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电子管音频设备音色揭秘

文字:[大][中][小] 发布时间:2013-11-22  浏览次数:3116

  电子管音频放大器又被称为“胆机”。近两年,“胆”的概念逐渐被引入pc多媒体音频领域,不少电脑音频玩家仅知道电子管音频放大器的听感温暖、醇厚,却不了解这种诞生于一个世纪前的古老电子元器件,当被用于音频设备时为何会显现特殊效果。因此,本文将针对此问题进行深入探讨。
  电子管器件又名真空管器件(以下简称电子管),诞生于1904年。直至现在,电子管还在某些领域保持着其特有的利用价值,尤其是在传统音响领域的音频放大器中,电子管仍大量被使用。而且它的许多特性是晶体管所无法比拟的。如果仅从电子技术的角度来看,我们能从电子管和晶体管的对比中发现不同之处。本页下方特别标注的,就是它们与音频放大器有关的几方面。
  仅以这几个特点,我们很难想象为什么电子管会适合于音频设备,而且能让人在听音时感到柔和、温暖、醇厚。所以,还须联系以下几个相关知识点进行理解。
  1、音色
  音色即声音的特点,由声音波形的谐波频谱和包络决定。声音波形的基频所产生的听得最清楚的声音称为基音,各次谐波的微小振动所产生的声音称泛音。而在泛音当中,唯有二次、三次谐波产生的泛音强度相对最大,直接影响到听觉感受。人耳对于偶次谐波是欢迎的,基音的偶次谐波越多,表现出的听觉感受就越“柔和、温暖、醇厚”,就是人们常说的“讨好耳朵”或者“听感好”;而对于奇次谐波来说,人耳则很排斥,基音的奇次谐波成分越多,表现的听觉感受越“刺耳、生硬”,即我们常说的不耐听。电子管所具有的特性,恰恰能迎合人耳的喜好,对声音进行许多修饰。因此,我们会更喜欢电子管音频放大器的声音,这就是俗称的“胆味”。
  2、人耳感知力
  对于声音波形的不同包络,人耳的感知能力也不同。人耳感知的能力随着包络的变化性增强而增强。简而言之,就是人耳对于曲线的声音波形感知能力超过直线的声音波形。而上面我们讲到的电子管过载失真时,产生的是曲线的波形,而晶体管产生的是直线的削波。这样,人耳就能感知更多的电子管的声音信息,细节也就变得丰富起来。
  3、两种放大器的主要区别
  晶体管(包括分立器件电路和集成电路)功放的电声技术指标(主要是静态指标)已经明显超过电子管功放,但事实上晶体管功放的音质却不如电子管,总觉得声音硬一些,特别是高频发刺、发燥,其中存在着一种“晶体管声”或“金属声”。这是数十年来音频领域长期争议的问题,现在已基本澄清。
  电子管功放与晶体管功放所需的功率储备很不相同,后者需要很大的储备功率量。电子管的过载曲线比较平缓,而晶体管功放在过载点后非线性畸变迅猛增加,而对信号产生严重削波。换言之,对同等功率的功放而言,电子管功放可以保证回放的音质,而晶体管功放的音质相比之下就显得较差了。
  另外,晶体管功放的开环增益量往往很大,开环指标往往不如电子管功放。而它的优良的电声指标是依靠施加了很大的负反馈达到的,为了抑制寄生振荡,晶体管功放中往往采用滞后补偿。这使得晶体管功放存在着发生明显瞬态互调畸变的机会,造成音质变坏。
  4、声音的软与硬
  电子管放大器的核心部件是电子管,电子管放大是通过控制栅极上的电压变化从而改变由阴极到阳极上电子束大小而实现的,我们可以改变电子管的阳极电压对电子束“加速”或“减速”,在外加电场不断变化的作用下,电子束大量电子的频繁碰撞增加了运动的复杂性,某一信号在某一时刻作用下脱离阴极的电子束,当到达阳极时速度和其浓度已非原样,而且在栅极信号电压作用下,电子束到达阳极时一致性变差,最终表现为换能速度慢,听觉上表现为一种“软”态。而晶体管放大器就不同,晶体管的放大是通过基极控制由发射极到集电极的载流子量来实现放大的,相对电子管来说由发射极到集电极的载流子是基本不需要“渡越时间”的,集电极电压也是影响不了载流子的速度的(晶体管的恒流特性),这一点可以从电子管和晶体管的特性曲线上一目了然地看出,同时,由发射极到集电极“漏掉”的载流子也是极少的,声音在听觉上不会有“软化、柔和”的表现。
  总结
  通过上述分析,电子管音频设备音色温暖、醇厚的原因已完全展现在您面前。电子管多媒体音频设备具有平滑波性的特性,可以降低多媒体声卡的数码味,使声音顺滑;而且中频表现突出,在播放人声、室内小品乐曲时,具有晶体管(或集成电路)组成的多媒体设备无法比拟的感染力;不过,播放大动态的交响乐、打击乐,或现代摇滚乐就不是电子管音频设备的强项了。