
淺談功放的構造、種類及選購秘訣
熱衷汽車音響的玩家、或是逛過汽車音響店的消費者,可能多多少少聽過“要讓車上音響聲音更好聽,一定要改裝功放”這類的說法。到底功放是什麼?為什麼大家都說它是音響好聲的神丹妙藥呢?
功放的起源
要把汽車音響功放的歷史講清楚,首先就要把它和家庭音響功放作鏈結,接著還要提到百年前發明膽機真空管的英國科學家弗萊明,以及真空管的發展、功率晶體的運用……一堆過去式;為了避免無聊的話題讓讀者看到睡著,筆者簡而言之地告訴大家:汽車音響功放就是由主機衍生而出的產品!
許多汽車音響主機都內建驅動喇叭的功率,只要把主機線組與喇叭相連接,就可以播放出聲音。從我們把一片CD放進主機、到喇叭播出聲音的過程中(以CD主機舉例),是經過CD資料解讀、前級訊號放大、後級功率放大三個步驟才得以成就,而在汽車音響主機狹小的體積內,能夠容下後級功率部件的空間並不大,相對能夠製造驅動喇叭的功率也有所限制,所以人們就把這塊功率部件由主機抽離,增加獨立的電源供應和初級放大、次級放大的零件,變成體積更大、同時驅動喇叭力量也更強的功放了。
功放的運作原理
由功放的英文Amplifier字義上來看,其有增幅器、擴音器的意思,所以功放簡而言之,就是一種能使能量放大的機器。
在汽車音響架構中,由於從主機、或是前級訊號器材輸出的聲音訊號相當微弱,無法有效驅動喇叭製造聲音,因此我們會加上一台功放,讓它接上承接主機、前級器材的訊號,而後經過增強處理,以成為足以驅動喇叭的電功率!
汽車音響功放的運作原理可以由其訊號輸入端、電源輸入端、喇叭輸出端三個部分來看。基本上,汽車12V直流電進入功放之後,會先經過電壓提升、穩壓、濾波……步驟,獲得純淨穩定的電源,接著這個電源將由前級或主機端輸入的前級訊號控制,呈現相同卻放大比例的電力輸出來驅動喇叭。再簡單點說,功放就好像一個無段控制的繼電器,依照較弱的前級訊號電流來等比例控制較強的喇叭功率輸出。
不同的汽車音響功放,在將小訊號轉成大功率的放大組件時,有的是用真空管、有的是用電晶體,也有的是用綜合真空管、電晶體的設計。其中的運作又分為訊號比對、數字運算等多種模式,它們無論在喇叭驅動效率、聲音品質等各種表現上,都有不同的特性。
常見功放的結構說明
讀者們如果有機會拆解一台汽車音響功放,你會發現大部分的功放結構,都不脫電源處理、訊號處理、放大運作三個部件,其實並不太難理解。
首先,你一定會看到功放中靠近電源輸入的部分,會有大大的線圈以及多個大小電容存在,這就是功放的電源處理部分了。那個大線圈被稱為Switch,是用作電壓提升的部件。而電容則是用作穩定電源、過濾電源雜訊。另外在靠近功放機殼的部位,你應該還會看到用來穩定電壓的穩壓晶體,這三大零件正是辨認功放電源部位的最佳象徵!
至於靠近功放前級訊號輸入(RCA端)的部分,你應該會看到大大小小的電容、電阻、IC在其中,這之間影響一台功放音質表現的關鍵部分,當屬訊號交聯電容及訊號OP,有些音響專家懂得改裝功放之中這兩種零件,就能讓聲音有不同的演出。
接著,你會發現在靠近功放機殼旁多有成排又成對的黑色晶體存在,這個部分就是功率放大的結構了。而在靠近功率晶體旁邊還有一些電子元件,它們是差動端、導向端、驅動端電路,可以讓訊號一級一級放大,提升功放的輸出效率!
功放的類型
這裏將依照一般常見的所謂A類、AB類、D類的功放分類法,為讀者一一介紹這些功放的運作模式與特性。
A類:聲音是一種波形訊號,所以功放放大聲音訊號,也就等於提升波形的振幅。在A Class功放中,只要通入電源後,每一放大元件都會隨時保持著充足的電力供應,以放大每一個完整的聲音波形,因此,A類功放聲音甜美、自然、寫真,可不是空穴來風!不過,由於A Class功放就算在沒有訊號輸入時,放大元件也依然保持高耗電狀態,許多電力會轉成溫度浪費掉,因此耗電凶、輸出功率低、運作溫度高,都是它的缺點,用來聆賞音質很適合、用來推動需要大功率的超低音可就有些不智了。
AB類:AB類功放是將放大元件分成兩部份,其一放大聲音訊號波形的正弦波、另一放大負弦波,而當放大正弦波的放大元件努力工作時,另一半負責放大負弦波的放大元件就可以只通過微量待機電流作休息,反之亦然,因此AB Class功放在耗電量、輸出功率的表現上,都比A Class好上許多。不過,AB類功放會面臨到聲音訊號正弦波、負弦波結合的問題,處理不好的產品有可能發生“交越失真”、減抑音質的表現。還好當今汽車音響功放製造技術都很先進,避免交越失真的技術已經成了基本條件,讓AB類功放在音質、功率輸出上都有令人滿意的表現!
D類:D類功放是採用一種“交換式放大”的方法運作,也就是以高於聲音訊號頻率至少兩倍以上的速度,作電力輸出開與關的控制,因此D Class功放消耗電能的量非常少,幾乎90%以上的電能都能用在驅動喇叭的功率上,用來驅動需要大功率的超低音系統再適合不過。但是,由於D類功放開與關的放大原理,難免聲音高頻粗糙的現象,用來推中、高音喇叭就不太利於音質表現了。
除了A類、AB類、D類功放外,其實還有B類、T類、G類運作原理的功放存在,只是它們在汽車音響中相當稀有,所以在此就不多加介紹了!
膽機與晶體機
時下約99%以上汽車音響功放都是採用生產成本低、放大效率高的電晶體,當然也不乏少數走高級路線的品牌,例如Milbert採用真空管作功率放大,以求真空管獨特的音質韻味。不過,真空管運作溫度高、放大效率差、需要大體積變壓器供應高電壓,以及功放輸出功率低是不爭的事實,因此有廠家採用真空管放大訊號偏壓、電晶體放大功率的合體模式來製作功放,例如Tube Driver、Planet Audio、US Amps、Focus品牌,旗下都有這類“管晶合體”的功放!在此要強調的是,無論是所謂真空管、電晶體,還是所謂管晶合體放大,它們都有可能出現在A類或AB類功放的運作模式中,讀者可不要弄混了。
如何選購功放?
其實,正如筆者前文所介紹,如果您講究的是音質,喜愛聽動聽的好聲,選擇A類、AB類功放比較適合;如果您喜愛享受音壓的大聲刺激,大功率的D類、AB類功放就比較符合您的需求。不過,我們不能斷定A類功放的音質就一定比AB類好,D類功放音質就一定比較差,各種品牌、各種型號的功放,都有它們的音質特色與強項,要選擇功放,最好還是到音響店實際試聽,或是多聽聽朋友、玩家的建議;最重要的,還是在於音響店安裝、調音的技術,以及整個車上音響系統的搭配,不然再貴、再好的功放,弄不出理想的聲音,還不是廢鐵一個?
提升音質的小秘方
文後,筆者要告訴讀者們兩個改裝功放後,可以進一步提升音響音質、音壓表現的小秘方:第一,功放是個相當講究電力供應品質的東西,盡可能使用夠粗的電源線供電,或是在電源上加裝1法拉以上容量電容,都能有效供給功放更穩定、更飽足的電力,使得其聲音表現更細膩、輸出功率更充沛。
其次,如果您已經有加裝大容量電容,還可以要求音響店家準備幾個10000、22000、33000μF容量、耐直流電壓在20V以上的有極性小電容,依照正負電方向並聯在大容量電容及功放電力輸入端之間,以補充大電容不足的放電速度。試試看,聲音的表現絕對有所改善,而且花不了幾個錢哦!
音改小馬虎
一個朋友要我介紹幾家製造功放的工廠給他。天啊!稍微算算便知,除了歐、美、日進口的功放外,本土生產的功放加一加都好幾十種了,到底功放的市場有沒有那麼大?功放的運作原理說穿了一文不值,但怎樣透過電路設計營造好聲音、打出大功率,就是各家廠商的學問所在。市面上每種功放聲音各有特色,如何挑選到一台自己最滿意的功放呢?
1.進口的功放聲音比較好?
許多歐、美、日汽車音響品牌,會將它們家專業的獨門絕學設計在功放上,使其產品有高水準的聲音演出。不過我們中國人在這方面就該驕傲一下,因為目前有許多國際品牌的功放,都是委由內地和臺灣的工廠製造,進口功放的聲音表現不如國產貨,也是很常見的喔!
2.買功放我就免費幫你安裝、調音?
這個問題已經在之前的章節中出現了,這裏要說的是寧願多花點錢,用好一點、粗一點的功放電線、訊號線、喇叭線,然後加個電容,並請音響店家多費點心幫你調好聲音,這樣就算買便宜功放也能得到90分以上的聲音效果!
3.音響系統中最好都使用同品牌的功放,甚至搭配與喇叭相同品牌的產品最好?
這是一個很值得重視的問題,筆者並不反駁這種論點,因為同一家公司出產的功放、喇叭,勢必在搭配上最能獲得該公司測試的聲音標準。不過不一定全套西裝就適合每個人的喜好,唯有實際試聽,才是挑選適合自己功放的最好方法!
4.功放的功率資料最重要?
許多品牌的功放都會標榜其有多少W的輸出功率,其實,所謂輸出功率也有Peak瞬間最大、RMS有效恒定的測試資料差別,對於一般消費者來說是參考意義的成份較大;因此,我們應該重視的是一台功放的Damping Factor(阻尼因素)資料,它代表了一台功放對喇叭的控制能力高低。資料越大、控制能力越好,對於營造好聲音越加有利!