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揭 开 音 量 控 制 的 神 秘 面 纱

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揭 开 音 量 控 制 的 神 秘 面 纱

-音频功放系统前级常见的几种音量控制方式


前级作为音频功放系统中对音色影响最大的部分,提供着合适的音频电平信号,从而调节音质。而音量控制电路本身对整个前级音质有着不可忽视的影响,随着对音量控制机理认识的不断深入,前级放大器的音量控制方式几十年来从传统的简单电位器逐渐进化到多样化的音量控制设计。本文将带大家了解多种不同音量控制方式的奥秘,揭开音量控制的神秘面纱!


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1. 传统电位器

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件,电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时,在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。

传统电位器的优点是使用方便,音量变化连续无跳变。带马达的型号可以很容易地实现遥控,价格也便宜。缺点是同步精度差,起始音量附近的同步误差常常可以高达几个dB,而且输出阻抗随转动位置而变化,中间位置附近的高阻抗容易衰减高频,相互间有限的同步性能常常使精确的电路平衡性能遭到破坏。即便像日本ALPS公司的RK50系列这样当今音响电位器中的顶尖产品,在起始位置时的同步误差也有2dB。可以这样说,一旦用上这类同步精度有限、输出阻抗不确定的电位器,哪怕再名贵的品种的放大器,其性能也与Hi-End没啥关系了。

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2. 分档式电位器

分档式电位器是由高质量波段开关加上分体电阻焊接而成,它解决了同步精度问题,其使用寿命可以远远超过普通电位器。由于是以档位方式改变音量,没有电位器滑动接触可能产生的沙沙的噪音,能给人声音干净、定位准确的感觉。搭配不同个性的电阻时,可取得不同风格的音色。

这种电位器的分档式电位器的不足首先是无法做到音量的精细调节,通常情况下音量控制至少需要60dB调节范围,否则无法调低至深夜听音乐时所需的小音量,而旋转开关一般也就3040个档位,60dB调节范围平均分配的话,每档1dB都做不到。为兼顾大音量位置尽可能小的响度跳变,又要满足足够轻的最低响度,通常的做法是在最大音量附近的十几dB范围内以每级1dB变化,朝下逐渐加大每级的变化量,最小音量附近经常会达到每级23dB甚至更大的音量跳变,这就是其音量变化不够精细的原因所在。

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不太容易实现遥控控制是分档式电位器的另外一个不足之处,与普通电位器一样,分档式电位器一般采用左右声道同轴联动,在双单声道放大器中使用也会遇到两声道电路难以彻底分开的头痛问题。

分档式电位器完全没有普通电位器略带粘滞的柔顺手感,是否适应完全取决使用者的偏好。无论电阻串抽头方式还是每档位单独分压方式,分档式电位器依然没有有效解决同时保持电位器输入和输出阻抗恒定的问题。从实用角度看,分档式电位器比较适用于经常处在较高音量位置的小功率放大器 

3. 电子音量控制器

非机械接点切换的音量控制可统一归入电子音量,其方式繁复多样,性能鱼龙混杂,到目前为止,性能最差和顶级的都属其中。

电子音量控制的出现比电位器晚得多,最早被大量使用是在电视机的芯片中,被称为直流音量控制。它用一个电位器改变送入芯片的直流控制电压来改变芯片中放大器的工作,从而控制其增益,达到音量控制的目的。这种音量控制方式可以避免音频信号线往返通过电磁严重干扰的机内空间,大幅降低受干扰的机会,有其特殊的存在价值。因为改变工作点的同时不可避免地引入附加的非线性失真,直流音量控制是音质最差的电子音量控制方式,只有电视机、收录机、低档汽车音响等对声音质量要求不高的产品在大量使用。直流音量控制低劣的音质,是造成人们对电子音量方式普遍印象不好的主要原因。

性能比较好的电子音量是电子电位器,其基本方式是用电子开关衰减量按dB分配的电阻串的抽头进行切换,可用分立元件组成,也有被集成在芯片之中的高级的集成音量控制芯片,如TI公司的PGA2320等类似的芯片在降低音量的同时还能同时切换芯片内放大器的负反馈量,以达到更低的噪声输出,其音量控制范围+31.5dB-95.5dB 0.5dB步级,0.0003%THD+N1KHz),动态范围120dB,两声道间串扰-126dBFS

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从性能指标来看,单是这种电子音量芯片同步误差低、性能永久不变的特点,就足以领先绝大多数机械电位器一大截。串行数据控制的电子音量芯片在微处理机的控制下,可以实现精细的音量遥控、开机音量预设、音量淡入淡出、静音衰减量预设等众多方便实用的功能,更是传统电位器所无法比拟的。强大的操控性能加上良好的音质表现,使其逐渐被使用在Hi-End放大器的音量控制中。

 

4. 输出牛音量控制

2018年瑞士顶级音响品牌NAGRA顶级旗舰HD PREAMPHi-End领域引起广泛讨论,这款前级获得了“2018ES创新奖,其音量控制线路是这台前级设计的精髄所在。这项技术是NAGRA正在申请的专利,它并不是采用常见的电位器或者级进式电阻器,而是革命性地采用Nagra独家设计,每声道使用一个自家精心绕制的输出牛。同样用Mu-metal屏蔽,以每级0.5dB的方式,用数码操控来选择变压器的不同绕组,以达到调校电压增益的目的。

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由于没有电阻器的工作噪音、功率消耗和不够线性等缺点,所以输出牛来调校音量是最清纯、准确和直接的理想能最转移方式,但缺点是制作成本非常髙昂且制作难度极高,所以这种设计在音响市场上极为罕见。由于HD Preamp 的音量控制采用左右声道独立设计,您可以分开调整音量,也可以让左右声道同步。

还有一点,当输出讯号通过输出牛的时候是处于浮起(floating)的状态,所以免除了接驳后级之时出现地回路,而且有超低输出阻抗的特性。也许你会诧异为何一个变压器而已,为何很少厂家能掌控?因为要满足现代带宽和线性相位响应的极高要求,这对牛的磁芯和线的材料绕线工艺等要求非常严格。但对NAGRA来说就是小菜一碟!NAGRA制造变压器水准之高在音响界可说是无出其右,因为其每件都是原厂老工人生产的高级制品。

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这个超复杂的mu-metal高导磁合金封闭的牛,明亮的蓝色磁芯是具有革新挑战性的全新磁性零件,其初级导线非常细,次级更细,阻抗等都是厂家工程师不断试验才确定的。看到机器的测试文件里面极其优秀的参数,你就可以知道这牛确实了不起。某些电线仅是人类头发粗细的三分之一。只有掌握缠绕过程中秘笈的绕线专家才能完成这种牛,NAGRA的变压器专家像大多数NAGRA员工一样一生都在公司工作,几十年如一日锻造出来的真功夫。因此NAGRA HD PREAMP卖得贵是有原因的。

 

以上介绍了四种音量控制方式,各有千秋。本文仅供参考,用家可根据自己的喜好和投入比例选择自己所需的前级。

 

 

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