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耦合電容就是交連電容,會出現「耦合」這樣的說法,常見於自帶音量衰減電阻的後級擴大機,例如舞台監聽擴大機。在此環境下訊源單一,故可以跳過前級直接接駁後級,訊源的高電平訊號經VR衰減後進入放大電路,其中安置在VR與放大電路間的交連電容亦稱為耦合電容。由於它的位置在訊號主要路徑上,無可避免的會改變訊源輸出的聲音,這篇文章主要就是把更換電容的試聽心得記錄下來,使用的測試平台是Tripath的代表作TA2024,T類擴大機。


 



 


先來看看這個測試平台,相較於個人相當喜歡的LM3886,這款TA2024簡直就是玩具,由datasheet來看,負載4歐母時最大輸出11W / THD+N=0.1%,功率再高失真度就急遽增加,市面上常見標示TA2024最大功率15W則是以THD+N=10%來計算的。回頭查LM3886的數據,在負載4歐母時的最大輸出是68W / THD+N=0.1%,兩者的等級完全不同,其中 THD+N 代表 Total Harmonic Distortion + Noise的意思,以音響迷的標準0.1%應該是基本要求。


 




相較於A類擴大機的線性放大,D類擴大機是先把類比訊號轉換為PWM數位訊號然後交由FET放大電流,採用這種方式的放大晶片效率高達80~90%,大幅縮減散熱體積並能精簡電路元件,在不需要高音量輸出的電器產品內可以找到這類放大IC的蹤跡,例如電視、手提音響這類內建小喇叭的小家電。出產D類放大晶片的廠商有ADI, Cirrus Logic, MAXIM, Motorola, NS, Philips, Sanyo, ST, TI, TriPath等。關於PWM技術特性有興趣的同好可以瀏覽TI發表的技術文件:http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=49&catalog=10


 


PWM技術把訊號曲線轉成方波,想當然爾,失真會很大囉,這也是自從1958年D類放大技術被發表後,在音響領域卻一直無法受到重視的原因。直到1999年,丹麥大廠B&O旗下的IcePower推出了自家的D類放大器模組,這個模組加入了IcePower的專利技術COM和MECC,可以更精確的轉換PWM訊號,而且在THD+N=0.01%的狀況下,一舉將功率提升至500W,這也是近幾年來D類擴大機風潮再起的源由。


 


Tripath出產的TA2024則是另一種改良的D類放大晶片,相對於傳統D類放大,TA2024的PWM頻率是可變的,當輸出功率小時PWM頻率會提高,更高的轉換頻率意味保留更好的音質,Tripath為此設立的專利是Digital Power Processing TM,使用這種技術的放大晶片特稱為T類。


 



 


上圖就是這次測試所使用的TA2024套件,訊號經由VR衰減直接進入擴大線路,藍色方型EPCOS 擔任耦合電容,沒有前級的架構。


 


D類放大線路的輸出到負載間需要藉由電感來濾除PWM訊號內帶的高頻開關脈衝,每聲需要二顆電感,正負各一左右聲道不共地,共需四顆濾波電感,下圖就是原廠附的紅色電感。


 



 


測試其間發現左右聲道的音量不同,將mono訊號分別灌入左聲道和右聲道後的輸出音量不一致,經查證實其中一顆電感銅線有受損致使直流阻抗上升,故擬換掉受損電感。網路上關於TA2024或TA2020的濾波電感討論很多,有的堅持用空心電感,有的說非鐵蕊不可,其實TI或者AD的技術文件裡都有提到,濾波電感的作用在於濾除高頻開關頻率(20kHz以上),重點在於在高速轉換的過程中磁蕊耗損愈小愈好,直流阻抗愈小愈好。


 


原始電感值為10uH,下面這三張照片是技術人Jeffrey幫我測試的,依序分別是5uH、10uH、20uH,後面兩張圖特別放大波谷的地方,可以清楚的看到電感加倍,波紋變乾淨,濾除的高頻雜訊愈多。相反的,第一張圖是刻意把電感值減一半,整條曲線都因為高頻雜訊變成粗粗的蚯蚓。


 



5uH (與下二張圖的輸出波型比較,使用5uF的輸出電壓在較小值時就已失真過大)


 



10uH


 



20uH


 



實際聆聽以20uH當作濾波電感時並不會有損音樂的高頻,而且鐵蕊大了一號應該更不容易因磁耗損而發熱,所以就把四顆濾波電感全部換成20uH囉。


 



 


20uH電感後方架高的板子是開機延遲模組,R1阻值是315K歐母,上電後7秒才會導通喇叭。


 


寫了半天,總算可以進入正題了,呵呵。首先按照原廠設定值10uF,我取ERO MKT1813綠皮電容來替換原廠EPCOS電容,在相同容值的前提下,ERO清亮的高頻特色可以明顯辨別,代表這組擴大機套件有一定的水準,可以繼續玩味。


 


但是交連電容用到10uF未免太大了吧? 徵詢過多位專家前輩後,所得到的結果都是容值在0.1uF~4.7uF最為常見。為求謹慎,技術人jeffrey特別演繹公式說明,原文直接引用如下:


「交連電容的原理基本上是交連電容與後級IC的輸入阻抗形成High-Pass Filter,而電容C與阻抗R會影響截止頻率,公式就是常見的F=1/2πRC,其中的R是從交連電容往後看的電阻值,即後級IC的輸入阻抗。」


「一般的設計是後級輸入阻抗為47K歐姆,交連電容大多從0.1uF~4.7uF,最常見的為1uF,換算成截止頻率為3.2Hz。Tripath對TA2024的原廠建議值為輸入阻抗Ri=20K歐姆,交連電容值為2.2uF,換算出來的截止頻率為3.6Hz (與常見值差不多)。」


 


經由上面演繹可以大膽推測,原廠交連電容用到10uF那麼大,是為了取得更多的低頻延伸,按照公式計算低頻截止頻率達到0.8Hz,但這樣的低頻下限不但人耳聽不到,也沒有喇叭可以表現得出來,太過理想化了不是嗎? 換個角度思考,超低頻的表現需要大尺寸單體才能升任愉快,而且聆聽音量也要夠大聲才能有感動阿,這恐怕不是11W小功率擴大機所能升任的吧。但是低頻的厚度會不會因為截止頻率的改變而有不同呢? 為此,我用相差100倍的容值來做比較,分別是10uF、1uF、0.1uF,按照公式計算三者的低頻截止頻率為0.8Hz、8Hz、80Hz。測試所使用的是TB全音域喇叭,響應頻率可以下達60Hz沒問題。結果證實當電容值低到0.1uF時,60Hz還是可以聽到,但整個低頻的量感明顯變少了,播放樂曲的聲音顯得輕浮,對照TA2024 Tripath原廠建議採用2.2uF交連電容可以解釋理想的截止頻率應該是符合公式計算的3.6Hz沒錯。


 


接著我藉由更替EPCOS的1uF和10uF這兩種容值來做聽感的比較,發現在全音域喇叭聽不出低頻有什麼差別,顯然8Hz離全音域可表現的低頻範圍太遠了。最後我以1uF作為試聽基準,一方面是這個容值較為常見,另一方面誠如前文提到的,在我的小系統聽不出10uF和1uF之間的低頻差異,而大尺寸高效率喇叭用在這個擴大機又有點太超過,所以1uF應該是一個務實的選項。


 



電容品牌我刻意選擇常見的WIMA、CDE、ERO、SIEMENS和SOLEN,其中為了和九個月前寫的那篇「五款交連電容的聲音比較 」互有關連,我保留WIMA、SOLEN這兩款品牌交叉比對,有興趣的同好可以參考這裡:


 http://tw.myblog.yahoo.com/jw!tu._e_KEERsngeUWOEqcMw--/article?mid=445&prev=480&next=437&l=f&fid=26


 


下圖就是這次試聽使用的電容,耐壓都在100~400V之間。



 


小功率擴大機不適合拿來播放大編制曲目(LM3886主測大編制交響樂),除了大功率輸出會使THD+N值飆高以外,使用低阻抗喇叭的音質也確實令人不敢領教,測試過程就曾經接上直流阻抗3.4歐母的喇叭,結果VR稍為轉大就有明顯破音出現。因此在遷就TA2024小功率低失真的特性前提下,試聽軟體以小編制樂曲及人聲為主,簡單紀錄聽感如下:


 


紅色WIMA -- 德國WIMA在這五款交連電容裡的表現算是中規中矩,它的低頻量感還不錯,但高頻有點粗糙,整體速度有點拖。


綠色ERO -- 不同於上次使用的藍皮MKP1845,這次使用帶星號的MKT1813,據說是較早期的產品,高頻細膩,中頻圓滑厚實,帶有相當特殊的韻味。


藍色SIEMENS --這款方型電容相當常見,也是許多D類廠機的預設電容。它的高頻顆粒感相當明顯,低頻量感居五款之冠,整體聽感沒有特別的韻味,解析度僅算普通。


黑色SOLEN -- 法國SOLEN個頭最小,但耐壓400V,它的高頻細膩,中低頻速度稍慢,音樂性佳,但黏滯感較重。


白色CDE -- 這款來自美國的CDE WPP電容個頭頗大,耐壓僅100V,它的低頻凝聚有線條,中頻的細節多,高頻細膩更勝ERO,整體表現一派輕鬆,屬於健康大器的聲音。


 


綜觀這次五款電容的評測結果,可以發現作為對照組的WIMA和SOLEN都有出現速度偏慢的聽感,其中SOLEN的聽感更是差很大,TA2024的強烈暖調性由此可以揣摩。


 


不過雖然測試平台的低頻模糊,但高頻的比較卻是清晰易辨的,例如WIMA和SIEMENS都有明顯的粗糙顆感,ERO和CDE則是非常細膩。這次試聽也發現帶星號的綠色MKT1813口味和藍色的MKP1845不同,1813除了保有ERO一貫的活潑清亮外,它的中頻韻味相當明顯,人聲浮凸好聽,用做交連電容的辨識度非常高。CDE的表現是最全面的,高頻比ERO還要細膩以外,最難能可貴的是低頻的凝聚度在此架構下還是可以表現出來,中頻細節也交代得清清楚楚,確實是好東西。


 



同場加映MCap、Rifa、SOLEN


 


所謂好酒沉甕底,這篇文章拖那麼久當然是有好料在後面啦,這一組透明方殼的銀色Rifa相當少見,印面標示PHE403耐壓250V,我把它和M-Cap的Audiophiler拿來抓對廝殺,等級可以想見。


 


以SOLEN為基準,M-Cap的中高頻華麗,而且空氣感更勝一籌,舞台寬度雖然略窄,但整體而言M-Cap較陽光,SOLEN較陰柔。M-Cap的空氣感Rifa也比不上,但Rifa的舞台寬度比SOLEN更寬且深,暗部的層次感更豐富,人聲更凸顯,最令人激賞的是它的中高頻是有厚度喔。M-Cap與Rifa一個擁有華麗的線條一個強調暗部的描寫,一個色彩斑斕一個舞台靜謐,我想用這兩款電容的聲音表現來總結這篇文章,還滿有代表性的,呵呵。


 


感謝瀏覽,文中如有謬誤還請過路高手不吝指導,謝謝~

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