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Head-Fi 旷世音响 (Questyle) CMA800R耳放测评—中译全文(上)--☆☆☆☆☆

 旷世音响CMA800R测评—中译全文(上)

John Grandburg   Head-Fi

 

    这是迄今我做的最难做的一个评论。说难做并不是说产品不好,或者说我听的写不出来,而是这个产品的设计理念几乎超出了我的理解范围。至今我仍然不确定我是否已经完全吃透了这个产品的技术和优势,但是很多人在等着我的评论所以我就先写一些出来。我说的这个产品就是Questyle(旷世音响)的CMA800. Questyle是一家新公司,但是这是一个正在腾飞的新公司,基于我目前了解的信息判断,这是一家即将走向成功的公司。  


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    Questyle Audio Engineering(旷世音响技术)这家中国公司,在这台特殊的机器上已经花费6年时间了。反复经历过22次不同版本的调试,在确认这款耳机放大器达到世界突破级水准,甚至可作为参考级产品之后才正式推向市场。这段背后的经历我不多介绍了,首先总体回顾一下电流模放大技术的背景资料。


我打算模仿Tyll Hertsens的模式来解释这台机器的特点,因为他很擅长用简单的方式解释复杂的问题。在电流模驱动的功率放大器(又称垮导功放)里,输入电压使放大器产生相当的输出电流。 放大器的输出级可以以任何方式,把音频输入转化的电流信号直接输送到耳机的音圈。因为真正驱动振膜的是音圈中的电流,所以这种放大器能在输入音频信号和驱动单元的物理反应之间创造非常好的线性。我们所熟知传统模式中的阻尼因数,在电流模中不存在,耳机的阻抗本质上已经无关紧要,至少理论上是这样。我知道仍然有人坚持认为,电流模放大只能在阻抗曲线是平直的耳机中才能正常工作。这个不要紧,CMA800 尽管内部是电流模式处理,但是输出是电压模式输出。 还有疑问?其实我也仍有一些困惑,尽管我所听到的效果让我对电流模放大毋庸置疑--不管是什么办法取得的效果,(但是还是有点困惑)。


    我们来仔细观察一下CMA800 ($1499). CMA是 “Current Mode Amplification”(电流模放大)的缩写,Questyle(旷世音响)把这个结构分成输入缓冲级、电流传输器、跨阻放大器、输出缓冲级四部分,称之为垮导线性回路。这种设计很重要的一个效果就是能避免产生瞬态互调失真(TIMD), 瞬态互调失真给人以“金属声”的不快感觉,导致音质明显劣化,俗称为“晶体管声”(这也是晶体管一直存在的历史问题,也是胆机发烧友经常抱怨的问题)。 很长一段时间我以为旷世CMA800是电流模式输出,像Bakoon HPA-21那样。尽管旷世公司的联络人很好的给我解释了这些,但是我还是误解了他们的意思,也可能是我先入为主的观点误导了我,直到几次讨论后他们工程师剖析了深层次的信息给我我才明白是电压模式输出。 英语不是他们的母语,但是他们解释的很好,换做我用他们的语言我都解释不这么好。下面我直接引用Questyle(旷世音响)的资料来介绍电流模。一般我不会直接引用厂家的资料的,但是我觉得这次直接引用反而更便于介绍。

 

1)超级线性

    1975年,Gilbertc创造了“跨导线性”这个词,并在ISSCC上首次报道,标志着电流模概念被正式提出。所谓跨导线性(Transliner-TL),是说理想BJT的集电极电流的对数Log(Ic)和Vbe的变化有特别好的线性。如下图所示,在BJT的集电极电流从1pA(1E-12)到10mA这样10 亿倍的电流变化中,Log(Ic)和Vbe是一条完美的直线!电流模电路利用这个另人吃惊的超级线性特点,将电路接成TL回路。这就是电流模电路超高精度,超低失真电路的基础。

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2)超高速

    在电流模电路中,影响速度和带宽的晶体管极间电容工作在阻抗很低的节点上(一般只有几欧到几十欧姆,是一般电压模放大器节点阻抗的百分之一到千分之一),在大摆幅的电流信号作用下,晶体管极间电容的充放电可以很快完成,因此大信号下的工作速度比传统的电压模电路快很多,可是实现接近BJT工作截至频率Ft的超高速放大。

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CMA800R的工作原理

 

    自1989年的第87届AES学会上, 英国学者D.C Wadsworth首次提出了电流模电路在音频上的应用可以换来的超高速,超低失真的技术性能以来,人类就没有停止过对电流模音频放大技术的研究。之前有 “CAST”技术(Current Audio Signal Transmission, 电流模传输),日本采用SATRI技术BPM7110模块等,都是无反馈的电流模电路“传输”信号架构和实现方式技术,是电流模音频电路的先驱。旷世的电流模放大技术和CAST和SATRI技术不同,实现方式和架构区别也很大,重点在于“放大”而非信号“传输”,实际测试指标也明显的呈现了CMA800R与众不同的性能。

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    上图是整个CMA800R电流模放大电路的框图。主要有电压控制电流源VCCS,电流模放大单元A(i),I/V变换级,输出缓冲器(OPT)和负反馈几部分组成。在电子学中,电压和电流都是同时存在的。只是在CMA800R放大部分,为了获得高性能,信号被电流主宰了而已,输入和输出都是传统的电压型的,这样的设可以方便兼容更多的高级讯源和负载。考虑到Hi-end市场用户强烈的个性,这样的设计可以有更高的系统开放度。

 

    由图示模型可见,输入信号首先通过首先进入VCCS(电压控制电流源)。VCCS将输入电压变为电流,送入电流增益级Ai进行电流模放大,再由I/V变换器变为电压后通过输出级(OPT)驱动负载。

 

    整个系统为了保证系统的稳定性,引入了负反馈。由于整个负反馈网络的阻抗只有几百欧姆,加上放大器的高速性能,反馈环路处理速度大约是传统电压模放大器的100倍,所以常规负反馈放大器带来的TIMD等一系列问题都不存在。CMA800R全功率带宽接近于闭环带宽,转换速率随输入信号幅度线性增长,这些特点同传统电压模放大器完全不同,实现了超低失真和超高速放大。

 

电流模电路的工艺要求

    电流模放大器内部的跨导线性(Transliner-TL)回路对晶体管的匹配有严格要求。之前,加拿大半导体厂商Microsystems International Limited希望制造电流模放大集成电路,但是最终因为工艺问题失败。在一个六只晶体管组成跨导线性回路中,只要有5uV的Vbe失配,就会产生大约0.01%的2次谐波失真。我们研究5年之后,与专门研究晶体管工艺的美国加州大学洛杉矶分校的Charles博士一同,结合一些特殊的半导体工艺,定制了某些放大部件为定制的特殊部件,并通过电路架构配合和独特的晶体管筛选方式,圆满解决了这个问题,有力推动了CMA800R的商业化。


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1kHz @300欧负载,THD vs Power 曲线

 

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1kHz @300欧负载,Po=10mW时的FFT频谱分析结果

 

 互调失真(IMD)

    一些工程师认为,用Sine波对放大器进行测试,得到的总谐波失真(THD+N)不算高,那就算过关了。但是坦白来讲,实际的音乐信号是由成百上千个谐波构成的,不能指望他们之间不干扰,所以放大器的互调失真IMD的测试比THD+N的测试更接近真实音乐播放时的状态,也更能反映出与实际听感的联系。“互调”的含义是,两个或多个信号同时存在时,相互作用产生新的信号。放大器声音的纯度、密度、信息量依赖IMD性能。CMA800R放大器的IMD测试结果中,几乎看不到调制产物,这样的 IMD频谱已经和AP2的信号源一样完美了!


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Po=10mw@300欧, CCIF 19K中心频率,500Hz调制频率的IMD测试结果

全频低失真

 


    超宽频响的放大器的声音高贵飘逸,但是务必保证高频时的超低失真,否则声音尖刺难听。CMA800R耳机放大器在音频范围内失真度完全是一条直线,没有变化。

 

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Po=25mw@300欧负载,带宽30K时失真度与频率的关系

 

宽频高速放大

    宽频高速放大才能够完美处理猝发脉冲信号,才能真正再现音乐的速度和透明度。CMA800R的频响在200kHz只有-0.3dB的跌落!

 

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Po=20mw/300欧负载,20Hz-200kHz频率响应

 

    下图是CMA800R完美的20kHz方波响应(红色是输入信号,紫色是输出信号,300欧负载)。


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精密的电源供应

    对于模拟放大器而言,电源系统直接决定了放大电路性能的发挥。我们同加拿大Plitron公司合作,邀请Plitron公司资深工程师,运用多项专利针对性的设计了电源变压器,几次评估测试后最终定型。另外,电源部分使用肖特基整流器件,尽量降低整流噪音。22只35V/1000UF的Nichicon音频高级FG专用电解,为CMA800R提供了充沛,纯净的电源。


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单声道全平衡模式

    CMA800R也是全球首台支持“单声道全平衡模式”设计的耳机放大器。当您拥有两台CMA800R时,可以打开CMA800R的“MONO”模式,每台CMA800R会配置成“单声道全平衡”状态,分别驱动左和右声道。在这种模式下,左右声道供电和放大部分完全独立,换来一流的分离度和驱动力。双单声道模式下,升级一些音色很好但是声场和分离度不好的耳机来说,或者一些很难驱动的耳机,提升会非常明显。


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在单声道模式下,CMA800R的失真低至0.00026%!

 

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 1kHz @300欧负载,单声道模式下THD vs Power 曲线

 


高质量的器件

    我们使用Hi-end器件来保证电路性能的最大发挥,但也绝不滥用Hi-end零件。OPA627运算放大器,DALE军规电阻,在西德订购的WIMA电容,ALPS音量电位器,Nichicon FG音频转用电容,瑞士Neutrik接插件等等。


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定制的西德WIMA电容,损耗低至百万分之四                 


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 DALE军规电阻

 

声音控制

    主观聆听与CMA800R的主观声音控制是最后也是最重要的一关。我们使用了很多不同的耳机来调试声音。我们也邀请了一些著名的录音师和制作人作为顾问,一起来确认声音的走向,保证高素质之外有完美的音乐感。


机械结构

    机械谐振会降低Hi-end设备的性能,已经是常识。CMA800R的机壳由纯铝的CNC结构互咬而成,面板厚度10mm。在机器的重量分配上也调试多次,平均的质量分配保证机器的固有谐振降为最低。机脚由实心铝CNC而成,并可拆卸换为3点式接触,方便客户根据自己的需要升级。


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     好详细的介绍!请注意一点: Questyle(旷世音响)有精密测试设备Audio Precision AP2722(价值3万美金的音频分析仪),每一台产品出货前都会有一个专门的测试报告。 每个用户收到产品的时候包装里都会有一张打印的参数表。太好了! 一般每台耳放会列出性噪比(SNR)为120dB, 总谐波失真(THD+N) 0.0004% (@1KHz 20mW 300欧负载)等, 这很不错. 撇开TIMD 和电流模不说,单说这些参数就很好的说明这是一个很不错的耳放。 下图是旷世以CMA800R 单声道模式下测试出的参数。


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    外观上,CMA800做工非常精致,看起来简洁,优雅,有点像Luxman P系列耳放。布局很利落--XRL /RCA输入,两个1/4”耳机接口,电源开关和输入选择旋钮......简单明了。 前面板有几个LED灯来指示工作状态,亮起来并不刺眼,这一点我很欣赏。CMA800的外壳,接线端子,以及旋钮的用料等,在这个价位上都是很难得的。总之外观整体给我的感觉非常舒服。如果你一定要我挑一点毛病出来,只有底部的脚钉能说得上不足:底部太尖,像落地箱的脚钉,有可能会刮花架子,下面如果是别的器材也可能会被刮花。不过它们看起来确实很美观。

 

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CMA800脚钉,我给它垫了点东西(防止刮花下面的器材)

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能量足够同时驱动两个耳机

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LED指示灯明亮但不刺眼

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后面板平衡和非平衡输入

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    打开上盖看CMA800内部构造。首先映入眼帘的是一个硕大的变压器--Plitron 环形变压器,10安倍安森美超快恢复整流器,以及ELNA Silmic II 电容阵列,这些通常都是很高端音响器材的首选材料,由此可以看出Questyle的雄心壮志不会甘心做一个普普通通的小品牌。 一些组成“跨导线性”的opamps标有 “C800”符号,应该是定制的元件,之前不知道它的规格参数,直到看到Questyle 上面的介绍才知道原来是OPA627运放,这可是当前最昂贵的运放之一!CMA800工作状态是纯A类,300欧阻抗时输出功率170mW, 64欧时700mW, 32欧时1100mW. 峰值电压间可以有20V摆幅,带宽高达650KHz, 输出阻抗低至可以忽略不计。


    来快速回顾一下购买方面的信息。感觉Questyle(旷世音响)对投入市场很慎重, 国际市场目前通过eBay只做少量销售,在有计划的寻找合适的代理商,包括一月份的CES展会等都在计划之内。在Head-Fi论坛里我看到有一个买家买的CMA800运输过程中受损, Questyle(收到消息)迅速做出反应,相关售后令这位买家极为满意。很明显这不是一个赚快钱的(OEM)公司能做到的售后。