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音響人必搞懂問題(二):放大器的輸出入阻抗
更新時間:2019-4-29 9:58:12 編輯:溫情 文章來源:蘭格電子有限公司 調整文字大小:【

  “放大器的輸出入阻抗"
  一般我們常耳聞的說法是:擴大機的輸入阻抗是愈高愈好,而輸出阻抗是愈低愈好。為什么呢?
  因為輸入阻抗高了,從訊號源來的訊號功率強度就可以不必那么大。
  這么說也許還有讀者不甚了解,讓我們再回想一下歐姆定律;假設訊源輸出不甚了解,讓我們再回想一下歐姆定律;假設訊源輸出一個固定電壓,傳送往下一級,如果這一級的輸入阻抗高,是不是由訊源所提供的訊號電流就可以降低?
  如果輸入阻抗非常非常的高,則幾乎不會消耗訊號電流(當然還是會有)就可以驅動這一級電 路工作,換句話說就是幾乎只要有訊號電壓,電路就可以正常工作;但是對于低輸入阻抗的電路呢?就正好相反了,它必須要求訊號能源能提供較為大量的訊號電流,因為在同一個電壓下,低輸入阻抗會流進較大的訊號電流,如果訊源提供的電流強度不足以滿足下一級電路的需求,它就不能完美地驅動下一級電路。而訊源的 電壓和電流的乘積就是訊源的功率了。

  何謂低輸出阻抗呢?它有什么好處呢?

  通常低輸出阻抗被提到地方大半是指前級擴大機的輸出阻抗,后級通常是稱作輸出內阻的。前級的低輸出阻抗有幾個好處:
  一.通?;崆康韉褪涑?阻抗即表示了它有較大的電流輸出能力,容易搭配一些低輸入阻抗的器材(后級);
  二.低輸出阻抗可以驅動長的訊號線及電容量較大的負載,以音響用前級為例;前級的輸出阻抗在與訊號線結合后,輸出阻抗加上訊號線本身固有的電阻與電容會形成一個RC濾波的網路,當輸出阻抗愈高時,則經過訊號線后的訊號,其高頻端 的滾降點就會越低,反之則愈高。
  你應該不會希望高頻滾降點移進耳朵聽得到的音頻范圍吧?
  所以遇上電容量大的訊號線,你還是選一部輸出阻抗低一點的前級較為保險。這也是為什么每一種訊號線會有不同聲音部份原因。
  有了以上大略的說明,你應該可以明白;所謂擴大機輸入阻抗愈高愈好,輸出阻抗愈低愈好,其主要理由即在此一在與其它器材互相搭配時,其匹配性比較高。
  那么照此說來,我們就把每一部擴大機不論是前級或是后級的輸入阻抗都設計得很高,輸出阻抗都設計得很低,不是就完美無缺了嗎?
  讓我們再從輸入阻抗看起,由于高輸入阻抗所需的訊號電流較少,可知連接其上的訊號線中流動的電流必較小,因此對于訊號線品質的要求就可以不必那么高,因為少了一個電流的干擾因素在內,這也是高輸入阻抗帶來的另一個優點。但是高輸入阻抗的優點既然這么多,為什么市面上找得到的高輸入阻抗前級或后級竟寥寥可數呢?

  讓我偷偷問你,你有沒有用過收音機?

  你知道收音機的訊號是從哪兒來的嗎?從空中來,你答對了。從空中來,你可知道空中存在有多少的電磁波?多到集合你全家老小的手指頭加腳指頭 都數不完,這些可都不是你想要的音樂訊號哦!
  當空中的這些電磁波被作用有點像天線的訊號線拾取后,雖然只是一點點的雜訊電壓,但是一個高輸入阻抗電路卻能 輕易地將其放大(正是其優點),于是乎,當有人抓了一把沙子放進你熱騰騰的大鹵面時,你還以為是黑胡椒粉呢!
  易感染雜訊,就是音響器材在設計輸入阻抗時,明知高輸入阻抗的諸多優點,但也不能任意設計得很高的主要原因,膽敢設計成高輸入阻抗者,必有其對抗雜訊干擾 的過人之處,Cello有一款前級名為Encore IM,其標稱輸入阻抗即高達IM,為HI-END音響界最有名的高輸入阻抗前級。但這個紀綠被日本SONY公司所出品的一款輸入阻抗高達2M 的前級給突破了。
  雖然Cello的1M前級在音響界已是不得了的事情,但就電路的輸入阻抗而言,還不算太高啦。隨便一個FET做為輸入級的IC它的輸入阻抗都可以高達百萬 M,就像前陣子有點紅的BUF-03這顆適合作為緩沖器的IC它的輸入阻抗就有這么高呢!常見的前級的輸入阻抗,在早期真空管的時代,由于真空管本身的輸 入阻抗就比較高,因此大都設計成500K或250K,晶體前級則大多數是100K或50K。近來則輸入阻抗有愈設計愈低的趨勢,20K、10K也已經很常 見了。
  后級的輸入阻抗則大部份是47K,高一個的有100K,20K,10K的也所在多有。最近德國著名的HI-END音響廠家MBL,所推出的旗艦后級MBL9010輸入阻抗是多 少呢?5K!沒有少寫一個零,就是5K。好像說了半天,高輸入阻抗有多少多少的好處,就是有人不來這一套,至于好不好聲呢?就請自行參閱相關的評論報導 吧!

  低阻抗輸入有什么優點?

  首先感染雜訊的問題會降得很低,可以大幅提高信號雜音比,使得音樂的純度提高,音質就比較好。另外低的,輸入阻抗有較好的相位特性,這 一點是比較少有人提出來討論的,一般常見被提出來的是頻寬特性,總諧波失真特性等,而相信失真則很少被提及(至少在所有公開的性能規格中),MBL的看法 是高輸入阻抗與訊號線的電容量所引起的相位失真較大,而這對聲音的影響將很深。因此MBL 9010采用低的輸入阻抗,以較低的相位失真來求得在音質上的完美,當然在這個時候,你必須采用一部擁有更低阻抗輸出的前級來搭配了。
  前面提及了也有知名廠家采用低阻抗的輸入,這是肇因于現今大多數市售前級的輸出阻抗均已相當的低,因此在后級的輸入阻抗部份就可以酌情降低。假如你前級的 輸出阻抗高于后級的輸入阻抗,這是不能匹配的,切記!切記!

  至于說前級的輸入阻抗呢?

  以目前大部份市售品前級的設計而言,輸入阻抗就由音量控制器給決定了。絕大多數的設計都是輸入的訊號經過訊源選擇后就經由音量控制的可變電阻作分壓,再進入主放大線 路,所以這個音量控制的可變電阻值就成了輸入阻抗了。
  另外一些前級的設計是輸入訊號先進入一個緩沖級,輸入阻抗就由這個緩沖級的輸入阻抗來決定,由于緩沖 級電路的輸入阻抗極高,因此,輸入阻抗值極高的前級,其接受訊號的前端部份,可能就有輸入緩沖級的設計。但是,輸入緩沖級的阻抗也可以不必一定得設計得很 高,例如MBL 6010前級的輸入部份就設有輸入緩沖級,而其設定的輸入阻抗值則是47K。
  一如前面所述,前級的輸出阻抗如果能夠低的話,則后級的輸入阻抗就可以不必設計得那么高,那么同理,如們我們所使用的訊源的輸出阻抗也夠低的話,那 么前級的輸入阻抗有必要那么高嗎?今天有很多音響迷的系統之中,只有數位訊源一種而已,而如今的數位音源由于 本身內部已經具有類比放大的電路,而且有愈來愈多廠家將類比訊號的輸出阻抗做得極低。
  最有名的例子就是Theta,其在類比訊號輸出的地方加了一個高回轉 率、高輸出電流、低輸阻抗的輸出緩沖級BUF-03,這顆IC的輸出阻抗低至只有2,由此看來,其搭配的前級的輸入阻抗有必要很高嗎?
  一般音響器材常見被提到阻抗的地方有喇叭的阻抗,前后級擴大機的輸入阻抗,前級的輸出阻抗,(后級通常不稱輸出阻抗,而稱輸出內阻),信號道線的傳 輸阻礙抗(或稱特性阻抗)......等等。由于阻抗的單位仍是歐姆,也同樣適用歐姆定律,因此一言以蔽之,在相同電壓下,阻抗愈高將流過愈少的電流,阻 抗愈低會流過愈多的電流。

  最常見到的喇叭阻抗的標示值是八歐姆,這代表了這對喇叭在工廠測試規格時,當輸入1KHz的正弦波信號,它呈現的阻抗值是八歐姆;或者是在喇叭的工作 頻率響應范圍內,一個平均的阻抗值。它可不是一個固定值,而是隨著頻率的不同而不同。當后級輸出一個固定電壓給喇叭時,依照歐姆定律,四歐姆的喇叭會比八 歐姆的喇叭多流過一倍的電流,理論上一部八歐姆輸出一百瓦的晶體后級,在接上四歐姆喇叭時會自動變為二百瓦。
  當喇叭的阻抗值一路下降時,后級輸出一個固定電壓,它流過的電流就會愈來愈大,到最后就有點像是把喇叭線直接短路,所以阻抗值有時會低至一歐姆的限 制,超出此范圍,機器就要燒掉了。這也就是一般人常說的:后級的功率不用大,但輸出電流要大的似是若非的道理。
  功率放大器與揚聲器之間的配接主要要注意阻抗匹配和功率匹配兩個方面。阻抗匹配有輸入輸出變壓器的功率放大器,配接的揚聲器阻抗應與其額定輸出阻抗相一 致。而采用OCL或OTL電路的擴音機,就不必那么嚴格,揚聲器的阻抗可以在一定范圍內變動。如果配接4歐姆揚聲器,輸出功率增大一倍,只要功 放級性能好,失真不會增大很多。如果功率管溫升不過高,擴音機仍能安全工作。
  功率匹配正確的配接方法是,功率放大器的輸出功率應比揚聲器的標稱功率大1~3倍。如果揚聲器的標稱功率選得過大而擴音機的推動功率不足,此時揚聲器 雖然能響,但往往是擴音機音量開得很大,已引起嚴重的削頂失真,而聲音仍然顯得不足。

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