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後級 - 型式


在研究後級 Power Amplifier 的規格之前,我們要先搞清楚它們的型式。

後級的型式,並非指電晶體機 vs. 真空管機,

而是涉及...

1. 後級如何放大 : 放大模式。

2. 後級如何工作 : 工作類別。

因為涉及複雜的電子電路,不是一般人所容易了解,在此我們盡量以最簡單的方式說明。

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放大模式 : 單端 Single-End (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" 一 "挽"。

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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"。

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,就會產生 "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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對電晶體而言,

因為具有互補對稱的特性,可以單端,也可以推挽。

因此,大多數電晶體後級,為了發揮工作效率,

大多是 "單端推挽 (SEPP)" 式 (實際上仍屬 "推挽 (PP)" 式)。

只有極少數機種,為了音質,設計成 "單端 (SE)" 式。

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但對真空管而言,

不是單端,就是推挽,兩者是不能同時存在的。

不過,大多數真空管的功率很有限,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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並聯單端 (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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推挽 (PP)

左右聲道各用兩支以上 (限倍數增加) 的真空管,分別負責正半波及負半波放大。

輸出功率可以最大 (以管機而言),

但誤差也最多,音質最差。

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P.S. 有些真空管,表面看起來是一支,但內部結構卻包含兩支,

也就是... 看似 "單端",但實則是 "並聯單端" 或 "推挽"。

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P.S. 若管機設計成 "並聯推挽 (PPP)",則輸出功率可達最大,

但音質也會最差 (誤差最多)。

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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。

放大元件,不論是電晶體,或真空管,都有其工作特性曲線 (含線性、非線性階段)。

雖然有些電晶體 / 真空管的工作特性曲線較佳 (較線性),但總免不了仍有非線性階段。

在放大的過程中,若有非線性的轉換,就會產生 "總諧波失真 Total Harmonic Distortion (THD)" (或說是 "波形的失真"),包括 :

偶次諧波失真 Even-order HD : 會造成波形的正負半周不對稱。

奇次諧波失真 Odd-order HD : 會造成波形的不線性。

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A 類 (Class-A)

放大元件,只工作在線性階段。

因為需要大電流輔助,所以耗電、高溫。

優點:失真低。電流高,適合需要較大電流的喇叭。

缺點:效率低 (功率小),耗電大,溫度高,零件容易老化、損壞。

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B 類 (Class-B)

放大元件,工作在線性及非線性階段。

因為不需要大電流輔助,所以不至於太耗電、太高溫。

優點:效率高 (功率大),耗電少,溫度低。

缺點:失真高。

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P.S. 通常用 AB 類就能有足夠的功率,自然不需要用音質更差的 B 類,所以市面上也就不會有什麼 "純 B 類" 擴大機。

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AB 類 (Class-AB)

A 類和 B 類的綜合體。

輸入訊號在低電壓時,是以 A 類模式放大,當電壓提高時,則轉為 B 類模式。

優點:音量不大時,可以有低失真,而且可隨著電壓變化,增加效率。

缺點:音量大時,無法避免失真。

另外,還可分成...

AB1 類,則是指 AB 類趨向於 A 類的方式,

AB2 類,則是指 AB 類趨向於 B 類的方式。

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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。

機種 : 以直熱式三極管機居多,晶體機幾乎沒有。

電晶體 : Pass Aleph Series

真空管 : Audio Note Quest / Cary CAD-2A3 SE / Klimo Beltaine / Unison Research Simply 2

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我們常聽說... 單端 A 類的擴大機多好又多好...

儘管站在失真、音質的角度,確實如此。

只是,其輸出功率實在太小,只適合效率非常高 (通常指 > 96 dB) 的喇叭。

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單端 A 類 (並聯)

失真 : 有並聯的特性差異。

機種 : 以管機較多 (但仍屬少數),晶體機則相當少見。

電晶體 : Pass XA Series

真空管 : Audio Note Conquest / Kondo Gakuoh PSE / Lamm ML 2.1 / Unison Research Performance

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推挽 A 類

失真 : 有交越 + 開關失真。

機種 : 管機有一些,而所謂的 "純 A 類" 晶體機也都屬此類。

電晶體 : Accuphase A50 / FM Acoustics FM 411 / Gryphon Mephisto / Mark Levinson ML-2

真空管 : Audion Silver Night / Cary CAD-805 / Nagra VPA / Quad II

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推挽 AB 類

失真 : 有交越 + 開關 + 較少的諧波失真。

機種 : 非常多,大多數管機、晶體機都屬此類。

電晶體 : Goldmund Telos 1000 / Jeff Rowland Concentra / Pass X150 / Quad 909

真空管 : Fisher 50A / Lamm ML 1.1 / Marantz 9 / McIntosh MC275

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P.S. 為什麼沒有單端 AB 類呢 ?!

這是因為都已經為了追求功率,犧牲失真,設計成 AB 類了,若又再犧牲功率,採用單端設計,豈非自相矛盾 ?!

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D 類 (Class-D)

另外,還有 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。

而且速度、動態非常好,如果你喜歡敲擊樂器 (如鼓)、撥弦樂器 (如吉他),D 類擴大機尤其適合你。

缺點 : 不適合用作寬頻帶放大,且訊號易受電源干擾。

電晶體 : Devialet D-Premier / Jeff Rowland Continuum / Linn Klimax / Nuforce Reference 9

真空管 : 無

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除 D 類擴大機先不談外,到底哪一種最好呢 ?!

就這裡提到的失真 : 交越、開關、諧波,及並聯的所產生特性差異而言,

諧波失真應該算是最嚴重的一種,交越失真則其次,開關失真再其次,

而並聯的特性差異,則須視程度而定。

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

但是,如果沒有足夠的功率,音質再好也沒用,所以,必須得配合喇叭效率,一併考慮。

為了簡化名稱、明確化內容,我們搬家了 !!!

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