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KNOPFLER的文章,模拟电路工程师与音响 [复制链接]

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模拟电路工程师与音响
模拟电路工程师与音响,有着奇妙的关联。
刚进公司时,副理说:「模拟电路工程师都会玩音响。」实况当然没有那么绝对,不过这个部门中的确有着许多音响玩家,从而也有着许多发烧片玩家。
还是先解释模拟电路设计 (Analog Ciruit Design) 的意思吧!
现代世界中,数字化 (Digitization) 已经大幅改善了人类的生活。狭义的数字化,是将原先我们人类所能接收认知 (perceive) 的信号,作足够密的时间取样 (sampling) ,再将每个取样结果量化成有限数量的位准,其中每个位准都可以一对一地对应到一个确切的符号 (symbol) ;只要这个数字化的过程够精准、失真够少,那么就是可信的。资料数字化后,可以进行准确率很高的运算,将错误率以各种方式降到最低。
数字化使得科技迅速发展,诸如行动通信、信号处理、多媒体传输等都蓬勃发展。如果说数字电路是时髦的先驱,不断地发展出新技术,那么模拟电路就是顽固的老古董──再怎么玩都是那些东西。但是必须认知的是,不论数字技术再如何蓬勃发展,模拟技术永远都不会消失──因为人类是活在一个「模拟」的世界,这些有限范畴就是模拟电路工程师的工作。
听到这里,大概读者已经能对于模拟工程师为何会与音响有着奇妙关联有一点概念了──是的,音响中所讨论的,大部分都是模拟问题。有人也许有疑问:「现在不是都是数字唱片了吗?CD、DVD之类的,那还要模拟干嘛?」重点还是在于:人类听到的声音仍然是模拟的。
所有数字媒体储存格式,只要是影音的,都必须先转成模拟的影像/声音讯号,人类才能理解,数字唱片的播放当然不会是例外。以CD为例:制作时,音乐先被取样并量化,所得之数字资料再以刻槽之形式压制在光盘上,读取时,CD Player会将雷射光投射在旋转中的光盘上,藉由反射波强度之不同,读出数字资料,接着将此数字资料利用数字模拟转换器 (Analog-to-Digital Converter, ADC) 转成模拟信号,也就是音乐原来的样子,接下来将模拟信号通过放大器,以便推动喇叭产生声音。
在这整个播放的过程中,只有将数字信号取出时、去掉音乐资料以外的辅助资料的动作是在数字上进行,其它全部都是模拟的世界。
1. 光驱读写头读到的是非常微弱的电流信号 (与反射光强度相关) ,必须要有一个干净的放大器,能够在最不损害信号的情况下,将其放大到后级比较器能够判别出是1还是0的信号大小。
2. 由数字模拟转换器输出之模拟信号必须通过一个放大器,才能够推动音箱。这个放大器必须有很高的放大倍率 (增益) ,因为音箱多半为低阻抗;很高的功率使用效率,以降低会影响线路能力和寿命的热散逸;很好的抗电压源噪声能力--台电提供的电源比你想象中要脏得多;然后是最重要的,失真 (distortion) 要很低。
另外,音响玩家们关心的线材、接头的品质,也是因为它们是用来传输模拟信号,所以如果品质不好,都会直接将噪声加入你即将听到的音乐中。整体说来,数字的部分是比较不critical的,虽然有些吹毛求疵的玩家仍然坚持某些品牌的CD Player的数字芯片较佳,不过以模拟工程师角度来看,那个部分贡献的噪声和失真远远及不上不良模拟电路设计造成的影响。
所以模拟工程师对音响是比较有感情的。相较于数字工程师可能只知其然不知其所以然地玩音响,模拟工程师则是自豪地以理论计算着所需要的放大器、音箱、线材等的规格,甚至自行买晶体管回来组装放大器都有可能。
虽然说:「音响只是手段、音乐才是目的。」但是对模拟工程师而言,音响的乐趣远不只于用来播放音乐呢!
2001/05/21
PS.特别感谢联发科技J.W. Chen氏提供技术咨询
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