“鱼和熊掌”兼得的HI-FI新方法

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“鱼和熊掌”兼得的HI-FI新方法

音响“HI—FI”是发烧友永恒的主题。“好声音”又是一个系统工程，从对碟片音源、CD、前级、电源、功放、线材、音箱喇叭一整套性能的优化组合、乃至220伏电能的纯净程度都缺一不可，俗话说；“龙凤配”、“天仙配”、“好马配金鞍”，就是讲的这个道理。同时发烧又是烧钱，高档音响器材的好声音，对工薪发烧友是渴望不可求的“阳春白雪”。很多发烧友为了搭配出一套好声的器材，花费了千辛万苦，走了两万五千里长征。但我们用理智而科学的办法去努力，完全可以较少的投入来获得意外的惊喜。

功放机有如汽车的引擎，是一套音响系统的“动力中心”，它对音质好坏重要性的比例占到70%。本文仅从功放的工作电压与工作电流角度，简要探讨它们对音质的影响。

有经验的发烧友都知道：功放输出的电压高，声音的响度就大，功放输出的电流大，声音的密度、质感就好。至于声音频响的宽度、响应速度、解析力、层次感、弹性度、音质的线性失真度，则是取决于电路的综合品质。如果功放的功率绝对大于音箱的功率的几倍，那么出的声音肯定不会太差。

一些发烧友说，一般家里的音量开到几十瓦就足够了，功放的功率要那么大干嘛？我们知道，表现好声音音质、音色密切相关的鲜活感、层次感、力度感、弹性感--对应的是全频带不同信号音频电流及派生出来的各种中、高端的瞬变谐波（谐音）脉冲成分和低频中的低次谐波成分。但是功率小的功放在几十瓦的放音时，以上的很多成分已被抑制掉了。因为小功率功放在与大功率的负载音箱的大电感形成回路后，音箱的大电感对小音量（能量）的瞬变谐波脉冲的反电势阻抗特别大。不是吗？您家里的音响，无论是胆机还是甲类机，在音量开小到8点的时候，低音到那去了？声场中丰富动听的细节到那去了？这个现象不仅仅是喇叭的功率和灵敏度高低的问题。

因此，要造就“好声音”，功放必需具备三大基本要素：一是功率余量必需大；二是频响要宽；三是速度要快。

一、功放工作电压的高、低与工作电流的大、小对声音的影响

为了求得对音箱的控制能力好，出的声音力度大、饱满，通常音响厂设计师们的办法是：

1、将功放的工作电源，在额定的功率下设计成高电压。（一些有线广播功放机和专业舞台用功放机，为了弥补长距离传送中信号的损失，电源和功率输出都采用高电压的方式，这种方式的音质是谈不上发烧的）。但我们家用的HI-FI音响，功放到音箱的距离很短，电信号在线材上的压降很微小，因此，功放的电源电压高了意义不大。况且，音箱一般都是从4----8Ω的低阻抗，假如这台功率额定的高电压功放，在输出较大功率的声压时，电源回路频繁的电压降引起功放输出内阻增大，声象的定位与聚焦感即被分散，声音发飘，声场中的层次变乱而模糊，这时假如您将音量继续开大，电源压降更大，音频波形被切顶，声音会严重失真“发劈”，功放将对音箱失控，使您无法再听下去。所以电源功率有限、工作电压高的功放在HI-FI音响中是不可取的。现时市面上的HI-FI功放工作电压已很少超过±60V。但考虑整机成本的问题，一般市售的功放的功率都是“小马拉大车”，很难“喂饱”家用音箱，以至大多状况下会出现以上的情形。

2、在功放电路的推动级和后级中，采用许多许多对的晶体管并联，以大电流输出的方式来改善音质。但新问题是：并联的晶体管越多，众多晶体管内管芯的PN结分布电容的总容量也越大，势必造成功放电路的频响特性大幅度下跌，如一些发高热的甲类功放，虽然中音柔和，力道生猛，但低音区音质发诨、发朦、发紧，声场变窄，响应速度很慢，高端频响也上不去，少了许多丰富的谐音，整体缺了层次感，缺了生动鲜活的感染力，对音乐的表现不全面。因此各个音响厂都在功放的工作电压和电流的设计上下足了功夫，可是鱼和熊掌总是很难兼得的。

二、功放工作电压的高、低和工作电流的大、小矛盾的统一

综观许多欧、美高档音响器材中的电气结构：功放的供电系统都是十分的充足和庞大，电源占到整机总成本中的50—60%，为甚么呢？半导体器件组装的功放都是一类升压输出型的大电流放大器，它的功率能量转换是以电流为主，电压为副。（与电子管的工作方式恰恰相反，降压输出型小电流放大器）。

要使一台家用功放平滑自如地控制音箱必须做到：一、功放后级的工作电压控制在±30—50V范围，电源的功率余量足够地大，功放在额定的功率范围内输出大电流时的保证电源电压相对稳定。二、功放电路本身的功率必须于大音箱一倍以上，并保证功放电路在额定功率输出时仍有一定的富余量。三、功放电路各单元环节中采用的晶体管数量尽可能地少，避免众多晶体管PN结合成的结电容，导致功放频响变窄。四、简化结构：降低电信号在电路中的动态内阻，提高响应速度。这四点经验可以解决以上的矛盾。

四、晶体管功放的声音能否比胆机更好听？

这两年胆机复古的热潮一浪高一浪，为什么？胆机音色更人性化，耐听。（此中不包括为追时髦的低档胆机）。胆机是一类小电流降压型的放大器，胆机转换音频的机理，是在恒定高压的输出状态下对低阻负载以百分之几的电压降压方式，来进行功率转换驱动喇叭，所以输出功率都不大。喇叭在工作时产生的几到几十伏的瞬时反电势，对电子管几百伏恒定的高压主电势的影响是微不足道的。另外，电子管几百伏恒定的高压主电势通过输出牛对喇叭实现的降压式阻抗匹配，在静态时，对负载喇叭两端始终起着“充电电压”式的控制和保持的作用，所以胆机的音色幅度很平滑柔顺，声音温暖甜美（这里不说它的缺点）。

五、晶体管功放是一类低压电流型的升压放大器。传统电路结构都复杂，它的最大输出电压幅度仅几十伏，喇叭在工作时产生的几到几十伏的瞬时反电势对晶体管功放内阻的影响是很大的（前文所述尤其小功率的功放在小音量放音时的音质很受影响），同时晶体管功放负载喇叭的两端，没有电子管机那样“充电电压”式的保持作用，加上功放中的几十只晶体管在宽频带工作时产生的相移，共同造成的失真，声音表现总是不尽人意就在于此。如果我们按文中第二节所述来完善，并在电路上加以创新，就完全有把握令晶体管功放的声音胜出胆机。事实上许多高档的晶体管功放在综合声音指标上早已超过了胆机。

六、取材容易--鱼和熊掌兼得的简捷新方法

1、材料：隆宇功放模块是自主创新产品，以它独特的“准乙类同步动态偏置”威廉希尔官方网站 和简洁的结构，以静态微功耗、工作时的“静态电流”与动态电流同步、等量增生的“快速甲类”机理，以大功率、低内阻、宽频带、无调试、多功能保护、使用方便的特性，具备全频带内的自动等响度平衡控制的功能，偶次谐波含量与电子管一样。因此，造就了“胆”、“石”兼备的好音效；自92年问世以来，在业余发烧DIY、专业、工业应用的各个层面里赢得了良好的口碑。

D-1000W和D-500W的隆宇模块输出阻抗设计为0.5Ω，最大线性电流10A和20A，带载能力极强，并有“天生”平滑的全频带等响度效果，音质甜、暖、快、平。

隆宇每年接到全国各个应用领域里要求定做不同指标的模块，很多是用于驱动低阻负载100A以上大电流和超音频50KHZ——100KHZ使用场合的。为了达到输出大电流要求，以往我们采取精选参数一致的功放模块多块并联的办法来解决。众所周知，半导体的离散性较大，集成电路配对难度极大，同型号两块以上并联运用的范例不多，尤其在大电流的工作状态下，功放参数稍有差异极易损坏。并且多块模块相并后的电路本身的电容量成倍增大，使整体的频率特征大幅度下降，此矛盾一直困扰着我们。

2、“鱼和熊掌”兼得的模块组合

既然市场有需求，我们必须努力去满足。隆宇总结长期以来的制作与应用经验，攻关解决了两块以上功放模块的串、并联的简捷应用方法。即达到了驱动低阻、输出大电流的目的，又兼顾到功放输出的频响增益不衰减的目的。

这种模块的串、并联新方法，用于工业方面，可增大输出功率电流；对于应用频率高的场合，可保证工作频率不再因为功放在高热状态下频响的增益降低；用于发烧功放中，模块控制音箱的能力更强，声音立马变得更醇厚和饱满，声音层次里被解析出细节质和量的感染力增加得十分显著，（就如一杯开水中原来只放了一袋，现在被放了两袋、三袋咖啡后的浓郁口感），音乐中出现了以前许多未曾听到过的细节，低音力道更足，下潜更深，低频谐波沿地面、从地底对脚底形成一浪一浪的按摩感。实现了石机变“胆”味更浓，“鱼和熊掌兼得”的愿望。假如您是运用在专业或12寸以上的大食音箱时，要求声音的力度、密度更好，还可在以上基础上实行BTL桥接输出方式，功率幅度增强2。5倍，效果更上一层楼。

多块模块串、并联组合与单块模块在相同的负载上比较：单块模块输出在20HZ-20KHZ范围两头-3db,而多块串、并联输出20HZ-20KHZ范围负载阻抗的曲线笔直，频带扩展到10HZ-50KHZ范围两头-3db,线性度极好，负载能力特强。

我们运用10块D—1000W模块进行的串、并联，令功放模块的负载能力瞬时达到0.25Ω的极限值（负载近似短路）。在同等的负载上驱动电流增大近10倍（100A），这对一些工业控制场合中有大功率低阻负载要求的用户，带来了方便。

另外，隆宇大小功率不同的模块，同样可以进行大、小功率混合串、并联组合，以求展宽频响和增大功率。方法是将每只小模块调到大模块上标志功率幅度的30--40%，一级一级地调整，保证小功率模块参与工作时不过载。关于功放模块电源配置的方法：请参考本厂网站上相关栏目中的模块使用说明。随模块的包装中有详细说明书。

3、典型接线方法1见图1：两块模块的串/并联方式

图中IC1作为前级驱动模块，它的OUT输出端是通过R1后驱动负载，这个电阻的阻值取得较小，只有0.1Ω-0.5Ω ≥5W（这个功率取样电阻的电阻值不宜大，会损耗功率的）。图中IC2是从IC1输出OUT处通过R2取得信号放大（R2在几十KΩ——3MΩ，视实际供电电压、负载阻抗、功率要求不同情况调整决定），IC2输出通过R1-1后在A点处与IC1并联，共同对负载RL进行驱动，这种接线图运用方式，实质上是IC1与IC2进行了信号串联放大后又并联输出。

4、典型接线方法2见图2：三块模块以上的串/并联方式

5、具体的调试方法：

A、先确定好R2-1R2-2或R2-N的输出均衡电阻的阻值，先调节信号源输入IC1的电平，设定好在负载RL上的电压的幅度。如：10V。确定了IC1输出的幅度之后，先单独给IC2接一个负载RL，然后调节R1，使IC2在相同的负载RL达到与IC1输出一样的幅度，然后将IC2与IC1的输出在负载RL“ A点”上并联接好。

B、在两块以上的模块组合中，同样先单独给IC3另接一个负载RL调试，调节R1-1，使IC3在相同的负载RL达到与IC2输出一样的幅度，然后再将IC3的输出与IC1、IC2的输出在负载RL“ A点”上并联接好。依次类推。

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