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[其他] D类功放的阻尼优势,请放心用新派越级搭配音箱

D类功放的阻尼优势,请放心用新派越级搭配音箱

自己是NuPrime的总代,自然会留意各种评论,最近一家欧美主流音响网站的音箱测评引起我的注意(详见http://www.hifi-advice.com/blog/ ... ews/wilson-sabrina/),文中用各种功放推动威信Sabrina音箱,而新派ST-10颇受好评,这可是差了不止两个档次的器材啊!文章作者稍后又专门写了一篇ST-10的测评(http://www.hifi-advice.com/blog/ ... me-st-10-power-amp/),文章的副标题是:Incredible performance at an incredible price难以置信的表现、令人难以置信的价格。
发烧友在搭配时,一般来说音箱与功放的价格会大致接近,往往功放还会高于音箱,但这篇ST-10的文章里测试的音箱是Apogee Centaur、Wilson Watt/Puppy 8甚至Vivid Audio Giya G3 s2!都是超过三倍价格的音箱。很多老烧不太待见D类功放,但科技发展一日千里,现在的D类早已非吴下阿蒙了,也只有优秀的D类才可以实现弯道超车、越级搭配。

美国TDSS网站有一篇技术白皮书,大家不妨看看:https://static1.squarespace.com/ ... hing_Amplifiers.pdf。这里摘要一些:

开关音频功率放大器 的 阻尼因素优势
基于开关/ D类技术的现代音频功率放大器,在上世纪中期开始出现,1990年代开始大范围推向市场,当时大多数还处于起步阶段,很多设计都没有达到质量要求,即使它们提供了足够的功率。通常D类功放使用在超低音箱上,因为人们经常认为低频部分的要求低于中、高频的要求。
随着时间的流逝、技术的成熟,现在D类功放的设计已经极大改善了,部分产品被认为能够提供真正的、世界一流的性能。从工程角度来看,这只是有意义的,就其本质而言,开关放大技术比大多数线性放大结构复杂得多。D类放大技术正迅速成为以最低成本向消费者提供最高性能水平的主要竞争者。
要说明的是,线性放大近百年的研发过程已经为音频工程界带来了丰富的知识。失真,噪声,动态线性等问题得到解决,测试和分析设备相应地进步,知识渊博的工程师能够很好地设计出前所未有的性能和价值的产品,而不管所选择的技术线路如何。
考虑到上述情况,我们要确定线性放大器设计中最大弱点中的至少一个主要性能领域,然后检查D类技术是否在该领域具有固有优势。
与传统的线性设计相比,开关/ D类放大器的主要优点是什么?问题的答案,涉及两个相关因素:放大器的负反馈回路操作,以及输出阻抗和阻尼因子。输出阻抗低的放大器意味着高电流能力,很多人都知道高阻尼(低输出阻抗的数学倒数)对于良好的低音性能是很重要的。这是因为低阻抗 /高阻尼可以使放大器纠正喇叭单元往复运动时发生的错误。低音单元除了接受从放大器发出的驱动信号,它的往复运动会产生一个“反电动势”,这个反向信号通过音箱线出现在放大器的输出端,此时,放大器的负反馈回路将尝试通过生成幅度相等、但相位相反的信号,如果一切按预期进行,就会“消除”来自低音扬声器反向信号,从而减少失真。
整个过程通常工作得相当好,低音扬声器的失真大大降低。中音、高音单元与低音单元非常相似,只是尺寸较小,如果同样的降低失真也发生在它们身上似乎是一件好事……但对于大多数线性放大器来说,不是。
所有的线性放大器在反馈回路的操作上,都有一个固有的上限“速度限制”。通常情况下,输出反相信号、“消除”失真信号,可以校正放大器本身,而反馈回路纠正扬声器产生的失真的能力,大多被认为是附带的好处,而不是主要目标。
上面提到的速度限制,与放大器对自己反馈信号的响应速度有关。即使在接近光速的情况下,信号也是在有限的时间完成往返行程。在电子学中,时间的倒数是频率,所以反馈信号绕过回路时的传输时间等于某个频率,并且该频率的设定上限是为了保证放大器工作稳定。如果放大器的反馈信号被允许高于该限制频率,则信号将被延迟超过180度甚至接近360度,这意味着它与输出信号同相,放大器将开始振荡,就像唱卡拉OK自激一样,通常导致放大器在一秒或更短的时间内被破坏。
鉴于自激振荡和破坏的可能性,工程师必须有意限制扬声器可能产生的频率成分,设计简单的回路滤波器。为了在非常高的频率上实现足够的衰减,滤波过程必须从占用可听频带的较低频率开始。最常见的情况是,这个滤波过程开始于1KHz或接近1KHz,随着频率的增加,扬声器反电动势信号的衰减也随之增加。
在线性放大器的反馈环路滤波器电路中,中、高频扬声器产生的反电动势信号,在保证稳定性和自我保护目的下被衰减,这意味着,没有负反馈信号可用于校正在扬声器系统的中音和/或高音扬声器驱动器中发生的错误。这是传统功放的参数表中,阻尼因数通常指定在1KHz或更低的主要原因。在1KHz以上,实际上所有线性放大器的阻尼因子不断降低,使得在某个频率(通常仍在可听频带内)阻尼因子变成1…意味着没有阻尼因子。
在这种情况下,对于几乎所有的线性放大器,它们提供的高阻尼对于控制低音基本上是非常好的,对于控制中、高频区域基本上是不存在的。中音、高音单元可以自由地“消除”或“歪曲”音乐信号,而低音单元的响应仍然相对良好地被控制和准确
从上述情况可以很容易地推断出,这导致发烧友试图将合适的放大器与合适的扬声器相互配合的“试错”方法。消费者会发现某些品牌的组合很好,而另一些品牌的组合则差不多。实际上,人们往往会发现,好的结果通常更多地取决于音箱的品质,以及它中高频区域中的高度自控性。这并不是说,设计一个线性放大器在高达20KHz(人类听觉的上限)时一直表现出高的阻尼系数在物理上是不可能的,而是要做到这一点非常困难,一个成本相对较高的产品。

与线性放大器的情况相比,开关/ D类放大器可以提供非常高的阻尼因子,其参数通常远高于AB类竞争对手,并且更重要的,是在全频带内。其原因在于它们固有的更高的开关频率,以及PWM调制有关的整体结构差异,详细内容超出了本文的范围,但足以说明 D类技术很有可能被设计成优质放大器,提供全频带高阻尼这一关键优势,并且比等效线性放大器成本更低、功率更大。实际上,D类功放最初目的就是为了提供与AB类当的性能,但具有更高的效率、更小的尺寸和更低的成本,其所提供的阻尼因素优势似乎是附带的好处,而且普通消费者无法识别,因此普及这些也是撰写本文的动机。

考虑到在整个可听范围内提供高阻尼因子的附加优势,人们很容易地看到,D类放大器可以提供比线性放大器更低的成本、更卓越的性能。假定在给定的参数、规格和终端消费成本下, D类和AB类进行竞争, D类很容易打破僵局,在大多数情况下,它将为大多数平均水准的听众提供优越的性能和价值比。从理论上讲,由于中音、高音单元失真的降低而导致的声音改善,将会是更加细致而又宽松和自然的中高频响应,以及整体微动态、细节和分辨率的改善。对最新的D类功放的市场产品的观察,似乎验证了这些理论上的改进。

NuPrime采用高达600KHz频率的专利自有技术D类功放(一般D类在300KHz左右),更配合A类输入级融合两种线路的优点,更能够发挥出音箱的“本来面目”,降低了搭配的盲目性。时代在高速进步,现在发烧友可以把更多的预算、精力放在挑选自己喜欢的音箱上,剩下的交给NuPrime功放就好了。
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