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音响与音乐 之 设计一部好听胆机
左增军 / 2024-10-14

  接上期; 上期我提了几个小问题,似乎答案有很多,或者您自己也不知道答案有几个。今天详细说说如何设计一部好听的胆机。我先来说两个故事作为“药引”:

  公元300年晋朝的葛洪的《抱朴子》中有这样一句话:外国作水精碗,实是合五种灰以作之。当时的水精可能是水晶,也可能是白如玉、明如镜、薄如纸的骨瓷。因为葛洪以炼丹闻名,经常接触陶、瓷罐罐。假如国人能重视这一句话,可能让瓷器之国的骨瓷早诞生近2000年,更不会让骨瓷发明权落到西方人手里。
 
 
  还有一个例子:之前在北方流传这样一句话,“吃百家饭穿百家衣”,就是谁家的孩子总生病不好养活,建议吃百家饭穿百家衣就可以好,这句话后来被列为封建迷信不再流行。我在想,为何会出现这样的说法?大家都知道“遗传”这个词,遗传,不仅是身体的DNA之类,更多的是饮食、习惯、环境的遗传,比如说你家多盐,他家多糖等,长期以往就难免会造成身体某种元素的缺失,而导致特种类型的疾病的发生。吃百家饭就会明显改善这种营养不平衡,而恢复身体活力。穿百家衣,会得到像疫苗一样的效果,从而对流行疾病得到免疫。
  在那个年代可能我们并不知道如何解开这些谜底,但是从“大概率”也就是如今的大数据得到一些启示,然后总结出来经验告诉大家如何做。比如有些正规传授的算卦相面先生的说的话,也都是从大概率总结出来的(前些年的电脑算命也是这个道理),虽然有些东西科学上不能解释,但有些的确有关联。我说这些干嘛呢?是为了说明如何才能制作一部好听的胆机。这故事跟好胆机有一毛钱关系吗?请往下看,我一直贯穿主题,也就是每一篇《音乐与音响》的续文都是为了一个好听。
  有句话可能说出来会被很多人指责,但是不说,感觉又不好解释一些现象。为了真实的说明问题,我还是在这里说一下,那就是搞电路设计者不一定擅长听音乐,擅长欣赏者不一定懂多少胆机内涵(可能是智商高的,情商不高的缘故吧,反之亦反),这就造成了设计和实际听音上的不衔接。很多厂机都是凭主观的指标检测合格出厂,缺乏客观的、理性的听音检验。有人说很多音响杂志不都是大篇幅甚至整本的都是听音方面的评价吗?怎么会缺少呢?我只能说缺乏一些实际意义上的。像广西地区每年都举办几场听音比赛,我觉得值得推广、参考。这让电路设计者与音乐欣赏者直接交流沟通,有利于技术上的成熟与发展(日本《MJ无线与实验》每年都会组织N场听评活动)。搞电路设计属于理科范畴,而欣赏音乐有些文科范畴,因为音乐是有感情、有色彩的,有些乐器表达的是纯洁、浪漫,有些乐器表达的是忧伤、欢快等等。我本人属于心细、注重细节的人,蔡琴的声音是否显得年轻了?二胡的松香味有没有。。。起初,我本人对听感也不是很“内行”,后来我自己差不多每天坚持锻炼,比如在正常的工作环境,我随手丢一根针,看看自己是否在不太安静的环境中能感受到针落地的声音。后来慢慢炼,经常能分辨出是针尖先着地还是整个平着落地。还有,早期家里的电灯开关是那种旧式的线拉“闸盒”,我会拉掉闸,仔细去听拉线一次是接通状态还是断开状态,接通时因为接触的是铜片,断开时接触的是塑料之类,声音的变化比较明显,但是因为距离拉线闸盒的距离远(一般在房顶位置),所以需要仔细辨认(对于如今的按动开关,你也可以闭眼试试)。后来便常参加一些正规的演播厅现场,比如在深圳、上海等地,参与过澳大利亚或国外无扩音系统的演出、在北京听过几场理查德·克莱德曼钢琴音乐会、蔡琴演唱会等。我认为只有接触、感受过现场音乐,才能更好的理解实际播放的声音表现,方便自己更好的设计、调整放大器的电路。
 
  我曾简单的搭建了几个不同风格的听音室:一个是B&W 801、802为代表的,一个是Altec A5为主,一个是思奔达Spendor SP100和Rogers LS 3/5A。你可能觉得这些箱子是不是太老了?是,这都十几年前陆续购进的,后来并没有折腾音箱。我记得以前文章说过,要专门写一下我自己搭建听音室的相关文章,容我以后慢慢来。我自己不善长社交活动,喜欢一个人静下来独处。做了实验的输出变压器、推动变压器、看到新的电路结构、维修古董变压器以后,我会按照原机图纸,简单的搭焊一个电路接好试听,一方面检验维修的变压器接线是否正确,一方面感受电路特点。前阵子维修了一部日本宍戸(Ahishido)内反转805放大器,心情比较兴奋,扔下手头工作,2个夜晚没有休息,彻底的进行了“描绘”,因为这就是日本名机WAVAC的前身,WAVAC完全按照Ahishido先生的设计制作。当然,我的主要工作比如输出牛,做了改进、或有了新思路,或者新的电路结构等,我都会上电路实际测试,然后等到夜晚再仔细聆听效果,然后反复的对比,看究竟变化在哪里。只可惜前些年并没有整理写进电脑存档(当时认为这些过程并不重要,重要的是结果),只是在纸上写写记记。等到现在想整理到电脑存档,发现很多都遗失了,有很多记录片断又对不上号。。。有很多东西不能从电路模型上得到解释,比如:
  1、灯丝用交流供电,声音表现出“实”的感觉,比如二胡的表现,那种弦触松香的感觉真实不虚;
  2、放大电路结构形式,声音最好听的就是对地放大,也就是共阴放大形式,没有阴极电阻(需要有偏压)的声音更好,无论是前级或输出级都符合这一概论。功率管的固定偏压要比自给偏压听感好这是众多发烧友一致的观点,自给偏压与固定偏压,就像小溪和大海的感觉,那种欢快、鲜活感明显,动态增大,推力更好(自给偏压与固定偏压,屏阴电压处在相同级别,屏流调到相等,理论和实际测量不失真输出功率也一样)。
  3、电路设计简洁之上,放大级数越少越好,简洁而不简单,不要为了简单而让放大处于非线性区域,或者只为电压增益不考虑增益带宽积。
  4、音量电位器要按照常规放在信号输入端,而不能放在大信号的位置比如独立前级的输出端,这个问题在早期的《牛师傅论坛》就已经提到,但现在依然有人在违背,比如有些制作101D前级的朋友,电位器后置可以让输出噪音得到控制。这些懒省事的方法,自己可能会给自己找到很多理由,为了理所当然的使用。
  5、尽量少用甚至不用负反馈,本级反馈优于环路反馈。如果选用三极管,两、三级放大,A类输出,按照现在的元器件性能,裸机输出做到1-3%的失真很容易,这样可以不用反馈或者只用几个dB的NFB足矣。对于四、五极管,或者推挽电路,可以选用不超过10dB的NFB。设计好每一级工作在线性区域、每个元件取值反复计算、实验测试,达到最佳状态。“自己的事情自己做好,非必要不靠其他帮助”,因为反馈有利也有弊。
  6、电阻大小的选择,要根据用途合理的选择功率,比如栅漏电阻等1/4W甚至1/8W小体积足矣,这样做首先因为小体积电阻的感应噪音、自身本底噪音低。功率电阻,选择余量为实际消耗功率的3-5倍,比如实际在路消耗0.4W,就选择2W电阻。阴极电阻实际消耗5W,选择20-25W规格。信号放大回路电阻包括灯丝平衡电位器,最好选择无感的碳膜(似乎声音略显温暖)、金属膜之类,不选线绕类型,避免自身电感成分影响电路特性。
  7、SRPP电路的特点是表现全面,清晰、活跃,但声音的厚重感不及共阴放大。
  8、阴极输出电路的声音略显直白一点,但用于直推功率管,细节、质感上会打高分。
  9、输出级用变压器推动,因为阻抗匹配得以保证,可以让前后级都工作在稳定、良好的线性段内,声音有形、有质,丰满、端庄、秀丽。目前技术,各种参数推动变压器完全不用担心性能。
  10、宁肯做一部动态范围宽、性能优异小胆机,也不做动态范围不足的大胆机。我们所谓的功放的储备功率,不是单纯说我用5W,买20W的胆机。一部动态范围为100dB的3.5W胆机,实际驱动能力表现胜过动态范围只有70-80dB的25W胆机。功率储备,是自身素质有多高,不是你有多少黄金和保镖。自己的体型大可能没用,你的格局大才能成就一番事业。注意这里的动态范围不是功放自身的静态动态范围,是放大器处理音乐信号的动态范围。
  11、最后一项也是最重要的一项,开心快乐的欣赏音乐会给听到的声音打满分!所以给自己一个理由让自己的心情轻松愉悦起来,不接触或少接触那些低能量、低素质的东西。
 
  当然,还有很多要说的东西,一些常见的、大家都认同的这里并没有提及,还有一些争议大的也没有说,容我多做对比试听以后再说。还有一些没想到的、琐碎的也留等以后再谈。
  我们知道早期的放大器比较简单,受限于当时的元件、工艺,那个时候一颗10μF的电容,成本比制作一个电子管还要贵。那时候的变压器,材料性能不足,绕线工艺、绕制方法简单,导致一些实际问题出现,比如频响宽度不大、失真不小,比如输出功率不大等,到上世纪二三十年代,人们开始重视这些,并且出现了各种指标标准,导致后来兴起了所谓的指标派,一些胆机厂商比如景图(McIntosh)、QUAD、Williamson等,在放大器的技术指标方面可谓是鲜亮过人,从变压器绕制工艺的改进,到设计电路的完善,大家走的路不同,但无不朝着相同的方向迈进。你失真做到1%,我做到0.1%,0.001%,你频宽20-20kHz,我5Hz-100kHz,150kHz。。。没错,拿什么评价一部放大器的好坏?只有靠这些静态指标说话。电路设计从简单到复杂,输出变压器从几夹几到分层分半,甚至更复杂,从单根线绕到双线并绕、多根线并绕(比如麦景275图输出牛)。输出功率从单端、推挽,到并管甚至多管并联增大输出功率。良性的发展是必要的,但是为了单纯的追求什么指标而指标的发展,我认为大可不必。道法自然,自然而然得到的指标是应该的,一些“不择手段”达到的目的则不应该,甚至有的方法弊大于利更不可取。设计音频放大器,首先知道放大器是用来听的,是让好的音乐带给自己愉悦的享受。
 
  君子务本,本立而道生。这个本是什么?课本、本能、本来、本真。。。不偏离这个“本”基本上就可以行于大“道”,乃至达到老子所说的“不窥誘知天下”(也就是不通过看窗外,就可知道世界的变化)。道法自然、盗亦有道,每个行业都有自己的“道”,胆机也有胆机的道:保真、原汁原味、自然率真。。。人人都知道,都会说,重要的是,有没有遵照这个“本”实际做,甚至是否真正的理解了:保真、高保真、Hi-Fi、原汁原味?保真、高保真,并非是保证测试信号的不失真,应该保证的是对自然音乐信号的“真实还原”。没错,我前面文章提起过响度和动态范围之争,我们的CD之类载体已经通过了技术手段对音乐信号进行了压缩和修饰,作为我们受众无法改变,但这并不影响我们设计放大器对音乐信号的真实还原。
  对于有些人只看指标,或者不谈指标,这都是认识的误区。有人说我就凭耳朵收货,没错,我承认有金耳朵、银耳朵甚至可能仪表耳朵,只要自己喜欢那倒是幸事。但很多时候会被自己大脑的主观意识所控制,比如有的人一看外观就对他产生怀疑,接下来的事情大脑都会被“怀疑”牵着走, “一眼看高一眼看低”可能变成一耳朵高一耳朵低。有老中医说,有人前来看病,对自己的医术严重怀疑的,不能开药方或者开“简单药方”,因为开什么样的药,对病人的作用也是微乎其微,他的身体已经有了“抵抗力”。
 
  电子管、及其应用电路其实很简单,设计胆机电路本着“简洁之上”的原则,每一级、每个元件都工作在合理的范围内,比如电子管工作点,阴极电位、负载电阻取值,要根据本级特性、结合下一级耦合、阻抗匹配等合理选择,考虑到失真、频宽等主要因素。推动变压器、输出变压器需要做好各自特性(前面我聊了很多变压器话题,大家可以参考),绝不能为了指标而“偷机取巧”,应该是自然而然达到的性能。不刻意追求什么,比如增益,因为增益带宽积限制,增益越高带宽就会越低,这是无法改变的事实。对于输出功率。我们常见电子管的屏耗只有15-40W,这样做单端输出时功率不大,只有几瓦到十多瓦。我们把效率、失真等因素很好的取舍做到恰到好处,然后关键是动态指标做好,这就是不错的胆机了(我做的845单管单端,实际听感超过市面上的845并管单端。当然,论卖点肯定比不上并管大功率输出,这是不争的事实)。当然,可以通过一些手段,比如巧妙地电路设计、阴极推动或变压器推动(可以让功率管进入A2)、甚至简单的功率管并联,让输出功率提高很多、或者令失真指标减小很多,只要利大于弊,听者喜欢也就ok。很多因素都是有利有弊(就像有些药物,可以治病也可以致病),十全十美的东西有,只是在特定时间比如睡着的时候(有些人可能随时通过意淫也能达到)。当利远大于弊的时候,这是最好的设计原则。认真来讲,设计好、做好一部胆机放大器,都需要很长时间的反复测试、反复试听,不偷机取巧 、本本分分的做好每个环节、每个细节。
 
  说到指标,大家是否想起某奶粉事件?为了检验达标而添加什么氰胺什么的,其实这些本不应该添加的东西,却是默认的行业“潜规则”,大家都添加,都这样做,慢慢的理所当然了,只不过被举报太多才导致。。。
  说到现在的胆机,就离不开负反馈,的确,负反馈是一剂万能“良药”,广谱杀菌增强抵抗力,对放大器的一些不良指标可以全面解决,什么带宽窄、失真大等统统管用。然而缺点是固化音乐信号的动态范围,让本来自然的音乐信号,变得“受限”、“压缩”,而失去了自然的音乐信号之活力。放大器的动态指标似乎很多人并未真正关注,认为大信号来了“应付自如”就是动态效果很好,其实这是放大器的“钢性”表现。往往深度负反馈会让放大器呈现钢性(阻尼系数很大),比如早期的定压功放,无论如何变化我自巍然不动。这样的功放适合大功率舞台音响、K歌等劲爆场合,晶体管(石机)大多属于这个风格。做深度负反馈胆机,再简单不过了,只需要考虑有足够的增益,其他的如失真与否,频宽够吗等等都不要考虑,只要提高电压增益方便用深度负反馈,就足够了。什么三极管五极管直热管旁热管,统统一样的(其声音表现也相差不多,记得有人的推挽机器,其中一个功率管坏掉了不工作,听了许久却没有感受到,并网上说出来问大家有没有注意到这个现象)。
早期的傻瓜相机,和专业相机,对于要求不高的人,肯定选择傻瓜相机。专业相机什么白平衡、什么景深等调整不好还不如傻瓜相机拍出的照片。胆机也是一样,只会听不懂胆机的人只能买这种稳定型傻瓜式深度负反馈的胆机,这恐怕占大多数。这就是流行的重要因素,但不能说这就是好听的胆机。
  关于负反馈,我并非绝对说不,只是有句话叫“过犹不及”。手机微信登陆画面的小人,再走几步到达最高点,那么接着再走几步,就是下坡路。对于三极管,内阻低、线性好的管子,可以不加或者恰到好处的加几个dB反馈就可以。如果是束射四极管、五极管、内阻高、或线性不好、失真大的管子,可以适当加一点反馈(总反馈量在10dB以内),不仅改善失真、提高稳定性,也可以提升阻尼系数。做300B单端,我宁可多花十天半个月的时间去调整,使用交流灯丝,也不愿意加深负反馈、用直流点灯丝,我认为那都不能实际的发挥好300B的声音。因为我做过N多次对比,交流点灯丝、不用深度负反馈,声音才更贴近自然。
 
  假如你是在家轻松的欣赏优美的音乐,一杯茶、几张唱片、舒适的环境、独自或三五同好一起聆听,这时候你可能需要的是一部“气自华”的胆机,“腹有诗书 气自华”(你可以去申请“气自华”的商标了),也就是放大器的内涵、气质。“腹有诗书”并不是机器内部有多少补品元件、多么漂亮的布局等。十几年前有位大发烧友,带着他自己重金打造的845分体单端,来我家试听。后来我用自己的2A3单端播放了同样的CD,众人惊异的眼光出现,这部3.5W的单端,大动态表现力却胜过20多瓦的845单端!当时搭配的是飞利浦CD,B&W 801,要知道3.5W的2A3单端,推B&W 801这箱子本来就不足,但实际听感依然胜过845单端。这件事几个当事人都在,都有一定的印象。没有对比不会感觉很明显,只有前后对比才能真正体会到,一部好的胆机设计,不仅仅是静态指标、输出功率等,动态指标尤其是音乐信号的动态范围是很关键的,这恰恰又是大家都忽略的。为何人们弃石机而爱胆机(我并没说绝对是)?我想石机的深反馈“功不可没”。胆机本来简单,非要整那么复杂,去接近石机,可能适应场合、人群不同,人家就喜欢那样的表现。没有不好的胆机,只有适不适合你。
  好了,暂告一段落,休息休息。
 
  未完待续

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