胆石之争”可以休矣

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胆石之争”可以休矣
到目前为止，关于采用电子管制作的功率放大器与采用半导体器件制作的功率放大器，谁的音质更好一点，音响界人士对它们进行的讨论已经有十来年时间了。从众多的介绍文章与评论文章来看，人们对电子管功放“胆机”的评语普遍高于半导体器件功放“石机”的评语。本人也专程到过深圳与珠海，分别对电子管功放进行了实听。

这些“胆机”之所以有较好的音质，并不是因为电子管比半导体器件具有更优越的电特性能。各位只要多注意一下它们的音频输出变压器，就应该明白这些标称输出功率仅几十瓦的“胆机”实际能够输出的功率至少可比其标称值要大2～3倍。由于电子管的非线性失真缓慢，当实际输出功率超过额定值2～3倍时，其失真也仅在5%左右，与高保真扬声器的谐波失真指标大小相当。所以，标称值为30W～70W的电子管功率放大器，实际都潜存有100W～300W的输出功率。此外，电子管本身的静态工作点，处于高电流状态，可使其在输出电压过零时具有很小的动态输出内阻。较大的潜存输出功率与很小的输出内阻，使得标称功率仅几十瓦的“胆机”具有了极为良好的表现能力。事实上：如果“石机”功放的额定输出功率已设计达到100W之上，并且又是采用甲类放大电路来进行工作，其还声质量决不比“胆机”逊色，听过日本生产的“金嗓子A-100”单声道纯甲类放大器实际演示效果者，多半会认为其表现优过“胆机”。当然，由于“金嗓子A-100”石机功放采用了功率场效应管来作功率放大推动管，它实际潜存的输出功率将比额定值100W至少大1～2倍，因而理所当然的会比“胆机”表现得更好。即使是采用晶体三极管来作功率放大推动管，只要将它设计成甲类放大电路，且额定输出功率不低于300W，其表现就会比“胆机”来得好。总的来说，甲类“石机”功放电路必须使用巨大的散热板来对半导体器件进行散热，才是导致普通“石机”功放不如“胆机”功放良好的真正原因。

实验证明，采用级前分频方式设计功放电路，是使普通“石机”功放获得最佳表现效果的根本出路。人们只要用示波器观察一下实际的音频电压波形就会发现，高声频信号怕波幅乃是叠加在低音频信号的波幅之上。我们不妨假定在某一音频信号中只含有10kHz、14kHz、200Hz 三个频率，并且三个频率的幅值都相同。当采用电子三分频功放电路，分别由高、中、低三个单元放大器对上述频率进行放大时，每个单元放大器的输出功率都相同为P0，则总的输出功率等于3 P0。显然，若是采用功率分频方式，只由一个功率放大器来对上述三个音频信号进行放大，高、中、低三个频率的输出功率相同，也为P0之时，功放总的输出功率将等于9 P0。其中，2/3的输出功率被连在喇叭之前的电容器与电感器分频网络所占去了。虽然电抗元件不消耗电能，它们占去的功率属于无功功率，但由此将要求功率放大器的输出功率比实际被有效转换成声波的“有功功率”大几倍。本人曾专门用过一台总输出功率不超过20W×2的电子三分频有源音响与一台额定输出功率为80W×2，瞬态有效功率可达120W×2的普通乙类“石机”分立元件功放组合音响作过实听对比。在音源为同一台CD唱机播放同一张唱片上的同一首曲子，两套音响的音量都调节到喇叭输出声压平均为95dB的状况下，播放交响乐“黄河”第一段之时，前者给人的感受是：各种器乐声音层次清晰，整体演奏节奏十分平稳。而后者则使人感到，同一段交响乐的演奏节奏明显变得急促起来，各种器乐声音的层次也不易分辨了。这表明，要使级后分频放大器达到级前分频放大器同一样的还声水平，其额定输出的功率将需要设计得很大。实际上，有些专业级音响，如美国产的“博士”音响，已使用了额定输出为800W的巨型功放来推动喇叭工作。显然，如果没有其它好的选择途径，人们也只有走用巨型功率放大器推动喇叭的道路了。

十分幸运的是，级前分频方式能够彻底地解决掉级后分频方式所存在的种种问题。首先,级前分频放大器的输出功率不会被喇叭之外的电抗元件所占去，因此不需要把整体的输出功率设计得比实际需求大很多。其次，高、中、低各单元喇叭分别由对应的单元放大器来推动，喇叭之间的相互干扰被完全消除，因此不用考虑其输出内阻会对所推动的喇叭产生不利影响。除了这两个已为大家所熟知的优点外，采用级前分频方式设计制作音响，还另外带来了如下5个方面的好处：

1、功放电路中，高、中、低各单元放大器可以根据其工作状况，在众多价廉物美的功放IC中进行适当的选择。例如，中、高音单元放大器各用一只TDA2030A接成OTL输出形式来担任，低音单元放大器另用一只TDA1521接成BTL输出形式来担任，人们只需使用24V～32V稳压单电源为其供电，就可以制作出总输出功率达到20W～50W，其音质优于“胆机”的高品质功放来。

2、组合音箱上，高、中、低各单元喇叭可以在不考虑其阻抗特性的情况下，根据人耳对高、中、低音谐波失真的判别阈不同，在众多的喇叭中进行合理选配，而不必限制在少数阻抗特性较好的昂贵喇叭品种上。这一便利将使制作成的音箱成本大为降低。

3、高、中、低各单元放大器的最大输出功率可以分别设计限定在所推动喇叭的最大承受功率之内，因而能够确保各单元喇叭永远处在安全状况下进行工作。巨功率级后分频放大器对喇叭的安全构成严重威胁，正是它们最致命的一个大缺陷。

4、在级前分频放大电路中，高音单元放大器本身可以输出的额定功率一般都比它在工作中平均输出的高音功率大数倍，所以在正常放音声级要求下，高音单元放大器几乎不会产生超过人耳对高音的失真判别阈0.5%的非线性失真。而最容易因输入信号幅度过大，出现截波输出的低音单元放大器，其输出信号中多余产生的高次谐波加在低音喇叭上，也只是被低音喇叭阻尼吸收掉，发不出令人烦噪的高音来。这一特点，已使得中小功率的级前分频放大器具有了良好的音色表现。

5、人们可以针对低音喇叭具有较高过载能力的特点，单独加大低音单元放大器的输出功率，在电路中加进低端频率提升补偿电路，将整体的电声转换响应曲线朝低端拉平坦。例如，人们可以采用一只输出功率为20W的LM1875功放IC担任高音单元放大器，采用一只输出功率为40W的LM3875功放IC担任中音单元放大器，采用两只LM3875功放IC接成BTL形式担任低音单元放大器。在将上、下分频点分别设计为7.5kHz与1kHz之时，加进与低音单元喇叭低端声压频率互补的低音提升补偿电路，其总体的还声水平就不是同价位成本档次的级后分频放大器所能匹敌的了。

总之，无论是采用电子管，还是采用半导体器件来制作放大器，只要能够根据它们的工作特点灵活设计电路，就可以扬长避短，制作出效果优良的音频功率放大器来。当然，正如“石机”与“胆机”并非都具有好的表现效果一样，级前分频放大器也并非都具有好的表现效果一样，级前分频放大器也并非都必定有良好的表现。元件的选用，设计参数如何给定，以及具体的布线制作工艺，都会对最终的表现效果产生影响。但是，只要人们在级前分频放大器上花功夫去进行研制，就不难使音响产品的音质普遍提高到较好的水平上。