擴大機

音響擴大機的功用跟選購指標 (上)! DZ帶你秒懂

在電子設備中,擴大機(放大器)是最常用的電路應用,在音響相關電子產品中,前級放大機 (pre-amplifier)和功率放大機(power/main amplifier)是兩種不同類型的擴大機系統,都用於聲音訊號放大相關的目的。但是,除了此特定用途的目的之外,依其工作原理又區別不同的擴大機(主要是功率放大機),例如 A類、B類、AB類、C類、D類、E類以及F類等主要這幾種類型。

前級放大機 (pre-amplifier)

錄音室麥克風錄音當下,聲波在空氣中振動並在振動膜片之間來回擺動的幅度,帶動線圈中的磁鐵運動,這就是我們所謂記錄下來的聲音信號,但是這個訊號非常微弱,我們希望記錄下來的訊號的電壓要高得多,也就是說音量更大, 因此挑戰在於將錄製的麥克風訊號的電壓放大,這是前置放大器的基本目的。 所以前級放大器(前置放大器)是一種電子訊號放大器,可將來自訊源的微弱電壓信號轉換為強度夠大可以進行處理或發送給後級放大級,沒有經過這個過程處理,最終的信號將是嘈雜(noisy)或失真(distorted)的,為影響音色最重要的部分喔 ! 在音響系統裡,前級放大器的功能並不複雜,只是負責切換訊源、處理訊號與控制音量,再丟給後級,而前級的連接位置,介於訊源器材與後級放大器之間。 前級的運作流程大概就是:輸入→訊號切換→左右平衡→音量控制→放大電路→靜音開關→輸出,訊源切換是當使用者有多台訊源(例如 CD、電腦、收音機等)時,能直接在機器上切換輸入的訊源,而不需要每換一台器材就必須重新插拔線材一次。左右平衡式可以獨立控制左右聲道的聲音大小,不過現在的前級逐漸省略這個設計。

訊噪比 : Signal-to-noise ratio (S/N)

前置放大器的目標是提高麥克風等級信號的音量,並做到乾淨,也就是說在不提高本底噪聲和其他諸如電流嗡嗡聲等不需要的信號。理想的前級放大器將是線性的(工作範圍內具有恆定的增益)具有高的輸入阻抗(僅需要最小量的電流來感應輸入信號)和低的輸出阻抗(當從輸出汲取電流時,輸出電壓的最小變化) , 來增強信號強度,而不會顯著降低信噪比(S/N) , 所以好的前級有一個重要的指標 : 訊噪比 (S/N),用於比較所需訊號的強度與背景雜訊的強度,其定義為訊號功率與雜訊功率的比率,以分貝(dB)為單位表示。 訊噪比越高,代表所產生的噪訊越少,90dB以上普遍被判定為優質。

主動式前級與被動式前級

前級跟喇叭一樣也有分主動是跟被動式的喔 ! 主動式前級是有插電的前級放大器,而被動式前級則真的跟被動式喇叭一樣不需要插電, 被動式主要把放大電路的步驟省略,不需要主動元件來做放大(增益),主動式就是有主動元件 (如真空管、電晶體、IC集體電路等零件)做放大或緩衝,增益是您的輸出與輸入的比率。因此,您將增益旋鈕旋轉得越高,您的音量就越大。

被動式前級在訊號輸入之後,經過訊號切換開關,後面有一個音量電位器控制音量,最後直接輸出,就控制音量的角度而言,它僅能衰減而無法放大,就阻抗匹配的功能來說,它也無法扮演緩沖的角色,因此被動式前級是最經濟也最直接的前級。

主動與被動式前級的優缺點

主動式前級具備放大電路,可以將輸入的訊號放大後輸出,達到增益的效果;被動式前級除非使用被動式升壓器提升輸出電壓,否則是永遠不可能達成放大的任務。就緩沖與阻抗匹配的角度來看,主動式前級由於具有主動元件進行訊號放大,因此可以將阻抗特性較高的訊源,轉換為較低阻抗的訊號輸出,易於驅動後方的後級線路。

被動式前級沒有放大電路,能夠將訊源器材的訊號以最簡短的路徑直接輸出給後級,由於不使用主動組件,因此沒有任何的失真、音染、噪聲、相位飄移等問題,這就是人們採用被動式前級的初, 因此被動式前級通常S/N比相對高。

被動式前級雖然訊號增益對後級來說不夠的話,而使得驅動力不足,聽起來總會感覺聲音較薄,音色較淡,動態不足。而主動式前級因為主動元件造成音色渲染的或失真的問題較大,且S/N會較低, 都有各自的優點跟缺點,哪個選擇較好沒有一定,還要針對你選擇的後級去做搭配喔 !

前級擴大機的發展

真空管前級

以電子材料的發展來看,最早發明的電子組件是真空管,所以一開始擴大機都是管機,它所匹配的喇叭,也都是高效率型式。而真空管體積雖大,且效率不高、整流與管穩壓功能不佳,但卻有其獨特且無法取代的音色,溫暖、醇厚,都是管機常見的特色。不過,管機後級輸出功率普遍偏低,搭配喇叭宜選用高效率、阻抗恆定型

晶體管前級

半導體元件興起後,真空管才逐漸淡出市場。相比之下,半導體固態元件有壽命長、熱度低、輸出功率高的優點。因此當晶體管制造技術逐漸成熟時,音響的用料也朝向全晶體管的方向發展。晶體管與真空管的線路架構雖然類似,但卻大不相同。晶體管體積小,可以在有限空間的電路板中大量使用,因此可以將線路設計得更嚴謹、更精密,不同的晶體管擁有不同的特性,適度的搭配便可以創造極佳的效果。

管機跟晶體機的聲音各有各自的擁護者,有些人覺得晶體的聲音太冷沒有溫度將,所以就有真空管與電晶體結合在一起的混血式設計, 期望管機有晶體機的通透,晶體機也有管機的溫暖的優點,用家還能自行換管調聲,但如果設計得不好,有可能得到四不像的聲音表現。

數位前級

隨著世代的演進,現代人已經不滿足於音響只能聽音樂,還要有家庭劇院環繞跟卡拉ok甚至數位串流的功能,如AV環繞擴大機數位串流擴大機, 這是前級發展的新趨勢,模擬訊號輸入前級之後,利用內部的A/D轉換,將模擬訊號轉換為0或1的數位訊號,以DSP(數位訊號處理器)進行運算處理, 在音響設備中,DSP處理器可將數位訊號利用固定程序來控制,利用頻率的強弱製造出音場效果,將聽覺環境營造出像在歌劇院等空間內的感覺,或者是5.1聲道、7.1聲道甚至更多聲道的模擬,還可以把音樂的風格加以修飾,變成Jazz、Rock等音樂類型,DSP處理後,再經由DAC的技術將處理之後的數字數據轉成模擬訊號,再輸出至後級擴大機,因為有DSP晶片的出現後,就可以實現很多可能性,像AV擴大機可以把聲音跟影像結合處理,還可模擬出多聲道的環境,數位串流擴大機還可以接收來自藍芽跟WiFi等無線技術的訊源,影響現代人的音樂分享的行為,DSP IC晶片的快速發展讓音響的世界變得更加有趣與多樣化。

DSP
Reference : 維基百科

音響擴大機的功用跟選購指南(上),DZ先介紹前級擴大機的部分,下一篇介紹後級擴大機跟綜合擴大機的原理跟購買上要注意的地方跟與前級搭配性的原則喔 😁 ,希望網友們可以對音響又更了解了!

參考出處網址: https://blog.xuite.net/ ; 維基百科

5 thoughts on “音響擴大機的功用跟選購指標 (上)! DZ帶你秒懂

  1. 版主好專業!
    前幾年要幫家裡挑擴大機時真的都霧煞煞
    期待下篇~

  2. 哇,好專業喔,最近想買喇叭,好期待版主的下一篇喔~

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