音频扩大机简介(入门篇)

音频扩大机简介(入门篇)

Amplifier─扩大机，在本文中谈的是音频扩大机audio amplifier。说它是扩大器或放大器都无所谓，大家能确切了解就好。我们先从功能性谈起，再逐渐由浅至深。

音响器材不同的组件各自不同的功能，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」网络，而此反RIAA网络，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唱片的音质不够水平，至今仍有极少数发烧友坚持使用LP。但CD系统在 *** 作上实在方便，损耗性也低，软件也轻巧易于携带；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，其数字音频规格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「录音死循环路」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，为了防止录音死循环路，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 *** 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 *** 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、组件上的限制，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。
分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。或是将晶体管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 *** 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 *** 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。一面看光盘，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 *** 控多样化，都对AV扩大机的销售有直接帮助。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扩大机一直是生产在线的主角。
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仿真各式音乐厅的功效。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 *** 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； *** 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？
我曾经讲过：眼睛长在耳朵的前面，当你观赏电影或盘片，一旦眼睛被画面(电影情结)吸引，你的耳朵就没什么作用了。在杂志上大力鼓吹AC-3及dts的众编辑写手，他的家里几乎都只有一对喇叭！根本不在意有无环绕音效。

晶体管或是真空管？
不仅是音响，就算是比较普及的计算机，其原始组件都是真空管。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。半导体组件兴起后，真空管才逐渐淡出市场。相比之下，半导体固态组件有寿命长、热度低、输出功率高的优点。因此很多厂商也放弃真空管，开始采用固态组件来设计扩大机。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，是成群结队的与晶体管相庭抗礼，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！不论晶体管或真空管，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！

晶体管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。将真空管与晶体管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扩大机百分百都是晶体管机。
在音频放大线路中，许多组件要求配对，特别是输出级主动组件。对于真空管来说，其配对的精准度通常比晶体管低。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。半导体组件，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，因被动组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，但被动组件也不可能轻易达成提供输出电流。有一种被动式前级，内部无任何组件，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 *** 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料无段式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，故组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。

独立组件或OP IC
Hi-End机几乎都使用独立组件，如晶体管、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组件，只是当我们拿IC用在线路中，它的周边组件比较少。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，已在生产在线完成，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，如杜比环绕译码、D/A converter--DAC；完全不可能采用晶体管去构筑。某些高质量IC也很贵，比用独立组件还花钞票，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，故组件排列较不整齐，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。除放大组件外，电源稳压也有IC与独立组件之分。在DAC或日制环绕扩大机中，稳压组件的主角几乎都是三只脚的IC，但若能改成独立组件稳压电路，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。专业器材因联机甚长，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。有些厂商走快捷方式，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 *** 作一段时间后，音质表现才会正常。某些组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。