话说前级(节选)
——
访上海德颂电子有限公司邹元元先生

赵聪


      200812月,上海德颂电子有限公司在广州白天鹅音响展上发表了其参考级放大器产品,R10双单声道前级和R20单声道后级,这也是国内著名音响设计师邹元元先生第一次以“参考”这个名词来命名自己的产品,因此意义非同寻常。有经验的发烧友都知道,世界上所有发烧音响品牌,一旦将产品以“参考”二字命名,那就表明,这款或者一系列产品,不仅是自家的顶级品,而且还应具有与当前世界同类顶级产品相当甚至更好的性能,体现这一时期同类产品所能达到的先进水平。那么,邹先生何以有这种自信,将最新产品作为德颂第一代“参考”系列呢?当我们拿起德颂在展览现场派发的产品资料,可以在R10前级的介绍中找到这么一句话:“R10是以当今最高水平同类Hi-End前级的性能、功能、结构工艺水平为设计标准,为完整表现音乐内涵而精心设计、制造的高级前置放大器产品”。其中“当今最高水平同类 Hi-End前级”这一表述,似乎向我们透露了一丝玄机。难道R10除了那个整体成型的重型机箱和明显的全平衡电路之外,还给我们带来了什么更值得关注的新看点吗?

在阳春三月的一个下午,本刊张国梁主编和几位编辑,约邹先生一起来到上海著名历史文化建筑的马勒别墅饭店,一边喝下午茶,一边仿效古人,来个“青梅煮酒论英雄”,与邹先生一起畅聊前级放大器,借机听听他对当今世界高水平前级放大器的认识,以及R10设计中的秘密。

赵:邹先生,按照我们的了解,您在设计产品时,通常会对同一时期的同类先进产品的技术特点进行研究,那么在新的前级设计时,您也一定收集了不少当今经典的Hi-End前级的资料,在研究了这些产品之后,您对前级这一类产品有了一个怎样的认识呢?

邹:在我看来,当今世界最高水平的前级,无一不是在性能、功能、结构、工艺、音质等方面不断追求并全面达到极致的产品,只要能比较全面地回顾一下近一二十年来Hi-End前级的历史变迁,你就能容易地把握Hi-End前级进化的脉络。

赵:那就请您就这几个方面来作一下更深入的阐释。

邹:先来看看功能方面吧。早期的前级,除信号处理、放大这两个主要功能之外,其他的附属性功能就非常少,而现代的Hi-End前级,由于普遍采用了微处理器控制,增加了许多过去难于实现,甚至无法实现的人性化功能,比如各信号端口名称、灵敏度的用户设定、静音电平的用户任意设定、音量淡入淡出、开机初始音量用户设定、可变速率音量控制等等,这些功能虽然与音质关系不大,但极大地提升了器材操作中的人性化体验,因此在高级产品中已成主流的趋势。

与所有现代电子产品一样,高端前级产品在性能、音质方面的提升,与电路应用技术、元器件和产品制造工艺的进步时刻相连、不断发展,而且由于新器件和新工艺的不断引入,产品的设计日趋复杂、制造工艺更趋精密,当然,性能和音质也在持续不断地改写历史,曾为发烧友广泛称道的“简洁之上”理念,在当今有各大Hi-end名厂前级中基本已了无踪影,普遍采用比单端电路成本更高的全平衡电路,可以看成是有代表性的印证。

赵:在您看来,平衡电路应该是Hi-End前级的基本配置吗?很多优秀的经典前级,特别是电子管前级,也没有采用平衡电路,不都得到了发烧友的认可吗?

邹:这个问题我们可以这样看,音响产品的发展历史之长在电子产品领域几乎站到了源头的位置,而在这个漫长的历史进程中,不断呈现的历代铭器越来越多地占据着我们的记忆空间,实实在在地在压缩着我们的时间感觉,我们都会不自觉地把数年前甚至一二十年前的经典,与最新的型号同样地看待,相提并论地谈说、比较,而一旦我们以各时代最顶级产品的标志特征来区划的话,音响产品的进化年轮还是很清晰的。你提到的优秀单端前级我们可以毫无疑问地称之为经典,并保持必须的尊重,但如果与当今最前沿的Hi-end前级放在一起比较,特别是看同一Hi-end品牌不同年代的型号的区别的话,你马上就会感叹历史的无情。作为一款顶级的放大器,能够适配尽可能多的音源应该作为一个基本的要求。如果音源送来的是平衡信号,你只能无奈地转换成单端再进行放大,从发烧角度来看肯定是一件很遗憾的事吧。当今生产Hi-end音响产品的厂家几乎都在极其所能地把东西做成“功能尽善”、“音色尽美”。

赵:哦,这个是否应该用平衡电路的话题倒是给我们打开了一个看待顶级产品的独特的视角。回到刚才的话题,当今极品前级的技术性能是在一个怎样的水平呢?

邹:当今高性能前级,音频范围内的失真已经可以降低至十万分之一以下,信噪比大于100dB,甚至110dB120dB。信噪比是体现前级水平的重要标志之一,因为前级的输出电压比后级要低得多,实现高信噪比绝非易事,回想到以前听到过的一句坊间谚语“连噪声都做不下去的产品就别信它有能耐出好声”,我时刻能感到这种简单、现实的产品鉴别方式以独特的民间智慧对产品设计者所施加的无形压力。拿具有世界先进水平的Mark Levinson No.32前级来说,噪声水平是-120dBV,也就是1μV以下,声道分离水平达到-140dB,窥一斑而知全豹,我们可以切切实实地令人惊叹的综合实力。我们不单纯以指标来评判产品,面对能够达到更高性能的产品我们惟有虚心学习,努力追赶。

赵:Mark Levinson对其经典的No.26S都没有冠以“参考”名号,可见No.32性能上的突破,那么过去的产品为什么就达不到这样的性能呢?

邹:这和新器件和新工艺的发展有着密切的关系。 比如No.32中使用的AD797运放,噪声电压谱密度低至0.9nV√Hz,、OPA627的噪声也只相当于一个4KΩ的电阻,其中AD797更是达到声纳系统要求的极端高性能设计的IC,用分立元器件搭成的电路几乎不可能实现这样的性能。而新工艺主要指的是高密度多层电路板的应用和表面安装工艺,也就是贴片技术。这种工艺大大缩小了单元电路的面积而使其接近处于等电势位置的有利状态而不易受到干扰。

赵:有不少发烧友对AD797这样的顶尖IC有所关注,用它组成的应用电路是否很容易实现手册上标称的高性能?您是否对这种运放实际进行过测试?

邹:我们的R10前级中也应用有你所说的AD797,所以我们已有实际电路的测试经历和实用心得,AD797不仅噪声极低,其它的电性能之好、音色之纯美同样令人惊叹,堪称翘楚级音频IC。说到应用,我们必须知道各种IC有由于设计目标不同,对实用外围条件都有不同的要求,否则很可能无法达到应有的性能,不少发烧友喜欢用升级运放来为厂制品磨机,并简单地根据所得结果对各种IC的表现下结论,这种做法不但不值得提倡,结论往往也并不可靠,我们就用Burr-Borwn的同门孪生兄弟OPA627OPA637来举例,对同一台CD机中的单位增益低通滤波器分别换以OPA627OPA637的话,前者可能表现为更好的声音,而后者可能连正常的声音都给不出。因为后者的最小稳定增益需大于5,在单位增益电路中根本无法稳定工作。

赵:我注意到您的R10和国外某些极品器材一样采用了整块铝材掏挖成的机箱来将各单元电路进行独立屏蔽,这种做法是不是对提高性能也有一定帮助?

邹:这种机箱我给它一个名称叫“整体性腔式机箱”,这种高度密闭的腔式结构多见于射频电子领域,比如微波谐振腔、高稳定度频率合成器、或是测试接收机之类需要极端屏蔽的高灵敏电子设备,音频器材中的应用并不常见,因为成本昂贵,只有少数极端音响产品有所应用。对于批量加工以及表面处理都存在严峻的成本挑战,对于这种做法在音频产品中的实际应用,市场的接受能力,我们还在进行更深入的评估,前期可能会做一些小批量的尝试。其实除了这种整体型机箱,很多发烧厂在顶级前级中也采用分体机箱的做法,最早是把电源分离出来,后来又发展到把控制电路也分离出去,放大电路单独一个机箱,电源和控制电路一个机箱。这对提高放大器的性能当然也是是很有利的。

赵:在技术方面,您觉得当今世界最优秀的前级都表现出一些什么样的趋势呢?

邹:在设计R10之前,我们研究了所有能够找到的国外顶级晶体管前级的技术资料,尽管这些前级每一款都具有独特的技术特色,但在音量控制方面,却不约而同趋于采用高精度的电子音量控制。

赵:说到这里我想起张主编去年到日本金嗓子工厂访问,老总斋藤先生对金嗓子前级中的音量控制似乎极为自豪,反复强调具有2的多少多少次方级数的音量变化,您说的是否就是这个技术?

邹:是的。现代晶体管放大器无论电路技术还是加工水平都已经非常成熟,频繁出现大的、突破性进展的空间已经很小,。但是最近几年,各大有实力的发烧音响厂都在先后发起对音量控制这个当前制约放大器性能提高的短板的攻克,结果是,几乎是殊途同归或者说不约而同地走向了采用了D/A式的电子音量控制技术。

赵:音量控制不就是一个电位器吗?除了转动时噪声大小或音色上有些区别,还有什么地方可以影响音质呢?

邹:除了噪声,传统的音量电位器还有两个性能上的弱点。一是多联电位器的同步特性,二是不同音量位置的阻抗变化导致会放大器的相移。

赵:什么是同步特性?

邹:立体声放大器的音量电位器每声道要用一个,因此都采用双联电位器,这两个电位器的特性,理想的是在各种不同音量下完全一致。如我们常用的阿尔卑斯27型蓝壳电位器,在-60dB低音量下的同步误差可达3dB,尽管实用中感觉不适的情况很少,不愿妥协的发烧厂往往更喜欢采用同步误差更低的高级电位器来作音量控制。我这里有一个英国 Penny+Giles的音量电位器,同步误差-60dB仅有1dB,阿尔卑斯顶级RK50电位器更是达到-100dB误差2dB的性能。这些补品级电位器价格昂贵,DIY发烧友应该非常熟悉。同步误差性能在平衡放大器中显得更为重要。平衡电路每声道正负半周的放大器都需要一个音量电位器,如果音量电位器同步不好,平衡放大器抵御共模干扰的先天优势将损失殆尽,高度同步的电子音量控制器的使用,也是保证平衡放大器名副其实地体现优势的需要。D/A式电子音量控制器是目前得到公认的、近乎无可挑剔最理想方式,除了优异的同步性能,在降低音频相移方面,也呈现了电位器无可比拟的优势。

赵:那么音量电位器与放大器相移有什么关系呢?

邹:从后续放大器的输入端向音量电位器输出端看去,其等效源阻抗不是恒定值,而是随转动位置而变化,在两个端点时阻抗最低,中点位置阻抗最大。这个阻抗与电路分布电容、传输线缆中的线间电容以及放大器的输入电容结合就形成一个低通滤波器,造成高频衰减的同时也产生相移。我注意到国内也已经有资深的发烧友在提及、谈论这个问题。有意思的是,在出现更好的音量控制方法之前,各大品牌对音量电位器的这个软肋讳莫如深,而在技术上完美地解决了这个问题之后,有的厂家可能是出于技术保密考虑还在继续顾左右而言他,而另一些厂家却是高调宣传。你去看看Krell的网站,在应用了电子音量控制技术之后,Krell就把传统电位器的缺点全点出来了。

赵:这么说来,即便是发烧友推崇的采用多档波段开关制作的步进式电位器除了在同步性能方面能够有所提高,在阻抗变化这个方面还是和传统电位器没有本质差别。

邹:是的。

赵:如果采用电子音量控制,在同步方面相信借助高精度电阻等可以做好,那么阻抗变化问题是如何解决的呢?

邹:电子音量控制有不同的实现方法,像国内常见的CS3310音量控制IC方案,在同步性能、切换速度、噪声、串音等方面性能比传统电位器有了巨大的进步,但因为在芯片内部还是采用电子开关对按dB分配的电阻串的抽头进行切换的音量控制方式,阻抗仍是会随音量位置而变化。所以,在最高级的前置放大器中,普遍采用了以R-2R权电阻网络构成的音量控制方式。

赵:什么叫R-2R权电阻网络?难道这种电阻网络的阻抗是一个恒定不变的值吗?

邹:R-2R权电阻网络最早应用于多比特D/A转换器,原理并不复杂,我给你看一下电路图你就明白了。图1中是一个DAC中的R-2R网络,在这个电路中,所有的电阻阻值不是R,就是2R,所以叫R-2R网络。图中的2R支路都接一个模拟开关Si,当Si打向“1”时,相应2R支路接虚地,打向“0”侧时,相应2R支路接地。所以无论开关打向哪一侧,这个电阻网络均可等效为这样一个电路(图2),从图中的ABC各节点向左看,其对地等效电阻都为2R。图中电路只用了4个开关,如果采用16个开关,这个网络的电流输出组合可以达到216,即65535种,也就是说,调节音量时的最小变化,可以精细至总音量的1/65536,实用中并不需要如此细小的调整量,通过软件,我们就能轻易地实现0.1dB的精细音量步级。

赵:那么用在音量控制电路中,R-2R网络是不是把模拟信号转成了数字信号?

邹:没有啊,我们输入的是模拟音频信号,经过电阻网络后输出的仍然是模拟信号,只是信号的强度变化规律不再连续而已。如果说这里面存在转换,这个转换只是把音频电压信号转换电流信号而已,这是应用R-2R网络的一个前提。音频电压信号被转换成电流后,在低阻抗的R-2R网络中进行音量变换时不容易受到外部干扰,自然对提高音质有利。

赵:在这种音量控制中用什么器件担任开关呢?不会是继电器吧?

邹:原理上也可采用继电器,如丹麦贵丰的Mirage前级就是。不过更多是采用一种称为模拟电子开关的高速器件。R10中应用的高性能电子开关,响应时间达ns级,改变音量时完全感觉不到用继电器切换时可闻的音量瞬间跳变。

赵:正如您所说,这种电子音量控制的基本原理并不复杂,器件成本似乎也不一定比采用高档电位器高,为什么只有高端产品才会用到呢?

邹:实现这种方式音量控制的技术难度实际上比看上去要高得多,为了同步控制和显示音量值,需要有显示器件和微处理芯片协同工作。R10的开发我们用了差不多1年,我们得花不少时间去编制与各级音量值对应的对数音量表,从65535级变化中确定与每一个音量等级对应的控制数据,这是设计D/A型音量控制器特有的一个问题,当然,在开发后续产品时这个音量表也可以直接套用,前期多花些时间也是值得的。

赵:R10的电子音量控制实际性能如何?

邹:R10每声道各用一块电子音量电路板,实际相当于一个四联电位器,同步精度在-80dB时高于0.2dB。从满幅到-52dB范围内分辨率0.1dB,在-60dB以下小音量时,步长自动增加到1dB,音量变化全程共532级。

赵:我看金嗓子的音量控制每声道就用了5块电路板,你的R10为什么才用两块,是不是金嗓子的方式更复杂?

邹:金嗓子的资料我也看过,也是R-2R权电阻方式音量控制,电路结构绝不会更复杂。但是我看到照片中金嗓子使用的器件尺寸比较大,可能需要占用较多电路板。R10应用了表面安装元器件,就不需要那么多的电路板了。同样使用贴装元件的Mark Levinson No.32的音量控制电路板,也和我们的差不多大,有兴趣你不妨可去看看。

赵:从R10 上我们看到了中国音响产品在缩小与先进水平差距方面又迈出了实实在在的一步,您的R10 也创造了中国音响工业一个新的第一,恭喜您。

  • 《现代音响技术》第152期





Copyright © 2005 Dussun.com, All Rights Reserved