真空管機 - 喇叭

借原標題談論後級擴大機與數據量測~

前言
前陣子為了組一套兩聲道系統，稍微深入了解音響相關的測量指標，在此分享相關知識並
藉由可查的測量數據進行鍵盤試聽和經驗對照。

註1：本文只討論power amplifier，數據量測以ASR論壇的方法為參考進行分析。
註2：ASR: audio science review

介紹
不論電路做了什麼樣的放大，我們希望輸出訊號所持有的資訊和輸入訊號相等，不多也不
少。舉例來說，輸入1khz的正弦波，我們希望擴大機放大後的輸出也是1khz的正弦波，多
出來的各種諧波(harmonic distortion)和噪聲(noise)都是高傳真的敵人。在聽感上，諧
波失真高會扭曲原本的錄音音色。於是，工程師們定義了一個失真指標THD+N(%)，計算諧
波加上噪訊後相對於原始訊號的比例。THD+N本身是越低越好。在ASR論壇上，Amir將THD+
N轉換為他使用的SINAD(單位為分貝，越高越好，兩者實質等價)，方便大家理解與比較。

註1：SINAD = -20*log(THD+N)
註2：SNR, Dynamic Range, Frequency Response很直觀大家不熟的話Google一下就好。
註三：單就音色忠實與否而言，THD比N嚴重些。

分析一
ASR論壇有製作一些直觀的統計圖表方便讀者比較不同的器材，其中使用的指標就是SINAD
。對於後級，一律輸入1khz正弦波，5W輸出，4ohm負載，然後計算其SINAD。另提供頻譜
圖視覺化失真與噪訊。一般來說，管機的二次諧波失真會比較嚴重。

評析一
目前SINAD最高的後級擴大機大概以Benchmark或Hypex NC模組為尊，分別對應G類擴大機(
AB類魔改版）、D類擴大機。SINAD可以突破100dB甚至110dB。
ICEPower模組大都在80~90
傳統A/AB類晶體機（價格昂貴的），好的80~90(eg. Accuphase, ATI)，不好的70(eg. Ma
rk Le
vinson)。
便宜的D類晶片60~70
TI的高級D類晶片85
不講求低失真的管機50~70
近年高級管機(eg. VTL) 70~80
我聽過最好的管機(Wolcott) 80~85


註：這些是大概的情況，可能有特別的outlier
註：我沒有特別記詳細型號，同廠牌不同型號結果可能大大不同。
註：TI, Texas Instruments德州儀器
註：現在的旗艦級DAC晶片，不論AKM或ESS晶片都可以到105~120dB

分析二
THD+N vs. Output Power
比較在不同的輸出功率下，失真的變化。所謂的最大輸出功率，應該以THD+N爆衝的那個
點為準(功率不足後出現的削波失真)。許多廠商的輸出功率會標在失真衝到10%的位置，
應該算膨風了。有趣的是，一些管機的設計會讓失真平緩上升而不會出現破音，所以，有
人會誤以為管機不用大功率。另外，平常聆聽音量對應的功率應該在0.5W~10W附近，這大
概也是ASR選用5瓦作為測試標準的原因吧。


分析三
THD+N vs. Frequency
THD+N也會隨著輸入訊號的頻率而變化，通常頻率越高，THD+N有越高的趨勢。而廉價或“
高cp”器材在這方面常常差一些。

分析四
THD+N vs. Load (ohm)
喇叭阻抗也會影響失真，一般來說，阻抗越低，失真越高。

註：這裡其實應該討論喇叭阻抗隨頻率的變化，這樣就可以很直觀的理解為何會有搭配問
題。(stereophile有喇叭阻抗的測量資料）

分析五
IMD vs. output; Phase Error
待補

參考資料
ASR
Stereophile
擴大晶片/模組的datasheet
良心的技術流廠商
個人大學與研究所的電機背景
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落落長打得好累，改天在補充更多內容~

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