棋局?也談RIAA等化放大器之製作 @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

　　我個人常常想,玩電子電路,就像下棋一樣,每個人有每個人自己的花樣。如果不計後果如何,花樣可以儘管玩,反正輸了也罷。

　　但是,若想贏得這盤棋,就非步步慎思,棋棋小心不可了。

　　像以上這樣的想法,早就隱藏在我喜歡沉思的心裡,尤其是每當我看到喜歡動焊槍的朋友們,一開始總是在這裡換一個零件,那裡改一個接法地把玩不停,廢寢忘食,更使我在心裡把電子電路和棋局關連在一起。

　　為了訴說這樣的概念,我想就舉一個例子來說明。所舉的例子是整個擴大機中算架構是最簡單,算技巧卻是最困難的一部分──RIAA等化放大器之製作。為了言之有物,我更把上期中陳令樸先生所設計的前置放大器,拿來做為範例。

棋　　規

　　讓我們先宣布棋規吧!這一盤棋是這樣的:

①製作一塊RIAA等化器。

②這個RIAA放大器,是被用來接在一般動磁型唱頭和Hi-Fi擴大機的LINE輸入。因此,有關唱頭即擴大機雙方面的規定及要求必須遵守。

　　有關電磁唱頭及擴大機雙方的要求為:

①RIAA之唱片錄製標準,將30~15,000Hz聲頻訊號分為30~50Hz、50~500Hz、500~2,120Hz、2,120~15,000Hz四段,分別以速度響應、振幅響應、速度響應、振幅響應對唱片刻錄,其中速度響應型之響應是平坦的,振幅響應則作每八度音程6分貝之衰減或提昇。

②由RIAA唱片錄製標準所形成之響應曲線如圖(一)所示。

③唱片之最大錄刻幅度,約為每秒5公分,由此錄刻幅度在一般電磁型唱頭上,1,000Hz的輸出約為2.5~5mV。

④Hi-Fi擴大機之LINE輸入電平雖無明確標準,一般多為0.775V RMS或2Vp-p,它所要求的是響應平直的線性輸入。

　　於此要補充說明的是如圖(一)所示的曲線,併不是唱片(對唱片來說,當然只能指振幅)上的純響應,唱片上的純響應實際上是由30Hz開始提升到50Hz轉趨於平直,在500Hz又開始提升,2,120Hz以上保持平直的。而電磁唱頭本身的純響應乃由30Hz(或更低)開始以每八度音程6分貝的斜率往上升。而30~15,000Hz到間概有9個八度音程,總提升量約為54分貝。而此兩者合成的曲線,才是所謂RIAA曲線,而RIAA曲線的反轉,則為RIAA等化曲線。

　　在以上的棋規下,唱頭放大器的任務是什麼?那就是:

①以1,000Hz為準(實際為500~2,120Hz)須將信號由2.5mV放大到2V,亦即增益為58分貝或500倍。

②50Hz以下之放大率應較1,000Hz高出18分貝,亦即76分貝。

③2,120Hz以上之放大率應較1,000Hz低18分貝,亦即40分貝。

棋　　術

　　綜上所述,僅僅是面對一個棋局我們所應有的認識,不管高手低手下棋總得依據這些規則行事,否則即屬違規。至於在不違規的情形下,我們如何去獲得最後的勝利,就有賴個人的聰明才智了。

　　要設計裝製一塊好的RIAA等化放大器,當然有很多技巧要配合,而這些技巧,正如想要贏琪的技巧一般,是永遠說不完的。有些技巧是原則性的,無論如何不能違背,違背了明眼人看來就只有死路一條; 另外一些技巧是選擇性的,也就是如果不這樣就一定要那樣,至於是這樣好還是那樣好,那就要看當時的條件如何而定了。

　　在原則性方面的條件,最主要的一點就是要注意到輸入輸出電平的安排,以及整個頻域內增益的分配。否則如果做出來的是一塊輸入0.5V輸出10V,頻率響應由20~20,000Hz±0.1分貝,雜音極低,失真極微,只可惜它根本不是RIAA等化放大器。

　　關於輸入輸出電平的安排前已述及,於此不贅,不過還是請諸棋迷切切記住前面那些數字,它很可能跟「雜音為什麼那麼大?」有關。至於整個音域內增益的分配,請容我在囉嗦一下:

　　一個理想的RIAA等化放大器,由於1,000Hz基準頻率的增益,要高到58分貝,期增益最低部分為15,000Hz以上之40分貝,最高則為50Hz以下之76分貝,此時不管以RC衰減方式或NF方式來獲得由50~15,000Hz之±18分貝的頻率響應。本放大器的開環路增益至少要在76分貝以上。因為有了76分貝的開環路增益後才能使1,000Hz衰減掉18分貝成為56分貝,15,000Hz衰減30分貝成為40分貝。然而事實上,即使是76分貝的增益,要造出一個理想RIAA等化放大器,仍然不怎麼夠──如果考慮失真的話!

　　為什麼呢?因為一般RIAA等化放大器,除去簡易型之外,多採用NF設計,主要目的就是力求失真之降低。好了,如果開環路增益為76分貝,而50Hz以下頻率也要有76分貝的增益,那豈不是全無回授之可能了嗎?確是如此,除非將所有頻率之增益一齊降低。那麼它的增益究竟該有多少呢?少說一些,至少也該有76分貝+20分貝=96分貝罷!一個有76分貝增益的放大器,讓它有20分貝的回授量該不算太多吧!

　　96分貝,乖乖!由2~3個晶體就要使它有65,000倍(96分貝)的放大倍數,就難怪磁頭放大器不好做了。這還是指電壓增益呢?如果此磁頭放大器的輸出阻抗要求低於50KΩ的話,總增益看非上十萬倍不可了。

　　問題既是如此,是否名機可以做到這點?當然可以,請翻翻名機型錄便可知道了,如果不信,搬一部來測測也無妨。但是不是所有的廠製機都能做到這一點?那又當然不是。不僅有很多廠製機不能做到這一點,連同很多振振有詞被推薦的線路離此理想都還遠得很。那麼,它們不也是響得很好聽嗎?當然,三歲小孩也會下圍棋,圍得你死我活的,樂不可支,他和捻斷千根鬚才捱下一子的下法自有不同。

無忌童招

　　請看看以下無忌的童招:

招術一、把1,000Hz的增益(或稱平均增益罷!)安排在40分貝左右,這樣2.5mV的輸入至少也有250mV左右的輸出,絕對足夠供進入擴大機後,在由Tape Out輸出供Tape Deek的Lo level輸入之用了。另外再在Tone Control上增設10或20分貝放大器,一方面將增益提升到足供功率擴大機之需(Tone Control理論上為無增益放大器)另一方面供所謂Muting控制之用,此招尚算相當君子。

招術二、1,000Hz增益仍維持在50~60分貝間,但把曲線變更了。即使這個曲線在圖上看來相當扭曲,人們(當然除了一些如我之死心眼的瘋子之外)除了會評頭論足地說些低音豐富一些、柔和一些或者有力一些之外,誰也不會說你RIAA曲線不對。天啊!「不對」和「低音......一些」有多大的差距啊!明明是套著Y2濾色鏡,偏偏說,嗯!這天空有點綠。

招術三、不管三七二十一,只要會響、夠響而且響得夠好聽便成了。當然此招多只限於唐老編手下的自己裝迷(失敬、失敬,老編當不致如此),有些還是迷中高手呢?

　　說起「只要會響」,突又想起某人說過的一句話: 為什麼有那麼多人喜歡自己裝喇叭?因為喇叭是一種除了用水泥封住之外,丟到水裡都還會響的東西。換句話說,只要裝出來的東西會響,給自己裝迷已是十二萬分的鼓舞,在此鼓舞下,全世界音響只有自己裝的材最好聽!

　　奉勸讀者諸君切莫如此,先學會正招在來玩花招吧!Hi-Fi這盤棋準保您下不完。

一起手

　　說了這麼多原則問題,回頭讓我們談談現實一點的技巧問題。由於技巧問題有口說不完,姑以陳令樸先生以世間極品焊錫製的聲頻前置放大器為討論重點:

　　首先,我們得確立一個前題──什麼是前置放大器?前放大器外國人叫做Preamplifier, Amplifier當然是放大器,而Pre則無前後的前的意思。如果硬譯它,倒有「預行」之意。關於這點,只要書讀得多一些,便會發現有些時候,揚人也會把Power Amplifier中的電壓或驅動放大器稱為Preamplifier。

　　不過我們深信陳令樸先生的前置放大器既非指功率擴大機中之Preamplifier,也不指慣稱的各類訊源輸入,有各種控制作用的前置放大器(文中有一毀是這個意思,但線路就不是了。)而是專指放大唱頭的放大器而言。

　　有了這個前題,於此再讓我們姑不論一次(如果不姑不論,就沒話好說了),姑不論此放大器是否用來播放依RIAA標準錄製的唱片?姑不論陶瓷或晶體等振幅響應行唱頭也適用於RIAA特性等化(其實不是能不能的問題,而是RIAA標準根本就是為速度響應型唱頭而訂)。我們只討論電錄上的雕蟲(未必比雕龍容易)小技。而且為了方便,把線路重繪於下,開門見山就說: