开宗明义的请问读者:为什么我们需要前级功放?
前级功放主要的作用有几个:
◎讯源切换。由于各种输入信号的电压高低及输入阻抗的高低等因素,前级有着统合的作用。
◎放大信号。多数前级的放大倍数都设计在3-10倍,为避免增益太高必须加很深的负反馈造成副作用,所以又会在输入端用电阻对输入信号进行衰减来控制整个电路总的增益。
◎调节音量。
◎缓冲作用。把音源较高的输出阻抗,经过处理后变成较低的输出阻抗,以利于驱动后级功放。
不论目的为何,我们都希望前级象是个“隐形人”,放大环节越少越好,音染越低越好。一套音响系统音色的基础应该是播放源,CD机、黑胶或数播出来模拟信号,功放的作用是忠实的把信号放大再去推动音箱,如果对模拟信号进行再修是加工,就如同五星大厨炒出来的菜又被回锅一样。撇开需要RIAA曲线均衡的唱头放大不谈,在数字时代任何一部CD机与数播,输出电压基本都可以达到2V或以上,输出阻抗也不高,完全可以良好驱动后级。一般前级的10倍放大有20dB增益,但很多后级只需1V输入就能满功率输出,所以大部分的音量都被控制在电位器12点钟位置之前,而这个位置只有总阻值约8%,效率低又影响分析力,何不把放大线路干脆取消?
这个具有减少电磁干扰作用的磁环也单独贩卖,售价二百元以下
把放大线路去掉只保留音量调节的电位器,这种数字时代的无源前级(被动式前级)其实是个好主意。但问题来了,什么样的电位器具有高精度、低音染、耐久性的特点?日本东京光音TKD、日本MIDORI、以色列Vishay?这些产品虽好,未必都适用于音响上。发烧友看到结构精巧的瑞士ELMA 24级步进式电位器,焊上花花绿绿的0.1%Holco精密电阻组,眼睛没有不发亮的,这才是他们心目中最好的音量调节方式。而步进式电位器按照接法不同,又可分成分压与分流二种方式,发烧友认为阻抗比较稳定的分流步进电位器听感厚实、通透、饱满;常用的分压步进电位器听感清彻细腻、背景干净。
认识纪宽数十年,他一直是个只做不说的技术人,七十多岁的他每个星期只能纯手工绕制一个音量变压器(平衡式的要二星期),倍显珍贵
步进式电位器的确少了可变电阻的问题,即使用久了接点有些磨损也只是阻抗稍有变化而以,不至于影响分压电路的比例。而且用精密固定电阻做成分压电路,每一级的分压比例都可以很精确,也解决传统可变电阻联动误差的问题。但 Holco、Vishy、Dale、Amtrans、Philips……不同电阻又会带来不同音色变化,并非真的无染色。要知道天下没有最好的电阻,只有更烂的电阻,而电阻的涂装、接头引线都会影响声音。另外,电阻本质上是耗能组件,用在电位器上会将输入信号按比例对电压与电流做衰减,同时随着转动位置改变还导致高阻输出引进噪声,必须在电位器后端加上一组线路放大或变压器,所以步进式电位器未必适合无源前级。
台湾名扬音响的这个变压器电位器真正牛,放大倍数可调、音量电位器与升压牛结合在一起、体积小接线少,安装时只需要进线与出线,这是纪宽老师数十年心血结晶
数字音量控制呢?它有干扰少、精度高(可以做到0.1dB一级)、失真低、几乎无染色的优点。它的缺点是在低电平时会减少信号的比特率,导致动态范围减小,而模拟音量控制只是等比例缩小信号里所有动态范围的信号。很多设计者误解数字音量控制是因为没有提供良好的供电,一旦供电解决,再利用其他技巧,数字音控是很完美的。例如美国PS Audio解码器设计者Ted Smith设计了一种零损失的数字音量控制,位宽度达到50 bits,不论音量如何调整都不会损失任何bit,理论上优于任何模拟音控,最适合直入后级使用。但既然要用电,也不符合无源前级的宗旨。
最合适无源前级使用的,大概就剩变压器式音量控制器了。理论上它有几点好处:
◎它对信号源能消耗量极少。
◎它在任何输出点的输出阻抗都比输入阻抗低。
◎本身的结构可以做不同程度的升压放大输出。
由于上述优点,可以完全取代放大电路造成的失真及各种零件影响音色音质,但市面上极少变压器电位器产品,有的话价格也不便宜。主要障碍在于变压器体积太大绕线抽头太多,出线复杂焊接麻烦成本高。另外因为铁心材质问题会导致带宽不足,高低端线性不佳,铁损太大影响输出效率及音质。我试用过欧博Reference1.3、美星铭达MC-9SP、开平牛魔王AM Audio等几部无源前级,即使用铍镆合金和无氧铜线绕制输入变压器或者电位器,仍有这样那样的不足。台湾名扬音响的纪宽认识多年,早年在台北的店铺中,纪宽坐在堆满自制的胆机群中,那种执着技术人的形象非常难忘。大概十年前,纪宽说他在输出变压器制作上有很大的突破,采用奈米化非晶铁心,大幅改善传统铁心能量转换效率,带宽延伸也打破纪录。由于年纪渐长,纪宽无法成天混迹在胆机中,所以他改变策略,将这个变压器技术应用在音量电位器上。从知道消息到收到成品,至少等了几年,看着纪宽灰白头发与微颤的双手,我知道纪老不为赚钱只求成就感的诚心,立马决定收藏一部,以后说不定就很难买到了。
一组输入二组输出,为降低电磁干扰,没有用铝机箱而用抗磁能力更好的铁板机箱,变压器电位器用二个特殊磁环固定
一般变压器铁心使用的硅钢板(硅钢)是经热、冷轧制成;而铁基非晶合金是熔炼时以喷射方式制成,由于是非晶态,原子排列随机不存在方向性,也不存在晶粒边界。所以非晶材料与铁氧体、铁粉芯等传统软磁材料相比,具有高饱和磁感应强度、高导磁率、极高的电感、频率特性优秀、温度恒定性好、体积小等特点,其损耗要比硅钢低70%-80%。铁基非晶合金并不稀奇,但很多音响设计者想用这种材料却都以失败收场,纪宽经过数百次实验才找到适合做音响变压器铁心的纳米非晶铁基。关键有几点:带宽要能由10Hz到100kHz连续聚磁密度平衡良好;铁损尽量接近最低点;耐磁饱和能力要强;不能有涡流产生。最初纪宽把这种变压器用在胆机的输出端,后陆续开发出交连变压器、MC唱头升压器、无反馈功放电路推动器、平衡信号转换变压器。
为名扬产品做声音把关的是台湾杰美时JAMES音响刘老师,他早年在台湾以复刻福特曼的前后级胆机而名闻江湖,由于是音乐科班出身,对声音表现极其敏锐,他所设计的乐霸小音箱以超值美声吸引很多人,几年来已悄悄卖了几万对,直逼BBC LS3/5a纪录
至于纪宽的第一代铁心式音量电位器,是将纳米铁心套在市售24段开关外面再绕上线圈,然后花了几年时间改进,把铁心缩小至转动开关的内部,不但体积缩小性能也加大数倍,低频下潜可以到5.6Hz,高频到100kHz±0.5dB保持平直,最大延伸突破1MHz。电位器转动的接点部分以铍铜镀纯铜再镀金加工,并经过特殊热处理来增加密度,使接触点有更好的信号传递。其他连续开关为避免切换时中间空路造成杂音,都设计成先短路后切换,在电感式开关中短路瞬间会造成整个电感完全失效、失真及杂音。纪宽想到的办法是在切换当中加一个缓冲接点,将下个接点先加缓冲电阻让信号先预接再直通,由于需要极高的精度,几乎没有人这么设计。
为名扬产品做声音把关的是台湾杰美时JAMES音响刘老师,他早年在台湾以复刻福特曼的前后级胆机而名闻江湖,由于是音乐科班出身,对声音表现极其敏锐,他所设计的乐霸小音箱以超值美声吸引很多人,几年来已悄悄卖了几万对,直逼BBC LS3/5a纪录
纪宽说,非晶铁心固然重要,退火热处理也很麻烦,他花了几年时间才掌握其中的诀窍,其中损耗的废品都可以换部车了。至于变压器绕线, 他从头到尾只用一条定制漆包线按指数需求手工绕制而成,绕线技巧及正确的圈数是改变性能的关键。他说变压器一定会在某个频段上有陷波区,同时在其他频段产生突出现象,透过多年手工摸索的经验,目前他已将陷波区移到750kHz左右,远远离开人耳可听范围。2014年推出“铂金”系列改用瑞士新开发的纳米非晶铁心,铁损比只有一般硅片的1/0.000032,规格惊人,当然价格也一样贵得吓人。漆包线改用美国Ranko订制的0.1mm单晶铜,从头到尾只用一根线慢慢的手工绕制,每个电位器要花上一星期才能完成。有次我问纪宽,这么辛苦工作为什么不教个徒弟来做?答案是年轻人都不想学,就算拼了命一个月手工做十个,又能卖多少钱?
我收藏的这部名扬无源前级,再次升级用单晶银漆包线绕制,机内接线也都是单芯银线,RCA接头为台湾CMC的热处理铍铜产品,外面镀铑,纪宽认为镀铑音色圆融通透,韵味明确,要比镀金得好多了。纪宽建议这部前级要煲机二百小时以上才能渐入化境,很抱歉我用的时间还不够,但无损于对它的判断。这部无源前级声音通清亮透、细节超多、低频结实有力、高音绵密富穿透感,真正做到了“隐身于无形”。想要更多味道?它没有,你可以用线材来调味。想要更大的力度?它没有使用增益,但你可以选择平衡版,价格多一倍。它不漂亮,但可以触及音乐最美丽的原貌,它是到目前为止,我所尝试过最直接无染的前级,八千元的售价,其实有点对不起硕果仅存的音响匠人心血结晶!
《世界的声音》与《乡村之路》
以中国式跨界音乐有机会问鼎葛莱美奖的瑞鸣唱片,制作人叶云川去年在美国洛杉矶,制作了几张优秀录音,除了制作人来自中国,其余演唱、演奏、录音都是外国人,这也算开创了国内唱片的新纪录。其中美国乡村歌曲在著名The Doors合唱团的御用录音室制作,另一张女声演唱的《世界的声音》,六位女歌手分别以法语、西班牙语、日语、英语、德语、华语演唱多首脍炙人口的好听旋律。录音场地不同,混音师与后制作却是一个人,所以二张唱片的声音风格非常接近。与国内所谓的发烧制作相比,二张唱片欠缺强烈的立体分离度与突出的人声定位,优点是非常自然真实,好像一群乐手排列在前面演出,毫不做作夸张。他们的自然生动,恰巧与名扬无源前级的诉求相同。
音乐,美的节奏,美的世界,在音乐中能让人感悟人生,亦能让人音悦人生!
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