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如 何 挑 選 後 級 ... 音 質
研究完後級和喇叭的關係 (功率、阻抗問題),
那麼,後級本身有沒有要注意的呢 ?!
...
當然有 !!!
我們還要關心...
1. 後級是如何放大 : 放大模式。
2. 後級是如何工作 : 工作類別。
因為,這關係到後級本身的... 音質 (也和音響性也有關)。
...
音響圈中,一定很常聽到...
為什麼有人一定要單端 A 類擴大機 ?!
買得到單端 A 類的晶體機嗎 ?!
有沒有單端 AB 類擴大機 ?!
如果單端 A 類 (並聯)、推挽 A 類的功率差不多,哪一種比較好 ?!
推挽 AB 類的擴大機是不是就很差 ?!
等等...
...
你知道這些問題的答案嗎 ?!
...
放大模式 : 單端 Single-Ended (SE) vs. 推挽 Push-Pull (PP)
單端 : 只用一個放大元件,負責全波的放大。
推挽 : 由不同的兩個放大元件,分別負責正半波及負半波放大,一 "推 Push" 一 "挽 Pull"。
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用兩個元件來放大,當然會比只用一個元件更夠力。
但是把波形分成兩半處理,就會有正半波與負半波錯開,接得不是那麼順暢的情形,
這就是 "交越失真 Cross-Over Distortion"。
https://en.wikipedia.org/wiki/Crossover_distortion
另外,當一邊的元件放大正半波時,另一邊的則休息,
反之,當另一邊元件放大負半波時,則換一邊休息。
在元件運作 (開) 與休息 (關) 之間,又會產生 "開關失真 Switching Distortion"。
所以...
單端 : 失真低,音質佳,但功率較小,頻寬較窄。
推挽 : 功率較大,也因夠力使得兩端延伸較佳,但失真較高,音質較差。
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對電晶體後級而言,
為了發揮電晶體 vs. 真空管的主要優勢... 功率,
(否則還要電晶體幹嘛 ?!)
99.99 % 是 "推挽式"。
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對真空管後級而言,
則正好相反,通常以音質為優先。
但在實際應用上,功率也不能不顧,所以又會出現三種狀況...
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單端 (SE)
左右聲道各只有一支真空管負責放大。
線路最單純,誤差最少,音質最佳,但輸出功率很小。
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單端並聯 (PS 或 PSE)
左右聲道各用兩支以上 (不限單或雙數) 的真空管 "並聯 Parallel",
以求增加功率 (但仍不及 "推挽" 多),並保有單端優點。
但並聯也有其缺點... 會因為不同 (兩個以上) 放大元件的特性有差異,使得聚焦較不準,聲音較為模糊。
所以,使用並聯設計的管機,其真空管一定要配對。
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P.S. 有些真空管,表面看起來是一支,但內部結構卻是兩支並聯。
所以,採用此種真空管的擴大機,就算每聲道只用一支,看似 "單端",但實則是 "單端並聯"。
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推挽 (PP)
左右聲道各用兩支以上 (以 2 的倍數增加) 的真空管,分別負責正半波及負半波放大。
輸出功率可以較大,但誤差也較多,音質較差。
(管機若設計成 "並聯推挽 (PPP)",則輸出功率可以最大,但音質會更差,一般不會如此設計)
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工作類別 : A 類 vs. B 類 vs. AB 類
了解放大模式後,我們再來了解工作類別。
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所有的電子元件,包括放大元件,不論是電晶體,或真空管,都有其個別的工作特性。
雖然有某些元件的 "工作特性曲線 Operating Characteristic Curve" 較佳 (線性部分較多),
(視原始設計、製造品質而定)
但總免不了仍有非線性階段。
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因為放大元件不可能完全理想 (完全線性),
讓放大的過程,除了該有的放大 (主訊號),
還多了一些原訊號的 2 倍、3 倍、4 倍... 的頻率成分 (即 2 次、3 次、4 次... 諧波失真)。
這些諧波失真,雖然於佔比小 (相較於主訊號),但畢竟還是會影響主訊號,累加起來,會讓輸出波形越來越走樣。
偶次諧波失真 Even-order HD : 會造成波形的正負半周不對稱,對聽感的影響較小。
奇次諧波失真 Odd-order HD : 會造成波形的不線性 (不圓滑,或歪七扭八的正弦波),對聽感的影響較大。
兩者合稱為... "總諧波失真 Total Harmonic Distortion (THD)"。
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如果放大元件只工作在線性階段,那麼... 只有偶次諧波失真,無 (或較少) 奇次諧波失真。
如果放大元件工作在線性 + 非線性階段,那麼... 除了偶次諧波失真,也有 (或較多) 奇次諧波失真。
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A 類 (Class-A)
放大元件,要負責放大整個波形 (正半波 & 負半波),
也就是在訊號輸入的時間中,100 % 都要工作。
也因此,電流要 100 & 保持流動,所以耗電,
也容易發熱,零件容易老化、損壞。
輸出訊號,除了振幅,可以和輸入訊號幾乎相同 (沒有交越失真),最接近原汁原味。
但效率低,功率小。
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P.S. A 類擴大機,因波形比較圓滑,音質當然比 AB 類好。
又因波形也較為完整 (尤其在波峰、波谷處),振幅較為完全,可以呈現更大的響度、動態,聲音也比較飽滿、立體。
另外,因為 A 類擴大機比較耗電,需要比較大的電容,而充裕的電容,又可以讓擴大機在驅動喇叭時更為夠力。
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B 類 (Class-B)
放大元件,只負責放大正半波或負半波,
也就是放大元件只有 50 % 的時間在工作,
沒訊號 (不屬於它負責的那半波) 就不導通,電流不必隨時保持流動,
可以大幅減少耗電,降低溫度。
因為有兩個放大元件來負責放大,自然比較有效率,功率較大。
然後,正半波 + 負半波再合併,輸出一個完整訊號。
但正半波、負半波的合併,並不一定能很線性,可能會有間隙,就是... 交越失真 (如同 "推挽" 的情形)。
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P.S. 音響界對音質頗為要求,就算不必純 A 類,至少也應該要有 AB 類的水準,
況且,通常 AB 類就能有足夠的功率,自然也不需要 B 類,
所以市面上也就少有什麼 "純 B 類" 擴大機 (但也有例外,如 : Naim Nait)。
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動態 A 類 (Dynamic Class-A)
另外,還有所謂的 "動態 A 類"...
就是設計一套機制,可以控制電流,需要時大一點,不需要時就小一點,
就不會一直都那麼耗電,發高熱。
即使都稱為 "動態 A 類",也未必都完全相同,
不同的廠商有不同的技術,需視線路設計而定。
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AB 類 (Class-AB)
放大元件,在訊號輸入時間的 50 % - 99 % 工作,
輸出的波形,比半個波多,但並不完整,會被切掉一部分。
而實際有多少,則須視線路設計而定,
如果比例比較高 (較接近 99 %),就是 AB 類偏 A 類的方式,
如果比例比較低 (較接近 50 %),就是 AB 類偏 B 類的方式。
雖然比 B 類的工作時間長,輸出波形也比半個波多,
但還是分成正半波、負半交工作,再合成一個完整波形輸出,
交越失真還是會有,只是程度沒 B 類那麼大 (因為訊號有重疊部分)。
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C 類 (Class-C)
其實,還有 C 類... 效率更高,但音質更差。
基本上,不適合用在聲頻放大電路上,更別說 Hi-End 界了,
所以我們就不多說了,以免這頁面太複雜。
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結合 放大模式 + 工作類別,我們可以將擴大機分成幾種型式...
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單端 A 類
失真 : 無 (指以上所論及的失真而言,至於其它種類的失真,則另當別論)。
機種 : 晶體機幾乎沒有,管機則以直熱式三極管機居多 (其它功率管少用此設計)。
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我們常聽說... 單端 A 類的擴大機是多好又多好。
站在失真、音質的角度,確實如此。
只不過... 其輸出功率實在太小,通常只適合效率非常高 (通常指 > 96 dB) 的喇叭,用途相當受限。
每聲道用一支 2A3、300B 只有 3、8 瓦,
就算用 211、845 也不過 20、25 瓦。
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範例 : 單端 A 類 - 晶體機
Pass 早期的 Aleph 系列,雖號稱 "單端",但並不完全是,只能說是... "類似單端"。
單端 A 類的晶體機,幾乎不存在,不必癡心妄想。
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範例 : 單端 A 類 - 管機
Air Tight ATM-300 : 每聲道 300B x 1,8 W
Audio Note Jinro : 每聲道 211 x 1,18 W
Cary CAD-2A3 SE : 每聲道 2A3 x 1,3.5 W
Raphaelite DSK6L : 每聲道 6L6 x 1,5.5 W (6L6 甚少用此設計)
Triode TRV-A88SE : 每聲道 KT88 x 1,12 W (KT88 甚少用此設計)
Unison Research Simply 2 : 每聲道 EL34 x 1,12 W (EL34 甚少用此設計)
Unison Research Simply 845 : 每聲道 845 x 1,24 W
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單端並聯 A 類
失真 : 無,但有並聯的特性差異。
機種 : 晶體機幾乎沒有,管機有少數 (三極管較常如此設計)。
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採用單端並聯 A 類,或推挽 A 類的設計,功率通常會差不多,哪一種音質比較好呢 ?!
Unison Research 的設計理念,剛好可以拿來做參考。
它對 "推挽" 可以說是... 嫉惡如仇。
若不要求大功率,一定採單端設計,
若要多一點功率,一定採用 "單端 + 並聯",絕不使用 "推挽"。
(近年來,才開始出現少數推挽機種)
這種設計,在直熱式三極管上,為了維持 "單端" 的音質優勢,又要多一點功率,不算稀奇。
但用在 EL34、KT88 的管機上,就很特別了。
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P.S. 管機使用 "並聯" 設計,除了音質,
還有一個額外的好處... 可以有較大的電流,較適合對付阻抗較低的喇叭 (以管機而言)。
Stereo Sound 雜誌就常說... Unison Research 的單端並聯管機,雖然功率不過數十瓦,但推起難搞的 B&W 800D,倒是出乎意料的夠力。
(當然,仍不足以和大電流晶體機相較)
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範例 : 單端並聯 A 類 - 晶體機
Pass 後來的 XA 系列,是 "A 類" 沒錯,是 "並聯" 也沒錯,卻不完全是 "單端"。
其結構等同於並聯的 Aleph 系列,理應算... "類似單端 + 並聯"。
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範例 : 單端並聯 A 類 - 管機
Absolare 845 SE : 每聲道 845 x 2,52 W
Audio Note Conquest : 每聲道 300B x 2,18 W
Kondo Neiro : 每聲道 2A3 x 2,8 W
Leak TL12 : 每聲道 6L6 x 2,12 W
Triode TRX-M845 : 每聲道 211 (或 845) x 2,50 W
Unison Research Sinfonia : 每聲道 KT88 x 2,25 W (超 A 類,只在非常線性的階段工作)
Unison Research S9 : 每聲道 EL34 x 2,30 W
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P.S. 為什麼沒有單端 AB 類、單端 B 類呢 ?!
這是因為單端只靠單一放大元件,
但 AB 類、B 類的工作時間又不是 100 %,
豈非有部分時間唱空城計 ?! 訊號不完整 ?!
況且,都已經為了追求高功率,犧牲失真,設計成 AB 類了,
若又再犧牲功率,追求低失真,採用單端設計,
豈非自相矛盾 ?!
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推挽 A 類
聽起來很矛盾,怎麼會推晚 ?! 又是 A 類 ?!
其實放大元件還是放大整個波,只是一個正波開始,一個負波開始,
再把反向的反向,再兩個合併輸出。
這完全是為功率著想,
而且還可以減少了因為單個放大元件的非線性所引起的諧波失真。
但若推挽的兩個放大元件特性不同,可能放大的結果不太一樣,再合併的波形也不會完美,
所以放大元件要配對。
失真 : 有交越 + 開關失真 + 偶次諧波失真。
機種 : 所謂的 "純 A 類" 晶體機都屬此類,而管機則有一部分 (比單端並聯 A 類多一些)。
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這是一種折衷的設計,既有 "推挽" 的大功率,但又能保有 "A 類" 的音質。
比起 "單端並聯 A 類",
因功率可以稍多一些,設計又較單純,一般較為常見。
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範例 : 推挽 A 類 - 晶體機
Accuphase A200 : 100 W (8 Ω)
FM Acoustics FM 411 : 160 W (8 Ω)
Gryphon Mephisto : 175 W (8 Ω)
Krell KSA-100 : 100 W (8 Ω)
Mark Levinson ML-2 : 25 W (8 Ω)
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範例 : 推挽 A 類 - 管機
Audiomat Opera : 每聲道 EL34 x 2,30 W
Audion Silver Night : 每聲道 300B x 2,20 W
Cary CAD-805 : 每聲道 211 x 2,50 W
Nagra VPA : 每聲道 845 x 2,50 W
Quad II : 每聲道 6L6 x 2,15 W
Triode TRX-88PP : 每聲道 KT88 x 4,50 W (推挽 + 並聯)
Triode-Lab 2A3GT : 每聲道 2A3 x 2,10 W
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推挽 AB 類
失真 : 有交越 + 開關 + 偶次諧波失真 + 較少的奇次諧波失真。
機種 : 大多數晶體機、管機都屬此類。
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推挽 AB 類的失真那麼多,為什麼市面上的擴大機多屬此類 ?!
因為... 只要設計得好,零件用得夠好,這些失真可以控制在一定程度內。
或者... 你的喇叭、耳朵不夠靈敏,這些失真也不一定能聽得出來。
既然如此,那 "功率" 當然是越多越好。
像是經典晶體機 Jeff Rowland Concentra、Mbl 9011... 或經典管機 Marantz 9、Mcintosh MC275...
有人嫌它們音質不好嗎 ?!
不過,直熱式三極管的優勢,就是極致的音質,所以很少用此種設計。
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範例 : 推挽 AB 類 - 晶體機
Goldmund Telos 1000 : 250 W (8 Ω)
Jeff Rowland Concentra : 100 W (8 Ω)
Mbl 9011 : 440 W (8 Ω)
Pass X150 : 150 W (8 Ω)
Soulution 701 : 150 W (8 Ω)
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範例 : 推挽 AB 類 - 管機
Audio Space AS-6IREB : 每聲道 300B x 2,23 W (300B 甚少用此設計)
Fisher 500-C : 每聲道 7591 x 2,30 W
Lamm ML 1.1 : 每聲道 6C33 x 2,90 W
Marantz 9 : 每聲道 EL34 x 4,70 W
Mcintosh MC275 : 每聲道 KT88 x 2,75 W
Sansui AU-111 : 每聲道 6L6 x 2,45 W
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D 類 (Class-D)
失真 : 有較大的奇次諧波失真。
機種 : D 類擴大機。
...
D 類擴大機 (或稱 PWM 擴大機),就是所謂的數位擴大機。
簡單來說,就是將類比訊號轉換為脈衝訊號 (PWM,Pulse Width Modulation),然後經過放大,最後再還原成類比訊號,輸出。
優點 : 效率很高 (功率可以很大),耗電很少,溫度很低,體積很小。
缺點 : 輸出波形不完美 (數位訊號再怎麼努力還原,波形還是會有鋸齒狀,無法和類比訊號一樣圓滑),且訊號易受電源干擾。
...
什麼時候需要 D 類擴大機呢 ?!
如果喇叭的單體眾多,難以完全掌控,D 類擴大機有強大功率與控制能力。
如 : Nola。
如果喇叭的低頻很難推,或低頻比較鬆散、虛浮,D 類擴大機有結實夠力的低音。
如 : Vivid。
如果你喜歡敲擊樂器 (如鼓)、撥弦樂器 (如吉他),或用在家庭劇院 (看電影),D 類擴大機有非常好的速度、動態。
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範例 : D 類 - 晶體機
Anthem Statement M1 : 1000 W (8 Ω)
Devialet D-Premier : 180 W (8 Ω)
Jeff Rowland Continuum : 500 W (8 Ω)
Linn Klimax Solo : 290 W (8 Ω)
Nuforce Reference 18 : 175 W (8 Ω)
...
就這裡提到的失真 : 交越、開關、偶次諧波、奇次諧波而言...
"奇次諧波失真" 是最嚴重的一種,
"偶次諧波失真" 其次,"交越失真" 再其次,"開關失真" 則最輕微,
(至於並聯的所產生特性差異,則須視程度而定)
這也就是說... 就音質而言,單端 A 類 > 單端 A 類 (並聯) > 推挽 A 類 > 推挽 AB 類 > D 類。
但是...
擴大機如果沒有足夠的功率,或無法與喇叭的阻抗配合,
那麼,音質再好也無從發揮,
所以,功率、阻抗的重要性,仍勝過音質 (失真)。
這也就是說... D 類擴大機也不是一無是處,仍有場合可以派上用場。
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