. The combination of high output bias and a large number of output devices normally results in a huge quiescent current and consequent thermal management problems when the amplifier is at idle. To appreciate the magnitude of the thermal problem introduced by the combination of high bias and many output devices, think about the fact that we felt the thermal management problems of such a design would be prohibitive; then look at the enormous heatsink area available in the vertically-oriented Nº33 as compared to traditional, horizontal amplifier designs. It should be clear that smaller amplifiers with vastly less heatsink area simply cannot support traditional Class A operation at high output currents. The Limitations of Traditional Bias Technologyfile:///F:/技术文档/产品介绍/柯颂产品/文章/Adaptive%20Bias.files/tradbias.gif In a traditionally biased amplifier, a fixed voltage is placed across the output devices, one that is not referenced to the load itself in any way. As the current demanded by the load increases, the voltage across one emitter resistor (on the current sourcing side of the amplifier) increases, while the voltage across the other emitter resistor decreases. When the voltage across the first exceeds the bias level, the second emitter resistor voltage drops to zero, and the output device that would normally be considered the current "sink" is reverse biased. It is this hard turn-off of the output device that Class A operation seeks to minimize by virtue of extremely high bias levels.
Unfortunately, real-world loudspeaker loads exhibit complex impedances that frequently drop below 8 ohms. As the impedance of the load drops, the current it requires increases. This, in turn, increases the voltage across the sourcing emitter resistor more rapidly than would have been the case with an 8 ohm load. As a result, with complex and/or low impedances, even conservatively designed amplifiers that might be characterized as "Class A" will be forced to operate outside Class A parameters.
In theory, the problem of shutting off output devices at low impedances and high currents could be addressed by raising the bias level even further-in effect, to bias for Class A operation at, say, 2 ohms instead of 8 ohms. While this solution would prevent the unwanted transistor turn-off at lower impedances, it would vastly increase the quiescent current. The resultant thermal problems are so severe that we know of no amplifier since the original Mark Levinson ML-2 that has been so biased.
Yet our goals remained: unsurpassed sonic excellence (requiring high bias) and unmatched power (requiring many output devices), the combination resulting in excessive heat. Hence the classic dilemma: how does one design an amplifier with the finesse of a simple, small, single-ended design, but with huge reserves of power needed to fully and accurately reproduce the dynamic range of modern source material?
Variable Bias ExplainedGiven the need to have both a reasonably low quiescent current at idle and a high level of bias at high signal levels, the simplest solution is to modulate the bias level as a function of the input signal. By causing the bias level to track the input voltage proportionally, it would seem that you could have the best of both worlds: relatively low bias under low signal conditions and progressively higher bias as the signal demands.
Unfortunately, variable bias amplifiers have rarely lived up to expectations. In our investigations, it became clear that many of their limitations could be traced to power supply inadequacies. In effect, the varying current requirements of the output stage bias circuitry introduced variations in the power supply. This instability, in turn, wreaked havoc in the sensitive voltage gain stages of the amplifier. With better power supply isolation between different portions of the amplifier, many of these shortcomings can be avoided.
Yet power supply refinements alone could not address a fatal weakness in the implementation of variable bias: merely causing the bias level to track proportionally with the input signal doesn't work.
The simplistic approach of tracking the input signal ignores a crucial element in the circuit-namely, the loudspeaker. In addition to its role as transducer, the loudspeaker load dictates the current required from the amplifier for any given output voltage. With low or complex impedances, even a proportional sliding bias scheme such as described above can easily be forced to shut down the current sink transistors, since the higher current required creates a higher-than-proportional voltage across the sourcing emitter resistor. The resulting reversion to Class B operation reintroduces the crossover distortion that the complex sliding bias circuitry originally sought to avoid.
The Answer: Adaptive BiasIn designing the next generation of Mark Levinson amplifiers, we felt it essential to take into account both the input signal and the load being driven, since both affect the operational condition of the output devices. The result is a circuit that implements the optimal bias at all times between predetermined minimum and maximum levels by including the output current demanded by the loudspeaker in the bias control system.
file:///F:/技术文档/产品介绍/柯颂产品/文章/Adaptive%20Bias.files/n33adpt.gif The key to understanding this approach lies in the use of a reference level for output bias conditions in conjunction with a circuit using a combination of both linear and non-linear elements. This circuit continuously compares the reference level to output conditions. By exploiting the non-linear properties of diodes, a scaled portion of quiescent bias can be removed from the output device which in traditional approaches would be shut off.
Even under the most adverse combination of signal and load conditions, the unused output device is closed down gradually. This stands in stark contrast to a purely linear system, in which the side of the amplifier not responsible for sourcing current simply crashes down to zero current flow and is frequently reverse-biased by a combination of high signal level and low load impedance.
Of course, the proof of the value of this approach is in the performance of the amplifier itself. While it would be inappropriate to attribute the overall performance of the amplifier to any single circuit detail, the high frequency crossover distortions characteristic of even the finest transistor amplifiers (including so-called "Class A" designs) are minimized to a remarkable degree in the new Mark Levinson amplifiers.
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发表于 2009-4-7 11:06 | 显示全部楼层
DA&T 老板兼设计师还是相当有料的..........听过他上我们这电台做过节目嘉宾.....从中收获了一些知识........
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