極緻音響的由來   From張繼高先生『從精緻到完美』"學習選擇與放棄"一文 (九歌出版社)

極緻音響的時代來臨

因為數位音響科技界推出了最新的SACD及DVD-AUDIO標準，使得超高錄音品質音樂的原音重現工作也變得更為重要了，舊有的HI-END擴大機或揚聲器真的能應付這種超大動態及頻率響應範圍的新媒體嗎？其實不無疑問。目前HI-END音響界有流行加強超高音與超低音域表現的趨勢，相信就是因為SACD及DVD-AUDIO展現了以往錄音媒體所沒有的超寬頻率響應。

以往CD、Dolby Digital和dts等DVD的聲音品質或許從未真正超過錄音很好的LP，所以大多數音響器材並無太多革命性的變化。但科技界和音響工程師們畢竟不會就此滿足，SACD及DVD-AUDIO的出現，我認為是世紀以來音響界另一劃時代的開端，拜數位科技和積體電路進步之賜 ，如今這樣將DVD-VIDEO、CD、SACD及DVD-AUDIO融合一起的機器如Pioneer或Marantz等，價格都十分合理了，固然目前市面上的唱片依舊不多，價格也偏高，但是我覺得連一般民眾(非音響發燒友)都不應放棄體會一下此種更真實音樂重現的滋味，尤其是在超高音方面的差異，一種不同氣氛與空間感的享受，在極低頻(3~20Hz)方面也是一樣會有更"身"切的"體"會。

以前我從事積體電路設計業，也做過5.1聲道Dolby Digital和dts解碼器的設計，最近也得到了一項5.1聲道方面的中華民國發明專利，卻從未忘情於發燒音響擴大機的設計。但是為追求音質及音色極至之美，我以DIY的精神設計了自己認為最極緻的放大線路DT01和功率晶體+喇叭保護組件DT02，最後再以DIYZONE的T600(600VA)環型變壓器，搭配兩個DZ整流濾波模組及佑昇的後級機箱，它的拉絲鋁面板有6mm之厚且有兩個開關，剛好適合我設計的STAND-BY/MUTE和POWER功能，就完成了我的A.S.A.A.S. 極緻擴大機Ultima-1號。我希望它能有STATE-OF-ART的最高專業水準和價值，卻僅有高階DIY的價格。

Ultima-1線路、零件簡介

負責訊號放大和驅動線路的模組DT01上所有的零件我儘可能採用最佳選擇，最重要的輸入差動元件的對裝JFET我選擇聲音有好評的NPD5566或者耐壓更高的LS844、採用Philips的軍規MPR-24系列0.1%低感抗、低溫度係數的金屬膜電阻，德國WIMA的MKP及MKS金屬化塑料電容，DT01板上沒有電解電容、也不用噪音稍微高的稽納二極體。除了喇叭保護線路外，在DT02上就只有到兩顆黑金的Nichicon 音響級MUSE 220uF/100V的電解電容，保護喇叭的繼電器則採用兩個Omron 繼電器可以應付極大的輸出電流，至於DT01上有金黃色散熱片的驅動級POWER MOS則選用 IRF的 IRF630N, IRF9630，還有兩個綠色LED可供判斷是否已經SHUT-DOWN，面板也有雙色LED可供判斷是否STAND-BY。

Ultima-1 JFET串疊式+MOS -150W根據03/14第一次AP2所測的結果，初步研判大功率時高頻響應稍有未盡理想之處，(參考日塚茂原一書p93 NEC V-FET篇內文)。經DZ網友討論，Coffin兄建議將驅動級POWER MOS改用IRF610, IRF9610，原因是IRF630N, IRF9630的Ciss高達575pF及700pF，而前者僅有140pF及170pF。的確當初因IRF630N, IRF9630便宜容易買到而並未另外尋找，不過IRF610, IRF9610還是不容易買到，最後選擇WJ兄所建議佑昇賣的Hitachi 160V 2SK214及2SJ77，這與德國 Erno Borbely設計的A類模組類似 (用200V的2SK216及2SJ79)，這對MOS的Ciss僅有120pF及90pF。實際測試高頻確實改善不少。
再經過實際聆聽我熟悉的發燒CD、SACD後，我的JFET串疊式線路終於要定稿了。除了改用 2SK214及2SJ77之外，第二個JFET電壓放大級Voltage-Amplifier Stage (or VAS)的電流值也調高至Id的中間讓它真正處於A類工作下，不但可以讓線性失真更低，還使得驅動級2SK214及2SJ77動作也更快。
因為有一個特殊的stand-by ckt，所以此處不適合用MJE340/350或其他達靈頓BJT，本來也想模仿IGBT，用MOS+BJT擔任驅動級，後來顧慮級數多一級多隻"鬼"而放棄。現在的線路可以講就是JFET版的APEX+Borbely的綜合體，有興趣的網友可以比較一下，個人因為比較認同真空管的音色，而JFET處於A類工作的時候，聽起來的感覺也非常相似，至於POWER MOS我沒有選擇單端A類設計，而採用一般推挽式，除了自己可以費心挑選配對外，主要還是考慮電路架構的彈性，未來我還想試試 Sanken 的 BJT 2SC2922/A1216，以前曾聽人說Hi-end名機用BJT驅動POWER MOS，卻用MOS 驅動BJT，想想也頗有道理。只是SF-106N可以用MJE340/350，Ultima-1礙於不想取消的stand-by 特色，因此沒有用BJT，不過Borbely確實有先見之明，果然用Hitachi 的2SK216及2SJ79的確比IRF的MOS要好一些。

在此感謝WJ兄、Coffin兄、吳兄、何兄、解夢者兄及其他DZ、EZ網友的熱心建議 。 2003/04/19

電路上我參考了APEX積體電路測試用的高壓大電流高速放大模組 Apex PA52 的等效電路，改造成自己的超級串疊式 JFET+MOSFET 擴大機 ，首先我將Q17 改變為具有超高輸出阻抗、低 電容高品質的串疊式JFET恆流源，使CMRR能再提高。串疊式 JFET 電路同樣也使用在替代Q12 ,Q13 ,Q9及Q18等MOSFET 上，理論上JFET與真空管同為線性度最好的電壓控制元件，只是通常耐壓較低，高壓的後級不如原來的MOSFET容易設計，利用串疊式設計可以克服其困難處 ，並且可增加響應頻寬，對於訊號高達100KHz頻寬的SACD而言，可以輕鬆應對。至於使用POWER MOSFET的驅動級和輸出級則可以提供高速大電流以應付SACD的大動態範圍需要，目前測試8Ω時RMS輸出達150W以上，6Ω時RMS輸出可達220W以上，4Ω時則RMS輸出可達300W以上。輸出級採用Toshiba's POWER MOSFET  2SK1529/2SJ200 這與德國 Erno Borbely設計的DIY精品是相同的，DZ的SF106N套件MOSFET版也同樣。Q14我選擇高耐壓的電晶體代替MOSFET。

Q3,Q4,Q10,Q11與 Q16,Q19,Q24,Q25 如此運用是比較少見的驅動電路頗值得細究，也許是APEX的專利也說不定，因為無法讓T600變壓器組合出每邊15V以上的壓差(驅動級與輸出級之間，目前搭配兩個DZ整流濾波模組僅能有68V-60V=8V)，速度很快卻有潛在危險的可能，最後選擇傳統的達靈頓接法，最為保險可靠，也可避免許多日後麻煩的維修問題。

我設計的Ultima-1 與一般的晶體擴大機最大不同處，還有一個 stand-by/mute 和喇叭保護的線路，可以類似 IC型功放如TDA7294一般 將耗電降至最少，除了方便無線遙控的設計外，也可避免電源經常開關，不但衝激電流容易傷害後級電晶體，暖機時間也長，若因此不願關機AB類設計同樣相當耗電且熱度高。有stand-by/mute 的設計則除了可以mute 方便接聽電話、插拔喇叭線等，stand-by時濾波電容及JFET輸入級仍維持工作，耗電僅剩幾瓦而且不需要額外的暖機時間。

MTLIN 2003/01/17.

第一次借用Audio Precision 2 測試結果，總諧波失真率 THD+N at 8Ω 2W 0.005%

14.19W 0.0095%，CORNER at 159W 0.03862% 時間:2003/03/14

2003/03/14用Audio Precision 2 測試 15W (約總瓦特數1/10) 1KHz 的諧波失真分布

附錄  與何博士談論，為什麼我不贊成高檔後級採用功率IC。(DIYZONE 討論區)

日期:   02/11/22 16:28

其實功率IC除了輸出電流比較小外，CMRR也未必會比較好，更重要的是一般OP IC或功率IC，無論是厚膜或薄膜的，大部份都因為講究各種規格的平衡，而使得音質、音色未必真正能夠比諸　如MARANTZ HDAM等模組來得好，並不是因為我現在投入模組設計而說這話，我曾經從事 ASIC設計，了解要設計好的 ANALOG IC非常不容易。製造出好的功率IC更加困難。

像OP NE5534會紅那麼久，就因為它的輸出阻抗低，且輸出有70mA之"大"比AD811還大。而且它的雜音也相當低，CMRR也不錯，唯有輸入阻抗因為是bipolar自然不如JFET，為此siliconix曾經介紹一個從1，8腳(非2，3腳)接入串疊DUAL N-JFET 2N5912，底下又用兩個NPN當恆流源，為的就是改良CMRR，並將輸入阻抗提昇數十倍。但我對聲音表現的看法卻是:

1.OP IC 為了低失真做了太多級電路和太多補償電路，(因為它必須滿足眾多用途數MHZ頻寬的穩定度，而非只有20~200KHZ的音響用途)。違反當今音響界認為的 Simple is the best policy.歐美高級音響線路絕對比以往畫蛇添足的日本複雜線路簡單許多，但是非常注重各零件的品質，以及線性度，所以他們的發燒補品特別多，但評價也一直很高。不過在前級使用OP IC並無可厚非，這也是我於1979年向音技唐凌老編提出建議內容之一，因為預見OP IC將來江山代有高才出，"便宜"又好用，不喜歡時就像拔真空管一樣，再換一顆，又是一種新體驗。

2.IC 基本上就是大量製造的，用5或6吋bipolar製程已經不知道可以生產多少顆OP，更別說8或12吋的bipolar-CMOS製程了，再加上製程參數無法完全掌握，只有用複雜的電路來加強其功能和特性反正成本差異不大(很多JFET的晶粒比CMOS OP還大)，例如功率IC一定內建穩壓電路，有些有MUTE和STAND-BY，熱補償、熱保護、短路保護，BTL功能等等，自然有些規格表現的比較好，但是跟挑選過的真空管或線性度更佳的JFET(當然也經是挑選過的)所設計的高檔Hi-End 機器比的話，ic 確實略遜一籌。否則Hi-End 音響早已滅亡了。

3.ic 普遍耐壓不足(製程因素)，輸出阻抗較大(除非用DMOS ST所謂的BCD製程)。所以IC界注重的是數位化，高效率(90%左右)、小型化(100W 差不多TO-220就解決)，免DAC直接Digital to Digital to Power AMP.無論ADI、NS 、TI、 ST 、SONY都在研發當中，幾乎不用散熱片、使用Switching Power ，你說聲音會如何?可能有些許人也會認為非常好也說不定。
4.重複唐凌老編當年的話，(對高檔DIY產品) IC比較沒有學習性。                MTLIN

功率IC的音色不如分立元件構成的Amp,這是事實,但不是無可救藥,因為輸入級主導音色,因此,我常使用類似AD846+AD811(構成一個High CMRR且High Slew-Rate的寬頻Amp)當input buffer, 這個觀念在數百萬身價的Boulder與Goldmund旗鑑Amplifier上都有使用,並且密封加以保護(技術). : 至於power IC?的保護電路會影響動態,這個問題在輸出晶體的引進得以解決. : 至於NE5532會成為音響長壽IC,真正的原因則在於頻寬,因為人耳結構對某些頻率敏感,例如100Hz(Cello的調色盤說是120Hz,but根據我的實驗是100Hz),當100Hz不足時,會顯的乾薄,低音不沉且不足,缺乏泛音,堂音,這世界上絕大部份的Amp都不足,最典型的是Mark Levinson,Cello....更不巧的是,NE5532在100Hz是非常過量,難怪它會Long Life.不過,它的Slew-Rate太低了,難怪那麼糊.

作者: mtlin12   日期: 02/11/22 18:49 謝謝您的指教，音色問題確實很奧妙。