B&O的ICEPower扩大机模块【转帖】

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B&O的ICEPower扩大机模块【转帖】
  
摘自：www.diyzone.net  作者：廖斐森
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功\率扩大机非得「不重则不威」吗？一定要有两个人才抬得动的重量才会有好声吗？在我们固有的观念之中，确实如此（特别是当要应付很难搞的喇叭系统时）；不过，如果深入探究其原因，将会发现大功\率扩大机之所以会又大又重，无非是传统声频放大电路的效率不高，许\多能量都转换成无用的热能虚耗掉，所以才需要巨大的电源供应与庞大的散热片（纯A类后级尤其如此），这正是壮硕体积与惊人重量的源由。

其实，一部完美功\率扩大机的任务就是将信号毫无扭曲地放大，并且提供充沛的驱动能力来确实掌控喇叭单体的动作，只要同时具备低失真、低噪音与高输出等基本特性，就能满足上述的要求；扩大机重不重、热不热并无关紧要，也绝非好声的必要条件。



图说：ICEPower目前最大的1000ASP模块在8奥姆时每声道输出500瓦、4奥姆负载时每声道输出更可达1000瓦（0.015% THD+N，1kHz）！但是体积十分小巧，仅21.5×23.3×5.2cm！它的总能量转换效率达83%（放大线路本身为93%），闲置噪声（idle noise）仅80uV，动态范围达119dBA。

数十年来扩大机电路的真正创新并不多，包括身价高昂的Hi-End扩大机在内，所运用的电路架构大多在教科书里就看得到，Hi-End音响所贩卖的其实是设计者对声音的品味与调音的能力。不过，在体积、耗电与环保省能源等要求下，近几年D类放大器在随身音响、中低阶的音响制品大行其道，有些杂志或媒体会用「数字」扩大机来描述D类扩大机，但其实以PWM（脉波宽度调变）方式工作的D类扩大机，骨子里跟「数字」一点关系可都没有，「数位」之名只是搭上数字化的风潮，更容易让人「肃然起敬」便于推广而已。

PWM方式的D类扩大机虽然在市场上十分风行，先天上也具有体积小、重量轻、效率高等优势，但对于要求声音质量的音响玩家来说，总觉得是很不入流的东西，鲜少有音响玩家会认同它们的声音表现。不过到了二十世纪末的1999年情况开始有了转变，因为市场上开始了有针对高级音响需求而面市的PWM放大模块产品出现，并且这几年来陆续受到Jeff Rowland、PS Audio与B&W等高级音响厂家的青睐，接连采用这家公司的PWM扩大机模块推出产品。而且这些厂家最多仅对模块稍做修改甚至就直接用上，由此可见这PWM扩大机模块设计之完善与音响表现之高超。究竟是哪家的扩大机模块成就如此高超呢？答案就是丹麦高级音响B&O子公司Powerhouse a/s的ICEPower！（ICE是Intelligent聪明的、Compact小型的与Efficient高效率的缩写，代表这模块的核心精神。）










图说：Jeff Rowland的302／201／501等两声道后级、Concerto综合扩大机、MC606六声道后级、PS Audio的GCA系列可变增益后级、B&W PV1主动式超低音、Samsung七声道各250瓦出力的THX Ultra2认证环绕扩大机、Canton的主动式超低音、Rotel的七声道后级、还有Audio A8的汽车音响扩大机等，都是使用ICEPower扩大机模块的实例。

传统D类扩大机的工作流程，最前面是将线性的模拟声音信号转换成PWM信号，经过放大器核心放大之后，透过最后端的LPF低通滤波器还原成模拟声音信号，造成其音质不佳的关键就在于头尾两端的转换。先说前段的部分，要将连续的模拟信号转换成PWM，通常是把输入信号与机器内部提供的锯齿波做比对，如果高频频率响应要好，所需的锯齿波频率就要越高（如果输出的高频要延伸到20kHz，锯齿波频率通常要达到1MHz以上），但频率过高连带会产生电磁波辐射的问题。此外，PWM转换是根据锯齿波波形而来，如果做为参考基准的锯齿波本身不够精准，自然会对PWM转换与之后输出的声音信号有很大的扭曲。然而，要产生精准没有偏差的锯齿波，理论上说起来很简单，但实务上可没有那么容易呢。

至于后端的LPF低通滤波有什么问题呢？一般PWM放大电路末端都会用MOSFET控制电流输出的多寡，但PWM波形是间隔时间长短不一的方波，MOSFET必须结合低通滤波器把方波还原成声频信号推动喇叭。问题出在由电感与电容所组成的低通滤波器，其性能的高低将会影响最终的声音表现（包括频宽与总谐波失真等特性），其中电感随着通过电流而变化的磁化曲线是非线性的，再加上喇叭的阻抗变化，自然对声音信号产生或多或少的扭曲。以上两点，就是传统D类放大器声音表现不佳的真正罪魁祸首。那么，B&Q的ICEPower又如何突破上述两个关卡呢？答案就是「COM」（Control Oscillation Modulation，控制震荡调变）与「MECC」（Multivariable Enhanced Cascade Control，多重可变增强串联控制）两项技术。



图说：1000ASP模块的工作线路方块图。



图说：PAM脉波振幅调变，以相同的时间间隔（横轴）取样，将输入波形转换为振幅大小不一的方波。



图说：PWM脉波宽度调变用振幅相同但疏密不同的方波来描述模拟的连续波形（SACD的DSD录音就属于PWM），上图为一个1Hz正弦波以一个10Hz的方波做PWM调变所产生的波形。

ICEPower的「COM」（控制震荡调变）实际上就是PAM（Pulse Amplitude Modulation，脉波振幅调变），就是把输入波形依等距的时间间隔（类似CD之PCM的取样频率）调变成振幅大小不一的方波（也就是PAM信号）。然后呢？把这PAM信号「纵轴与横轴对换」，就成了振幅相同（因为PAM相同的时间间隔）、时间长短不一的方波了，这种疏密波形不就是PWM信号吗？透过这样的手法，ICEPower就巧妙地把一般PWM放大器前端问题多多的锯齿波产生器拿掉，并且做到更精确、低失真的PWM转换！至于「MECC」（多重可变增强串联控制）技术呢？就是为了控制LPF低通滤波器的失真误差值，在「脉波振幅放大与LPF之间」和「LPF输出之后」两端取出检测信号，类似传统放大电路的负回授作法一般，将检测信号拉回到放大线路前端做修正控制，藉此有效降低失真。



B&O目前有推出ICEPower几款标准模块（如上表所示），其中内建SMPS电源供应的ASP系列是最受高级音响厂家爱用的，必须外加电源或者由其它ASP模块「接电」的A系列大多用在多音路的主动式喇叭上，至于ASC系列则主要对应主动式超低音或主动式喇叭的设计。如果以上的标准模块都不符合需求，B&O ICEPower a/s可以提供客制化设计（Custom Design）的服务，再不然，他们也可提供技术授权，把核心IC提供给厂家自行设计。



图说：客制化设计的ICEPower模块实例，别小看这么小的一块线路板，它能提供六声道各150瓦的出力！

既然ICEPower看来如此「简单好用」，一般音响玩家有没有可能拿到ICEPower模块来「玩一玩」呢？目前B&O ICEPower a/s并不跟私人个体户打交道，但有针对「公司行号」提供评估样品。所以啦，DZ该怎么做，看到这里吴大应该很清楚了，哇哈哈。

（本文主要图片与参考数据来自B&O ICEPower a/s官方网站 http://www.icepower.bang-olufsen.com/sw1022.asp ，各相关音响制品图片来自各厂商之官方网站）