划时代的随藕式纯A类-DA&T A-25隨藕式純A類綜合擴大機

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A-25隨藕式純A類綜合擴大機設計概要發佈
A-25隨藕式純A類綜合放大器
某些時候堅持不見得是對的。但某些時候堅持卻是進步最重要的支柱。對現實主義者而言，堅持是一種不著邊際的不切實際，然而對完美主義者而言堅持卻是一種精神。不可否認，今日的種種進化都是先人用堅持一點一滴的累積、貢獻出來的。
一、對規格更深沉的認知：
想超越就必須瞭解現狀。很多資深音響玩家會懷疑，數碼科技每日躍進，音響器材的規格愈來愈好，為何整體重播效果卻無法得到相對的滿足？到底音響科技是在進步還是只是在原地踏步。很多人開始強迫自己的耳朵去認同新產品，規格漂亮，聲音也一定更好。然而大多數人的內心還是糾戰著一個問題，新產品到底那裡比較好？為什麼聽了半天總覺得有差異卻不知好在那裡。
以下我們就舉例幾則例子，以規格為出發點、以人耳為中心來進一步解悉，證明您的懷疑是有道理的。
(一)、DVD的規格比CD好，卻普遍被認為DVD沒有CD好聽；CD的規格比LP(黑膠唱片)好，但仍有大多數人認為LP播放的音樂品質比CD更令人動容。雖然LP的噪音多了一點，在這裡我們代入兩種規格：動態範圍(Dynamic Range)與訊噪比(S / N Ratio)。在CD與LP兩者相較之下CD的動態範圍可達96dB(分貝)而LP的動態範圍僅90dB(分貝)左右；在訊噪比部份，CD的訊噪比(S/N)可輕鬆跨越-100 dB以上而LP則小的可憐，一般僅90 dB以下。從以上兩個規格都可看出CD比LP好，但事實上仔細分析之後，LP的聲音之所以較有感染力不是沒有原因的。首先LP在500hz以下其噪訊確實比較大，但在人耳敏感的音頻範圍1K~10Khz其噪訊底層卻比CD來得更低，甚至可達-96 dB以上而CD在這部份則僅-88 dB，這也是為什麼LP的細節比CD豐富的原因。
至於動態範圍是附予音樂活生感的重要因素。不過，人耳並不需要天天聽最大聲與最小聲的絕對比值。反而是相對動態(Relative Dynamic)訊號與訊號間的相對強弱對比才是更重要的層面。而在相對動態的實際測量LP卻比CD高出許多。這也是為什麼LP的聲音比CD更活生更具穿透力的主因，雖然在全頻(20~20Khz)全頻段的規格測試中LP不如CD但重點是人耳並不太需要20hz以下或20khz以上的頻率。至於DVD：絕大多數的資料都必須拿來記錄影像而聲音的資料僅10%以下，無怪乎聲音的表現不盡人意。
(二)、講到頻率大家都會聯想到頻率響應(Frequency Response)。自從DVD、SACD、DVD Audio相繼問市之後，頻寬的競賽似乎就沒有止盡的一直往上要求，大家都在比誰的喇叭、擴大器頻寬比較寬，因為大家都知道SACD的頻寬可達100Khz，為了對應擴大器的頻寬被要求也要最少100K以上，喇叭高音單體也必須隨潮流30K、40K甚至100Khz..。
很多人認為頻率響應愈高，高頻的延伸會更好，甚至期望高頻的量感也會愈豐富，其實這與頻寬的設計要求有些出入。例如：FM收音機頻寬也不過只到16khz，似乎沒多少人會認為其高頻不足；稍早之前的擴大機其頻寬標示也不過20hz~20khz±3 dB也沒多少人反對其高頻延伸不足；既然如此，現在的頻寬要求動不動就是上百khz其目的何在？有何利與弊？
這是一個極複雜的問題，首先我們要先認清人類的聽覺頻寬有多少，一般而言20hz~20khz是公認的極限，實際上大多數人僅能聽到16khz頂多18khz，而且12khz以後正常人的聽感已明顯變弱。也就是說即使聽到16khz人耳能感受的音壓也非常細微；至於20hz以下的超低頻用肉眼就可看到低音單體的劇烈振動，但實際上人類的耳朵卻很難感受得到，有人會很高興的說：[我聽得到]。事實上您聽到的可能不是20hz而是揚聲器因失真分裂而產生的複頻40hz或80hz。
既然人耳的極限為20hz~20khz，那麼頻寬的向上要求有何目的？
首先：頻寬的向上要求是為了使20khz以內的失真與相位差降低，第二為保留完整的諧波成份，第三是增加線路的穩定性。可惜的是市面上很多產品僅顧及到頻寬的要求而忘了真正的重點導致主要聆聽的範圍特性反而變得更差。因此這種本末倒置的商品還不如早期僅致力於20~20khz的產品。再說頻寬增加了也意味著很多不必要的諧波將被複製放大或自我產生造成相互調變而使聲音變得更毛噪吵雜。
所以增加頻寬是件好事，但如果設計方向錯了或不懂如何解決問題僅一味的增加頻寬那絕非正確。其實早期的設計師也想到了這一點如：Mark Levinson的一代名機No20.5在解除限頻之後發現其增益頻寬積(GB)竟高達數Mhz然而設計者反而將頻寬限制在20~20khz±3 dB。由此可見正確的設計觀念是很重要的。
(三)、優秀的放大器其實不太在頻寬上作文章反而注重的是迴轉率(Slewing Rate)，資深的設計師大都知道我們上述有關頻寬的問題，因此他們更要求的是如何在不增加失真的情況下增加線路的迴轉率。因為這代表著線路對訊號的反應速度，速度愈快愈能完整呈現訊號在各種不同頻率的原貌，(在A-50一文我們曾提到迴轉率與實際聽感的相對比較，有興趣的朋友請自行查閱)。
(四)、失真！！現今的音響技術放大器的失真幾乎都相當低，甚至常可以看到0.001%以下的規格，然而失真低又不見得更好聽，表面上看來好像沒什麼道理。其實失真是一門大學問，在此我們把失真分為狹義和廣義兩個部份，首先狹義的部份：用目前測量的規範與測量儀器所量測出來的數據，如THD(總諧波失真)ID(內調失真)，TIM(暫態互調失真)等。然而一般消費者能看得到的大多只是一個數字如：0.01%，這個數字是很抽象的。甚至無法代表實際的內在(或者我們該說整個量測規範及標稱法太古老了)。失真的分析到最後不外乎是諧波增減的問題，然而諧波成份有分奇次與偶次相對比例的問題，光從這點就無法用一個數字來表示，人類研究家早就發現人對奇次諧波與偶次諧波的反應是絕然不同的。簡單的說如果是偶次即使是1%甚至10%人類的聽覺也不會覺得有多大的痛苦，只會覺得聲音好像變了，反之如果是奇次那怕只有0.1%人耳都會覺得不舒服。因此當我們看到THD＝0.01%的數字我們並無法得知其諧波成份更徨論成份的比例與分佈情形，簡而言之這個數字僅供參考並非絕對比較值。這也就是有些器材失真不低但依然好聽，有些則失真不高但很難聽的原因。理想上我們會期望失真低而且其成份為偶次遠大於奇次甚至分佈的範圍愈小愈好，最好是無諧波成份。
廣義的部份：不像真的就是有失真，這個答案很好但無法分析，在此我們依然引用諧波的方式來做概略說明；例如大提琴拉出單一弦音，它在波形分析中會出現一個主波及數個諧波，這些波同時組合在一起就成為您所聽到的聲音，如果在重播當中這些諧波的結構比例變了，那代表您所聽到的聲音不再是原來的樣子，在現實中這是肯定存在的，因為世界上幾乎沒有一個喇叭在一個空間內能完全得到平坦的響應並且不產生多餘的諧波或共振，這也就是每一款喇叭都有其不同音色的主因。當然也意味著喇叭與空間有絕對的關聯性。
(五)、談到喇叭有一樣規格大家一定不陌生那就是阻抗(IMPEDANCE)。一般而言常聽到如8Ω、6Ω或者是4Ω。這些阻抗與擴大器搭配會有何關聯？
以100W(8Ω)的擴大器而言，理論上當喇叭阻抗下降一倍(4Ω)則放大器必須輸出200W，也就是放大器的輸出電壓不變電流增加一倍。換個角度也就是8Ω時放大器必須輸出5A峰質電流；4Ω時放大器則必須輸出10A的峰質電流。如果事情是如此單純那麼搭配就不再是一門學問。事實上放大器因為有內阻的存在導致功率輸出不可能百分之百倍增，有一部份的功率會被內阻消耗掉進而轉換成放大器的熱能。因此實際上頂多只能接近200W不可能等於200W；如果放大器的內阻很大或者電流供應不足那事情將會變得很複雜，因為沒有一個喇叭其阻抗是恆定質，說得更直接點，一般8Ω喇叭其阻抗會隨著不同頻率而產生不同的阻抗變化，有可能在5~30Ω間變化，8Ω只是個平均值，而4Ω喇叭則可能在2Ω~30Ω間變化。我們剛剛提到4Ω時放大器必須輸出10A，那2Ω呢？當然是20A。如果該放大器無法輸出此電流或內阻過大則功率勢必往下掉，也就產生了推動不良或無法推動而跳機。
放大器的內阻在規格上常以阻尼因素(Damping Factor)來表示，阻尼因素越高代表著內阻越低，驅動能力也越強，但有些人不太喜歡阻尼太高，那是因為放大器的控制力太好，導致喇叭的低頻收縮太快太乾淨，產生在聽感上的不習慣，覺得低頻太少或太短，往往這不是放大器的錯，而是喇叭設計的問題。一個優秀的喇叭是應該能夠表現極快速又低沉無染的低頻而不是渾渾糊糊的假性低沉。如此才能體會音樂的精采之處。
說了這麼多！我們要闡述的意識是：規格是很重要的，是有其價值的。問題在於我們對規格的認識有多少？是否真的瞭解規格的奧義，而我們最怕的是一個不認識規格的人在大肆否認規格存在的意義，因為這將毀掉先人的智慧也將毀掉未來進步的基礎。
當純A類不再是純A類:
純A類的優點在此我們不再贅述敬請參考A50一文。為什麼純A類會不再是純A類？先前我們提到喇叭的阻抗並非一恆定值；而純A類的設定是依負載來計算的。例如100W(8Ω)其峰值輸出電壓為40V，最大輸出電流為5A。因此其靜態電流應設定在2.5A，同理如果負載阻抗為4Ω則其靜態電流應為5A，如果是2Ω則應為10A，或許您會認為為何不乾脆把靜態電流設定在10A？事實上如果是這樣則其消耗功率將會高達2000W以上相當於2台電鍋同時在煮飯，而且產生的熱能更是需要龐大的散熱器來散熱，這是很浪費而不切實際的，況且煮飯頂多十幾分鐘，而聽音樂可能長達數小時，所須的電費更是可觀。
因此純A類絕對可能不再是純A類，唯有不斷的隨藕適時改變靜態電流才有可能讓放大器永遠處於純A類狀態得到全頻域永遠的低失真。然而當事情發生了再來調整已經太慢，就好像獅子大開口才給他食物一樣，在獅子大開口之前其實獅子已經餓壞了。要嘛就讓它更完美，在事情未發生之前就先補足電流就如同獅子還沒餓就餵食，這樣獅子就不會呈現極端的攻擊性，除非您威脅到它的生存。而A-25的革命性設計出發點就在於此。
A-25放大器的基本真髓
一如往常我們會將各級放大設計到最合理，因此重點就會落在BIAS(偏壓電路)身上，我們花了很長的時間在設計BIAS如何自我調整呈現永遠的純A類，一方面要對應喇叭阻抗隨時調整一方面更要再訊號未反應到喇叭之前先預置適當的偏壓，使功率級的能量轉換進乎完美，諧波成份盡乎理想。說穿了就是：訊號一有變化就先提升電流然後再比對喇叭阻抗的變化取得最佳的偏壓值，而前提是BIAS所用的零件必須遠快於放大器的速度。
在第二級增益迴路中，除了取得推動級與功率級所需的標準A類偏壓之外，更進一步的利用自我偏壓提升電路，將增益級所運作的訊號反應在偏壓線路上，經過計算轉換成實際的偏壓訊號，這個增量用以確保提供更高的偏壓電壓以應付輸出級更大驅動電流所追加的動態偏壓。
喇叭的阻抗大小與放大器實際的輸出電壓將揉合成功率級所流動的電流，檢知此電流在利用 I / V converter 技術轉換成電壓再與自我偏壓提升電路進行差補計算，即可得到一精確偏壓，而且此偏壓將隨著任何訊號與喇叭阻抗的變化隨時自我調整。因此我們稱之為隨藕式純A類。
除此之外放大線路本身的迴轉率也是A-25強調的重點，由於功率放大器其電壓增益無須太高，因此A-25採用兩級串疊增益線路其增益頻寬積輕易超越100Mhz，而迴轉率更可高達1000V/µs以上，如此高規格來應付音頻(20hz~20khz)變化可謂輕而易舉。
在線路當中我們加入些許補償電容，使線路動作更為安定，也許有人認為加入補償電容代表線路不夠完美，其實這是不正確的觀念。當線路有能力處理到極高頻或極細微訊號時，其線路之每一零件乃至PC板對週邊的敏感度也愈高，甚至連看不到的潛佈電容與雜散電容都會影響放大品質甚巨，適當的補償電容使其避免產生不必要的極點現象(Pole)是很重要的。
最後我們將允許輸入的頻率限頻於100khz以內，因為過高的輸入頻率對聲音品質是沒有幫助的，反而讓放大器去工作無謂的功，例如：訊號源192k或2.828Mhz的取樣頻率。
A25整體內部設計
有了極優秀的放大性能，如果周邊配置不夠完善一切將前功盡棄，在整體配置上簡明如下：
(一)、首先訊號進入A25之後即會被分配到兩組完全獨立的輸入選擇系統，擔任切換的元件是全密閉式白金接點超低接面阻抗的繼電器，在此我們堅決不採用波段開關與電子開關(多工器)，因為這兩種元件一個容易產生接點老化問題，一個則音染太嚴重。
(二)、為了完全避免串音(Crosstalk)產生不良調變現象，在此A-25採用完全獨立數位音量控制的方式(雖然CS3310有能力同時處理兩聲道但要發揮其極限特性，我們決定一顆獨立處理一聲道，將Crosstalk降到最低)。
(三)、數位控制系統：數位程式是求得精準控制的良好方式，但有了程式也代表多了一個或一個以上的時基(Clock)，一般而言若將數位與線性線路同置於一機箱內，Clock干擾是相當難處理的，這須要精確的運用防干擾技術，在A-25中首先我們將時基上調到24Mhz，這個頻率是音頻的數千倍以上，目的就在於盡量將時基頻率遠離音頻範圍。再者整體控制線路其電源迴路是必須講究低內阻與絕對的隔離，因為數位控制與Clock基本上都是方波，這些方波的諧波可以很輕易透過各種形式去干擾放大品質，因此A-25整體數位控制系統其電源迴路是完全獨立甚至連接地迴路也仔細考慮落地問題。
(四)、一如A-50為了使放大器能擁有良好的工作環境(電源)穩壓器的使用是免不了的，穩壓線路的設計考究的不僅電源要非常乾淨，更重要的是內阻要夠低而且能量要絕對充裕，A-25增益級每聲道的濾波電容有6600µF，兩聲道總合13200µF，一般而言這些容量已足夠供應一般後級使用，而在A-25這僅是供給增益級使用而已。
以25W的功率設定計算，增益級的供應電壓約±25V就足夠了，而A-25的供應電壓卻高達±40V。我們很清楚提高供應電壓會增加些許消耗功率與熱能，但為了使半導體有更寬廣的線性工作區來降低失真這些損失是非常值得的，而且提高工作電壓的另一項好處是可以大幅增加迴轉率。
(五)、每聲道使用三對高功率MOSFET，雖然現在很流行僅使用一對功率晶體來完成輸出級的設計(他們認為唯有如此才不會有腳步不一或長短腳的現象)這種太擬人化的思維我們不能完全認同，雖然我們不否認僅使用一對的確有其某方面的優點，只要謹慎選配零件多對並聯使用將取得更全面性的優勢。例如：可以大幅降低半導體內的空穴儲藏效應(Hold Storage Effect)、降低TIM失真、使半導體工作於更線性的特性曲線部份、降低雜音指數、分擔熱能散發、工作更穩定...等等諸多優點。唯須要講究的是精配與慎選零件，即使功率晶體的周邊配件那怕是一顆電阻一樣馬虎不得。
因此我們要強調的是：音響是一門精確的技術，不是一廂情願的玄學。
(六)、絕對充裕的能源供應，A-25使用了一顆超過1500VA的環形變壓器與80000µF的快速電容，無非就是要供給功率級有絕對寬裕的能源。簡單來說：放大器是一種能量轉移的線路，而其能源是來自於電源線路，所以充裕的能源是絕對必要的。
或許有人會說1500VA已相當於2馬力。25W的功率放大器有須要如此浪費嗎？無端的追加成本有意義嗎？先前我們曾提到喇叭阻抗並非一恆定值，很有可能在某些頻率其阻抗會掉到僅2Ω或更低，以2Ω來計算A-25的輸出電流將高達10A，而兩聲道若同時發生則20A的輸出電流是跑不掉的，為了極致完美我們不放過任何一種可能，或許這種完美心態就是高級音響與一般音響器材最大的差異：講究而不將就。
A-25的操控介面
A-25的面板上僅有2個按鍵與一旋鈕，為了使A-25的操作更簡捷，我們將不必要的功能去除，僅留下一個電源鍵一個輸入選擇鍵與一個旋鈕。
雖然如此，A-25的內部是由程式在做精確的管理與控制。A-25在通電之後，面板的Power燈會呈現閃爍狀態(待機)，此時程式會發出指令使各部份的供電保留在低限值，(也就是俗稱的睡眠狀態)當按下電源鍵後線路將迅速的被激活，在更短的時間之內進入最佳狀態。
A-25共支援5組輸入選擇，包含3組RCA、一組直入後級與一組平衡輸入，並且同時支援一組前級輸出。值得強調的是A-25的平衡輸入方式是採用真平衡轉換方式，如果來源訊號的平衡程度不好，相位不準或是假平衡，效果將會大打折扣，若是如此我們會建議還不如用RCA方式傳輸。
而面板的選擇鍵採用循環選擇方式，並且會記憶前一次您所選擇的輸入組態，當您下次開機時系統會自動選擇您上一次聆聽的訊源，不過音量卻會歸零，避免受到前次音量大小的驚嚇。
A-25的音量旋鈕是360°無段的編碼器，您旋轉時顯示窗會告訴您所轉的音量有多少，並且程式會去控制出精準的音量輸出，為了更細膩的控制音量A-25提供230段的細分，每上升或下降一格為0.5dB。
關於功率
有人常問到：純A類25W相當於AB類幾瓦？D類幾瓦？…等關於瓦特數的問題，其實25W就是25W無分何類放大的區別。
功率(P)等於電壓(V)與電流(I)之乘積(P=VI)。而電流的大小則是由電壓與阻抗(R)來決定(I=V ÷ R) 所以P=V² ÷ R。以A-25為例：峰值電壓輸出為20V所以均方根值為20V
÷√2 =14.142V。假設喇叭阻抗為8Ω則其功率為(14.142)² ÷ 8=25W。上述計算式在各類型放大都是相同的。因此純A類25W等於AB類25W也等於D類25W。
納悶的是絕大多數的人都有相同的感覺，純A類的推力比AB類強，而AB類又比D類強。就如同D類放大其功率大多在數百瓦甚至千瓦之間，而AB類的功率則在數十到數百瓦之間，至於純A類則大多數在百瓦以內，若以等值的功率來比較純A類似乎優於其它各類型放大。其實這是能量轉移的問題，喇叭的阻抗雖然標稱為8Ω但非一恆定值，再加上電感性或電容性的特質，使得電壓與電流的相位不會一致，導致實際的功率轉移與原始計算值有相當的落差。純A類由於其靜態電流甚大，因此不論電流的扇出或吸入都比其他類型的速度快上許多，並且純A類的電源能量要求很高，往往較能輕鬆應付喇叭非恆定阻抗所需的電流。再者純A類放大其反應在喇叭的諧波成份很完整，因此不論大小聲其聲音本質均屬醇厚而飽滿。這也就是為什麼純A類的驅動力會讓人認為優於高功率AB類或D類的原因。
至於A-25的隨藕式純A類更是A類之最，其純A類的本質加上隨藕式自我偏壓調整，使放大器無論何時均工作於理想狀態，完美的去控制喇叭作動，將喇叭的電感性或電容性產生的相位問題降到最低。
搭配
功率的大小與播放品質或許有間接關聯，但無絕對的關係，能否將喇叭控制得宜才是最主要關鍵，當然在某些場合音壓是被考量的第一要素，如：P. A音響或舞台音響高功率搭配超高效率喇叭是不二法門，然而家用音響講究的是重播的傳真性與音樂質感，只要能得到滿足的音壓即可。
一般而言功率小的放大器不宜搭配效率過低的喇叭(85 dB以下)，這倒不是推得動或推不動的問題，而是低效率喇叭若要得到足夠的音壓其使用的放大器功率必須很高。早期以82 dB效率的喇叭動用數百瓦的功率放大器伺候它是很平常的事，不過拜喇叭科技進步所賜，現今的喇叭效率大多在88 dB以上85 dB以下的喇叭已不多見。
很多人會直覺的認為大型落地喇叭宜搭配高功率機器，而書架型小喇叭則適合搭配中小功率的放大器，事實上從理論的角度來看恰好有點相反，一般書架喇叭其低頻效能較差，為了得到更完整的低頻效能較大功率反而會有不錯的表現(當然也必須視空間大小而定)。而落地喇叭由於低頻較好且效率也一向較高，功率反而無須太大。唯大型落地喇叭有可能喇叭單體尺寸較大也較多所須的驅動電流也較大，所以大電流的放大器是不可或缺的。
A-25本質上是一台中功率的綜合放大器(25W / 8Ω 50W / 4Ω)不過卻是一台道道地地的高電流放大器，只要所搭配的喇叭效率不低於88dB，它所能輸出的電流是絕對可觀的，因此不論書架或落地喇叭它都能勝任愉快，但如果能搭配優質落地喇叭您將更能體會完整的音樂饗宴。
一如A-50我們對A-25的設計與製作依然有著諸多堅持，誠如開頭所言：堅持是進步的重要支柱。雖然A-25無法如A-50能擁有200W純A類無堅不催的終極性能，然而對大多數使用者來說A-25無非創造了一種新的可能，完美無暇的再生音樂本質與極簡的系統搭配，您只需一台良好的訊號源，加上A-25與一對優質喇叭，獲得美妙的聲音就是如此簡單。
本著尊重聲音的精神，一點一滴不斷的實驗與研究，將理論與實際精確的揉合所成就的A-25，就如同太極武術般，剛柔並濟、勁發自如。

[ 本帖最后由 jinerduo 于 2009-12-9 00:27 编辑 ]

jinerduo

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