前言:個人認為,時至今日,功放DIY的技術門檻并不高,不值得過多讨論,諸如頻響、動态、信噪、失真、分離度等各種指标,隻要認真制作,注重細節,都與一般廠商生産的相差無幾,甚至更好,音響系統的優劣,很大程度取決于聽音環境、音源和音箱喇叭的性能。本文要分享的是,與其不斷試圖改善功放電路的不足、或依靠堆砌發燒元器件去獲得悅耳的聲音,倒不如腳踏實地在其它細節下功夫,也許是一條更實在的捷徑。
*預告:
1、本人雖屬電氣自動化專業,但音響技術隻是業餘愛好,個别觀點可能存在偏頗或錯誤,不足為奇;
2、文章皆本人原創,定有少許個人主觀成份,已盡量客觀。
一、功放使用的主要技術和零部件
1、電子分頻總體性能優于主流的功率分頻,主要是電路結構具有先天的優勢,但因此也注定在HiFi産品中的非典型角色,也成為極少數發燒友的個性化功放,在此不再細述;
2、本功放的分頻點:三頻主音箱用800/5000Hz,超低音截止頻率為150Hz,共八路輸出,具有“純後級”和“合併式”雙功能可供選擇,一鍵切換;近年出産的音源輸出電平較高,且有音量控制,足夠驅動家用音響的純後級,如無必要,前級則可省去,使聲音更純粹;
3、八路獨立功率輸出均采用功放集成LM 3886TF,确保各頻道性能一緻;失真小,線路簡單,保護功能較好,各路功率的有效值疊加,等效多片功放芯片并聯,使本機有足夠的動态;
4、摒棄電子分頻常規的各頻道獨立音量控制,避免電位器和緩沖電路帶來聲像、底噪和音染的影響,也因此在與音箱匹配調音時,采取功放輸出端串聯衰減電阻調校,雖有一些效能浪費,但需要妥協;
5、前級放大采用陶封運放LT1057,低噪聲、動态大、解析力強,适合各種不同類型的音樂,表現良好,音色的渲染較少;
6、波段開關2×24與精密電阻組成分壓式雙聯步進音量電位器,零噪聲,左右聲道高度平衡,聲場定位準确,缺點是體積大;
7、交流電源輸入端,采用兩級複合式EMI電源淨化濾波器,使本機工作在純淨的環境中,從而提升聲音的質素;
8、二隻思碧SPRAGUE 36DX系列75V82000uf大水塘電容,配合整流濾波電容闆,為功放提供充足的動力,缺點是220V電源需要5A保險絲,才能滿足電容在開機瞬間的沖擊電流,但削弱了對變壓器初級繞組的保護作用;由于省去軟啟動電路,需要足夠優質的電源開關和整流器;
9、采用二個進口松下4電芯串聯14.8V/16.8V,3400mA锂電池組,組成雙15V電源,為前級電路提供電池供電的選項,一次充電可正常使用十幾小時,理論上可以提升更幹淨的音質,但實際聽感上,與本機整流伺服電源差别很少,使用隻因唯美情懷;
10、超大面積梳型鋁合金散熱器,使功放芯片發揮最優性能,并長時間保持穩定的工作狀态;
11、變壓器每組電源都設置相應規格的保險絲,避免過流或微短路引起的安全隐患;
12、采用一階RC無源電子分頻,獨有平直的振幅和相位特性,音頻信号合成無失真,而且信噪比高,是任何高階分頻無法用簡單的方法實現;就個人DIY的體驗,一階聽覺上比二階更自然,細節更豐富,大音量無可聞失真,況且本人極之厭惡多階分頻中堆砌一堆運放和電位器,認為這些都是破壞音質的老鼠屎。聲音是不同頻率合成的複雜信号,因此任由相位失真并不作補償修正的都是流氓電路。
本功放各頻道的RC分頻元件置于各自功放芯片闆上,調整容易,注意分頻點不要過多,主音箱三頻道足矣;缺點是分頻斜率隻有6dB/oct,相鄰喇叭會有某些聲波重疊幹擾,主要集中在中高分頻點附近,并使聲波幅射範圍變窄,但也可能渲染了一些悅耳的音色,二是要求匹配性能較優的喇叭。一階無源分頻除了這二個問題,其它都是優點。
有些失真或異常諧振在聽覺閥值以下,幾乎忽略不計,而業餘DIY,可用簡易實用的方法改善一下其它問題:使用三分頻音箱,中、高音喇叭距離盡量緊湊,減少聲波幹涉;二是音箱盡量正對聽音位(人耳),不要偏離太多,以解決較差的離軸響應,三是音箱如果需要水平擺放,低音單元置于内側,外側的高音因此距耳相對靠後,這是粗略的幾何相位校正,改善合成聲波與原音頻的偏差。世間萬物,利弊共存,這需要妥協,還要遵循科學。
三頻主音箱由HiVi惠威DIY3.1套件改裝而成,日常較喜歡Beats耳機的音色,細節豐富,層次分明,個性張揚,以此音效為标準進行音箱調音,整體音色與耳機相似度約90% ,詳見下篇《HiVi惠威DIY3.1書架式音箱套件改造過程》。
13、采用仿金嗓子機箱,外觀大氣,内裡空間寬闊,可減少機内零部件因擁擠而造成各種電磁互擾,本機内部并無任何隔離屏蔽措施,電路制作安裝也得心應手,缺點是價格較貴,高于功放機使用的所有電子零部件成本;
14、電平表采用金嗓子驅動電路,具有舒适的視覺效果。
*交流:該機箱的儀表照明甚為不堪,依靠一堆發光二極管通過表盤刻度透光,非常刺眼,表内光線嚴重不足。通過使用超薄型發光二極管,楔入刻度闆上方,讓燈光照射到儀表内,同時減弱表盤透光強度,經此改造,儀表才得以柔和的光線效果。
二、功放機主要的技術參數
枯燥的參數指标較為空洞,就如廚師做了一道菜,告訴你用了多少調味料一樣無趣,皆因我隻在乎菜的味道,在此就本機特有的幾個參數進行說明:
1、 輸入阻抗:“合併式”和“純後級”模式均為47K 。
本人是老派之人,隻要信噪比達标,就習慣性選擇輸入阻抗為47 K甚至更高,始終認為這有助聲音還原,有更高的保真度;
2、功放底噪(輸入端短接,半夜三更,耳朵貼近各喇叭親測):“純後級”模式,零噪聲!!
功放在“合併式”狀态時,音量電位器調至最大,中、高音隻有少許底躁,距離約20cm外聽不到,已是一個較高的水平;
3、放大倍數:前級5倍,後級8路功率芯片均為22倍;
4、連續不失真平均功率:普遍大于100W×2 。
電子分頻的功率計算,是各頻道有效輸出功率的疊加,不同的音樂因樂器旋律不同,頻譜也不同,因此有不同的輸出功率。
*推算:以試音碟《加州旅館》(Hotel California)某段曲子為例,通過觀察電平表,高音和中音成份的占比,平均合共約為低音頻道的2/3,重低音同樣約2/3。
據LM3886功放芯片官方資料,最大功率為68W,本機後級電源為正負35V,喇叭阻抗約5歐,按以下公式推算:
低音功率 高中音 超低音=每聲道總功率:68 68×2/3 68×2/3=158W
左右聲道合計,播放本段樂曲時,功放的連續不失真總平均功率為:158×2=316W
(保守估算,與一台額定功率200W×2=400W的全頻功放相當,甚至更好,因為沒有音箱分頻器的功率損耗,并有較佳的瞬态響應。)
*體會:很多燒友玩家、甚至初哥新手,都不屑功放芯片,其實隻要靈活、合理運用,就能玩出各種獨特的花樣,關注芯片外圍周邊的細節,性能并不比分立元件的差,務實且性價比高;若要提高驅動能力,除電子分頻外,還可以BTL或并聯芯片,也可二者組合,更可三者兼而有之。
*交流:無可置疑,音箱還是大的好,本功放有較高的功率電壓,大水塘電容,額定600W環形變壓器,超大面積的散熱器,因此即使驅動雙8寸音箱,也綽綽有餘,需作以下改動:
1、雙8寸落地式主音箱,中音單元宜用諧振頻率較低的椎盤喇叭,分頻點一般設置在500Hz/4000Hz左右,可根據喇叭特性酌情調整;
2、取消重低音箱,功放原有的重低音頻道改為次低音,截止頻率設置500Hz或以下,連接箱内另一個低音喇叭,以整體低音較幹淨、或以個人喜好為準,但要避免市面很多音箱因分頻不當而造成箱體音染的常見問題;
3、改動分頻點,需調整功放内的阻容分頻元件,幾塊錢就解決問題,計算和更換都極其方便,而且分頻準确,替換幾隻普通小電容即可,詳見一階無源分頻的電氣資料;
4、以上建議可能隻适合非封閉式音箱。
三、本功放制作的憾事和錯誤
1、輸入端子的紅白顔色搞反,所以與音源連接左右聲道時要紅對白相連;
2、輸入端子非順序排列,音源連接對應編号則可;
3、電平表的表針通電常态停在表盤少許刻度上,指針不歸零,需要調整電平表驅動電路;
4、備用開關用于增添本機功能之用,制作時曾考慮低音和超低音頻道通過此鍵切換,轉換為全頻帶功率輸出通道,可以雙線驅動功率分頻的音箱,提高功放的可玩性,後覺無必要而放棄;
5、電子分頻RC部份放棄獨立小闆拔插的形式,而是直接焊接到各自頻道功率闆上,以提高機器的信噪比,雖各有好處,但調整分頻點時稍有不便;
*解釋:這些小遺憾是在制作時的疏忽和考慮不周造成,到後來本可改正,但由于機器完成後已經整理好線路,試機噪音指标極佳,這是可遇不可求,擔心修正錯誤時會破壞布線較佳的現狀,使信噪比變差,因此放棄,如果信噪比做得不好,噪聲是各頻道的疊加,所以需要重視。
忍受,也是一種智慧,否則會庸人自擾,關鍵是,有較好的聲音質素,才是重點。
*結語:電聲器材的聲音還原,永遠不及真實的好聽,且不說專業樂器,就連玩具鋼琴、八音盒等,清脆悅耳的金屬敲擊聲,延展的泛音、尾音、音色和神韻,世界上都沒有一台音響能夠完美地表現出來,這就是失真。
失真在音響中不可避免,對功放而言,失真隻有兩種,一是讨人喜歡、百聽不厭,如電子管失真、某些聲音的渲染;另一種是不耐聽,聽覺疲憊,因相位不良及其他造成的失真。
所以,玩音響,可以追求更好,但不要太執着,更不要走火入魔,有錢佬除外。
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