清風 E-100 使用一段時間之後, 累積了一些想法, 所以有了二號機的誕生.
原本的清風 E-100 的高壓穩壓電路, 嚴格講起來並不是穩壓電路而是主動式濾波電路, 對於類比放大電路來說, 我個人覺得主動式濾波電路比起回授型的穩壓電路在音色上要自然得多. 果不其然, 同樣的耳擴電路, 有位老外 Aren van Waarde 實驗後的結論是 C-L-C 被動式濾波電路的音色比高壓穩壓電路來得好. 我很喜歡 E-100 一號機的音色, 但是對於 C-L-C 被動式濾波電路的優點也深感認同, 由於 E-100 的機箱容量很小, 不容易修改驗證. 而且 E-100 全機成本不超過 NT$ 5000, 所以乾脆再裝一台 C-L-C 被動式濾波電路的二號機互相比較.
Rudy van Stratum 先生的原始電源設計圖
E-100 高壓電源設計.
Aren van Waarde 的原文摘錄如下 :
"Modifications of the power supply have a marked effect on the sound quality of this simple amplifier. For the initial listening tests, the amp was fed from the high-voltage power supply on my workbench. Then I tried it with a regulated solid-state power supply (schematic with 2 x BF459 from a book by R. zur Linde). The regulated power supply was not an improvement (as I had expected) but it caused a sonic degradation! The “magical quality” was gone, the amp began to sound like its solid-state counterpart… Subsequently I wanted to try a power supply with a vacuum tube rectifier, but the EZ81 which I intended to use proved hard to obtain. Finally I settled for an inductor-smoothed power supply with solid-state rectification. This simple circuit sounds very well.
因為本機電路簡單，所以電源對聲音的影響至關重要，最初試做電路時我是使用電源供應器, 實作時先是嘗試以電晶體穩壓電路提供高壓電源，後來發現使用這樣的穩壓電路對聲音並沒有帶來想像中的改善，甚至原本真空管音色裏的"神奇特質"也消失了. 聲音風格變得和我的電晶體擴大機一樣，最後只好放棄電晶體穩壓電路，改用了傳統的真空管整流，不過整流管 EZ81 不容易獲得，最後定型的電源電路使用二極體構成的橋式整流與扼流圈濾波電路，電路雖然簡單，聽起卻很棒。"
第一次知道 47 Lab STRATOS 單芯線是通過 "牙尖嘴利音響頻道" (http://www.cynicalaudio.com/2012/12/47-lab-strotos.html) 網站中的介紹. 當時想找一款平價的機內配線, 才開始測試這條線, 首先試做了一對訊號線搭配辦公桌上的 E-100 使用, 第一個印象是 細節多, 動態適中, 音場大, 中高頻漂亮, 以聲論價是物美價廉的好線, 最終決定拿來做為二號機的機內配線. 與同樣是單芯銅訊號線的 AudioQuest PSC 訊號線相比, 兩者音場表現都很好, AQ 的 PSC 訊號線的音場定位比較精確, 動態普通, 中低音溫潤, 高音圓滑. 47 Lab STRATOS 的音場比較貼近聆聽者, 音像定位也不錯, 動態良好, 中高音溫潤, 低音中規中矩. 最重要的是兩者各頻段能量分布都很自然, 而且都能傳達輕鬆愉悅的音色. 如果使用 47 Lab STRATOS 單芯線製做訊號線, 需要兩條單芯線組合成一條訊號線 : 一條正端, 一條為地端. 所以左右聲道兩條訊號線一共需要四條單芯線. 這樣的訊號線有個無法避免的缺點 : 沒有隔離層, 無法屏障雜訊, 左右聲道容易串音.
OTL 輸出電容 : 由於耳機阻抗可以低到約 30 Ohm, 所以輸出電容一定要至少 220uf 的容量以確保低頻的量感. E-100 線路圖中輸出電容還並聯了 0.22uf 小電容, 主要的原因是改善高頻響應, 這是一般常見的做法, 乍看之下沒啥問題 , 問題是負載的大小, 如果輸出接的是一般擴大機, 負載一般都大於 10K Ohm, 那麼這顆 0.22uf 電容對於 72Hz 以上的中高頻都有影響, 但是如果負載是 30 Ohm, 那麼這顆電容只會影響 24.1KHz 以上的高頻, 可以說根本沒有作用, 在一號機上我先後使用了 3uf + 10uf 並聯在輸出端. 這是一號機的宿命, 通常都是要經過試聽後的修修補補. 總容量 13uf 高頻補償電容在負載即使是 30 Ohm 的狀況下, 也能改善 400Hz 以上的中高頻的頻率響應, 負載阻值越大, 改善的範圍越大. 二號機就直接是 220uf 並連一顆 RIFA PHE426 20uf/250V MKP 電容, 主要是考慮到 音質, 價格, 體積 等等因素. 音色上的差別在於, 一號機的高頻延伸比較好, 音場定位也比較好, 但是有些歌曲的齒音會比較明顯. 二號機的高音延伸與音場也相當不錯, 齒音相對地不明顯, 由於只有兩顆電容, 各音域的銜接與音色比較一致.
主動式濾波電路 與 C-L-C 被動式濾波電路 的異同 : 兩者都能提供無雜音的優異直流高壓電源, 聽感上 C-L-C 被動式濾波電路 的速度略偏慢, 但是歌聲的抑揚頓挫比較有韻味, 音色圓潤飽滿, 毛躁感減少了, 感覺變得比較耐聽, 最棒的是空間感變得更好. 究其原因, 主要還是因為 Choke 的特性, Choke 對中高頻雜訊的抑制非常有效, 並且它本身如同電容一般也是儲能元件, 能夠在短時間裏維持電壓的穩定, 對音質也很有助益. 在本機中使用的 Choke 規格是 10H/150mA. 由於這樣的修改, 對音色的改善非常明顯.
最後再來比較 二極體 整流與 二極管 整流的優劣, 我有一部 DAC 與 一部擴大機 是使用 二極管 整流, 當然這兩部機器都是真空管類比放大電路, 二極管 整流適合高電壓低電流電路, 好處是整流後的直流漣波(Ripple)是連續平滑(Smooth)波形, 所以很容易利用濾波電路得到高品質的直流電壓. 缺點是體積大, 效率差, 另外 二極管 需要大電流的燈絲電源, 這點對系統是個負擔. 再來看看 二極體整流, 好處是 體積小, 效率高, 省電, 適用範圍廣. 適合低電壓大電流輸出的電源, 缺點是 二極體整流會因為開關效應與 Low Power Factor 而可能會產生高頻諧波雜訊, 一般的電解電容並不容易濾除, 對於小電流輸出的穩壓電路而言, Choke 是很有效的利器, 可惜不適用於 大電流, 高動態輸出的穩壓電路. 這種情況下的解決方案, 不外乎是使用高頻響應優異的電解電容, 或是並聯小容量的薄膜電容. E-100 是使用 二極體整流, 真空管電路的高壓電源輸出電流並不大, 採用 Aren van Waarde 的方案應該對音質有助益. 正所謂 "沒有最好, 只有更好", 原本我還蠻滿意 E-100 一號機, 沒想到二號機的音質卻又比一號機更上一層樓, 於是一號機後來也被換成 C-L-C 被動式濾波電路.
後記 : 有網友提問, 輸出電容對高音的影響? 所以我在後記中提供一個我自己的觀點, 訊號地 -> 電源旁路電容 -> 放大電路 -> 輸出交連電容 -> 負載(耳機的"感抗"與"阻抗") -> 訊號地, 如此成一個迴路, 理論上這個迴路中的每個部分都會影響音質. 通常我們把資源堆積在放大電路上, 可是環顧許多銘機的設計, 電源才是成本最高的部分, 所以千萬不要忽視電源旁路電容. 以我個人的經驗, 訊號管的電源旁路電容對音色影響甚大. 至於輸出電容的問題, 為什麼要併聯小電容? 電容器的阻抗值是頻率的函數, 通常較大容量的電容 低頻阻抗小/高頻阻抗大, 併聯小電容可以降低高頻的阻抗, 否則高音訊號輸出會低於預期. 如果是前級擴大機, 其輸出負載至少都在 10k Ohm, 所以傳統上輸出交連電容只需要幾個 uF, 就有不錯的低頻響應. 選擇品質好的 薄膜電容, 油浸電容 即可, 如果想讓高頻響應更漂亮, 可以併聯一個 0.022uf ~ 0.1uf 的優質電容. 但是耳擴的負載可能低到 30 Ohm, 輸出交連電容需要數百 uf, 才會有可以接受的低頻響應. 不太可能選用薄膜電容, 即使是改善高頻響應的併聯電容數值都不小. 所以我的想法反過來, 以 RIFA PHE426 20uf/250V MKP 電容為主要的輸出交連電容, 而 220uf 電解電容是來改善低頻響應.
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