常聽坊間賣音響的店家推銷音響時,會說某某真空管機推力比同額定輸出功率的晶體機 強上許多,站長我每每聽到這樣的陳述,往往嗤之以鼻,覺得此店家頭腦不清,沒常識也要看電視。物理定律,功率就是功率,豈有因為真空管就必然推力(推力為 坊間推銷語,為求量化起見,此處假設推力=輸出功率)勝過晶體機之理,為此,站長還曾專門為文攻擊之。

近日來,哈克兄在討論區提及他新裝的211比一部200W的晶體機還要有力,站長我仍然以功率就是功率,聽起來有力不代表比較大聲等論調,闡述物理量的意義,無巧不巧,今天閒來無事,翻了翻剛寄到的Stereophile June/2001版,裡面有一篇Peter van Willensward寫的文章,"Tubes do something special",拜讀之後,有些感想,提出來與網友們分享。

Peter的文章主要是提到他之前曾經觀察到(憑聽覺)同樣輸出功 率標示的真空管擴大機比晶體機大聲,為此,他利用儀器測量聽覺上與物理上的關連性。他用Agilent (前HP)54622A示波器,利用它的儲存功能,來顯示一個樂段裡的峰值輸出。在樂段的選擇上,他從Muti指的La Traviata(茶花女)選了一段Scotto唱的Violetta以及一段fff強度的合唱加管弦樂,測試的機器有三部,分別是一部nominal output為25Watt的晶體機,一部10Watt的300B SE 以及一部4Watt的EL84,至於測試喇叭,則是Audio Note E。他的測試方法,是採用連續播放樂段,在聽起來沒有失真的最大輸出下,用一支無指向性麥克風在喇叭前半米處測量輸出音壓,也就是說,他測量人耳實際從喇 叭聽到的音壓,而不僅是擴大機輸出的電子訊號。為了避免輸出音量太大,在耳朵已經無法承受的情形下判斷是否失真或是做出錯誤判斷(如果請聽慣140dB的 柯醫師來測試,應該無此問題 : )),Peter使用一對Etymotic Research的耳塞,這對耳塞可在音頻範圍內提供12dB的噪音隔離。

令人感興趣的,是他的測試結果。在人聲測量方面,他在晶體機上量到 41.6Vpp的最大峰值輸出,在300B上量到46.3Vpp,EL84上則為30Vpp,因此,在人聲表現上,300B所輸出的功率可達晶體機的 2.5倍,而EL84的輸出功率僅小於晶體機3dB,遠小於帳面上應有的8dB。讀者請注意這裡量到的輸出電壓是來自於麥克風放大器,因此,電壓值並不代 表音壓或是擴大機輸出功率,只有相對值具有參考意義。

在管弦樂測量上,由於動態問題,Peter將麥克風放大器的增益調 小,因此,此處量得的電壓值不能與人聲部分直接比較,不過,我們有興趣的還是不同機器間的差異。在晶體機上,Vpp為7.57V,300B為11.25V 而EL84則為8.07V。這些數值代表300B,甚至EL84都可以輸出比晶體機更大的功率,這是怎麼回事?難道物理定律真的改變了?難道站長以前的看法都錯了嗎?還是.....

在進一步討論前,我們應該先看看這個實驗上有什麼缺點。顯然地,其中最不科學的元件,就是Peter的雙耳。根據Peter的描述,當他把晶體機的 音量開到超過額定輸出時,他可以立即聽到令人無法接受的失真,而在300B與EL84上,他則聽到不算失真,只有稍稍壓抑(compressed)的聲 音。在這雙不科學的耳朵下,我們無法比較失真大小,只能以"聽起來"作為失真的依據。無論如何,"聽起來"絕對無法作為客觀的標準,因此,這個看似科學的 測量程序,其實仍是立基於非科學上。不過,假設Peter的耳朵與聽覺系統與你我的沒什麼太大的差異,這個實驗的結果或許也說明了大部分使用者對真空管器 材較有力的感覺。

接下來,我們來看看在物理意義上,Peter的實驗說明了什麼。假設物理定律仍然不變(應該不會變吧?),Peter的實驗,告訴我們超出最大輸出 功率,已經開始失真的真空管擴大機,"聽起來"仍能保持音調與音色的正確性,讓人不覺得失真很嚴重,而在晶體機方面,一旦開始失真,這種失真往往是讓人難 以忍受的。

在過去,常常有人對單端擴大機能夠發出較大的音量而不覺得失真,歸功於大部分的失真來自於偶次諧波,不過,在這次的測量裡,Peter同樣測量了推挽式架構的EL84擴大機,發現推挽架構的真空管擴大機一樣具有這種特性,這就不是偶次諧波所能解釋的了。

Open issues

1. 怎樣修改測量方法才算是符合科學精神呢?

站長我覺得Peter的構想其實很棒,不過,如果能夠配合更科學的測量,把聽覺與失真連貫起來,一定更為理想。如果在這個實驗裡,能夠在測量音壓時,同時測量擴大機的失真狀態,比較不同機器間的諧波失真特性,再與聽覺經驗做比較,一定更富有教育意義。

2.同是推挽架構,為什麼真空管"聽起來"仍然比晶體機有力?所有的晶體機設計都是這樣嗎?還是....

真空管機與晶體機輸出級最大的不同有二,一為真空管機採用輸出變壓器,二為真空管機大多為屏極輸出,而晶體機則大都為射極(100% 迴授)輸出。如果能夠多比較不同的輸出級架構,例如真空管採用陰極輸出,晶體機用Pass的單端方法接成集極輸出,也許我們會發現原來這並不是真空管與晶體機的差異,而僅是單純的線路架構問題。

這是個很有趣的話題,歡迎網友加入討論,站長會把網友的看法整理後Post出來。

Comments   

# oldhan 2012-10-16 06:59
應是 soft clipping 在做怪, 管機大音量失真時人耳朵尚可接受, 晶體機大音量失真時候人耳朵與喇叭會燒掉.