谷津 K-422 合并式功率放大器——官方技术介绍
本帖最后由 畅远文化 于 2021-3-16 14:06 编辑当我们在乎播放的音讯是MP3、AAC或MQA!怎么可以容忍喇叭没有被妥善驱动的问题呢?K-422 将用更完整而且根本的视野来探索放大器与喇叭之间的关系，探讨这个在音响的世界中渐渐被怱略，可是又绝对需要而且重要的两个个别系统，同时也让我们更上层楼的看清楚认知矛盾。反电动势(counter EMF or back EMF)
「反电动势」是指有反抗电流通过趋势的电动势、是一种感应电动势，当喇叭纸盆运动时喇叭中的线圈会产生感应电动势，会削弱放大器的驱动作用，而喇叭线圈产生的感应电动势即称为「反电动势」，它的作用会阻碍喇叭线圈的运动，如果要使喇叭线圈维持原来的运动，放大器就得要向喇叭线圈提供电能，从而实现电能转换为声能的能。
电生磁，磁生电，电与磁二者共伴相生譬如一体之两面，讯号经放大器放大后输出电能予喇叭单体，其中电流流经音圈产生磁场，再与永久磁铁的磁场作用产生动能推动音盆，最终，音盆驱动空气产生声波，如此电能生磁能，磁能转动能，动能再形成声能的过程里存在着极为重要细节—反电动势，「反电动势」是指因反抗电流改变而产生的电动势、是一种感应电动势。电磁学中也存在像古典物理中牛顿第一运动定理:动者恒动，静者恒静一样。不论是电场或磁场都有着拒绝改变原有状态的倾向，因此当喇叭纸盆运动时，喇叭中的线(音圈)便会产生与外加的电场(放大器所供应)反向的感应电动势，这个反向感应电动势即为反电动势，它会削弱放大器的驱动作用，影响喇叭线圈的运动。
喇叭线圈在尚未运动或在静止不动时并无反电动势，刚启动瞬间线圈的等效阻抗很小，根据欧姆定律I=V/R，此时输入电能给线圈会产生很大电流，当线圈开始运动，切割磁场产生反电动势后电流才会逐渐下降这样的现象可以类比至变压器或电动机上，一般称之谓「起动电流」。我们可以发现当开起功率扩大机或电动机(马达)时的起动剎那间，机体会发出〝嗡〞一声，这就是起动电流的一种表征。
音箱内的阋墙主流的音箱以两声道多音路为主，所谓多音路是为了与单一单元的全音域喇叭区分，因此两音路(高音、低音分离单元)以上即属两音路音箱或多音路音箱。
以两音路喇叭而言，一个音箱内有两组换能单元(喇叭单体)，而两个单体线圈有着各自不同的反电动势效应，在传统的应用方式中,它们被并接在一起再连接至同一个放大器的输出!电子学工程师意识到这将会是个问题的存在，因此Bi-Wire型式的音箱喇叭端子设计顺应而生，目的在于期望能规划出一个各自喇叭单元有其各别放大器驱动的可能。
住在音箱里的喇叭由于不同的音箱设计会产生不同的空气阻尼，因此喇叭单体随着不同阻尼影响阻抗也会随之变化。以中低音单元的喇叭为例音箱有密闭式、低音反射式、传输线式、被动辐射式……等，其中密闭式音箱的内部空气压力与外部的空气压力被坚实音箱阻隔，这样的结构下振动膜(纸盆)运动的阻力会增加导致反电动势也就随之变化，反应在喇叭线圈的特性阻抗也会随之受影响。因此即便是同一个喇叭单体的特性阻抗也会随着频率与音箱结构而有所不同。
另举一个例子，被动辐射式音箱虽然音箱也是密闭式但有一个被动辐射单体提供了阻尼的缓冲，降低的反电动势剧烈反应，但也由于被动辐射单元运动之后收敛不理想会导致主发声单体受到空气压力引导也会随之摆荡，这个明显的现象可以用来联想一连串的反应，当电能输送给喇叭单元，喇叭单元振动膜开始运动，当电能停止喇叭理应立即停止，但一个具有质量的物体运动之后会保持贯性的状态运动，这是牛顿的第一运动定律。因此被动辐射单体受到此贯性运动所致，连带的影响了主单体振膜的运动。如此一个没有办法立即停下来的线圈切割磁场反成为一个具体的发电机，发出来的电除了随着喇叭线回传给扩大机外也同时输送给并联在喇叭在线的其它单元譬如高音单体。
另一方面!放大器的输出端从喇叭端子反传回来的电能讯号，此讯号会沿着负回授回路及整体回路影响放大器原本单纯的输入讯号进而引发复杂的放大结果!
喇叭装在任何不同的音箱都会带来不同的反电动式效应，而任何振动膜也都会有因为质量运动后收歛过程时产生的类似发电机效应。因此反电动势、特性阻抗调变、能量衰减电能反应，这些都是真实的存在于我们看不见的纸盆运动背后。
简单来说，喇叭的反电动势是必然存在的现象，而同一个音箱内不同的高音、中音、低音单体彼此的反电动势相互干扰也是一直存在的问题。虽然有的音箱已经设置了Bi-Wire端子，但最终的结果是这两个喇叭端子若不是在喇叭背后的Bi-Wire端被短路并联在一起就是用两组喇叭线连接到扩大机输出端子并接在一起，然后催眠自己高音低音可以各走各的路!
图一：Bi-Wire端子短路接法
（图一）中可以清楚的看到在音箱内单元A与单元B的线路是牵引在一起的，虽然实际上有分音器桥架其中，但两个单元的各别反电动势效应、特性阻抗调变、能量衰减电能反应还是不可免的牵杂一起，试想当低音单体(单元A)起动电流激增时阻抗将会低下，并联在同一路径上的高音(单元B)能不受影响？图二：Bi-Wire双线接法
（图二）Bi-Wire双线接法是在音箱端的端子取消了短路，而改并接于扩大器的输出端。这个作法可以简单的理解为单元A与单元B的短路点距离变远了，相较于(图一)。这使高音喇叭与低音喇叭中间多了喇叭线的缓冲，这样多少会降低一些彼此效应的相互影响。可是若要真正的分析起来Bi-Wire的喇叭线会遇到一个自身尴尬的问题！我们先假设线A与线B是理想线材，近乎零阻抗、感抗、容抗，那么单元A与单元B就等同于直接连接在一起，如此某个层面来说不就如同(图一)一样！因此线A与线B失去了缓冲的效果。所以为了区隔这两个单元，我们必需期待线A与线B是需要有阻抗、有感抗、有容抗的！但这样一来不就违背了理想线材的原则，要依赖这种不理想的线才能符合这样接法所期望的效益。尴尬的就在于我们怎么能理解我们竟然愿意花费不赀的去买不理想的Bi-Wire喇叭线！事实上虽然如今的制线技术无法做出绝对理想的线，但正规的冶金制线厂也不会做出阻抗太高而不理想的喇叭线。所以依据Bi-Wire方式设计的喇叭其实际效益何在?
再说（图二)中音箱与扩大机的接线采用了Bi-Wire接法，但扩大机内部还是并接在同一条在线，同一个放大器的输出上，最终的结果是单元A与单元B的反电动势等复杂的效应最后还是纠结在一起。即便还没谈论到放大器的良莠，单体之间的干扰就是个不论怎么亡羊补牢也难济于事的课题。
放大器能做的
针对喇叭的反电动势造成的诸多效应、放大器能提出的应对之策:
1、增加驱动电流
2、降低放大器输出阻抗(提高阻尼因素)
3、提高回转率
4、降低回授依赖(更甚有如终段无负回授、全无负回授等)
5、输出并接负载等效电路
而所有放大器的设计在考量反电动势诸效应时也仅能以驱动一个总合单元的面向做为考量的立场，简单来说就是把很多喇叭的反电动势效应当成一个反电动势效应来对待。实际上单元（喇叭）与单元（喇叭）本身存在的彼此干扰而导致的声音劣化，放大器是无法改善的。
失真的说服力
无助的是扩大器的质量量测数据，除了回转率与阻尼因子之外几乎没有任何一项可以对价表述在应对反电动势所做的努力，从而产生出直观的数字来做为放大器良莠的判断参考。更惭愧的是！每个人皆在乎的「失真百分比」在放大器的量测规范是以纯负载电阻作为测验的负载对象，但是纯电阻负载没有反电动势，少了反电动势的抗张所量测出的失真数据失去真确性，因此只能成为参考而失去评价意义的价值。因为同样失真0.01%的两部不同扩大机驱动同一个具有反电动势的负载其结果势必不再是相同的0.01%！
同理 !
一部失真百分比数据良好的理想扩大机驱动起具有反电动势效应的负载则未必能继续保持理想；而相反的有些失真百分比普普通通的扩大机如果设计得当时，当它驱动具有反电动势效应的负载时反而能有效控制劣化而获得较良好的声音质量。由此可知!放大器所标称的质量量测数据〝失真〞为何最后往往会丧失说服力！
双推 Bi-Amp
将高音单元与低音单元分别以独立的放大器驱动即可立竿见影的消除高音单元与低音单元之间反电动势的干扰，也同时改善了以往单一放大器必需驱动多个反电动势的复杂情事。甚至由于已知放大器将驱动喇叭的频域因此可以针对不同频域选择适当的放大器类型，可谓一举数得。K422正是基于这样的架构下为高音与低音各别量身打造适当的动态 A类与PWM D类放大器。
A类放大器的总谐波失真可能是所有型式的放大器中最优秀的，但功率消耗也是相对中最高的；脉冲式调变式D类放大器的功率消耗是很低的，换句话说就是效率很高。虽然说D类放大器的失真表现不若A 类，但细究之间差异主要差别在于音频较高的频域，D类放大器的高音放大质量会相对逊色于A类一些，至于2Khz以下的音频中低频域，〝D〞类的谐波失真却能与〝A〞类抗庭。
这也是K-422为何会内设置了两组放大器一组为动态〝A〞类以及一组PWM〝D〞脉冲调变式放大器的原因。实际运用上的规划可以以 PWM〝D〞驱动中低音域单体，而动态〝A〞类则可以用于驱动中、高音域单体，让不同的放大器能各适其所互彰其优。
动态A类放大增益可调
高低音的协调性尤为重要，可实际的使用情境中，常因空间的不同造成高低音量感的差异，故必须藉由许多环境调音手段方可化解此一困难，当高音单元与低音单元以双推(BI-Amp)方式驱动， 就可以有机会更进一步的来调整驱动放大器的增益，透过这个方式可以来微调整体音响系统的频率响应。
由于动态A类的高频部分失真质量表现相对优秀，因此可以将此放大器用于驱动高音单元。同时K-422的动态〝A〞类放大器提供了增益连续可调，范围为12倍～26.8倍、这样增益调整有利于微调音箱在居家环境中因空间特性导致的高音过亮或太暗的现象。进而获得协调的音色。
频域预设
优良的音箱必然具备精良的分音器，何谓精良的分音器?能合宜的针对不同音域单元订出适当的分频点并同时兼顾阻抗特性与单元间不当共振增量的修正以及相位的一致性。
这是高难度的工程，除了需要精良的量测环境与设备之外对电学与滤波器的计算能力更是不可或缺。实际探查具备这样条件的喇叭公司并不多，毕竟这是跨领域的学问。因此在现实音箱市场上要查找到精良的音箱内有着精良的单体并同时搭配着精良设计的分音器，其实不多见！
K-422 创建了频域预设的功能:
一、Full Range(全频域)：此设定代表着K-422内部的两组放大器(动态〝A〞类与PWM〝D〞类)的频率响应是全频域的20hz～ 40Khz平坦响应。
二、Two Way(两音路):这个设定预设两组放大器有不同的频域工作范围，其中动态〝A〞类放大器会被规划成仅提供900hz～ 40Khz的工作频宽，而900hz以下的频率会以12dB/oct的斜率滚降。相反的PWM〝D〞类放大器则是会被规划成仅提供20hz～ 5Khz、5Khz以上的频率一样会以12dB/oct的斜率滚降。900h ～ 5Kh是共同供应的交叠区，这样的频率规划有利于两音路喇叭的双推 (Bi-Amp) 驱动。
三、Crossover(交越点):此设定K-422的两组放大器供应频域会以2.3Khz为分界，动态〝A〞类部分提供2.3Khz以上的频域，而PWM〝D〞类放大器则提供2.3Khz以下的频域。这样的设定提供了一种可能；如果音箱的分音器是外置的则接线上可以跳过分音器，让K-422的动态〝A〞类放大器直接连接至二音路的高音单体，PWM D 则直接驱动低音单体。又一般而言高音单体的效率会大于低音单体，此时可利用动态〝A〞类的增益调整来修正频率响应。
体验 D.D.S 所创造的前所未有
图四
2013年谷津发表D.D.S(数位直入系统)这是一个破天荒的架构，谷津运用这个架构发展出一系列的机种产品，包含Q-23、Q-18、Q-V、C-13、C14.........，并且实现了许多前所未见的性能。K-422 的诞生能在D.D.S架构下轻易的扩充并达成多音路单元皆独立驱动的理想境界。
在更大的音箱系统里，例如大型落地音箱，往往喇叭单元会不仅止两音路(高音与低音)，有可能是三音路(高音、中音、低音)或甚至是更多音路，其目的在于使用不同大小的振动膜来驱动不同的频率进而达到更理想频率响应，以及降低振动膜因为负责频域太宽而分裂带来的失真。
普遍的观念会这么做，大型落地音箱会用硕大的扩大机予以驱动！藉此期望壮硕的扩大机能将每一个喇叭单体都推得服服贴贴的，但如果已经理解了前述反电动势的相关概念，我们会吓然发现这样的扩大机其实并不能达到理想驱动!而理想的驱动是个别的喇叭单元以各别适当的放大器驱动才是正解，然而在以往这样的扩大机系统几乎是不可能实现。
D.D.S架构下的Q系列即可轻易的实现多音路喇叭单元各别驱动的完美对应。而K-422的成员加入更是能让音响使用者更易于亲近并实现Bi-Amp的音响系统架设，进而发挥喇叭的极致性能。这也是截至目前为止没有任何一套其他扩大机能够达到并且实现的，除了D.D.S。
如果你没打算进化
或者有困难！因为有些音箱并不具备Bi-Wire端子，例如全音域喇叭。当然也有一些音箱厂商并不支持Bi-Wire端子的设置，认为多线连接是不必要的！因此在他们的音箱产品上自然也就看不到Bi-Wire端子。然这无非将限制了Bi-Amp(双推)的可能，当然也限缩了放大器能帮忙降低反电动势干扰抑制的机会。
如果不能Bi Amp也就是K-422只需要一组放大器运作即可时，那么K-422设有一个开关可以将不需要工作的放大器关闭，只要切换预设的智能开关将动态〝A〞类关闭或将PWM〝D〞类关闭即可。而关掉动态〝A〞类可以让K-422更节能；关掉PWM〝D〞则会关闭脉冲调变器，让电磁干扰降到更低。
数位能力
当我们谈及数位能力时，那就是科学数理可验证的范畴，它不再模棱两可，运算速度与处理的位元深度就是强而有力的证明。
高清传输384Khz/32bit，或许对今日的音响爱好者来说已经麻痹不再新鲜，但我们可知这样的传输规格是有限度的存在的。目前所有的音乐网络串流，普遍还仅限于44.1Khz/16bit，并且还得透过压缩技术来达成，而实际的传输速率有可能是MP3的 320kbps或更低，即便某些号称能高清传输的编译码技术能还原到最后也不过是192khz/24bit。高清蓝牙的传输技术也一样是透过特殊编译码型式来达成模96Khz/24bit的还原输出。
384Khz/32bit的音讯传输其速率是24576kbps，而Spotify 的MP3 320其传输速率是320Kbps由此差异可见一般！目前的 384Khz/32bit音讯传输在家用音响设备其实仅存在于USB音讯界面！而USB界面的运用会受限于计算机或手持行动装置的限制，加上USB线长度有一定的规范要求，各种层面的约束并不利于运用在一般音响系统架设。
K-422是极少数能实现384Khz/32bit同轴S/PDIF传输的音响器材，这样的规格能力有几层含义：
一、高速接收性能：想象就如同顶尖的棒球捕手，得具备惊人的反应速度才能胜任并且不漏接。同理能在高速运行之下接收384khz/32bit稳定而不漏接，那一般的44.1k/16bit的速率岂不轻松有余？
二、高速的运算能力：每一个位元与位元之间都有相关的意涵，数位运算除了讲究准确更讲究处理速度，因为最终它将反应在我们所听到的连续声音上，处理速度越快也代表着细节能更完整。
三、高速的数位输出能力：一如棒球捕手的例子，好的棒球投手才能让球队立于不败。而先有优秀数位输出能力才能让系统稳健的建立起来。
四、不将就的态度：其实384Khz/32bit的音乐档案很少，未来也不会快速增加，即然没有这样的档案，我们又何以坚持?
答案很简单：创造宽裕的数位余度让一切进入D.D.S系统的数位信息没有一丝一毫失误的可能。而且如果我们能做得到为何不坚持 ?
因此放心的把您的数位音讯交给K-422，它将得到最妥善的传输与还原运算。
智慧佷难定义，但必然牵涉到两个面向，那就是完整与根本。谷津并不特别去讨论Jitter(时机误差)要达到多低的水平才叫好听，面对Distortion(失真)的态度更是不敢武断，因为〝失真〞是什么恐怕连要定义它都很困难！许多音响广告的文宣或者音响评论文中时常看到〝大幅降低失真〞的字眼，我们可曾认真地思索他所谓的〝失真〞是什么?而写出这段文字的人他可有办法将他所谓的〝失真〞清楚地描述或量化吗?抑或文宣也只是一种催眠 ?
当我们在乎播放的是MP3或MQA；我们怎么可以容忍扩大机与喇叭之间不适配的问题?而这样的现实就发生在我们的身边！传统的做法是把扩大机做得孔武有力，然后标示着具备多高的功率以及多低的失真，其实想换句话来说的是:「再不好听就是喇叭音箱的问题了」；而音箱厂商呢，用知名昂贵的单体加上坚实美奂的音箱外观，其实想说的是:「用料这么好了再不好听是扩大机的问题」。由于音箱与扩大机价格高昂，加上搬动更换不易，遂使最后只好寄托线材能来帮忙调音。其实不论扩大机厂商或喇叭音箱厂商，大家在各自能掌握的范畴都做得很好，是僵化的架构无法深入探索音响系统该有的完整与根本，使跨领域问题无法得到适当合宜的解决对策。
谷津创建的是一个系统，而在创建这个系统之前我们尽心力地「澄清概念」与「设定判准」并且「衡量合理」，只有做〝对〞的事才能事半功倍。
不论是D.D.S系统或是其成员之一的K-422、Q-23……谷津在规划设计时总是会先跳出机器的框围，真正面对问题的核心，提出属于谷津的对策以期许真正合宜的发挥扩大机最重要的本质与价值，尽情挥洒每一对喇叭极致的性能。当把该注重的事面面俱到。您会发现其实 MP3、AAC也是可以令人满足的。
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