20dbe49aed71404aeaa1e6d8f4df4529 在前面幾期中,水電工很小心地介紹幾個相當單純的線路,以及通常會使用的設計方式。於是乎,水電工在和朋友的聊天中,難免地被水電工同業工會當中博士級會員損了一下,幹嘛只講單端的呀!聲音好壞是看線路設計,誰說只有管機會有好聲音?接著來虧水電工的壞朋友全都冒出來了。

喂!捧油啊!你們去看看就算是電子學教材,也沒人在前幾章就在講小訊號模型或什麼線性不線性的,更別說是某些高線性設計是要綜合多個模組才能達成,你們是想讓水電工專欄榮登夜市雞排包裝紙使用率冠軍嗎?水電工一直認為聲頻放大線路和高頻電路設計上有天差地遠的重點,好比聲頻放大線路常常要好好處理50Hz這種超低頻,偏偏現今電路設計大多數是要拚GHz等級的頻率響應;而功放線路動不動就是要輸入幾V的電壓,放大完後的輸出更可能高達50V以上。而現今的IC設計超過5V就稱做高壓了,但這在音響算什麼高壓?音響的接收端是人耳,處理的又絕對是複雜的複頻訊號,不但頻率響應沒有什麼標準,連頻段相位角該前該後等等都是個人一把號各吹各的調。

前情提要:

科學角度看音響1:先了解聲音,再認識音樂,最後挑音響

科學角度看音響2 :頻譜到傅立葉轉換,再看失真4大主因

科學角度看音響3:真空管與電晶體之爭,談音響主動元件特性

科學角度看音響4:元件與失真關係式,泛談4類放大器原理

科學角度看音響5:真空管、電晶體實作差異性,電壓、電流、電阻關係式

科學角度看音響6:各類線路變體設計及原理,魔鬼藏在細節裡

你聽到的與他不同

各位在看完前面幾篇的討論後應該就有些感覺,如果有參與實際設計的人會更有體悟,有些在單頻量測數據比較厲害的設計,人耳聽起來就是不討喜,反之數據爛的人耳反而喜歡,尤其是愛比SNR的人最容易出現這種事。搞到最後你們這些博士級水電工設計完,還不是乖乖地找本山人去試聽?

話說在設計音響時,我們往往只是在處理很多不同感覺和數據的閾值,問題就在於系統搭配和音樂本身錄音的方式。就以現場演奏來說,觀眾聽到的內容事實上和音樂家本人完全不同,因為空氣本身就是不線性反應的介質,有些高頻的聲音根本傳不了多遠就轉成熱能消失。所以有很多情況下設計者喜歡的感覺和他所使用的測試設備都會影響產品的聲音,再加上有些人根本聽不得任何的現場感和高音,所以才會有「百家爭鳴」的情況發生。但基本上耐聽和現場感仍然是水電工堅持的2大重點。

最好解的線性問題

之前我們提到了線性的問題,因為在單端A類以及AB類設計中,光是處理元件的線性問題就會造成音質影響,而在線性都處理得很好的系統中影響音質的又會變成元件材料以及傳導訊號的被動元件材料,所以水電工會這麼重視元件不是在亂賣膏藥,光是相同線路但半導體元件製程不同,都會造成聲音有肥厚和輕快的差別,更何況音響世界裡還有個老頭叫真空管,我們先來看看目前在水電專家眼中看來最好解的線性問題好了。

任何主動元件都有標準的數學模型,反正東西做出來了,使用物理方式以及數學技巧一定能摸擬出來,核彈都能模擬了還有什麼不能模擬的?我們先來看看三極真空管的電流數學模型:

(公式一)

(公式二)

其中就是屏極對陰極電壓,而則是柵極對陰極電壓,則是最終得到的輸出電流量。看起來有沒有很有學問啊?這種式子光是寫出來對讀者是一點用也沒有,且讓水電工慢慢講解這式子是什麼東西,這公式說穿就是水電工之前不斷貼出來的:三極管特性圖。

三極管的輸出受到2大參數的影響,其一就是屏極對陰極電壓,其二就是柵極輸入的控制電壓,所以特性圖畫起來就是那麼地複雜。上面這個式子事實上也是由真空管結構以及內部電場分佈而導出來的標準數學模型,剛剛我們只看了3項,但是其它呢?基本上就是按照管子的製作內部結構造成的電場變化而會有不同的數值,所以好的管子和不好的管子它的線性程度會有很大的差別。我們來看看幾根常用的管子這方面的參數:

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