2011年7月15日 星期五

Charles Hansen 談音量控制

Ayre 的創始人 Charles Hansen 似乎是個網路成癮者,時常在網路上與各路 DIYer 分享經驗,也很樂於和網友筆戰。過去他常出沒於 diyAudio,如今則隨著他的好友 Jocko Homo 移至 DIYHifi.org 活動。最近 Charles Hansen 回覆了一則關於音量控制的討論串,他從業界的眼光出發,考量成本、音質、耐用、操控等各種因素,對幾種常見的音量控制方案作出評論:

Attenuation consensus

音量控制器位於訊號路徑上,又是相對較不理想的元件,對聲音影響極大,原是音響迷之間歷久不衰的議題。但是這麼完整清晰、面面俱到的匯整,畢竟少見。出自於 Hi-End 名廠設計師之口,更是極俱參考價值,於是摘要重點如下,作為筆記:
  • 傳統可變電阻(potentiometer):價格便宜,聲音不差,不過也好不到哪裡去。很容易結合馬達作遙控控制。在平衡線路上,很難精確配對。是一般廠商最常見,最實際的選擇。
  • 光敏電阻:在妥善的實作下,聲音優於可變電阻。用在平衡線路上,也很難精確配對。要找到衰減曲線非常接近的光敏電阻是相當困難、耗費成本的事情。而且光敏電阻有其壽命,特性也會隨著時間和週邊溫度而改變。 
  • 繼電器(Relay)陣列:Charles Hansen 個人很痛恨這種方案,因為音染很重,不夠透明傳真。不過用在平衡線路上有其優點,搭配離散電阻,可以精確的配對。繼電器不便宜,用量又多,所以此方案成本高。
  • IC 音量控制:音量 IC 有兩類,一種內建 OP-Amps,崇尚無負迴授的 Charles Hansen 自然不喜歡這類。另一類無 OP-Amps,聲音不錯,配對的精確度也還不錯,可用於平衡線路。Audio Research 就有用這種產品(Maxim 的)。用 FET 和電阻搭建離散版本,聲音則可能達到相當好的程度。
  • 波段開關:理想的波段開關,裡面的接點和接線都是純銀的,用這樣的開關作音量控制器,聲音非常透明,幾乎就和沒有音量控制一樣!不過品質高、段數夠的波段開關不易取得,造價更是非常昂貴。另一個缺點是,波段開關很難支援遙控操作。

至於繼電器為什麼會有音染,Charles Hansen 指出,繼電器內部接點的材質和接觸方式都不甚理想,訊號路徑上有許多種不同的導體,機械結構又容易受灰塵和濕氣影響。用 FET 等電子開關代替繼電器,聲質和壽命都會好上許多。

46 則留言:

Paul 提到...

WF兄,

市面上有很多銀接點的訊號專用繼電器, 小弟覺得繼電器的音染應該不是導體或是接點本身的問題, 反而是繼電器的線圈造成的磁場所衍生的問題.. 畢竟線圈和訊號線路靠得那麼近..

WF 提到...

Paul 兄,好久不見!

該討論串下面亦有網友提及 relay 的線圈有磁場干擾,感覺真的滿不理想的,而且 relay 的壽命也是個問題。與之相比,波段開關似乎是更好的選擇。

Richard 提到...

WF 兄,

雖然對relay有這些推論,但Accuphase也用不少relay在訊號路徑,也無損於他的身價.

WF 提到...

Richard 兄,

您說的不錯,這些方式各有好壞,如果只有壞處而無優點,就不會用有人用了。

以 Accuphase 來說,他們的擴大機幾乎都有平衡輸出入,而且也不是追求極緻純淨透明無染的音色(至少小弟這麼覺得),所以 relay 這個方案對他們的須求來說,可能利大於弊。搞不好特定的 relay 還是他們調出那種音色的訣竅之一。

而 Charles Hansen 主持的 Ayre,素來追求透明潔淨,淡而無味的聲音。或許因而特別在意元件的音染。

Po-Ting 提到...

我正是用R-2R relay式的級進音控,老實說比起之前的東京光音昂貴VR好上一大截,電阻也很方便,只有10K和20K兩種選擇,因此全都換成S102 0.1%電阻。其他方案或許更好(例如阿仁的仿ML級進),但是我沒比較過,不敢隨便說。

Paul 提到...

WF兄,

突然想到, 如果繼電器換成latch type, 就不會有磁場干擾的問題了. 問題只是有沒有人願意下重本..

Richard 提到...

Paul 兄,

Latch 的 relay 有很貴嗎?

http://goods.ruten.com.tw/item/show?11091221493228

Paul 提到...

Richard兄,

抱歉小弟沒有解釋清楚.
Latch relay不貴, 但是沒辦法直接置換一般relay. 要用latch relay來做級進音量, 電路和MCU全部得大幅度修改, 搞不好從頭設計還比較容易.. 小弟下重本的意思是在這裡.. :)

Richard 提到...

Paul 兄,

如果接腳相同,原設計者修改原有MCU程式並不難.

照WF歸納出來的結論看起來,採用電阻以及"開關"做出來的音量聲音是最好的.

有興趣大家可以討論一個適合的方案,一起"玩"看看.

Paul 提到...

Richard兄,

基本上latch relay的接腳很難跟一般relay相同. 因為latch relay不是得送相反極性的電來做切換, 就是得送電給兩組不同腳位來做切換. 任何普通relay應該都不會有相同設計. 所以電路上勢必要大做修改.

Richard 提到...

Paul 兄,

我看了G6SK-2,每個relay要多一個驅動,如果好聲,這個代價算低.

WF 提到...

Paul 兄、Po-Ting 兄、Richard 兄,

說來慚愧,小弟 DIY 音響至今,還未用過繼電器。目前的音響系統上,也尚未有一顆繼電器,對各種 relay 的好壞實無認識,完全插不上各位大哥的討論。

Charles Hansen 提到用 FET 代替機械構造的 relay,好處甚多。小弟自己之前曾看過一種電子式的 relay,叫做 PhotoMOS Relay,例如這款 AQV202:

http://tw.mouser.com/Search/ProductDetail.aspx?qs=sEN%2FkO1EG6ZgICPRU3vm9g%3D%3D

小弟這邊有幾顆,但也還未用過。記憶所及,這種 relay 應該比傳統的好很多,不過價格真就不太便宜……。音控線路用量多,會明顯增加成本。

不知道這種 relay 是否適合用在音量控制電路上? @@

WF 提到...

Po-Ting 兄,

小弟對 relay 音控全無經驗,胡問一下,希望不致冒昧。

小弟的印象是,要達到相同的切換段數,用 R-2R ladder,可以省下許多繼電器與電阻。例如十對繼電器/電阻,就可以變化出 2^10=1024 段。不過缺點是輸入訊號會經過許多電阻與繼電器的併聯網路,不曉得會不會減損音質的乾淨與凝聚?

如果用類似波段開關的做法,ladder type,24 段音量就用 24 對繼電器+電阻,每一個檔位,訊號都只會流經單一電阻,感覺似乎比較理想?不知道有沒有廠家或套件採取這種方法?

WF 提到...

不曉得幾位大哥,對 IC 音控有什麼看法?

小弟多年前曾試過 Maxim DS1802:

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/2778

這顆 IC 很方便,不須要額外的 MCU,直接有 pin 可以調整音量。聲音聽起來也不錯,比幾百元的傳統 VR 都好,從 IC 的價格來說,CP 值非常高。

不過後來拆掉了,還沒有機會與更高一級的音量控制器比較。

Paul 提到...

WF兄,

Maxim DS1802小弟沒有用過, 不過從您的描述和datasheet看來, 這顆IC挺好玩的. 雖然電阻配對的精度和段數比不上其他常用的音控IC, 不過應該也夠用了.

小弟對IC音控情有獨鍾, 一方面小弟認為在同價位裡其他種類的音控不是其對手 (音質, 配對.. 等), 另一方面IC音控在操作上也十分方便 (小弟比較懶, 習慣用遙控).

目前小弟是使用CS3310, 聽說PGA2310更強悍, 但也有部分人說CS3310音樂性比較好. 聽說WM8816更好, 但是不好買.

endy 提到...

WM8816現在不好找,倒是有"聲稱更好的代替品"叫MAS6116,都沒有內置op,不過用過的玩家更少(跟pga家族相比).

http://www.mas-oy.com/products/audio/mas6116-digital-volume-controler/

WF 提到...

Paul 兄,

據小弟所知,CS3310 與 PGA2310 都要額外的 MCU 去控制?小弟不太擅長微機電,不會寫 micro programming,無從下手,只好用不必 MCU 的 DS1802。但覺 DS1802 的定位好像比 CS3310 或 PGA 低階一點,但不知道實際聽感,音色走向如何。

小弟沒聽過 CS3310 和 PGA,實在很好奇。不知道 Paul 兄覺得 CS3310 的音色,與一般可變電阻,如 ALPS 藍殼等產品,有什麼樣的不同呢?

WF 提到...

endy 您好,

感謝您的資訊,這顆看起來很棒耶,不過也是要透過 MCU 控制!如果要來玩 IC 音控,除了重新試聽 DS1802 之外,小弟一定會想辦法試試 WM8816 或 MAS6116。

ARWEN 提到...

我自己用的是波段開關,20年前買一對要幾百塊美金。好處是,再也沒擔心過音量器問題,不像我的另一台Classe DR-6,音量器就出過問題。

我之前有一台Krell PAM3 or 5 or 7,音量器是傳統的,品質超級,用了幾十年,依然毫無雜音,而且轉起來,用台語說就是"油洗洗"。這是我見過最佳的傳統可變電阻音量器。

endy 提到...

wf兄,

mcu的話,不介意沒有顯示屏,沒有遙控其實是有的:

http://www.tachyonix.co.jp/english.shtml

把mcu當作adc用, 透過連接mcu的單聯電位器控制輸入電壓衰減,再轉成數位信號控制音量ic

對岸也有人造過,不過只有給3310/2310用的

http://s.taobao.com/search?q=pic12f675+pga&rt=1311421852992

WF 提到...

ARWEN 老師您好,

我最近也在試級進電位器,有空再來寫心得。

不知道 Krell 用的 VR 是什麼牌子啊?

WF 提到...

endy 您好,

這個日本的產品完全 hit 我的口味!簡單又便宜,沒有遙控和顯示更好(真的要遙控,用 ALPS 馬達驅動 VR 控制 MCU 即可),真是太好了。

小弟會買來試試看,非常感謝您的推薦。

Paul 提到...

WF兄,

小弟從未在同一台機器上面試過傳統VR和音量控制晶片, 所以若說聽感, 恐怕會有失偏頗. 不過據網路上眾多DIYer的測試結果, 音量控制晶片的左右聲道的匹配度(CS3310是 +/-0.05dB), 聲音的透明度和無染, 是主要的優勢.

目前小弟的CS3310是在國產的廠機內, 聲音OK, 操作方便, 但總覺得少了什麼. 所以小弟在數月前購買了麗特的CS3310模組, 計畫把訊號路徑的所有電容電阻全拔了, 輸出入交給變壓器, 後面也不接前級電路(反正CS3310已經有OP了). 希望這樣能把CS3310的好處發揮. 只可惜這一兩年實在太忙, 有許多計畫早已備好料卻至今無法動手. 唉..

ps. 正巧發現您要去高醫師那邊試聽傳說中的CAT. 小弟期待您的取經心得. :)

WF 提到...

Paul 兄,

您真是好眼力,被您發現了。

音響展時和 Richard 兄聊了一下,得知高醫師那邊把 CAT 調校到非常深入之境地,水準極高。小弟恐怕沒有心力這樣去玩電腦,但總是非常好奇,所以打算去開開眼界。

Paul 提到...

WF兄,

請問您打算把V-link帶去給高醫師試試看嗎?
最近高醫師試了一款百萬級的USB DAC, 讓他非常驚訝USB也可以有如此高明的聲音. 小弟很好奇, 幾千元的V-link在高醫師的系統下, 可以有數萬元的高階音效卡的數位輸出的幾成功力.. :)

Po-Ting 提到...

WF兄:
Ladder type的缺點是輸出阻抗會隨著音量變動,而R-2R則是輸出阻抗恆定(如10K),但是輸入阻抗會在10K~40K變動,加上經過的電阻與繼電器較多,也有人不喜歡R-2R的方式。實際聽來,我是認為已經比TKD 2CP2511好很多了。聽ARWEN兄一提,長壽命的傳統VR我也有遇過,就是我家以前的某Pioneer綜擴,因為要看LD而購入。這台已經用了近20年,VR依然正常工作,沒有雜音。看了一下,有點像ALPS的馬達VR,只是不知道是哪家廠商製作,品質算是不錯。老實說,TKD的高價導電塑膠都沒它耐用,才用了幾年,旋轉時就有雜音,而且越來越嚴重,後來就換成級進音控了。

Paul 提到...

Po-Ting兄,

小弟家裡也有一台20年前的PIoneer綜擴, VR是ALPS, 至今也是毫無雜音. 此平價Pioneer綜擴的聲音比起現在十萬以下兩聲道擴大機一點都不遑多讓, 做工和用料也是非常紮實. 想起來還真是感嘆. 如果現在廠商能夠像二十年前一樣做產品, 又何須DIY..

WF 提到...

Paul 兄,

小弟目前不確定那時 V-Link 會不會在身邊,如果在的話,帶去自是無妨。不過 V-Link 和百萬級的實在差去太遠了。

對了,百萬級的 DAC 不知道是哪一台?印象中 dCS Debussy 好像在 50 萬上下,如今又有新機王出現了嗎?

Richard 提到...

Paul兄,

如果WF有興趣,應該可以帶去試一下,不過試完後,高醫師的電腦又要再還原一次.

在高醫師那裏,我的EVO是被AES KO的,可是在我家裡,EVO卻好過AES一些.

WF 提到...

Paul 兄,

小弟時常也會感歎二三十年前,機器之平價,用料作工之紮實。同樣的,有時也會讚歎最近的新品牌,善用 massive production 之時代背景,用有限的成本做出平價而好聲的機器。感歎讚歎之餘,也常常想,自己似乎生錯時代了,不然只要買廠機回來聽即是,又何必花錢和花心血來 DIY。

不過回頭一想,仍然很高興自己是 DIYer。除了可以自由自在地製作機器、除了有些成就感之外,我覺得最幸福的是:在聆聽器材的時候,不論是聽廠機或聽自製機,除了聲音、外觀、操作機能之外,對於器材的設計、製作、用料、做工有更深切的感觸,於是多了一些玩賞的角度,與器材之間有了更深入緊密的連繫。

WF 提到...

Po-Ting 兄,

上次聽唐竹小蔡說,TKD 的導電塑膠 VR 非常怕熱,多焊個幾次,雜音就跑出來了,不然其實還滿耐用的。所以他建議用插 pin 來代替焊接。

之前倒沒有想過 R-2R 音控有「輸出阻抗恆定」這個好處,受教了。不知道輸出與輸入,哪一個阻抗恆定比較重要?

又想到很多人做級進電位器,用 shunt type,這種情況下輸出、輸入阻抗都不恆定。從這個角度來看,shunt type 還頗不理想。

Paul 提到...

WF兄,

高醫師試的USB DAC為MSB Diamond DAC IV.

WF 提到...

Paul 兄,

原來是 MSB 啊。話說小弟前幾天在音響展看到 MSB 的 DAC 實機,內部設計極盡所能的 geek,高度模組化,簡直像一部電腦主機。讓小弟在看展的暢快之中,想起自己尚有幾部 server 待修理維護……

Po-Ting 提到...

WF兄:
VR輸出入阻抗的問題可能要由專家來回答,我是認為輸出阻抗面對的是比較難搞的後級,可能會重要一些吧。我的TKD VR記得是2003年時跟梁老大買的,據說還是訂製品,連動誤差只有0.5dB。我只焊過一次,採用Hakko溫控烙鐵(350度),才兩年就已經出現雜音。不過旋轉時雖有雜音,但是到定位時性能似乎不受影響,不知道是受潮的關係還是其他因素使然。

Paul兄:
沒想到還有Pioneer的見證者,現在應該找不到這種Pioneer綜擴了吧,市場上全都是中國製品,撐個幾年應該就差不多了。

mattter 提到...

我現在用的是shunt type VR。雖然當初也懷疑shunt type的阻抗每一段不恆定的缺點,但是仔細想想,我根本搞不清楚自己的前級最佳阻抗是多少?那砸大錢買個阻抗恆定的VR又有什麼意義?
看了那麼多五花八門的VR,其實各有優缺點。理論一大堆,但是實際使用後要好聽、適合需求才是最重要的。

WF 提到...

Po-Ting 兄,

小弟之前用過另一款 Sfernice 的陶磁 pot,也是過一陣子之後,轉動有沙沙聲。就這一點來說,聲音不怎樣的 ALPS 藍殼反而比較耐……

話說上次經友人推薦,試了張文俠訂製的碳膜 VR,一顆 150,聲音意想不到的好,大約和 TKD 那顆導電塑膠 pot 不相上下。當然還是及不上 Lightspeed 或 DACT,但用在次要的系統上,還滿超值的。

WF 提到...

mattter 兄,shunt type 感覺滿好的啊,不過小弟沒有試過。

同一顆 VR,一般的接法與作 shunt type,mattter 兄覺得聽感上的差異是什麼?

mattter 提到...

我自己沒有在同台機器上換不同VR比較過,無法提供聽感的意見。我自己能確定的是電阻會影響聲音,所以我挑的是用最少電阻調整聲音的方式。
目前正開始用的shunt type是輸入一個固定電阻,電阻另一端以繼電器變換下地電阻的型式。這樣我只要改變那顆固定電阻就可以改變聲音,不用換全套,方便很多。
網路上的討論是這種接法會有音爆,原因是機械式的級進音量切換間會有短暫開路。不過我手上這套用繼電器的套件實際使用是沒有這個問題,我想是因為繼電器切換會有延遲的效應,各段間會有overlap而不至於造成開路。
雖然這種接法「號稱」只有那顆固定電阻會影響聲音,不過我質疑下地電阻的特性應該還是會影響聲音。下地電阻還是會有電容、頻率變化的特性。而依據分流電路的特性,要是訊號沒有流到地端,只能往輸出端走。簡單講,我猜把下地電阻用DALE RN-60這種聲音沉悶的,會把高頻訊號往輸出端逼出去,VR的聲音會比較偏高頻。當然這是不負責任評論啦!我懶得做驗證了....要拆焊一堆電阻。
回到我之前的說法,VR是音響系統上的必要之惡,偏偏又最常使用。所以必須要在cost、方便性(遙控?)、平衡性、方便調整性(愛亂搞的人?)做一個取捨。不過音響DIY的最終目標很單純,「自我感覺良好」就對了!

mlnaml 提到...

音響駭客的VR我有一顆用在耳擴上,不知道是不是我人品太好,要轉大約超過10度以後左右聲道才會平衡,左右的精準度有點差,不過聲音確實是比同價位能找到的VR要好太多了

WF 提到...

mlnaml 兄,

小弟有聽說過這個情形,據說可以自備電表當場篩選配對較佳的樣品……

WF 提到...

mattter 兄,

感謝您詳細的說明。看起來您那套音響控制,是 shunt type relay volume control,看起來還滿不錯的,不知是您自己設計製作,還是有來源也能取得呢?

就小弟的經驗,分壓電阻上的 series 與 shunt 兩者對聲音都會有影響,不過一般來說 series 的影響比較直接一點,這也是 shunt type 的切入點所在。

小弟之前也曾認為,串連時高頻透通的電阻(或電容),用於下地,應該會變得高頻衰減。反之,串連時聲音沉悶的電阻(如您說的 Dale RN-60),用於下地則突出高頻。

然而我自己實際試驗的結果,卻發現零件的音色走向,無論用於串連或下地,聽感都一致。不知道這個現象該怎麼解釋。

mlnaml 提到...

WF兄,
不過沒記錯,到店自挑的一顆要500。
順便請教WF兄當時是如何入手DS180的?
想找幾顆試試

mattter 提到...

沒想到WF兄已經實驗過下地電阻的差異,那我就不用自己再來一次了。看來連簡單的下地電阻都有一堆我們不知道的原理藏在裡面。

我是用大陸田雨的VR套件,http://www.feverhifi.com/viewthread.php?tid=4290&extra=page%3D1。購買的主因是能搭配我想用的機箱,還要遙控功能。他們家的PCB品質很好,我怎麼亂搞都還沒遇過焊墊脫落的現象。

WF 提到...

mlnaml 兄,

原來還有這種事……,還好小弟當時初訪現代音響,不敢造次,沒有提出進店內篩選的要求。

之前有聽說在現代音響試聽要收費,也是開了小弟的眼界。張文俠作生意的方式真有個性。

WF 提到...

mlnaml 兄,

沒記得錯的話,小弟的 DS1802 好像是向原廠要的 sample,大約是 2003 年或 2004 年的時候。

WF 提到...

mattter 兄,

感謝介紹!這個 kit 完成度還真高啊,雖然小弟不習慣玩 kit,不過現在人老事忙,漸漸開始懂得欣賞 kit 的好處了。

將來要玩 relay 的話,小弟會考慮試試這個。再次感謝您的推薦。

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