音响基本知识概述（上）

ju2046

第一集
文中会把发烧音响和家庭影院结合起来介绍。
1、HI-END的由来
HI-END起源于美国音响界。上个世纪20年代，一些美国DIY迷定期举办音响交流社交活动，大家一起交流观摩。由于爱好者们平时少有聚会的机会，故大都借此交流经验。有些地下杂志的新闻记者也趁机来挖掘一些新闻素材，为记者们做报道，于是就有些音响迷因看到了报道而去向玩家们订购。玩家自己也是接到了订单之后才开始买零件，在他们家里的车库内组装然后卖出。所以有很多器材仅做一件而已。这些器材中有的是设计非凡，有的是用料猛狠，也有的是造型奇特。如果数量少，生产的成本也就特别高，售价也就随之抬高。所以后来有些地下杂志就把这一类的产品叫做HI-END器材。
2、音响的构成：音源、功放、音箱、线材
1> 信号源可分为音频信号源和视频信号源，包括CD机、AM/FM调谐器（即收音头）、激光视盘机、盒式磁带机（即卡座）、电唱机、高保真录像机等。音源负责读取信号，并通过解码器将原信号转换成模拟信号。这个过程中所发生的每一个误差都会被功放放大，而且功放功率越大，放大倍数也越大，在嗽叭质量有保证的情况下，音源的每一个缺点都会清楚的展现在听音者面前。因此选择质量较好的音源十分重要。视频信号源也同样如此
。 2> 功率功放主要是将音源器材输入的较微弱信号进行广大后产生足够大的电流去推动指示器进行声音的重放。劣质元器件会产生开关失真、瞬态失真、交越失真、谐波失真、非线性失真、相位失真……再加上每个劣质零件都可能是一个噪声源，所以功放的质量也直接影响着听音质量。
3> 音箱是整套器材中唯一直接发声的器件。而电动扬声器又是目前抢失真最大的器件，所以中低价位的音箱往往都带有明显的声音走向，这也是一种折衷，一种无奈。而音箱又是一件纯被动器材，在整套器材的最后一关。所以要通过其它手段来调校它的声音走向是很不容易的。因此挑选一对体符合自己听音喜好的音箱就格外重要。
4> 线材对声音的影响是很大的，在高档器材中由为突出。有同线材不仅电阻不同，而且电容、电感也各不相同。由于电容、电感的存在，就有了与频率有关的容抗、感抗。这样滤波的作用就产生了，不同的线材对不同频率信号表现出不同的阻抗。因此，线材就不只是一条通道了，它还有滤波的作用，这足以“偷”去不少有用的信号，而使听音效果发生明显改变而下降。因此，挑选适当的线材是必要的，对整套器材有互补作用。
名词解释:
声波：弹性媒质中传播的一种机械波，起源于发声体的振动。声波范围为20Hz—20KHz，频率高于20KHZ的声波称为超声波，低于20HZ的称为次声波，中有频率在两者之间的声波才能被人耳听到。我们把能够听到的声波称为音波或可听声。
响度感：对微小的声音，只要响度稍有增加，人耳即可感觉到，但是当声音响度增加到某一值后，即使再有较大的增加，人耳的感觉却无明显的变化。通常把可听声按倍频关系分为三份来确定低、中、高音频段。即低音频段20HZ~160HZ、中音频段160HZ~2500HZ，高音频段2500HZ~20KHZ。
音响发烧友中的一些“行话”
神经线：低电平、小电流的信号线
发烧线：截面较大、股数较多的音箱线
煲 机：短时间内完成器材磨合期的过程
摹 机：Modify，对音响器材的改造过程
胆 机：电子管功放
石 机：晶体管功放
胆石机：电子管、晶体管混合功放
环 牛：环型变压器。环牛漏磁较小。
大水塘：一万微法（uF）以上电容滤波的电源系统
补 品：高档元器件
GikerJul 20 2004, 03:11 PM
第二集
浅谈功放
功放的工作原理其实很简单，就是将音源播放的各种声音信号进行放大，以推动音箱发出声音。从技术角度看，功放好比一台电流的调制器，它将交流电转变对直流电，然后受音源播放的声音信号控制，将不同大小的电流，按照不同的频率传输给音箱，这样音箱就发同相应大小、相应频率的声音了。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。按当前音响消费的需求，民用音响中的功放已基本定型为两大类，即纯音乐功放和家庭影院AV功放。
1、 纯音乐功放
纯音乐功放在设计上强调最低的信号失真，忠实地表现出音乐的场面、细节和演奏、录制的技巧以满足人们对音乐的最佳欣赏要求，这就是人们常说的HI-FI（hi-fidelity，高保真）。在设计和生产上，纯音乐功放的要求极为严格。纯音乐功放品质的高低并不完全由它的技术指标所决定，不能简单地看它标注的功率多少高，频响多么宽，失真多么低，而应该特别注重其设计生产工艺和音乐的解晰力。比如技术指标并不太高的胆机就要比很多晶体管功放声音好听。
2、AV功放
一般来说包括功放部分和信号处理部分。其功放部分原理上与传统功放没有什么区别，只不过增加了几个声道，也就是将几个功放结合在了一起；其信号控制处理部分涉及信号的音频、视频选择、信号解码处理、信号声场处理以及收音、监听等功能。一般一台高品质的AV功放首先应该在影视节目的信号处理上有较好的声场还原，声道隔离度要高，气氛渲染也不能太夸张；其次在功放部分的音质表现上，尤其是主声道的音质要求尽量接近较好的纯音乐功放。
功放的分类
功放一般分为前级功放、后级功放与合并级功放合并机就是把前级、后级集于一身的机器。前级是用来把信号作初步放大、调节音量的；而后级则是把前级来的信号作大量放大来推动扬声器。
前级也分为有源及无源两种。有源的前级是使用电源把信号放大，而无源的前级就只有调节音量的功效。老实讲，现今成功的无源前级不多，因为音源与后级的内阻有很大分别，只靠一个音量开关把音源与后级连接起来，内阻的差别会使动态、细节、频应尽失！有源的前级除了调节音量外，还可作初部广大及降低音源及后级间内阻之别，即用作缓冲。
后级是把从前级来的信号放大给杨声器用的，后级必须够力去推动扬声器。所谓够力，不是指越大声越够力。必须有能力去支持整个乐团的大场面而不失其细节。
分开前、后级比合并机好，因为各自有更大的空间去造得更精密。而两者间也更少干扰，细节表现较多；而且，分开前后级会发烧友有更多推动机的选择，更多东西可玩儿。
功放的工作方式
1、A类功放（又称甲类功放）
A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。
A类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（Switching Distortion），即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊，A类功放放最大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。
A类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大，这让制造成本增加，售价也较贵。一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。
2、B类功放（乙类功放）
B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。当有讯号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。纯B类功放较少，因为在讯号非常低时失真十分严重，所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%，产生的热量较A类机低，容许使用较小的散热器。
3、AB类功放
与前两类功放相比，AB类功放可以说在性能上的妥协。AB类功放通常有两个偏压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管。它在讯号小时用A类工作模式，获得最佳线性，当讯号提高到某一电平时自动转为B类工作模式以获得较高的效率。普通机10瓦的AB类功放大约在5瓦以内用A类工作，由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦，因此AB类功放在大部分时间是用A类功放工作模式，只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。这种设计可以获得优良的音质并提高效率减少热量，是一种颇为合乎逻辑的设计。有些AB类功放将偏流调得甚高，令其在更宽的功率范围内以A类工作，使声音接近纯A类机，但产生的热量亦相对增加。
4、C类功放（丙类功放）
这类功放较少听说，因为它是一种失真非常高的功放，只适合在通讯用途上使用。C类机输出效率特高，但不是HI-FI放大所适用。
5、D类功放（丁类功放）
这种设计亦称为数码功放。D类功放放大的晶体管一经开启即直接将其负载与供电器连接，电流流通但晶体管无电压，因此无功率消耗。当输出晶体管关闭时，全部电源供应电压即出现在晶体管上，但没有电流，因此也不消耗功率，故理论上的效率为百分之百。D类功放放大的优点是效率最高，供电器可以缩小，几乎不产生热量，因此无需大型散热器，机身体积与重量显著减少，理论上失真低、线性佳。但这种功放工作复杂，增加的线路本身亦难免有偏差，所以真正成功的产品甚少，售价也不便宜。
有一些D类功放集成块音色音质很好，不过它们现在还只应用在汽车音响中，一些有兴趣的DIY高手把它们改制到了家用音响中。
一部功放从外表虽然不能断定音质，但如能观察到供电变压器和滤波电容的大小，便已先对此机的性能或素质略知一二。A类功固然需要巨大的供电器，即使AB类机也是愈大愈好。今日许多优质功放都采用环形变压器，取其效率较方型变压器高而漏磁少。滤波电容等于水塘，储水量越多，供水量越足，功放的供电充足稳定，才能保证输出晶体管输出最大时仍有取之不尽的电能。
许多英国制造的合并式功放虽然功率并不太大，但却有一个非常充沛的供电器，配合简单的讯号通道可以达成优异的声音。有些产品的面板上除了音量、平衡、讯源选择和电源掣外，其它的控制全部取消，令讯号通道尽量缩短。为追求声音纯美，不惜牺牲控制功能。
GikerJul 20 2004, 03:12 PM
第三集
《胆机与石机》
电子管功放俗称胆机，素以声音阴柔见长；晶体管功放俗称石机，则以阳刚著称。晶体管机的长处在于大电流、宽频带、低频控制力、处理大场面时的分析力、层次感和明亮度要比电子管功放优越，但电子管机的高音较平滑，有足够的空气感，具有一种相当一部分人所喜欢的声染色，尽管声音细节和层次少了些，但那种柔和而稍带模糊的声音却是美丽的。
1、胆和石
随着电子科技的发展，在晶体管器件的不断冲击下，生产电子管这种高成本器件的厂家越来越少，电子管器件成为稀有之物，即便不存在胆管绝迹的忧虑，现在胆机高昂的价格和难以承受的后期费用（高能耗、换胆费用）的确让普通音响爱好者却步，这也是导致其市场无法扩展的原因。
称为“石”的晶体管的诞生虽然要比电子管晚40多年，但它的发展却非常快。在上个世纪70年代，晶体管已得到了飞速的发展，不论在稳定性和音质上都可以与胆机一比高低。在技术指标上，晶体管机的失真远低于胆机，而且由于半导体器件生产的成本低、产量高，晶体管在价格上远低于电子管，更适合大工业化生产。
2、胆机的价格
（1）机壳的造价
现今，厚铝合金面板、镜面不锈钢机机身已成为中高档胆机的标配。就国内知名的胆机生产厂家而言，其外观的生产工艺也达到了相当的水平，胆机的价格中自然包含了这些机壳的模具投资。
（2）电源变压器和输出变压器的造价
输出变压器是决定胆机音质的关键所在。输出变压器不同，音色肯定不同；没有优质的输出变压器，其它制作环节再好也没有意义。因此，凡是有名的胆机厂家无不在输出变压器上下足成本。
（3）电器器件和胆管的价格
随着晶体管生产的崛起，电子管的地位也被晶体管取代。国内外生产电子管的厂家屈指可数。现在胆机常用的电子管的来源主要有两个地方：一是上世纪五六十年代的存货，二是一些音响公司向电子管厂专门订货。因此，奇货可居，一部胆机大大小小的管子的价格至少要占整机价格的二成以上。
3、石机相比胆机的优缺点：
（1）电子管是一种工作在高电压、小电流状态下的电子器件，其输入阻抗较晶体管大得多，和多种信号源都能达到较佳的阻抗匹配，声音较为舒展自然；由于工作在数百伏的高压下，用它制作的功放具有电压动态范围大、不易产生削波失真、声场延伸性好的特点。
（2）电子管承受过载能力强，即使在使用中不慎输入极强的信号，也不易瞬间击穿短路而损坏电子管，只要外围电路不损坏，其工作状态会自动恢复；在输出过大的情况下，电子管产生的失真递补增较缓慢，在听觉上不易察觉，使声场表现不会生硬刺耳，比较细腻温和；另外，相同型号和批号的电子管的特性曲线和参数的一致性较好，即使发生损坏，互换也非常方便。
（3）电子管在正常工作状态时温度特性很稳定，因此其放大电路也远比晶体管电路简单，符合简洁至上的原则。
（4）由于胆机通过输出变压器和场声器相连，输出变压器可以看成一个电圈，在输出变压器阻抗端选择正确时，和嗽叭的音圈（也等效为一个电感线圈）容易达到较佳的信号耦合，即使小口径的喇叭也能得到较丰满的声音。因此，一些效率很低、晶体管难以驱动的小型书架箱用胆机推却十分靓声。
4、电子管的缺点也十分明显，主要有几下几点：
（1）电子管电路工作时需要多种电源（如灯丝电源、帘栅极电源和阳极电源等），费电，供电电路复杂、产生的干扰不易完全消除，效率和信噪比较晶体管机低。
（2）电子管寿命受阴极材料的限制，使用几千小时后开始趋于老化。
（3）电子管发热量大，除风冷外无法彩其它散热措施，必须有足够的散热窨。
（4）胆机必须通过输出变压器才能驱动场声器。而决定音质的输出变压器无论选材如何优质、制作工艺如何考究，都无法避免分布电容与漏感分量的存在，从而产生相位失真；输出变压器作为感性组件，对不同频率的信号传输具有不同的感抗，对不频的瞬态响应不如晶体管机，因此胆机的声场解析斩不如晶体管功放，显得较为圆滑。
（5）胆机使用的变压器除电源变压器外，还有输出变压器，使其重量十分可观，功率较大的胆机可重达数十千克；由于在生产上多采用人工搭棚工艺，生产效率低下，制作成本很高。
下一篇《功放指标浅析》，将对频率曲线、输出功率、阻尼系数、失真度信噪比等一些常用且大家较为看中的指标进行较浅层次的说明。我想比本篇相比，大家可能会对下一篇更感兴趣吧。
GikerJul 20 2004, 03:14 PM
第四集《功放指标浅析》
1、频率曲线
大多数功放是指在额定输出功率时的频率特性，如标出20HZ~20KHZ，±0.1dB。有些功放高频端标到了100KHZ，这个100KHZ必须小心看待，因为有的功放在制造时是靠整体零件的特性来保证做到此高频，而有的堵塞是靠负馈技术来达到100KHZ，可以说这两台功放的音质会有明显的差异。有一个倾向值得注意，目前不少功放的高频越标越高，它和音质的提高是否有必然的联系，还没有统一的说法。
2、输出功率
这是一个牵扯到不少相关因素的指标，如失真度指标的限制、音箱阻抗的不同也会带来输出功率的变化等。假设某台功放标出2×50W，THD＜0.1%，1KHz，8Ω时，我们就知道这个输出功率数值是在音箱阻抗为8Ω时测出的。音箱的阻抗并不是一成不变的数值，有的音箱采用多单元驱动，它的常规阻抗就可能是4Ω。另外，当音箱工作于低频段时，它的阻抗有可能降低至4Ω,甚至2Ω。功放对这种低阻抗音箱的驱动能力，指标中并未标出。此外，THD为总的谐波失真，如果失真达1%，对应的输出功率极有可能会上升，可能会达到2×80W，这时输出功率的含义就明显变化了。另外不同的一种情况是，我们用全频带的信号输入，负载阻抗固定为8Ω，你会发现频率越低，功放的输出功率越会下降，这是因为声音的能量大部分集中在低频段，因而用上述的中频信号（1KHZ）来表示功放的输出功率那就很片面了。如果有一台功放是这样标法：2×50W/8Ω，2×100W/4Ω，THD＜0.1%（20HZ~20KHZ输入时），那么这台功放指标就明显优于上一台。
3、阻尼系数
这项指标反映了功放对音箱扬声器单元的控制能力，这是音箱的阻抗与功放的输出内阻的一个比值。一般认为大一些较好，但须注意，这项指标测试时往往没有将功放至音箱的连接线的内阻算进去，而恰恰是这个内阻对阻尼系数有较大影响。在我们平时试听系统时，如果换上几根不同品牌的喇叭线，就会发现音色会有偏软或偏硬的区别，这就是线的内阻影响了阻尼系统进而影响了系统的音色。
4、失真度
这是一个很多人关心的指标，它包含的种类较多，如互调失真、瞬态互调失真、相位失真及我们经常接触到的在音响说明书里标示的谐波失真。功放的指标里标明的总谐波失真事实上一个比较“死板”的失真，它是用单一的频率输入，检测功放输出端的多余成分去和原波形比较而得出的一个百分比。由于我们平时接触到的声响会同时有许多不同频率的万分，因此，针对谐波失真的单调性，有的功放标出了互调失真指标。它是用两个不同的频率如用70HZ和6HZ，并按一定的强度比例输进功放检测输出的失真成分，尽管仍不够全面，但毕竟实用些了。瞬态互调失真检测则更进了一步，它用一个猝发的互调信号输入，能检测出功放在瞬间输入脉冲信号时，输出会不会出现削波现象。至于相位失真是检验功放对不同频率输入时产生的输出相移，它对音色的还原有较大影响，可惜许多功放都未提及，Hi-Fi系统谐波失真一般小于1%。
5、信噪比
信噪比是指功放输出的有用信号与无用的噪声的比值。目前的功放信噪比指标已完全能应付一般的音乐类节目，所以我们更应关心本底信噪比，可试验一下将功放音量放至最大，听听噪声的大小，当然是越小越好。