GAS Thaedra 前置擴大機/美國 1974創立－老音響資料庫/蘇桑部落格

　　追溯至一九六四年,當第一部電晶體前置擴大機問世之時,顯示著一個音響新紀元以露出曙光。然而,很令人失望,期待迄今,這一個音響新紀元始姍姍到來。雖如此,直到今天,真空管仍在某種程度內被應用於擴大機的設計之中。

　　這一部Thaedra Preamplifier是以怪獸擴大機Ampzilla之推出而一舉成名的美國加州G.A.S(Great American Sound)公司經多年研製而推出的最新產品。Thaedra的問世引起音響界的普遍重視,因為這確實是一部在音質上超越真空管擴音機甚多的前置擴大機。

　　再者,Thaedra是第一部將整體結構做徹底改良的前置擴大機。G.A.S.公司知道要求較為嚴謹的音響高手們,對於目前市面上有一些音響製造廠商為了吸引較多的買家,所慣於玩弄的一種生意手法──即是在他們所產製的器材上加添附設的一些新裝置──並不感興趣。因為所添加附設的那些新裝置,事實上,對於改善整部機器的音頻響應與音質並沒有多大之椑益;這些音響高手們所關心的只是新問世的音響器材是否在基本電路設計上作到確能提高傳真度之功效。

　　Thaedra在線路設計上最為創新的特色是該機的「唱頭放大級」(Head Amp.專攻動圈式唱頭放大使用)採用伺服(servo)控制電路,提供了最佳的直流穩定度。該機是由G.A.S.公司的一位相當有才華的電子工程師 J. Hongel 設計,將伺服環路(Servo Loop)應用在前置擴大機當中,確是音響界的一大創舉。Thaedra可以說是專為音響高手們設計的一部完美的前置擴大機。

　　Thaedra前置擴大機的面板設計分為兩種,一種為白色塗漆加工,另一種是黑色精工處理。兩種面板上均使用黑色的調控旋鈕,這是與機器內部相配合的外觀特色。旋鈕的排列配置非常簡單,一目瞭然,令人很有好感。面板的左側裝置有四顆圓型旋鈕,最靠左上側是方式(Mode)選擇旋鈕(可選擇左、右、左+右、立體及反播等五種放大操作方式),其右為錄音鑑聽(Tape Monitor)選擇旋鈕(可選擇tape 1、tape 2、與tape front等三部錄音機輸入操作),該旋鈕的下方為轉錄(Tape Copy)選擇旋鈕(可選擇1→2、1→F、2→1、2→F、F→1及F→2等六種轉錄方式),其左為五段式低頻濾波(Low Filter)選擇旋鈕(分OFF、10Hz、20Hz、30Hz與50Hz等五個選擇位置),其下是一排共計五個輸入音源選擇按鈕,自左至右分別供Phono 1(動圈式)、Phono 2(動磁式)、Tuner、Aux 1與Aux 2選擇操作之。面板的中段上方標示著機名,其下設置一水平滑動式平衡調控器。其左邊及右邊各裝置有上下兩個插孔,左上為前錄音機輸入(Tape in)插孔,左下為前錄音機輸出(Tape out)插孔;右上及右下為耳機輸出插孔。面板的中段下側設置有五顆旋鈕,最中間的大旋鈕為電平(Level,即音量)調控旋鈕,左側的兩個旋鈕分司左聲道的低音與高音調控,右側的兩個旋鈕則分司右聲道的低音與高音調控。面板的右上側設置有兩個上下排列的方形按鈕,為電源開啟與關閉按鈕,其下設有一個綠色的小指示燈。

　　整部機器的外殼、底殼與裡板是由16塊精確計量過的鍍鎳鋼板所組成。機內的交流電源以及電源變壓器部分被完全隔離在一個封閉隔離罩之內,已完全杜絕任何可能發生的交流雜訊。機內的六塊印刷電路板採用立式安置於一大塊主印刷電路板之上,安置的方法為插梢式駁接法,完全不用導線連接,以避免任何可能發生的雜訊干擾。主印刷電路板是被固定於底板之上的。所有的調控旋鈕及開關亦是採用完全的隔離安置方法,設計極為精巧細密。

動圈式唱頭的探討

　　音響界對於聲音的高度傳真再現的研究發展,一直都被「能量轉換再生之能力」限制住。能量轉換的器材為拾取唱片上之訊號的唱頭以及產生聲響的喇叭,前者將動能轉換成為電能,後者將電能轉換成為動能。由於近年來,音響界在這一方面已經作了頗多的改良與發展,因此在電子方面做適切的配合發展亦是必需。目前,動圈式唱頭(Moving-Coil cartridge)在音響界已取得執牛耳之地位,因為其高度傳真之能力確實超過動磁唱頭不少。然而,很遺憾的是動圈式唱頭的輸出電平很低,再輸入一般Phono的前置放大級之前,必須先行經過一只升壓變壓器(Sted-up transformer)或者一個「前──前置放大級」(Pre-pre amp)以提高電平達到必須而適當的增益。使用升壓變壓器並非善舉,因為有其缺點存在。最近有少數新發展研製成功的「前──前置放大器」省去了駁接升壓器的困擾。然而這種電子裝置依然有其困擾問題存在,諸如雜音、失真以及偶爾會發生低於正常操作性能等情況。無論是應用哪一種方法,都因為加添了一項器材而使音質難免或多或少會受到影響。

Thaedra 的唱頭放大級 (Head Amp)

　　Thaedra前置擴大機裡,對於動圈式唱頭的輸入至主輸出端(Main-output)的中間只經過兩個放大級而已──即唱頭放大級(Head Amp)與音調放大級(Tone Amp)。由於只經過兩個放大級而已,所以能夠減低諧波失真的「複合性」(諧波失真的複合性之發生是是隨著串級級數的增加而成等比級數增加。舉例來說,假如一個放大級能產生三次諧波失真,串接至另一個放大級,該級亦能產生三次諧波失真,串接結果即能產生九次諧波失真;如果再串接第三個放大級的話,便會產生27次諧波失真,......以此類推)。現有的前置擴大機當中,尚沒有一部能夠聲稱有此重要的特性。為了達到此一特性,一種最新的線路設計概念應運而生──此即將「伺服環路」(Servo loop)合併應用在高增益前置放大級之中。Thadra是世界上第一部採用伺服環路設計的前置擴大機。

　　為了避免串接許多增益放大級以得到動圈式唱頭所需的輸入靈敏度,在一個高增益放大級之中必須採用這個新的設計概念,才有辦法達到目的。即使是放大級的「閉還通路增益」(Closed loop gain)能高達放大動圈式唱頭所需的70dB(在1KHz時),更須採用此法以提供RIAA均衡放大作用。

　　因此,當輸入音頻為20Hz時,總增益即需90dB,此即閉環通路增益的增高之量。在一般情況之下,這麼高的增益之量實際上並不可能控制住。為了達到目的,Thaedra採用伺服控制直流交連唱頭放大級(Servo-controlled D.C.-coupled head amp.)除了唱頭輸入端的交連電容之外,Thaedra是百分之百採用直流交連的電路設計(日前獨此一部前置擴大機是如此設計)。

　　然而,很不幸地,所有的直流交連放大器皆遭受直流漂移(D.C.-drift)問題的困擾。除此之外,直流漂移議會產生低頻調變雜音。直到目前為止,消除直流漂移的方法只有使用交連電容以及加強負回授之量。Thaedra卻不使用上述兩種方法之任何一種──它使用伺服環路來控制之。

　　伺服環路是將兩個放大級合而為一。其ㄧ為供音頻訊號放大使用的主音頻放大級;其二是伺服放大器,僅作為控制直流使用(上述兩個放大級均為直流交連)。伺服環路的簡圖如圖所示。

　　伺服放大器可以將直流漂移現象完全消除掉,同時,因為伺服放大器能夠連續鑑聽直流輸出電平。即使驅動大量的高頻訊號輸經前置擴大機,亦絕對不會產生低頻調變效應。假使伺服唱頭放大級在20KHz時驅動滿額的截波(過荷)電平輸出,在輸出端所將產生的直流漂移現象亦將低於±5mV,沒有其他的Phono放大級能有此超然之特性。

　　伺服唱頭放大級的其他重要的特性如下: 具有極低的雜音(在參考輸入電平訊號為寬頻帶的情況下低於70nV);輸入阻抗為600歐姆,可以匹配現今市面上所有的動圈式唱頭;在產生截坡現象(輸入阻抗為600歐姆之錄音輸入)的最大輸出電平超過10V R.M.S.(這相當於輸入3mV之輸入過荷電平,而作54dB超過「標準操作電平」(標準操作電平低於0VU-10至-20dB)在輸出未過荷前之放大電平。此值相當於一部每聲道200瓦,輸入靈敏度為1.5V的功率擴大機可將之驅動至10,000瓦的輸入電平)。

　　伺服唱頭放大級在額定輸出電平為2V R.M.S.(tape輸入放大)時的失真率幾乎是微不可查(低於0.001%),即使輸出電平高達10V R.M.S.,失貞率亦低於萬分之3(0.03%)。

插入式動磁唱頭放大級

　　除了伺服唱頭放大級之外,Thaedra亦設置有供傳統的動磁式唱頭使用之獨立的Phono放大電路。該電路輸出之能力、失真與過荷之特性與上述伺服唱頭放大級之特性幾乎是絲毫不差而同等優越。參考輸入電平(寬頻帶輸入訊號不經濾波器)時之雜音電平僅有500nV。據保守的估計,Phono放大級在訊號頻率為1KHz時的輸入過荷電平為100mV。電磁唱頭在最大調變(modulation)時的最高輸出電平亦是將近80mV而已,因此過荷電平為100mV是絕對安全可靠的。

　　Thaedra的一項很實用而主要的特色是足以應付針對動圈式唱頭放大性能所作的「A-B」試聽比較法。一試聽比較之下,顯示出沒有一部前置擴大機在那麼多特性規格上均有如此超然而卓越之性能。當作此項測試時,可將動磁式唱頭電路片(Circuit card)拔出而插入第二個伺服唱頭放大級片。

伺服音調放大級

　　Thaedra機內的高電平伺服音調放大級(High-level servo tone amplifier)電路採用兩個FET及特製的雙極(Bipolar)電晶體,具有獨特超然之性能。該電路系將伺服放大器與音調控制放大級合併成為一個增益放大級,將整個音調控制放大級的音質渲染性(coloration)減至絕對最低的程度。如前所述,一般高電平增益放大級與音調控制放大級都是採用串級(Cascading stages)放大的型式,因此極易使音質有渲染及修飾的結果。GAS的工程師為了解決此困擾,因此亦與前述的動圈式唱頭放大級一般而採用了伺服電路來控制音調放大級的操作。此外,音調控制放大級的頻率增強或衰減的響應變化十分精確而自然,因此不必覆設有「音調消除」(Tone cancel)之類的開關。音調控制旋鈕若是旋至中點(flat)的位置時,將會得到真正平直的音頻響應。

　　Thaedra機內之音調控制變化的型式頗與眾不同。兩個頻率變換起始點要比一般音控級來的分開一些。這種設計是為了避免重要的中頻響應段受到影響。頻率變換點(turnover point)在低音段設於160Hz,高音段設於4KHz。此外,低音與高音控制旋鈕在正中央平直響應點的左右兩邊各可作10段增強及衰減的變化,大大地改良了頻率變化的穩定性。低音控制器在20Hz時增強的最高點為+12dB,衰減的最低點為-15dB;高音控制器在20KHz時增強的最高點為+10dB,衰減的最低點為-17dB。如音質控制頻率響應變化曲線圖所示,高音控制器當增強之時,提供了絕佳的「高斯帶通」(Gaussian Band-pass)頻率濾波效果,使能消除高頻雜音與射頻干擾(R.F. interference),並且使相移(Phase-Shift),失真減至最低點。

　　Thaedra獨特的五段式「貝西爾響應」(Bessel-response)低頻濾波器,此項設計雖然不及前述的諸項新式的設計那般功效超然,但是此項裝置對於所有的音源輸入來講都是頗為實用的。因此,縱使Thaedra是一部完全採用直流交連設計專供要求很嚴謹的音響愛好者們使用的超性能前置擴大機,然而對於並沒擁有極好的唱盤與唱臂的使用者們來說,附設一項可以調整之適應音源的濾波器仍是必需。

　　Thaedra的音量與音質控制電位器均完全地已隔離干擾的材料密封而成。它們在製造時是採用厚膜程序(Thick-film processing)將一層金屬釉(Metal-glaze)的阻抗材料覆罩在玻璃質的基層之上。如此之設計能徹底隔絕任何的干擾。

　　伺服音調放大級的另外一項特色是其輸出之能力。Thaedra的主輸出端(Main outputs)能夠在任何的規格情形下同時驅動100部並聯的Ampzilla怪獸功率擴大機(亦是GAS廠所產製)而足足有餘,因此依照該廠的製造規格推算起來,當時所驅動的負載阻抗為600歐姆。事實上,主輸出端在駁接8歐姆之負載時足可驅動超過1瓦的功率,並且可以驅動一對Koss PRO-4AA的耳機直至輸入過荷。有如此能力是因為線性放大器純粹是採用A類放大設計所致(在無訊號放大時即需消耗8W的功率)。

Thaedra 其他之特點

　　本機的電源部分亦是精密之設計。電源變壓器的兩組獨立的次級線圈分別供電至兩組獨立的穩壓濾波器使用(兩組獨立的穩壓電路,一組專供低電平放大級操作,另一組專供高電平放大級操作,完全摒棄任何接地環路的可能性)。電源變壓器採用完全隔離的型式。交流輸入座與輸出座及引線與變壓器均完全以金屬板封閉在一個小隔間之內。音源輸入選擇器(Selector)、方式(Mode)選擇器、濾波器與錄音鑑聽選擇開關均是採用完全隔離之設計。此外,本機能同時允許三部錄音機輸入鑑聽之。