採用直接交連最主要是儘可能減少低頻(LF)時間常數,以獲得最大之暫執能力(transient handling capability)。此外,我們也注意到在PC-34[M]上之交連電容,有容量漸增的趨勢。
如果前置放大器的高電平級能夠理想地工作,則不需太苛求音源具低信號雜音比或較低的失真特性,此處音源為JW-33唱頭放大部分。未修改的C-34尙不及JW-33唱頭放大部分(JW-33在磁頭輸出插座上,不及1伏特輸出時,信號雜音比達90dB);然而改良後的PC-34[M]在信號雜音比方面則相當之。其餘部分改良的程度也類似之,請參閱特性測試部份。
PAT-5 的改裝
改裝的細節隨各部分而異,我們並不想真的「牽著你的手」一步一步詳細列出來。我們假設關於電子及機械裝配方面有一合理的工作法。同時,當然也可以參考PAT-5的手冊。全部的五個過程,我們把它分開成A到E五個部分,分述於下。
步驟A──一個開端
如果你是從一個新的套件開始著手,先把背板和開關零件裝好(半根據手冊上的指示),先不要莊電源變壓器或組合PC-32這部分。
如果你是改裝一個半成品,則:
1.拆掉PC-32模板和電源變壓器。
2.拆下PC-33模板。注意:保留上面的托架及PC-32模板,以供重新利用。
3.剪掉在背板上、底盤架子間,高電平輸入及輸出之地線。
4.剪掉在錄音輸出、本機輸出和EPL間之地線(稍後將接回去)。
5.至於PC-34是否拆下,則可自行斟酌。完成後,大部分的接線都將不接起來,因此不會聽起來(或看起來)很糟的樣子。C-34改裝完成,此片模板即完成,但如果輕易拆下,可能很容易就燒了幾條線。
步驟B──JW-32及新電源部分之改裝
第二部分也非常容易,在拆下的底盤上鑽必需的孔也非難事,IC穩壓器直接鎖在JW-33基板下的底板上。IC先焊上4~5吋的電線,線的另一端預先上錫,以備焊接之用。IC要以雲母片和底殼絕緣,並加上一層矽油,用歐姆表檢查中間那支腳(共地端)與機殼及穩壓器與地間均不通才對。
接著改裝JW-32部分,這部分很簡單,只須注意具有極性的零件之極性及T1之方向。
將完成的JW-32基板裝在原來的PC-32U和L型支架上,基板的插零件哪面朝著方才安裝穩壓IC的方向。將IC之接腳接線分別焊接到JW-32上相關位置,再將117伏特隻主電源線接到JW-32基板上交流輸入端(確定電源已經經過保險絲座了!),當前級插上電時,電源供應應有±15伏特電源。
步驟C──
接下來就是完成剩下的工作,將PC-34改裝好。此處你要決定拆不拆PC-34基板,改裝時請注意圖四、圖五、圖六和圖七上的註文。此時有一大堆的零件要拆下、改裝或跳接,特別和IC301有關的部分。搞清楚是否都正確了,再按照圖七詳細檢查一遍,可省下很多麻煩。再檢查一次,例如看看誤差1%的電阻是否插在正確的地方。特別當心,有時候電阻並須改裝在原先裝電容的地方。在三小心地檢查IC301之方向,有記號的腳是第八支腳,使IC和PC板上正確方向一致。
高、低頻濾波器按鍵如圖五、圖六所示,參考PAT-5原來的接法很容易就可以了解。圖上所繪的按鍵開關和實物鳥瞰情況一致,此刻面板是朝著你的這個方向。
圖四的緩衝輸入線路大概是最麻煩的部分,如果裝好了之後,要再三檢查,並確定所有的地線都已接了。在電源供應部份應有三條接線,其一係來自各個輸出插座,另一條來自JW-32基板上;如果沒有,設法找出來。
對)C-34[M]的初步檢查可自從JW-32電源供應端子接出±15伏特開始,注意電源之極性。當加上AC電源時,檢查每個輸出插座的直流電壓,必須少於50mV。隨著音量控制之設定,可能有輕微的差異。如果你願意,你可以先聽聽高電平放大部分──你一定會滿意的。
步驟D──JW-33部分
最後,將JW-33唱頭放大的二部分組合好,並把它安裝在原來PC-33基板的地方。
組裝時的一些注意事項,請參閱圖二之註文,特別當心電容器的極性和IC的方向。C3 C5和R7可能因需要改變響應情形而變更。如果你不想刻意地去調整它,就把它焊上,小心烙鐵頭不要碰到了聚苯乙烯電容。
Ct之值是唱頭製造商推薦的電容量,再減掉隔離線及潛佈電容約100pF,以維持響應之平坦。例如:推薦電容量為250pF時,Ct使用150pF之電容。你也可以利用頻率響應的測試唱片來調整Ct,以獲得最佳之響應。
二個鐵淦氧化鐵磁珠以跳接方式裝在R1的位置上,可以減少射頻干擾問題;如果仍然有民用波段(CB)之干擾,可裝上R1──1K金屬膜電阻──然後再把鐵淦氧化體磁珠裝在電阻二端。這個電阻不一定要用推薦之阻值,其他阻值的電阻或許稍會影響雜音的大小。
JW-33部分裝好之後,使用U型架裝在原來裝PC-33基板的地方。W-33基板也要加上±15伏特的電源及電源地線。
輸入至選擇開關間使用隔離線,小心別弄巧成拙。採用隔離線換掉原來在輸入插座至開關間的絞線。
加上電源後,JW-33基板上⑦點應有約+200mV的偏壓電壓,而⑥點不得有任何直流電壓存在。
如果你有合適的儀器,就可以調整RIAA網路。所謂的「合適的儀器」,意思是一具輸出振幅變動少於0.1dB的振盪/電表複合器,並具有解析變動情形之能力。經正確調整後,JW-33部分的RIAA誤差可低至±0.15dB以下;某些人甚至不需這些複雜的儀器就可以調整得更好。對RIAA預等化網路的調整並不值得鼓勵,除非你確定你能調得比此處的誤差來得更好,也就是說調到±0.05dB以內。
如果你不打算調整,只能依圖上之值焊上即可。這麼一來,你的這部分誤差可能比一般其他套件來得小,某些套件甚至誤差達±0.25dB呢!
步驟E──檢查
總算大功告成,現在只需看看能否正常使用。除了音質控制已經無作用外,原來PAT-5上所有的功能均應保留下來,高低頻濾波之效果也比原來的來得更好。低頻濾波器可藉著觀察播放唱片時,是否使低音喇叭減少振動來證明裝得對否。高頻濾波器雖無法比照泡製,但也可以聽得出來,是否有效;二者在切換時都不該有什麼暫態現象存在才是。
用一具好的唱盤,放一張好的唱片,可以證明這個新的唱頭放大部分工作正常。本機的特性經精密的儀器證實,層次感很好。不管是哪種音樂、電平如何、或者複雜程度,再生時絕不會有生澀、堅硬的感覺。
改裝的PAT-5之特性,可參見特性表中所列。下面只是扼要地提一提,特別強調一些關鍵性的細節部分。
頻率響應......
唱頭放大部分的特點之一是合於RIAA特性,原先的設定誤差優於±0.15dB。圖八是JW-33之響應特性,A圖是RIAA響應特性,B圖則是RIAA誤差之情形。至於後者,注意圖上和頻率無關的隨機變化,暗示著實際的偏差可能還不如拾取誤差(reading error)來得大,實際的誤差比所繪出來的誤差來得好一些。
高電平放大部分之頻率響應,約在20Hz和20KHz時衰減0.25dB。所以在20KHz時可以看到一點滑落效應,是為使輸出級的-3dB點在100KHz,而刻意設計的;在濾波器部分還會提到的。
失真......
PAT-5/WJ-1的THD及IM特性均極佳。此處不採慣用的「額定輸出電平」,譬如2伏特,或是單一頻率測定法。我們設定一使用範圍,測出不同頻率下,諸多輸入/輸出電平時,最大的失真。額定的輸出因此能在任何電平下,受此最大失真限制。
圖九是本機THD拂掠特性,在3伏特(均方值)級輸出電平,不同的輸入/輸出狀況下。或許此值高於一般實際使用值,因此,算是比較保守的資料。大部份資料均由Technologe 1700B測得,殘留失真在10KHz以下約為0.002%。
高電平放大部分我們採用雙調(tow-tone)高頻IM測試,在20伏特峯值電平,高達50KHz下,可察覺的失真仍低於0.01%。唱頭放大部分稍微不及之,頻寬僅20KHz或稍低些,最大輸入僅1.5伏特。即使如此,其IM仍低於0.01%,使用間隔100Hz之10至20KHz拂掠掃描。當我們考慮在100Hz程度,高的「失真增益」(起因於RIAA之提升),或許印象會更深刻些。
靈敏度/增益......
本機增益隨輸入電平不同,分別是34.9dB(唱頭輸入)和18.5dB(高電平輸入),與一般典型採用值類似。因此輸入靈敏度分別為2.1毫伏特及0.12伏特。唱頭放大級的增一也可以藉著JW-33基板上之R4來調整(參見圖二)。
輸入特性......
唱頭放大部分之輸入阻抗由一枚精密之47.5K歐姆電阻,並聯約165pF唱頭負載電容(150pF固定,加上導線本身電容量)。可以利用一張測試唱片來調整此電容,以達最佳之頻率響應。另外,唱頭上標示的推薦電容不要完全相信,還得考慮唱臂本身的電容,再加上大約100pF左右。
本機輸入線路部份並無阻抗變更之設計,因輸入緩衝放大的存在,使得唱頭與RIAA網路能完全獨立。
唱頭放大部分在1KHz時之過荷(overload)輸入電平為125毫伏均方值,隨頻率不同而異,參見圖十所示。輸入過荷至20KHz附近達到極值1.5伏特,頻率更高時並不增加。圖上的圓點值是由一具典型的JW-33基板所測得的。在高電平放大部分的輸入阻抗是50KΩ,對信號電平之容忍度達3伏特均方值,才達到前述之失真情況。
輸出特性......
唱頭放大部分輸出阻抗(即錄音輸出之阻抗),為100歐姆。此級輸出對10K歐姆負載,在削峯(clipping)前可達8伏特均方值。因RIAA網路增益之漸減及輸入過荷之限制,最大輸出在20KHz以上漸減,如圖十所示。圖上資料顯示典型的最大輸出是9伏特均方值。
線性輸出(line output)之阻抗是200歐姆,允許使用較長的連接線,而且對輸出級提供一阻抗緩衝。對10KΩ(或者更高)的負載,最大的輸出電平是7伏特均方值(或者更大)。如果需要的話,阻抗稍低的負載也能被驅動(頂多只能低到1KΩ),所付出的代價是損失一點增益和最大的輸出(對低阻抗負載而言,不會使失真增加)。
唱頭放大部分的雜音特性,最主要受使用者的唱頭限制;也就是說,雜音大部分來自唱頭,而非放大器本身。可參見Hallgren之「On the Noise Performance of a Magnetic Pickup」一文(刊於JAES,1975年九月號)及Maxwell之「Phono Cartridge Noise」一文(刊於Audio雜誌,1977年三月號)。
唱頭放大級的雜音,實際上有大部分來自唱頭的連接上。典型具有1KΩ/500mH阻抗的動磁式唱頭,即使具有全無失真的擴大機,在1KHz、相當10mV的輸入下,理論上最大的信號雜音比不會優於80dB。
連接著唱頭的本機,典型的特性測得約為80dB。輸入短路時,此值升到87dB,意味著唱頭雜音居於支配性的地位。如果要做特性比較時,得當心這種測試狀況的差異。起因於低的1/f 雜音之轉折頻率,在本機輸出有少許可察覺的雜音,略呈閃爍不定狀變動,不易聽出,可能使人主觀地覺得,本機信號雜音比優於80dB。
高電平放大級之雜音在1伏特持續輸出下為90dB,此值是從1K歐姆源阻抗、20KHz頻寬下測得;如果採用A加權測量,甚至可達96dB。
濾波器......
高頻及低頻濾波器之對頻率響應的效果,如圖十一所示。不使用此二濾波器時,從20Hz至20KHz尖響應誤差為+0、-0.25dB;3dB之衰落點分別為2.5Hz和100KHz。使用低頻濾波時,3dB之衰落點在20Hz,而5Hz處隻衰減幾達15dB──成為一有效的轆聲濾波器,然而響應卻因此稍不平坦。高頻濾波器的3dB衰落點在10KHz稍高一點的地方。
電源供應......
電源供應部份採用較為保守的設計,足敷未來的電路擴充之使用。正負電源都採用7815正電壓穩壓IC是因為7815比7915(負電壓穩壓IC)來得便宜。
後記
在圖二上有點值得注意,唱頭放大部分係直接和第一級IC交連。這麼一來,IC的偏壓電流(約500uA)就流經唱頭。
這是有意如此,以減低發生在傳統AC交連上所發生的雜音。直接交連的缺點是;如果只有一個唱頭輸入,而輸入轉到一個空接(open source,即未連其他音源,相當開路狀態──譯註)的位置,此時將產生不好的衝擊現象。當然,如果唱機1和唱機2均接有唱機,此時即無問題產生,衝擊現象也最小。所以為安全之故,切換時務必將音量旋到最小。
如果你只打算用一個唱機輸入,另找個像唱機輸出一樣的RCA插頭,以一個1KΩ電阻跨接在二端,然後插在唱機2輸入插座上,這樣可以防止可能產生的衝擊聲。
假如你覺得前面講的方法很麻煩(事實上並非如此),你也可以在原來接跳線的地方(參見圖二,即R1前面、接點1之後的位置──譯註),改裝一個10uF/3V的鉭質輸入交連電容。同時在接點1、2間或者選擇開關上跨接一個1MΩ之電阻,如此即無「砰」聲了。加入的交連電容,負端朝IC1。
另外一個主要的改善之處,係關於高頻時此電路的輸入過荷特性。我原先設定的相對增益由IC1和IC2分攤,而IC1係處在總雜音最低下,儘可能的最大增益;IC2這級增益則稍低一點。我始終覺得IC1的增益不能太低,因為它要推動R2+R3與R4並連值──大約500歐姆左右。若IC1增益不高,我猜想對5534之線性操作會加重負擔。
為此,我對這枚IC的不平凡能力了解了很多,有一回甚至看見它在7伏特電平下驅動300歐姆的負載,仍維持其線性。所以此電路之適應性遠大於我原先所想像的,能夠驅動低阻抗負載而無非線性失真之虞。
因此,允許我們增加此級IC1的增益(藉著把R4值減至1KΩ)至30dB(原來是20dB)。為補償這個額外的增益,IC1的增益減低至10dB,新的總增益為40dB。
同時也使輸出級的過荷點從27KHz移到90KHz。輸出所表現的過荷點由整個電路的迴轉率限制,此值係由設定平均電流之R4(R4為設定IC1最大擺動量)控制,同時被淨RIAA電容量(2.300pF)所分路。R4若用1KΩ(相當平均電流13mA),迴轉率為5.7V/uS。
經過一番修改後,還是不能「隨心所欲」,充其量只把輸入之過荷能力提高了5dB左右。原來在1KHz時,125mV即達過荷,現在只需70mV就已過荷了,已經算是不錯了。
R4換成1KΩ時,R3也要更改為475歐姆。如果使用一只低輸出唱頭,改為40dB的增益即很恰當,而無過荷之虞。
我希望這點改善,會對PAT-5/WJ-1的使用者有所裨益。
聆聽測試
任何人都不會遺漏改裝後的這不前級之音色,畢竟這才是壓軸戲。本文既然並非為了檢討(也不宜於檢討)自己的設計,下面的評論也就比較扼要。
原作者Walt Jung的評語
本機不需要加油添醋地堆砌文字,來吹噓音色如何,我相信對Dynaco的PAT-5無論是原始的、FET型、或者「定製改良型」,均有益且值得去改裝。新的唱頭放大影響大部分可聽得出的特性,做了戲劇性的改變,改良過的高電平放大部分也提高了音質。
任何在PAT-5上對電子特性的改善,相對的都使音質獲得相當程度的改善。為證實這並非偶然的,我們複製了數部,仍然都具有類似的成果。
對我的耳朵而言,畚箕最明顯的特點是表現了節目音源中的細節、層次、深度等部份。雖然器材能影響音色的差異,然而本機在調頻的再生(我用來測試高電平放大部分之效果)上,有著明顯的改善。
因為我慣常工作在一些古典音樂為背景的環境中,所以我使用再生的調頻節目當作一個間接的第二電平參考音源。這些年來我的經驗已成了下意識,一小時又一小時在這些良好的聲音薰陶下,原來消極的反應已經變得非常積極了。只要經過比較下,把聲音弄得稍尖銳或者粗糙一點,經過至少一小時之後,你就能體會這種滋味!新的前級能適當地和你「融合」,只有節目源品質不佳時,你才會感到疲乏。
最能顯示本機音色的是一張品質極佳的唱片,尤其是直接刻版之唱片(像Euro-Disc提供的)更能表現得出色。特別在聆聽其中前後空間感加強之處(但非故意強調之),從頭至尾可分辨出樂器的位置(和樂音強度)。動態範圍也容許再生清脆而生動的部分,不會夾雜生硬、堅澀的感覺。
Dave White 的評語
裝完高電平放大部分,等不及裝入機殼,我就先行試聽。新舊機間音質上的差異並非區區一點,原Dyna機的聲音好像是透過一層濃濃的厚霧傳出來的,而新的WJ-1則有如脫胎換骨般,清晰得多了。它所具有的解析力,使得剛開始聆聽時,聲音變得淡多了。我所注意到的第二樁事(其他幾個人也注意到),便是唱片聲的差異。某些原來聽起來很不錯的唱片,現在聽起來,覺得沒有原來聽起來那麼好。然而,真正好的唱片,聽起來更為優秀。
某些原本聲音不佳的唱片,此刻也有的變得很不錯。「heffeld」唱片甚至和老Mercury的「Living Presence」系列一樣好。再聆聽了改裝的前即一段時間後,你也開始指出唱片上的毛病了,例如:過渡渲染、不真實的回響、聲調的漸淡或漸強。如果這些毛病確實存在該唱片上,你會聽到它的。
過去的六個月裡,WJ-1曾多次與諸多高及前級機做A/B Test,每次WJ-1都表現了它的優越性。其中有次對抗極為吹毛求疵的PAT-5改良型,結果二者間最大的差異是該機音場之深度感不夠,而且有個地方聲音變得很尖銳,這些缺點均是WJ-1所沒有的。結果該機之擁有者對WJ-1非常滿意,甚至請我幫他改裝PAT-5。
有二點值得一提:本機的音色從未表現得好像受壓迫的感覺,或者試圖去壓抑一些表面的雜音,如滴聲(ticks)或者爆聲(pops)。虎父無犬子,我們留著讓讀者自己去證實吧。
用來聆聽此前級的喇叭計有Walt 的Magneplanars、書架式的Quads、Cizek,及我自己家裡的靜電式喇叭。WJ-1所使用過的唱頭包括Denon 103s、ADC XLM II 及Sonus Blue。我的基本觀點是:前級的聲音好可能是許多效果加起來所導致的,且隨不同聆聽環境而異。聲音不應是單一系統組合的結果,因為這麼一來便難於複製了。
此處必須提一提我自己的聆聽系統,以免遭人贓否我的設備。以下是我使用的設備之一部分清單:唱片系統包括AR唱盤,配上改良的Rabco SL-8E唱臂及Denon 103's、ADC XLM II 等合乎標準的唱頭,WJ-1 前級擴大機、Soundcraftsman 20-12等化器、較老的Colony二音路分頻器(分頻點在120Hz)、Dyna 120擴音機驅動低音喇叭、一架直接交連的1.100瓦A類真空管擴音機推動包括中頻範圍之高音喇叭(註:原文真是1100W)。靜電式喇叭(依Dave Hermeyer在TAA上的原始設計製造,但已經多次改良)放在傳統低音喇叭之上。
我的聽音室長34呎,靜電式喇叭置於聆聽位置前15呎處。再這頗受挑剔的聆聽席上,甚至在面板上可以看見你自己的影子(天方夜譚?),房間總容量約5.000立方呎。全套聽音系統的裝設已超過一年了(尤其是此前級擴大機),對於這套聽音系統,我已經培養出足夠的靈敏度,能察覺出二個以上的人與我獨自在聆聽室內,聲音(頻率響應或者其他特性)之差異情形。
我們相信本刊任何讀者都會欣於看到自己的音響系統,能有效地改善。如本文開始所云,我們並不想引起什麼「技術結晶」之爭論,最好讓音響迷自己去發掘。
我們認為,此獨特的改良型或許有功能上的限制,大部分這些限制都可以被更新的高電平放大部分抵消。這樣的改良型正在籌劃設計中,在可見的將來必然會和PAT-5/WJ-2一樣為人所知。我們希望未來的改良型還包括完整的一組唱頭放大(再加一組為動圈式唱頭而設計的前前置放大器),而且目前WJ-1的電源和唱頭放大部分足以應付(所以你不必擔心WJ-1會被更新的WJ-2淘汰掉)。這絕不是PAT-5/WJ-1勉強的代用品,我們認為新的改良機型可能因它的優點而持續好長的一段時間。
(取材自The Audio Amateur, Issue 1/1978)
轉載音響技術第59期NOV. 1980 Dynaco PAT-5 前級之改裝(下)/Walt Jung David White 原作/趙健雄 譯述
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