功放變壓器

晶體管功放與電子管功放

用于Hi-Fi欣賞的功放可以分作晶體管功放和電子管功放兩大類,以前還有用集成電路或是模塊電路的Hi-Fi功放,但是現(xiàn)在已經(jīng)不多見了。

晶體管功放和電子管功放并不存在著優(yōu)劣的差異,只不過應(yīng)用的器件不同(一是晶體管,一是電子管),由于兩類器件不同,其物理基理與電路特點(diǎn)也不相同。

電子管的電流是電子在真空中受電場(chǎng)力的吸引,運(yùn)動(dòng)形成的。而晶體管的電流是半導(dǎo)體元素的外層電子在電場(chǎng)力的作用下轉(zhuǎn)移位置形成的。這種物理基理的不同,造成在實(shí)際應(yīng)用中電路特點(diǎn)也不同。相對(duì)來說,電子管功放的工作電壓較高,但工作電流比較小,而晶體管功放的工作電壓較低,工作電流都比較大。

電子管功放與晶體管功放的音色確是有一定的差異,兩者對(duì)瞬態(tài)信號(hào)的響應(yīng)也不相同。這種不同都又分別適應(yīng)了不同類別的音樂和不同的音樂欣賞者,所以目前的Hi-Fi功放中形成了晶體管功放和電子管功放并存的情況。不過,若是以品牌、型號(hào)、數(shù)量而言,晶體管功放所占的份額仍是絕對(duì)大于電子管功放。

Hi-Fi功放

應(yīng)有多大的輸出功率Hi-Fi功放應(yīng)有的輸出功率受很多因素影響,首先這一輸出功率與所配接的音箱關(guān)系較大,其次還與功放的自身素質(zhì)有關(guān),再有就是與所使用的環(huán)境,也就是房間的空間體積有關(guān)。

音箱有一項(xiàng)參數(shù)叫作靈敏度,它的單位是dB/m·W,所代表的意義是當(dāng)音箱得到1W的電功率時(shí)距離音箱1m處產(chǎn)生的聲壓(dB)。如果某款音箱的靈敏度是90dB,那么在1m處得到90dB的聲壓需有1W的功率來推動(dòng)。要得到100dB的聲壓, 那就需要10W的功率來推動(dòng)了。但如果音箱的靈敏度是80dB(如ATC的SCM-10)要想達(dá)到100dB的聲壓則需要100W的功率來推動(dòng)了。大多數(shù)音箱的靈敏度約為85dB-90dB,對(duì)這些音箱來說,有10W-30W的不失真功率已經(jīng)能夠有足夠的聲壓了。

功放自身的素質(zhì),與功放應(yīng)有的輸出功率關(guān)系較大。功放的參數(shù)中有一項(xiàng)稱為阻尼系數(shù),這是表示對(duì)音箱控制能力的一項(xiàng)參數(shù),但這一參數(shù)有一個(gè)適度范圍,而且又和具體的音箱有直接關(guān)系。一般說來,如果一臺(tái)功放的素質(zhì)很好,在30 W輸出時(shí)仍能保持其性能參數(shù)在一定的水準(zhǔn)。那么就沒有必要去要求功放有更大的功率輸出。可是如果功放的素質(zhì)不很理想,當(dāng)輸出功率增加時(shí)會(huì)引起其性能參數(shù)的劣化,那么就應(yīng)當(dāng)使功放的輸出功率有一定的余量,以保證在實(shí)用的輸出功率下仍有一定的良好參數(shù)。通常情況下,當(dāng)功放為甲類輸出或是電子管功放,則不需要有過多的輸出功率余量,20W-30W的輸出功率已經(jīng)夠用了。但如果是乙類功放或是素質(zhì)較差的功放,這時(shí)應(yīng)使功放的輸出功率有較大的余量。另外,如果配接的音箱是大型倒相式,也應(yīng)使功放有較大的輸出功率余量。在從功放自身的素質(zhì)考慮功放應(yīng)有的輸出功率時(shí),將功率余量選得大些確實(shí)能改善功放與音箱的適配情況。

但這里我們還是要明確一下,選擇輸出功率較大的功放主要的意義,不是因?yàn)槲覀冃枰菢哟蟮穆晧?而是要改善功放對(duì)音箱的適配狀態(tài)。如果一臺(tái)輸出功率適度的功放已經(jīng)能夠把音箱控制的得心應(yīng)手,那么就沒有必要對(duì)這臺(tái)功放提出更高的輸出功率要求。 使用環(huán)境,也就是房間的空間體積與功放應(yīng)輸出的功率也有一定的關(guān)系,以上我們所談及的輸出功率大小,是以房間的空間體積在40以下而言,如果房間的空間體積較大,那么功放的輸出功率則應(yīng)加大一些。

電子管功放輸出級(jí)的特點(diǎn) 電子管功放的功率輸出級(jí)有三種電路類型,一類是有輸出變壓器的推挽輸出電路。這類輸出電路類型在電子管功放中占了絕大多數(shù)。在推挽電路中的輸出變壓器中直流成分很少,二次諧波失真也很小,這類電路的輸出功率可以做得比較大,所以適用范圍也比較大。一般說對(duì)膽機(jī)音色有興趣的音響愛好者來說,這類輸出級(jí)的膽機(jī)很合適。不過這類功放的,輸出變壓器的設(shè)計(jì)與工藝至關(guān)重要,如果輸出變壓器的設(shè)計(jì)與工藝上有不足之處,往往這類功放的頻率響應(yīng),瞬態(tài)響應(yīng)就不太理想。另外由于輸出變壓器的制約,所以配接音箱的適應(yīng)范圍較小。

另一類功率輸出級(jí)的電路類型是單端甲類電路。這類電路也有變壓器,但這類電路的輸出變壓器中有很大的直流成分,對(duì)輸出變壓器的要求比推挽輸出電路中輸出變壓的要求要高。另外對(duì)供電電源的要求也比較高。這類輸出電路的特點(diǎn)是二次諧波成分比較多,盡管這是一種諧波失真,但對(duì)音樂信號(hào)來說,二次諧波是高度的諧合音,所以聽起來很入耳。這一特點(diǎn)使得這種輸出電路的功放在聲音的音色上很有特點(diǎn),尤其是當(dāng)功放級(jí)采用三極管時(shí),人聲聽起來很甜美,室內(nèi)樂中的弦樂聽起來也很細(xì)膩,或者說,這類功放的聲音很有味道。但是這類功放的輸出功率不容易做得大,所以如果配用的音箱靈敏度較低,在放送大型管弦樂曲時(shí)就比較勉強(qiáng)了。這類電子管功放都很受一些音響玩家的歡迎,往往在備有一臺(tái)大功率晶體管功放之外,又備有一臺(tái)此類功放,想來是在音色上互有所補(bǔ),不過,這也說明此類功放的音色特點(diǎn)確有動(dòng)人之處。

還有一類電子管功放的輸出級(jí)電路是OTL電路,所謂OTL電路就是無輸出變壓器電路?，F(xiàn)代的晶體管功放輸出級(jí)幾乎全是OTL電路或是OTL電路的改進(jìn)型。電子管和晶體管的特性參數(shù)與工作狀態(tài)不同,晶體管功放很容易適合配阻抗為4- 8的音箱,而電子管功放要想不需要輸出變壓器去適配4-8的音箱就要費(fèi)些周折了。電子管OTL功放由于去掉了輸出變壓器,所以在技術(shù)參數(shù)上比前面提到的那兩類電路有很大的提高,這類輸出電路的功放聲音極有特色,和前面兩類輸出電路相比,它有宏偉的氣勢(shì)和寬闊的聲場(chǎng),和晶體管功放相比它的音色又溫暖、細(xì)膩。這類功放由于沒有輸出變壓器,所以能夠適應(yīng)較寬范圍的音箱阻抗。但是這類輸出級(jí)的功放電源效率低,設(shè)計(jì)、工藝、調(diào)試都比較復(fù)雜,目前這類輸出電路的功放僅見于一些高檔機(jī)種中,很難見到低價(jià)位的普及型機(jī)種。

在體育館場(chǎng)、影劇場(chǎng)、歌舞廳、會(huì)議廳、公共場(chǎng)所擴(kuò)聲,以及錄音監(jiān)聽等處所使用的功放,一般說在其技術(shù)參數(shù)上往往會(huì)有一些獨(dú)特的要求,這類功放通常稱之為專用功放或是專業(yè)功放。

而用于家庭的Hi-Fi音樂欣賞,AV系統(tǒng)放音,以及卡拉OK娛樂的功放,通常我們稱為民用功放或是家用功放。

專用功放與民用功放盡管在一些特性參數(shù)上有所差別,但也很難說有一條涇渭分明的界線,比如用于音樂錄音監(jiān)聽的功放很可能就是一臺(tái)可用于家庭Hi-Fi甚至是Hi-end功放。

甲類功放與乙類功放

晶體管功放輸出級(jí)晶體管的工作狀態(tài),可以分做甲類與乙類。所謂甲類,簡(jiǎn)單地說就是使輸出級(jí)晶體管在正弦交流信號(hào)的正負(fù)半周時(shí)均工作在線性區(qū),而乙類則是僅使輸出級(jí)的晶體管在正弦交流信號(hào)的正半周(或是負(fù)半周)工作在線性區(qū)。由于輸出級(jí)晶體管的工作狀態(tài)不同,使得輸出級(jí)的電源利用效率(即輸出功放與耗電功率之比)也不同。在實(shí)用的輸出電路中,乙類的效率要比甲類的效率高2-3倍。比如馬蘭士PM80晶體管功放,在確定的供電電源條件下,工作在乙類時(shí)輸出功率有100W,而在甲類時(shí)只有20W。

甲類功放不存在交越失真,而且不論實(shí)際輸出功率大小,輸出級(jí)晶體的內(nèi)阻均為恒定。而乙類功放總會(huì)有一定的交越失真(盡管這種失真可能極小),另外,在大輸出時(shí)輸出級(jí)晶體管的內(nèi)阻較小,但在小輸出時(shí)輸出級(jí)晶體管的內(nèi)阻卻比較大。這些不同,造成聽感上也有不同,甲類功放的聲音相對(duì)乙類功放而言比較柔和,另外對(duì)音箱的低頻控制力也比乙類功放強(qiáng),尤其是在小音量時(shí)低音的質(zhì)感要好一些。甲類功放的這些特點(diǎn),使得甲類功放在實(shí)際應(yīng)用中不需要很大的輸出功率余量,一臺(tái)20W-30W的甲 類功放已經(jīng)能夠把大多數(shù)的音箱推動(dòng)得很不錯(cuò)了。

前面提到了甲類功放的電源效率低,這一原因造成甲類功放工作時(shí)要散發(fā)大量的熱量。為了使晶體管的工作溫度不超過一定限度,需要較大體積和面積的散熱器,這使得甲類功放的體積、重量都比較大。比如KRELL的KSD-50S甲類功放,輸出為50W+50W,重量卻有近30Kg,馬蘭士PM-80在工作狀態(tài)下輸出為20W+20W,重量也有13Kg。

純后級(jí)功放與單聲道功放 我們常見的功放都是把放大小信號(hào)的前置放大器(前級(jí))與功率放大器(后級(jí))做在一個(gè)機(jī)殼中,這種功放常被稱為"合并功放"。合并功放使用方便,又有比較好的性能價(jià)格比。但這種合并功放有它一些固有的缺點(diǎn),其中最不好克服的就是前級(jí)與后級(jí)之間的相互干擾問題了。為了解決這一問題,于是便把前級(jí)與后級(jí)分別做在兩個(gè)機(jī)殼中,這樣就有了純后級(jí)功放。大多的純后級(jí)功放都是雙聲道的結(jié)構(gòu)形式,但這種結(jié)構(gòu)形式使得兩個(gè)聲道相互干擾問題又不太好解決,為了解決兩個(gè)聲道相互間的干擾便又出現(xiàn)了把兩個(gè)聲道分開的單聲道純后級(jí)功放。

把功率放大器這樣一塊塊地分割開,最主要的意義是要提高功放的素質(zhì),而不是追求這種形式。如果僅僅在形式上實(shí)現(xiàn)了相互分開,盡管可以解決相互干擾問題,但其它參數(shù)并未明顯改善,那么這種分開對(duì)功放提高整體素質(zhì)來說還是有限的。

對(duì)于大多數(shù)的純后級(jí)功放和單聲道功放來說,都需要配接一臺(tái)前級(jí)。因純后級(jí)功放與單聲道功放是為了提高功放素質(zhì)出現(xiàn)的,所以對(duì)前級(jí)的素質(zhì)要求也應(yīng)與其相適應(yīng)。

功率放大器有晶體管與電子管之分,前級(jí)同樣也有晶體管和電子管之分。對(duì)于音響愛好者與音樂愛好者而言,在選用前級(jí)與后級(jí)上有多種的組合形式,而不同的組合形式又有不同的音效特點(diǎn),這使得使用者又多了一些選擇的空間。

與純后級(jí)功放配接的前級(jí)對(duì)整個(gè)音響系統(tǒng)的優(yōu)劣影響比較大。首先它必須具有一定的素質(zhì),否則,純后級(jí)或是單聲道的優(yōu)點(diǎn)便發(fā)揮不出來,甚至有可能把一臺(tái)劣質(zhì)前級(jí)的"毛病"突出出來,整體音效反而更差了。再有,不同的前級(jí)后級(jí)配合其音色特點(diǎn)不同,使用者可以根據(jù)個(gè)人的偏愛選擇不同的組合形式。

比如,很多音響與音樂愛好者就喜歡用"膽前、石后"(即電子管前級(jí),晶體管后級(jí))的組合方式,覺得這樣組合既發(fā)揮了晶體管后級(jí)功率輸出大,瞬態(tài)響應(yīng)好的特點(diǎn),又領(lǐng)略了電子管前級(jí)音色甜美、醇厚的"韻味"。不過這種搭配也并不是"金科玉律",因?yàn)榫唧w的前級(jí)與后級(jí)都有各自的特點(diǎn),而對(duì)音色的偏愛又因人而異,使用者可以依據(jù)具體的情況找出自己所喜愛的組合方式。