T Amp(T類放大器)與AB類放大器的比較,儀器測試篇

香港地寸土尺金,家裏甚麼東西都傾向微型化,包括各位發燒友們的微型音響空間,最省位置的音響器材當然是耳筒,但是當你一旦戴上耳筒後,自自然然便會「斷六親」,身邊所發生的事情往往察覺不到,這對家裏有小孩或長者的發燒友來說,的確潛在著一定程度的危險。

撇開了耳筒,便得找一對喇叭跟一台放大器來取代其位置,近年喇叭單元的製造技術發展得一日千里,很多小型單元都能播出低失真的音色,隨便數一下都有不少生產優質小型單元的廠家:Audax, Aura, Fostex, Fountek, Peerless, Scanspeak, SEAS, TBspeakers, vifa……,但是大家有沒有發覺生產優質小型放大器的廠家竟然寥寥可數?花將近 2000 元買一台小型 D 類放大器其效果是否如想像中理想?很多國產 T 類(Class T Amp)放大器都很便宜,平均只是五、六百元左右便可買到,其效果又如何?

體積細小的思鋒 SK-240B

思鋒工作室一直引以為傲的 SK-240B 是一台體積與小型T類放大器(T Amp)相約的 AB 類放器,雖然 AB 類放大器操作時發熱量比較高,耗電量也比較高,但作為思鋒工作室的暢銷型號,SK-240B 當然有其過人之處,用最簡單的一句說話:雖然 SK-240B 體積細小,但音質絕不妥協。

這次測試為 SK-240B 帶來的 T Amp 對手,就是一台「數字」牌以 TA202x 系列為心臟的小型 T 類放大機,為甚麼選 TA202x 系列芯片?一句到尾:TA202x 是 Tripath 公司把 D 類技術改良,並註冊成為 T 類放器技術,其音質理論上比 D 類更優勝,所以是次比較便以一台以 TA2024 (TA202x 系列中被公認音色最細膩的一顆)為心臟的小型 T 類放大器作為 SK-240B 的對手。

TA-2420 芯片

是次比較以相同的器材,用下圖的配置來進行測試,由訊號產生器所產生的「音源」直接輸入放大器,以放大器的音量調節來調校輸出功率,放大器的輸出端接上一個 6Ω 電阻作為負載,並分別測試以下幾項指標:
● 1kHz 正弦波 10v p-p 輸出
● 20kHz 正弦波 10v p-p 輸出
● 20kHz 方波 10v p-p 輸出
● 100kHz 正弦波波形檢視
以下所有測試圖片左邊均為思鋒 SK-240B AB類放大器,而右邊側為 T 類放大器(T Amp)。

先來 1kHz 正弦波的圖片,這相信是對一個放大器的最基本測試,原本預期兩台放大器都可以輕鬆過關,可是令人意外的事情往往是突如其來的,這個測試揭示了 T Amp 在用料及設計上實在不是那麼簡單,D / T 類放大器輸出端殘留著高頻開闢訊號,是意料中事,可是殘留成份佔這麼多(差不多 20%),實在有點兒那個,但細心想想,這類 T Amp 小型放大器售價一般都是五百元左右,有些甚至更低,我們期望這些放大器能配備甚麼樣的輸出濾波器呢?所謂羊毛出在羊身上,難道要廠家賠本嗎?

1kHz 正弦波測試
注意左右兩圖的 time base 都是 500µs,所以兩邊都是 1kHz 正弦波
右圖示波器受 T 類開關噪聲影響而誤報為 15kHz

然後看一看 20kHz 正弦波的圖片,對 AB 類的 SK-240B 來說,20kHz 的正弦波當然不會有甚麼問題,而 T 類放大器也能「順利」通過測試,只是在更高頻的情況下,波形亦開始出現鋸齒狀。

20kHz 正弦波測試
跟 1kHz 的情況一樣,右圖示波器把 20kHz 誤報為 22kHz

再看看 20kHz 的方波圖,方波能考驗放大器的轉換率(slew rate),亦即是一般人所說的「速度」,速度愈高的放大器,其瞬態互調失真(Transient Intermodulation, 簡稱 TIM)便愈低。理論上備有開關晶體管作輸出的 T 類放大器在先天上應比 AB 類的 SK-240B 為佳,但測試結果令人對市面上這類 T 類放大器不免有點失望,雖然在圖中不易準確地看到由 10% 至 90% 的上升時間,卻很清晰地看到 SK-240B 於整個上升軌所用的時間比 T 類放大器快了一倍,而且那個 T 類放大器還出現了少量鈴震的現象,這可能與輸出濾波器的抗阻失衡有關。

方波測試

在數學上,方波包含了無限次的諧波,換句話說與放大器的高頻性能有關,SK-240B 的頻率上限能衝破 100kHz,下左圖表示 SK-240B 能完美演繹 100kHz 正弦波訊號,且看看 T Amp 在 100kHz 的表現,由於輸出濾波器的關係,100kHz 的訊號已被濾波器截去了一大部份,而由於芯片的開關頻率約是數百 kHz,所以整個波形已被開關頻率破壞得體無完膚。

100kHz 正弦波測試左:在 100kHz 下 SK-240B 能輸出極完整的波形
右:把 time base 放大到 1µs 可清楚看到 T Amp 的輸出已經開關噪音蠶食得潰不成軍

要完全洞悉放大器的速度,需要同時觀察其高輸出功率時的轉換率,其數據才算是有意義,若放大器只能在低輸出時測得亮麗的數據,那麼這就只是單單的數據罷了,而根本沒有實際意義。且看看 SK-240B 在 30v p-p 輸出時的 20kHz 方波圖,實在令不少「正常尺寸」的放大器汗顏呢!(這個測試必需配合 19V 電源變壓器,12v 電源變壓器最高輸出電壓只有 20v p-p 左右)

30V p-p 方波測試
思鋒 SK-240B 小型放大器在 30V p-p @ 6Ω 20kHz 時的方波測試
  單單看波形輸出,這類小型 T Amp 很快便露餡了,所以我們還是把它忘了罷。不過我們也不會就此放過勝出者,更嚴苛的測試正在等待著……

曾 Sir