前级放大器在音频系统中的意义

adfi · 发表于 2005-9-11 17:16

前级放大器又称「前置放大器」，通常设定的放大倍率为10倍，故也又称「10倍放大器」，人们简称为「前级」。

是任何器材皆必备的，前级仅使用讯号线输出入，目前市面上的前级采用的输入端子，除了Mark Levinson早期的机型使用Lemo头之外，其的多数是单端的RCA端子，或是平衡的XLR端子。这种三孔插头与数码转换器使用的「AES/EBU」平衡头完全相同，请留意名称上的差异。XLR、平衡头、Canon头指的是插头本身，而「AES/EBU」指的是数字传输的格式；看到前级上XLR头，就说是「我的前级具有AES/EBU插头」，会闹笑话的。一些欧洲器材偶然会使用特制的输出输入端子，Linn、Naim都曾经使用过多孔DIN插头，它们与平衡头一样，具有负端先接地的功能，因此在未关机的情形下，可以直接拔除讯号线而不会发出杂音，使用单端RCA头的用家绝不可贸然一试。

讯号由输出入端子进入前级之后，利用电路板或隔离讯号线，将讯号引导至切换开关，切换开关负责切换输入的讯源，透过数个切换开关的搭配使用，也可以控制录音输出的讯源种类，方便您一边听音乐，同时录制另一讯源的音乐。讯号经过切换开关之后，再进入左右声道平衡控制电位器，音响使用的平衡电位器为特制的MN型，此种电位器设计特殊，向左边旋转时，左声道的音量维持不变，但右声道则随着角度逐渐衰减，旋钮转至最左边时，右声道恰巧没声音；同理，向右边旋转时，左声道逐渐降低音量，藉此达到控制左右声道音量的目的。正常的使用之下，并不需要调整左右平衡，因此部份前级逐渐省略这项设计，或者将左右平衡电位器隐藏于机箱角落，反正它不常用到。

经过平衡电位器之后，讯号接着进入音量电位器。音量电位器也使用专用的A型电位器，这种电位器依照对数特性制造，使旋钮旋转的角度，可以随着耳朵的感受而线性增加。正常使用的音量电位器，应该转至那个角度才属正常？这没有一定的答案，要看整体器材搭配的总增益而定。音箱效率高、后级增益大者，前级所需负担的放大倍率就得降低，音量开一点点声音就很大了；反之，单增益前级由于放大倍率仅有一倍，因此往往把音量开到底，仍然还有不够大声的缺憾。正常而言，旋钮位置由九点钟方向至十二点钟方向之间皆正常，转动时也最顺手。

讯号经过音量电位器之后，便直接进入放大电路。放大电路有繁有简，设计形式不一。放大电路输出之后，有的前级会设计哑音Mute继电器，藉此控制前级讯号的输出与否，经过Mute开关之后则直接连至输出端子。

前级的运作架构就是：输入→讯号切换→左右平衡→音量控制→放大电路→静音开关→输出。

主动与被动的差异

「主动」(「有源」)的意义在于电路中使用主动组件，主动式前级便是有源前级，是必须插电才能工作的前级。有前级不需要插电的吗？有的，这就是被动式前级。

从电路架构上分析，被动式前级其实就是省略了「放大电路」过程，讯号输入之后，经过讯号切换开关，进入平衡控制（或者将此功能省略），再使用一个音量电位器控制音量，最后直接输出。就控制音量的角度而言，它仅能衰减而无法放大，就阻抗匹配的功能来说，它也无法扮演缓冲的角色，因此被动式前级是最经济也最直接的前级。First Sound是最有名的被动式前级之一，内部仅由切换开关与音量控制器组成，由于没有任何主动组件，因此S/N比相当高。Jeff Roland的Synergy也是楚楚之典范

主动与被动之间各有哪些优缺点呢？。

主动式前级具备放大电路，可以将输入的讯号放大后输出，因此增益绝对充足有余；被动式前级除非使用被动式升压器提升输出电压，否则是永远不可能达成放大的任务。就缓冲与阻抗匹配的角度来看，主动式前级由于具有主动组件进行讯号放大，因此可以将阻抗特性较高的讯源，转换为较低阻抗的讯号输出，易于驱动后方的后级线路。这也是被动式前级所望尘莫及的要求。被动式前级充其量只能衰减，在音量全开的情况下，等于讯源直入后级，其中并没有任何缓冲的作用。假如使用升压器将电压放大，放大之后的结果也必须遵照质、能不变的物理原理，而增加了输出阻抗。因此几乎没有任何一部被动式前级愿意使用升压器进行电压放大，顶多使用一颗音量电位器控制音量罢了。

既然被动式前级缺点这么多，为何还有存在的必要呢？

因为被动式前级没有放大电路，其讯号通路直接，能够将讯源器材的讯号以最简短的路径直接输出给后级，这就是人们采用被动式前级的初衷。由于不使用主动组件，因此没有任何的失真、音染、噪声、相位飘移等问题，也由于使用机械开关，因此被动式前级也没有增益频宽积的限制，正常设计的被动式前级可以传输数MHz的讯号，尤其是噪声以及S/N比规格两项，几乎没有任何主动式前级可以匹敌。各有优缺点吧！只要该前级适用于您的系统，是没有什么不可以的。

真空管前级

依照电子材料发展的历史来看，最早发明的电子组件是真空管，隔了数十年之后半导体发明，半导体之中先以锗晶体问市，之后才是硅组件的天下，等到制造硅晶体团的技术成熟，才有集成电路（IC）的出现。因此前级使用主动组件的过程，是跟随着半导体组件发展的历程而进步的。最早的前级扩大机全部是应用真空管设计，从电源部份开始，变压器输出交流电压后，便以二极管进行管整流以及管稳压的动作，真空管的整流特性与稳压特性并不理想，因此早期的真空管前级声音普遍也不理想，哼声中夹带着嘶声噪音，S/N比不高、频宽也不够，不过对于当时而言，这已经是不错的产品了！

电子组件不断进步，扩大机的电路水平也逐步提升，半导体发明之后，以半导体取代部份真空管，效率不高、功能不佳的真空管整流与管稳压，逐渐被半导体组件所取代。体积小、动作稳定的半导体，制造出了稳定的电源，前级扩大机的性能也提升不少，背景噪音大幅度降低，S/N比马上提高不少，哼声消失了，聆听音乐开始进入更高级的享受。

至目前为止，大部份的真空管扩大机仍然以半导体稳压为主。其实对于声音而言，真空管确实是无可取代的好组件，它的体积虽大，但却有其独特且无法取代的音色，温暖、醇厚，都是管机常见的特色。坚持使用真空管放大的Audio Research以及Sonic Frontiers，两家的前级几乎全为真空管设计，但不可否认的是，它们设计师仍然偏好使用半导体进行整流与稳压的工作。真空管的电路架构，早在二十年前就已经发展完成，差动、串迭、推挽、倒相，无一不在早期的真空管前级中出现。使用相同的组件要达到相同的目标，方法不外乎是那几样，因此对于现代的真空管设计者而言，电路的创新反而不再是追求的目标，为真空管线路提供一个稳定、干净的电源，搭配质量优秀的被动材料，便能让真空管好好的工作。最后，再藉由零件的搭配，进行调整声音的工作。

有的真空管前级线路很复杂，有的仅使用一支真空管，这其中有什么差别？难道管子越得越多声音就一定越好吗？这答案当然不一定，目前前级当中真空管使用最多的可能是Sonic Frontiers Line 3，它是Sonic Frontiers最高级的前级，一口气用了12支真空管；而也有不少真空管前级，仅使用一支双三极管进行放大，如Audio Research LS-2。前级使用数量的多寡当然不能表示声音一定好，严谨的态度进行规画与设计，否则真空管的音染、失真等问题，还没开声就已经难以收拾了。设计者进行高级器材的规划时，必然考虑到线路架构与其价格的等级分布，即使以相同的理念设计出不同等级的产品，价位高的声音必然要胜过旗下机种。真空管使用多寡与声音没有绝对的关系，设计者不过将器材设计得更完整严谨，以赢取消费者的信赖罢了。

真空管前级的巅峰之作，多年前Audio Research的SP-11以及最近热门的Sonic Frontiers Line 3。Sonic Frontiers喜欢使用精密的半导体稳压，配合真空管放大，声音兼具晶体机的透明度与管机的厚度。

混血真空管前级

混血前级曾经流行过一阵子，最早Luxman推出了以真空管及晶体管电路的Hybrid线路。混血前级的发展，主要目的在于截长补短，将半导体以及真空管的优点结合在一起，所形成的号召设计。

当半导体组件成熟的运用于音响电路中时，真空管似乎一下子失去了原有的地位，没有人对于体积庞大的真空管提起兴趣，音响器材不断标榜着全半导体、全晶体管的设计。但早期的半导体在制造以及线路的构成上，很难避免的会让声音变硬、变冷、甚至于变吵。于是开始有音响迷回头重新寻找管味，原来，音响迷需要的不仅仅是优异的特性，更重要的是回放声音的音乐性。

真空管比较有音乐性吗？

这当然无法论定，但对于当时而言确是不争的事实。Luxman率先把真空管摆入晶体管线路当中，让真空管负责一级的放大，藉由真空管的独特音色，「感化」晶体管的声音。Audio Research在推出了半导体前级不获好评之后，也重新回头检讨真空管受欢迎的原因。声音，其实才是音响迷注重的焦点；技术，不过是附属的噱头罢了。

Audio Research想到，FET与真空管同属于高输入阻抗组件，但FET却拥有真空管难以企及的频宽，但早期的FET声音偏冷，而真空管却洋溢着温暖的气息，何不将两者的长处融合，于是Audio Research使用FET输入，在输出段加入一支6922真空管，这就是脍炙人口的LS-2胆石混血前级。

LS-2的成功推出，确实为混血前级设计开出一条成功的道路，目前市面上仍有许多混血前级，它们同时拥有高频宽的特性，S/N比与晶体机无异，用家还能自行换管调声，反正只要声音好，殊途也同归。

Audio Research喜欢使用半导体与真空管的混血设计，打开内部之后可以发现真空管与晶体管、IC供列于电路板上。

晶体管前级

晶体管前级当然不限于场效应晶体管（FET）或双极性晶体管（BJT），晶体管的发展就是为了更好的规格而来的，因此当晶体管制造技术逐渐成熟时，音响的用料也朝向全晶体管的方向发展。晶体管与真空管的线路架构虽然类似，但却大不相同。晶体管体积小，可以在有限空间的电路板中大量使用，因此可以将线路设计得更严谨、更精密，不同的晶体管拥有不同的特性，适度的搭配便可以创造极佳的效果。

晶体管线路的发展仍然来自于真空管架构，差动是最长使用的放大方式，单差动、双差动、电流源、达灵顿、串迭等等电路技巧，可以依照设计者的喜好像拼图一般逐步建构，最简单的晶体管放大电路为单端放大，以一颗或以两颗晶体管直接放大；也可以利用复杂的架构，缜密且严谨的盖出高塔。Mark Levinson、Cello Encore、Palette以及Krell、Thershold等公司，是最喜好使用大量晶体管制造器材的公司。他们使用晶体管有几个特色：

一、数量其多无比，可以使用两颗的绝对不会以一颗解决。
二、偏好双极性晶体管，虽然在特性上FET拥有较佳的性能，但也许是习惯加上喜好，一部前级从头到尾几乎全是双极性晶体管。
三、对于电源供应相当讲究，以晶体管为主的稳压线路，其实就可以达到相当优秀的性能，使用低杂音零件所制造出来的直流电源，杂音特性足以与电池相比。但完美之外还要更完美，Mark Levinson、Cello等设计师，嗜好以多层次稳压，电源从变压器输出之后，以二极管整流，再以电容进行稳压，好戏从这里才开始，利用精密的晶体管稳压电路，稳压之后再稳压，一连两三次的串联稳压，让电源涟波完全没有发生的机会。

近代这几家嗜好以晶体管设计前级扩大机的厂家，也开始尝试加入FET以及IC的设计，电路架构依旧复杂无比，但声音却拥有极高度的透明感与分辨率，细节多到吓人的地步，却不见古早晶体管生涩的表情。可见，空凭电路架构与材料种类，并无法推断其声音的绝对表现，过去总有人说：FET的声音较清亮，MOSFET的声音具有真空管味，晶体管生涩没弹性，现在这些说法已经完全不正确了。

Mark Levinson、Krell以及Cello等厂商，酷爱使用大量晶体管堆砌线路，打开机箱一看，尽是满满的电阻与晶体管。

（日，一万字）

adfi · 发表于 2005-9-11 17:16

IC前级

有人说6DJ8是为音响而设计的真空管，那么NE5534应该就是第一颗专为音响而设计的IC。1981年对IC设计而言，尚不到发达的年代，Philips的子公司推出了NE5534 IC，宣称特别为音响用途而设计，特点是采用双极性晶体差动输入，低阻抗输出，适合在前级线路中使用。NE5534是一颗运算放大器OPAMP，它将放大器线路浓缩于一颗八支脚的IC内，只要附加几颗电阻以及防止震荡的电容，就可以构成前级放大器中所需要的放大电路。消息一出确实轰动业界，原本要使用不算少量零件构成的放大电路，竟然可以使用一颗IC取代，不禁让设计师看了傻眼。不过当时大家普遍不相信IC的声音，总认为它的特性甚差，声音不理想，因此并没有人愿意真正拿OPAMP来做前级的主要放大组件，除了MBL 6010之外。

早期的OPAMP特性确实相当不理想，它的回转率低，杂音特性不佳，还得依照不同的电路给予不同程度的补偿修正。但现代的IC性能可不能同日语，现代专为音响而设计的OPAMP，具有如FET及真空管高输入阻抗的优点（具有数M奥姆的输入阻抗，其实比FET还高），同时也有BJT低输出阻抗的优点（可以降至数十奥姆，也比小信号晶体管还低），它的回转率高达数千V / μs，输出中点电压低不可测。不必加装交连电容也可以直入后级，它的频宽更是惊人，直接拿来放大射频讯号也没问题，价格低廉特性超强，早已经成为音响设计必备的放大组件。

虽然现代的OPAMP特性极佳，但体积却依旧小巧，设计师认为如果一部前级内仅以几颗OP构成，卖得了大钱吗？因此IC前级的发展不在于声音，而是有没有办法卖高价钱。这世界上肯定没有任何前级比MBL 6010更幸运的了，一部前级仅使用十来颗NE5534 OPAMP，身价却高达六十余万元，德国人确实有一套。

MBL 6010与McIntosh C100皆以NE 5534做为主要放大组件，所不同的是，mbl 6010的线路相当简洁，而McIntosh C100则使用大量OPAMP盖成一部两层楼的作品。

数位前级

这是前级发展的新趋势，但碍于技术的研发并不容易，因此能够设计数字前级的厂家并不多。数字前级意味着控制与放大皆采用数字的方式进行，以前级的功能来说的确不必如此麻烦复杂，但尝新总是发展的原动力。数字前级如何工作？模拟讯号输入前级之后，利用内部的A / D转换，将模拟讯号转成数字讯号，再依据音量控制器的大小数据，以DSP进行运算，再以数类转换器的技术将计算之后的数字数据转成模拟讯号，再输出至后级扩大机。如此兜一圈是不是很浪费力气？但Accuphase认为，他们推出DC-300的用意在于宣告，模拟前级他们拥有高完成度的C-290V，为了因应数字时代的来临，推出复杂处理程序的数字前级正是迈入下一个挑战的开始。

就两声道的世界而言，数字前级的确多此一举，但Accuphase其实已经见到了未来。多声道的流行是不可避免的趋势，多声道等于环绕系统，从讯源的解读开始，就必须仰赖高度计算的数字技术，现今每一部环绕处理器必须使用数字化设计，利用数字技术解出每个声道的讯号之后，再利用模拟的方式进行放大。何不尝试直接以全数字化处理，将译码后的声音数据直接转换为输出，而省略了前级放大的部份？如此即可达到更直接的效果，对于音质的提升应该有实质的帮助。

其实数字前级的概念早在多年前就已经出现了，只不过这些数字前级存在于数类转换器之中。Vimak DS-2000应该是第一部融合数字前级的数类转换器，我们暂且不谈论这部数类转换器的种种设计，光就内部附属的数字前级进行解说。Vimak DS-2000的数位前级是这样的：在DS-2000内部拥有一个高位的DSP运算器，将CD数据以128倍超取样之后，再依据面板上的数字音量控制器，直接改写数字数据，进而决定DAC芯片的输出。换句话说，DS-2000的讯号输出正是DAC芯片的直接输出，而非经过音量电位器的衰减，它提供了最简洁路径的设计，也提供了最直接的音质。当然，Vimak的设计者来头可不小，这些数字技术对他来说并不困难，音响世界缺乏了Vimak，让很多数字厂家松了不少口气！

最出名的数位前级是Accuphase DC-300。

单增益前级

一开头提到，主动式扩大机内部具有放大电路，一般的增益为0至十倍，而被动式前级使用音量电位器衰减，其最大输出即等于输入。也有一种主动式前级，其放大倍率与被动式前级一样，这就是单增益前级。

单增益前级的目的在于：将前级想象成一个缓冲器（Buffer），在英文意义里，Buffer具有隔离、缓冲的作用，亦即不改变讯源器材的信号强度，但以高输入阻抗接收，以低阻抗输出的观念将讯号送出，因此单增益前级便具有阻抗转换的功能。市面上的单增益前级并不多，最主要原因在于增益往往不足，音量开至最大依旧意犹未尽，国产厂商交直流工作室推出的Encore前级，正是单增益前级的具体代表。这部前级使用孪生场效应晶体管做输入，以ZTX双极性晶体管做输出，具有高输入阻抗、低输出阻抗的特性，由于零件极少，因此S/N比奇高，将音量开至最大，耳朵贴近高音单体听不到任何嘶声，音色通透无染，细节呈现自然，是一部价格极其便宜音质极其优异的单增益前级。

简单来说，在音响系统里，前级放大器所发挥的功能并不复杂，它只是负责切换讯源、处理讯号与控制音量，这就是音乐信息在进入后级前的最后一道处理程序。它的连接位置，介于讯源器材与后级放大器之间，故前级放大器所扮演的角色——负责将讯号整理与调整。

以上为转帖。
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个人感觉前级最大的影响在于音场、细节、人声的厚度、通透感、定位等等方面，声音的好坏在前级更换和打磨前后有太明显的不同。在PC音频输出上，如果没有前级而直接接后级，效果会逊色很多。当然也不排除声卡本身运放电路质量优异，没有使用前级的必要~~ :charles:

Timme · 发表于 2005-9-11 21:42

前级，调味用的呗

只看该作者 · 发表于 2005-9-11 21:44

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sd-iori · 发表于 2005-9-11 22:42

原帖由 adfi 于 2005-9-11 17:16 发表$ H j/ J- `% w
以上为转帖。
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个人感觉前级最大的影响在于音场、细节、人声的厚度、通透感、定位等等方面，声音的好坏在前级更换和打磨前后有太明显的不同。在PC音频输出上，如果没有前级而直接接后级，效果会逊色很多。当然也不排除声卡本身运放电路质量优异，没有使用前级的必要~~

w00t)现在免前级设计，是中低端多媒体的主流哦。。。

:sweatingbullets:上文很多名词都看不懂啊，，郁闷

chairmanai · 发表于 2005-9-11 23:11

原帖由 Timme 于 2005-9-11 09:42 PM 发表
% Q" e& n; O j/ ?. w+ l) p前级，调味用的呗

:thumbsup:

裤袋无米 · 发表于 2005-9-11 23:20

字太多...不看..~)_):devil:

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zl841226 该用户已被删除	4^# 发表于 2005-9-11 21:44 \| 只看该作者提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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前级放大器在音频系统中的意义

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