撰文/ 郭漢丞,攝影/ 郭漢丞 2018/07/09發表,已被閱讀3,801
結束在In-Akustik一天的課程,負責大多數簡報的技術長Holger Wadsmann應該累了,而我上了一天課,還要忙著採訪拍照,也累了,但是送參訪團成員離開In-Akustik工廠,我和Holger繼續留下來,進行最後一段一對一的專訪,當然,我在上課時沒有完全理解的部分一定要問清楚:Referenz AS-3500P電源處理器如何使用不一樣的技術,維持充沛的電力供應,同時去除電源裡面的干擾。

雖然經過白天的課程,兩人都有些累,我們換到一間比較小的會議室,喝口水,喘口氣,然後就開始採訪了。我架好Gopro錄影,但是電源不聽話,畫面閃一下就關機,沒電了,但是帶在身上的四顆電池一整天錄下來,電力全部耗盡,我只好笑著跟Holger說:「連Gopro都沒電了,可是我們還得工作。」然後從背包裡拿出Sony錄音筆,跟Holger說:「我可是專業人士,隨時都有備案帶在身上。」就算Sony錄音筆也出狀況(幾乎沒發生過),我還有iPhone可以錄音。

空氣的介電係數趨近於1,以空氣作為電介質,線材的容抗就不會因為距離增加而增加,是最好的電介質。

從Gopro缺電的小插曲,輕鬆地帶入採訪。我問Holger在In-Akustik工作多久了,他說在1996年就已經加入In-Akustik,算起來已經二十多年了。從Referenz系列線材的課程,我知道「低容抗」是In-Akustik線材重要的技術特色,而他們是什麼時候開始把低容抗當作設計的重要技術目標?Holger說,最早做低容抗設計的線材,應該是1999年推出的產品,當時稱為「Black & White」系列,這也是Holger來In-Akustik之後初試啼聲的產品,那時候就已經把降低容抗當作音響線材設計的重要技術指標。

因為確定了降低容抗作為設計目標,所以後來In-Akustik的技術進化就有脈絡可循。Holger表示,Black & White系列,使用了PVC、PE與空氣,雖然有達到降低容抗的效果,但還不夠,所以他先減少PVC,然後完全捨棄PVC,只使用輕薄的PE,並大幅增加Air空氣的比例。

不過Referenz系列的設計結構,進一步增加了線材之間的距離。Holger強調,容抗的計算還包括線材的距離與面積,線材之間的距離越長,容抗越低,所以他們花了很多的時間,把Air-Helix的特殊結構做出來。

1999年的Black & White已經加入空氣作為電介質,但是比例還不夠高,In-Akustik用了十七年的時間,才把空氣作為電介質的比例拉高到90%。

此外,Air-Helix的結構,還考慮到線材周圍磁場的抵消,所以多股導線在Air-Helix的架構當中,每一股導線外圍的磁場,相互交疊的部分會產生磁場抵銷的效果,就會降低線材的感抗。其實一般多股絞繞的線材結構,都能達到磁場抵銷、降低感抗的效果,但是Holger說傳統線材外圍的PVC層,會大幅增加容抗,而Air-Helix的結構可以同時達到低容抗、低感抗的設計目標。

再來,Holger談到了導線的結構問題。假如觀察Referenz系列線材的導體,每一股都是線徑頗細的導線。Holger解釋,粗的導體在傳輸訊號時,可能產生渦流失真,而且訊號傳輸本身有所謂「集膚效應」(skin effect),高頻訊號容易在導體表面通過,而低頻則在中央跑得慢一點,所以In-Akustik偏好比較細的線徑,就是要降低「集膚效應」。

任何導體都會產生集膚效應與渦流失真,In-Akustik的導體的同軸結構,中央是不導電的PE,OFC導體圍繞著PE,藉此降低集膚效應與渦流失真。

假如Holger的故事講到這裡結束,我並不意外,因為以前就聽過這樣的解釋,不過Holger開始在白紙上畫圖,他說因為實心銅線一定會產生「集膚效應」,高頻在線材外圍跑得快,為了徹底解決問題,In-Akustik設計了特殊的導線結構,中央使用實心PE管,完全不導電,然後銅線包住PE管,這種特殊的同軸結構,讓導體中央是完全不導電的PE材料,訊號一定在周圍的導體跑,這樣就不會有頻段不均的問題,同時消除了Eddy-current渦流效應,這就是In-Akustik所謂的「導波技術」(wave guide)。

因為中央PE、外圍包銅的特殊線材結構,Holger說他們必須找到特定的工廠客製,雖然導體本身就是無氧銅,可是結構與眾不同,相當不好製作。Holger說,他們的導體外圍還加上了一層透明塗漆,這是用來保護銅線的設計,防止氧化,這些都是眼睛看不到的細節。原來白天的課程,Holger講解的技術深度並沒有很深,因為參訪團的成員都是代理商,他怕講得太深,大家聽了會不感興趣,還好我有留下來問,才知道除了Air-Helix架構之外,導體特殊的「Wave Guide」技術還藏著玄機。

再來我要問在課堂上沒聽懂的部份:Referenz AC-3500P如何消除電源削切失真,但卻沒有傳統濾波線路的限流與動態範圍縮小問題?Holger馬上知道我哪裡沒有聽懂,可是問題還是要回到基礎電學,而且他要想一下如何解釋清楚。

Holger在紙上畫了一條正弦波,然後畫出交流電正負兩個峰值波型,他說:「傳統電源濾波加入電感濾波,實際上增加了阻抗,這時候就會限制電擺幅的波峰與波谷,把最高與最低的部分切掉。」是的,這是發燒友們熟悉的普通電源濾波,我們知道限流的問題會導致音樂動態範圍降低。Holger繼續解釋,因為電的最大峰值受到阻抗增加而縮限範圍,但是音響器材裡面有許多電子元件需要快速充放電,可是電無法達到最大擺幅,就會減損器材的聲音表現。

Referenz AC-3500P電源供應器的技術原理,Holger一邊畫圖,一邊解釋。左方是送進來的市電,波型可能受到傳輸電網或高頻EMI/RFI干擾產生鋸齒狀,In-Akustik利用電容與電感構成的共振頻率,把這些受損的高頻導引入地,後面輸出的電力就是漂亮的正弦波了。

傳統濾波電源處理會造成限流與動態範圍縮限的問題,原因就在波峰與波谷的削切,影響聲音動態與細節。

Holger講到這裡,主題鎖定在電的擺幅,傳統濾波縮限了擺幅,In-Akustik當然不願意使用,但是要維持足夠的供電擺幅,In-Akustik在交流電的路徑中間,加入了兩組電容與電感,中間接地,這是什麼原理?Holger舉例解釋,就像鐘擺或節拍器,鐘擺擺動的速度,取決於重錘的重量與鐘擺的長度,節拍器也因為配重錘位置改變速度,重錘拉越高,節拍速度越慢,反之節拍速度越快,這是「機械式」控制擺幅的方法。

Referenz AC=3500A內部看起來比一般電源供應要複雜許多,原理也大不相同,可以濾除電源裡面的噪訊,同時維持電源輸出的能量,相當獨特。

但是要如何把機械式的擺幅控制應用在電源供應上面,讓電能達到原本的最大擺幅呢?那兩組電容與電感就是電的鐘擺,利用適當的數值架構出共振頻率(resonance frequency),遇上特定頻率的電源噪訊進來時,共振頻率會引導高頻噪訊,透過共同的接地消除噪訊。我們可以想像,原本波形受到外界高頻噪訊干擾的電,送入Referenz AC-3500P之後,電容與電感構成的共振頻率,就像是分音器那樣,可以濾掉額外的高頻干擾噪訊,但不會限流。


這個「共振頻率」是多少?這是In-Akustik多年研究的技術精華,當然不能講,但有一個問題我非問不可:這個共振頻率在人耳聆聽範圍之內?還是聆聽範圍之外?Holger說當然在人耳聆聽範圍之外,而且離得很遠,這樣才能把高頻噪訊導入接地,消弭噪訊於無形,同時又不會造成限制音樂動態的負面影響,維持電源原本充沛的供應。


懂了,上課沒聽懂的,課後補充把沒懂的地方補起來。在In-Akustik密集的一日參訪,終於在晚餐前完成,剩下的是簡單的部分:享用In-Akustik招待的道地德國菜,外加德國啤酒暢飲。


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