为什么胆机与石机有区别和音质上有差异

为什么胆机与石机有区别和音质上有差异

功放分胆机与石机,先讨论石机.石机最初的功放为甲类功放,这类功放的功放管的工作点选在管子的线性放大区,所以就算在没有信号输入的情况下,管子也有较大的电流流过,且其负载是一个输出变压器,在信号较强时由于电流大,输出变压器容易出现磁饱和而产生失真,另外为了防止管子进入非线性区,此类放大器往往都加有较深度的负反馈,所以这种功放电路效率低,动态范围小,且频响特性较差.对此人们又推出了一种乙类推挽式功率放大器,这类功放电路其功放管工作在乙类状态,即管子的工作点选在微道通状态,两个放大管分别放大信号的正半周和负半周,然后由输出变压器合成输出.所以流过输出变压器的两组线圈电流方向相反,这就大大地减少了输出变压器的磁饱和现象.另外由于管子工作在乙类状态,这样不仅大大的提高了放大器的效率且也大大的提高了放大器的动态范围,使输出功率大大提高.所以这种功放电路曾流行一时.但人们很快发现,此种功电路由于其功放管工作在乙类工作状态,所以存在小信号交越失真的问题,而且电路需使用两个变压器(一个输出变压器,一个输入变压器),由于变压器是感性负载,所以在整个音频段内,负载特性不均衡,相移失真较严重.为此人们又推出了一种称为OTL的功率放大电路.这种电路的形式其实也是一种推挽电路形式,只不过是去掉了两个变压器,用一个电容器和输出负载进行藕合,这样一来大大的改善了功放的频响特性.晶体管构成的功放电路有了质的飞跃,后来人们又改良了此种电路,推出了OCL和BTL电路,这种电路将输出电容也去掉了,放大器与扬声器采取直接藕合方式,直到现在由晶体管组成的功放电路,其结构基本上是OCL电路或BTL电路.OCL电路与OTL电路不同之处是采取了正负电源供电法,从而能将输出电容取消掉.BTL电路是由两个完全独立的功放模块搭建组成,如图C所示.IC1放大输出的信号一部分通过IC2反相输入端,经IC2反相放大输出,负载(扬声器)则接在两放大器输出之间,这样扬声器就获得由IC1和IC2放大相位相差180度的合成信号了.
　　不论是OCL或BTL功放电路,由于其去除了输出变压器和输出电容器,使放大器的频响得到展宽。与扬声器配接方面，当功率放大器连接一个标称阻抗低于其额定负载阻抗的音箱时,理论上将使输出功率增加,但这是有条件的,功放必须有足够小的输出内阻且必须有足够大的电流增益,电源能提供足够大的工作电流,否则不但不失真功率不能增加反而引致放大器性能下降。另一种情形是功率放大器连接一个标称阻抗高于其额定负载阻抗的音箱,这时似乎功率放大器会轻松些,其实也不尽然,如果放大器的电源电压容量不够大,重放时可能未到其额定输出功率就发生电压过载失真。另外扬声器音圈会产生感生电动势,这个感生电动势对扬声器的运动有阻尼作用,放大器的输出阻抗对扬声器所产生的感生电动势有旁路作用,从而能有效地抑制扬声器的感生电动势.
　　综上所述,晶体管功放要得到好的放声效果,就必须要有较低的输出阻抗,较大的电流增益,电源方面要能提供足够大的工作电流和较高的电源电压且瞬态效应好。
　　为了使放大器具有较低的输出阻抗和较大的电流增益,功放的后级我们可用多对功率管并联来实现,并且选取耐压值尽可能高的功放管,使其能适应不同阻抗的负载.不过此举就要增加推动功率了,一台好的功放对电源的要求的苛刻的,为了能提高瞬态响应和提供足够的电流整流管要采用大电流开关型整流二极管(有人称为高速整流二极管),另外滤波电容要采用万μF以上的.由于功放在工作时产生的瞬态电流达10安(视功放机的功率而定)以上,后级的接触电阻和连线电阻均不能忽略,例如:电路存在0.1欧的交流阻抗,那么在10安电流的作用下就在其上产生1伏的交流电压,这个交流电压会藕合到前级,轻则产生交流干扰,重则会使放大器产生自激而损坏功放管.我们曾维修过多台大功率功放机,因整流二极管接触不良或滤波电容虚焊而造成烧坏功率管的.另外,由于大功率的功放机均具较高的增益,所以电源的去藕电路就非常重要,否则很容易产生交流声干扰.一般的功放机均要两级以上的LC滤波电路,且滤波电容的接地点的选取均有讲究.最后就是电源变压器了,现在的功放机其总体效率大概在50%--60%左右,所以所选择的电源变压器的功率的选取应为: 扩音机的最大不失真功率/0.5 例如:一台最大不失真功率为100瓦的功放机其电源变压器的功率应是100/0.5=200瓦.另外为了减少电源内阻和漏感对放大器的干扰,在电源变压器的设计上应尽量减少每伏匝数和选用高磁通率的铁芯.环牛(环形铁芯变压器)就是一种性能较好的变压器.
　　在这里我还要提一提的是功放机的一个非常重要的参数---动态范围.我们知道现在高档的数字化音源如CD机,DVD机由于采取了高比特率的数字量化,其输出的音源的动态范围达90db以上较传统录音机（40--70db)大.所以,功放机如果没有足够的动态范围与之相配就很容易产生切峰失真（削波效应）,在切峰失真的信号波形中包含了极丰富的功率能量很大的高次谐波成份,它们加入到音箱中,其能量就极可能超过扬声器的承受功率而令其烧坏。所以在功率放大电路中，为了防止放大器进入削波状态，在电路上都加入了负反馈电路。负反馈电路虽然有效地防止了削波的产生，但它也使信号产生线性失真（幅度失真）和非线性失真（相移引起）。半导体器件制造在今天已经有了很大的进步，大动态范围的半导体器件已经问世，在此前提下，人们提出了无负反馈功率放大器的概念，由于不存在负反馈，放大器的保真度将进一步得到了较大的提高。
　　现在来谈一谈胆机（电子管机）以其音质柔和悦耳而受众多音响爱好者的追捧。它与晶体管不同之处有下面几方面：1、晶体管的电路结构比电子管复杂；2、晶体管的集电极电流基本上不受集-射电压Vce的影响，而电子管的阳极电流和阳极电压基本上符合欧母定律；3、晶体管易受温度的影响，而温度对电子管影响较少；4、晶体管工作在低电压大电流状态，因此对电源的要求高；而电子管工作在高电压小电流状态对电源的要求相对比较低；5、晶体管是电流控制器件，输入输出阻抗低，而电子管是电压控制器件，输入输出阻抗高，因此电子管功放都必须要有一个输出变压器与负载匹配。由于输出变压器的电磁惯性和传输频带（特别是高频段）变窄的原因，音频信号被柔化了，听起来音质柔和（其实这并不是高保真）；6、电子管的过载能力比晶体管强，所以动态范围相对比晶体管高，因而声音听起来比较悦耳。胆机，素以声音阴柔见长；晶体管功放俗称石机，则以阳刚著称。晶体管机的长处在于大电流、宽频带、低频控制力、处理大场面时的分析力、层次感和明亮度要比电子管功放优越，但电子管机的高音较平滑，有足够的空气感，具有一种相当一部分人所喜欢的声染色，尽管声音细节和层次少了些，但那种柔和而稍带模糊的声音却是美丽的。
1、胆和石
随着电子科技的发展，在晶体管器件的不断冲击下，生产电子管这种高成本器件的厂家越来越少，电子管器件成为稀有之物，即便不存在胆管绝迹的忧虑，现在胆机高昂的价格和难以承受的后期费用（高能耗、换胆费用）的确让普通音响爱好者却步，这也是导致其市场无法扩展的原因。称为“石”的晶体管的诞生虽然要比电子管晚40多年，但它的发展却非常快。在上个世纪70年代，晶体管已得到了飞速的发展，不论在稳定性和音质上都可以与胆机一比高低。在技术指标上，晶体管机的失真远低于胆机，而且由于半导体器件生产的成本低、产量高，晶体管在价格上远低于电子管，更适合大工业化生产。
2、胆机的价格
（1）机壳的造价
现今，厚铝合金面板、镜面不锈钢机机身已成为中高档胆机的标配。就国内知名的胆机生产厂家而言，其外观的生产工艺也达到了相当的水平，胆机的价格中自然包含了这些机壳的模具投资。
（2）电源变压器和输出变压器的造价
输出变压器是决定胆机音质的关键所在。输出变压器不同，音色肯定不同；没有优质的输出变压器，其它制作环节再好也没有意义。因此，凡是有名的胆机厂家无不在输出变压器上下足成本。
（3）电器器件和胆管的价格
随着晶体管生产的崛起，电子管的地位也被晶体管取代。国内外生产电子管的厂家屈指可数。现在胆机常用的电子管的来源主要有两个地方：一是上世纪五六十年代的存货，二是一些音响公司向电子管厂专门订货。因此，奇货可居，一部胆机大大小小的管子的价格至少要占整机价格的二成以上。
3、石机相比胆机的优缺点：
（1）电子管是一种工作在高电压、小电流状态下的电子器件，其输入阻抗较晶体管大得多，和多种信号源都能达到较佳的阻抗匹配，声音较为舒展自然；由于工作在数百伏的高压下，用它制作的功放具有电压动态范围大、不易产生削波失真、声场延伸性好的特点。
（2）电子管承受过载能力强，即使在使用中不慎输入极强的信号，也不易瞬间击穿短路而损坏电子管，只要外围电路不损坏，其工作状态会自动恢复；在输出过大的情况下，电子管产生的失真递补增较缓慢，在听觉上不易察觉，使声场表现不会生硬刺耳，比较细腻温和；另外，相同型号和批号的电子管的特性曲线和参数的一致性较好，即使发生损坏，互换也非常方便。
（3）电子管在正常工作状态时温度特性很稳定，因此其放大电路也远比晶体管电路简单，符合简洁至上的原则。
（4）由于胆机通过输出变压器和场声器相连，输出变压器可以看成一个电圈，在输出变压器阻抗端选择正确时，和嗽叭的音圈（也等效为一个电感线圈）容易达到较佳的信号耦合，即使小口径的喇叭也能得到较丰满的声音。因此，一些效率很低、晶体管难以驱动的小型书架箱用胆机推却十分靓声。
4、电子管的缺点也十分明显，主要有几下几点：
（1）电子管电路工作时需要多种电源（如灯丝电源、帘栅极电源和阳极电源等），
费电，供电电路复杂、产生的干扰不易完全消除，效率和信噪比较晶体管机低。
（2）电子管寿命受阴极材料的限制，使用几千小时后开始趋于老化。
（3）电子管发热量大，除风冷外无法彩其它散热措施，必须有足够的散热窨。
（4）胆机必须通过输出变压器才能驱动场声器。而决定音质的输出变压器无论选材如何优质、制作工艺如何考究，都无法避免分布电容与漏感分量的存在，从而产生相位失真；输出变压器作为感性组件，对不同频率的信号传输具有不同的感抗，对不频的瞬态响应不如晶体管机，因此胆机的声场解析斩不如晶体管功放，显得较为圆滑。
（5）胆机使用的变压器除电源变压器外，还有输出变压器，使其重量十分可观，功率较大的胆机可重达数十千克；由于在生产上多采用人工搭棚工艺，生产效率低下，制作成本很高。

一、胆机与晶体机
胆机与晶体的比较，这里只谈以下两个问题，即性能价格比和音质特点，在一千元人民币（每台）以下的价格，因胆机无法用此价格生产，人们也不可能用此价格买到好的胆机产品，在此价格虽然能买到晶体机，但也很难买到很好的产品。就音质而言，一般来说在三万元以下同等价格的放大器，胆机的音质通常优于晶体机；在三万至伍万元这个价位上是各有千秋；在伍万元以上，一般是晶体机有相对优势，此时晶体机优的是全面，胆机优的是特点；在伍万元以下价位的晶体机，一般来说除了在低音的力度、速度上和高音的明亮度上能优于胆机外，在音质、音色、音乐性、耐听性上均难以与胆机媲美，这是许多人共同的认识与经验。
二、关于国外胆机和国内胆机
国外胆机的起步和历史都远远超过我们中国。再说胆机产品本身具有一定的艺术性和具有很浓厚的文化背景，这反映在产品的声音的调校，品牌的定位，市场的策略，外观的设计，产品质量的稳定等等方面，应该说在这些方面与国外某些优秀品牌相比，我们在一些方面不同程度的与它们有距离；但经过近几年的努力，这种距离正在缩小。而与一些国外的杂牌比，我们的一些较好的产品肯定还比它们强，而且在价格上我们有极大的优势。在同等水平的产品上，我们的价格比进口机至少低1/2--1/5或更多。现在我们的个别产品在较低的价位上与国外的某些名牌产品在音质音色上相比甚至有过之而无不及，这已不是什么奇怪的事了。我们国内产品的努力方向是树立品牌意识，加强产品质量和艺术水准。
三、关于胆机的造型（外形）
胆机的外型多数均是把电子管（胆），变压器这些部件裸露在机壳外，这与人们传统观念中的箱式机有区别。是不是胆机一定要这样做而不能做成箱式的呢？不是的，事实上现在已有部分胆机产品做成箱式机，那么为什么在国内外还是流行“裸”机呢？这与设计者和使用者心理审美观念有关，现代胆机的设计犹如工业艺术设计，讲究起伏变化，色彩对比，线条明快，材质的体现。一台精美的胆机造型与加工都犹如一件艺术品，箱式机在这些方面的体现较难，裸机的自由空间就大多了。再之，胆机工作之后电子管的灯丝被点亮给人一种温暖感，而与之比较箱式机则显得冷竣一些，没有“裸机”那种“人情味”，这是裸机较箱式机流行的原因之一。还有，裸机也更能体现胆机之特色。虽然在使用中裸机往往没有箱式机方便，比较难“伺候”，这样就出现了裸机与箱式机并存的局面。从比例上来看，裸机的量要大于箱式机的量。
四、关于胆机的技术指标和标准
坦率的说，胆机的技术指标除了静态互调失真一项能与晶体机相比外，其余均不如晶体机，其实胆机的生存与发展并不是因为其技术指标才有今天的，若要讲究技术指标，胆机早就没市场了。事实上，电声技术至今还很不完善，现有的技术指标只能从一个方面说明问题，但还不能从本质上反映问题。例如，现有放大器指标测量，都是在假设负载为纯阻性（线性）负载情况下测量的，而实际的负载是复阻性（非线性）负载。又如对音箱的测量是在1M的距离1W的功率下测量，而实际听音又不可能是1M/1W的条件下，因此这样的测量指标只能作参考，而不能做为选择放大器的标准。可以这样说：一台技术指标好的产品它的听感可能会不好，而一台听感很好的产品，它的技术指标可能只是平平而已（当然不会很差）。一个大量生产的电子产品要保证它的统一性和一致性，就必须有一个相应的生产标准（技术文件、生产工艺文件和检验文件），这在一些较正规的产品生产中采用已是常见的事，但是这些标准只是指导生产和保证产品质量的一致性和统一性用的，而无其它意义，一个企业的生产标准只对本企业的具体产品有用，而对其它企业无用，对产品的艺术性和声音的音质也无意义。准确的说艺术品是没有什么标准可衡量的。在现实中，往往音响产品档次越高而产品的生产标准越不严格。
五、关于胆机中的几个技术问题
1）关于单端与推挽
在胆机末级中有采用推挽工作方式的，有采用单端工作方式的，由于采用推挽方式较容易取得大功率，所以是一种很常见的电路形式，但是由于推挽的工作方式是一种叠加方式，故客观地存在有一些失真，而且在推挽叠加中有加有减，在这加减中也可能会增加一些原来没有的细小的东西，同时减去了原本有的一些细小东西。而若在末级电路中采用单管在单端甲类状态下工作就不存在推挽工作方式所无法避免的问题。因此，在听感上单端的要比推挽的好许多，特别是在一些微小的细节上。但是，单端的很难在功率上做得很大，比如用同一型号的管子，在单端时只能做到10W，而在推挽时很容易做到30W，功率做大就要付出一些代价，同时在工艺上，单端机比推挽机要难处理一些。因此，单端电路往往在高档机中采用，推挽电路在普及机中采用。
2)末级推挽电路中电子管不同接法的区别
在末级推挽电路中使用的电子管往往是四极管和五极管，因此在使用这些管子时有三级管接法，超线性接法和标准接法。它们的区别从理论上讲，三极管接法失真最小，输出功率也最小；标准接法的失真相对较大些，功率也最大；超线性接法介于两者之间。在听感上各有千秋，相对来说三极管接法要稍好一点。但三极管接法因对电子管寿命有损失，故在工业化生产中较少采用。
3）推动电路对音质音色的影响
一般来说推动电路和结构对音质音色的取向有很大的作用，在声音的低频力度上，中高频的速度感和中频的密度感上均可通过推动电路的不同而获得不同的效果。推动电路有很多种，很难从推动电路的区别去判断产品品质的高低，选什么样的电路完全是设计者的一种对音色取向的选择。
4）不同型号电子管对声音的影响
前级推动电路常用的电子管有ELF82、6F1、EF86、12AX7、12AU7、12AT7、12BH7、6DJ8、6SN7、6SL7、6SJ7、6N1、6N2、6N3、6N6等等。原则上这些管子用在胆机中都可能做出好声来，但每款型号均有自己的特点，设计者们会根据许多因素决定选用哪一型号，一般来说ELF82、6F1、EF86、12AX7、12AU7、12AT7、12BH7、6DJ8、6SN7、6SL7、6SJ7是国外最常用在音响中的电子管，而且许多厂家都有生产，因此互换性较好，故出口机或国外机常用。在末级电路中常用的电子管有：KT88、6550、EL34、6L6GC、2A3、300B、211、845。前四种电子管为傍热式四极管或五极管，常在功率较大的推挽电路中采用。后四种电子管为直热式三极管，较多的用在单端甲类中（2A3、300B也常在推挽电路中使用）。相对来说直热式三极管的音色较傍热式的四、五极管要稍好一些。不过同样是三极管或四极管但是每款型号的音质音色均有一些差异和各有特点。由于胆机是插接器件，方便直接代换，所以换胆玩机又成了胆机使用过程中的一大乐趣。
5）输出变压器对音色的影响
输出变压器对整机的指标和听感均有较大的影响，优秀的推挽用输出变压器的频宽在10Hz-100KHz，失真在1%以下完全没有什么问题。可以说变压器目前已不是影响胆机指标的关键元件。但是变压器的结构、工艺、材料对整机的声音影响还是很大的。事实上，变压器的指标超过一定的范围后，指标越高却不一定越好，假若胆机没有输出变压器，如OTL，它的听感就与传统胆机不同了。因此胆机的音色与输出变压器有极大的关系。
6）关于合并式放大器与前后级放大器
合并式放大器有如下特点：1、当信号源在一定输入电平时，放大器的输出可达满功率；2、该放大器有多组讯源输入选择；3、该放大器具有电平控制功能；4、左右声道合为一体，还可设有高低音调控制装置。早期由于信号源的输出电平都比较低，一般在0.2V左右，因此合并式放大器的输入电平均要在0.2V以下，而现代的信号源已发生很大的变化。如CD机已被广泛使用，现代信号源的输出电平均在0.5-1V之间，因此现代放大器的输入灵敏度要求相应也有变化。当然不管怎么变化，只要满足合并式放大器的前三条就是合并式放大器。前后级放大器是将1讯源选择2电平控制3电压放大这三部分独为一体（有第3项者为有源前级无第3项者为无源前级），纯后级是将电压放大和功率放大独为一体（或两体）有左右各一路输入，无电平控制和讯源选择（输入电平在1-2V之间），这种做法可在结构上、分布上、用料上更合理，因此在档次上前后级分体式放大器比合并式要高一些，价格也可能要高不少。
六、关于胆机的使用寿命
胆机的寿命原则上说是半永久的，与晶体机相比而言，胆机的相对寿命决定于电子管，电子管的理论寿命是不太长，一般来说只有上千小时，但好的电子管使用上万小时的也很常见，如电视机的显象管就是一特殊的电子管。当然许多音响用电子管还不能与显象管的寿命去比。一般来说音响用电子管有运输失效和早期失效。失效可在使用后1-2个月内发现，或在工厂生产中发现，对质量较稳定的电子管而言每天使用2-3小时，用上2-3年应该不是问题,再说现在的电子管又不贵也不难买,加上良好的售后服务,胆机的使用寿命应不是问题,而且胆机换胆之后,又可重新焕发新的活力,犹如新机一样.事实上现在许多古董胆相名品在市场上还高价出售,不就从另一面说明了胆机的寿命问题吗,加胆机与晶体机比,搞过载能力强,晶体机在遇到一些故障时可能在千分之一秒钟便损坏而胆机则可以数分钟内不被损坏.
七、使用胆机的注意事项
1、接通电源前应先接好负载（音箱），切忌接通电源后，送信号而不接负载，或负载短路。
2、使用电源不要太高或太低，电源电压最好能在规定电压的5%以内，使用市电经常超过此电压值的最好能配合使用交流稳压电源。
3、胆机工作时温度较高，摆放注意通风、散热。
4、在开机中或刚关机一段时间内（30分钟内）不要把液体洒在电子管上。
在使用中一般中注意上述几个问题，胆机是能可靠工作的。
八、胆机与音影器材的搭配
使用胆机搭配什么样的音箱非常重要，但是很难找出一个搭配原则，一般来说搭配英国箱和意大利等灵敏度超87db的欧美音箱最佳。如英国的HARBETH、ROGERS、SPENDOR、PROAC、B&W、KEF、TANNOY、TDL、EPOS、MISSION法国的JMLAB意大利CHARIO、SOUNS FABER的有些灵敏度低的小音箱用胆机推音色也特别好如LS3/5A、PROAC TABELETTE III另有些高灵度的号角箱如：ALTLC、KLIPSCH、WESTLAKE等用小功率的单管甲类胆机推也有特别的韵味。国产箱可选“美之声”“小旋风”的一些型号。音箱的搭配在无经验的情况下，可以找些已有搭配的例子或实际搭配试听后再确定。