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黑胶专家:Ortofon高度风升压牛篇

作者:学明/阅读:884/2017-12-27
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摘 要: 当年电子管唱放技术(晶体管尚未出现呢),根本无法满足高倍率信号放大的任务。因此,设计师想出了用变压器提升电压的方式,把微弱的MC信号作第一级放大,从而诞生了MC升压牛。

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每个黑胶迷都绕不开的话题:MC黑胶升压牛


“牛”是粤港澳对于变压器的称呼,电源牛就是电源变压器,那么升压牛就是升压变压器。Ortofon高度风的MC升压牛的作用,就是把来自于MC动圈唱头的微弱信号加以放大。通常在音响系统中,两端的器材对声音的影响比较大,而中间的器材,越前端就越要精且染色少,否则以后换某件器材的时候就会引起很大的声音变化。


在黑胶系统中,音乐风格是和投入的金钱的数量所决定的,选择什么样的唱盘就决定了用什么档次的唱臂,唱臂又决定了唱头,唱头又决定了升压牛和唱头放大器。理想的搭配和调校下,获得理想声音的成功率是很高的,通常和高价几倍的数码系统相比,黑胶系统的音乐感染力和音质表现依然不落下风,这也是很多黑胶迷沉迷其中不可自拔的原因之一。


我们先来了解下为什么需要升压牛。LP唱片在灌制的时候,由于越低的频率需要越深的音轨坑纹,于是为了在一张唱片上灌制更多的内容,只好作衰减低音提升高音的频响曲线处理,现在通用标准是美国RIAA协会的规范,这个频响曲线又称为RIAA曲线。那么,在播放LP唱片的时候,就要进行相对应的反向曲线补偿了,即提升低音而衰减高音。其实唱放有两个作用,一个就是进行频率补偿,另一个就是电压信号放大,而频率补偿又是唱放所特有的功能,前级、升压牛等都具有电压信号放大的作用。


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RIAA EQ,蓝色虚线是黑胶唱片记录的曲线,红色实线是唱放还原的曲线


不是有唱头放大器就够了吗?是的,现代的唱放功能齐备,能够完全对应MM与MC唱头,MC的增益更是可达56-70dB的性能,而高输出的MC唱头也越来越普及,这么说来好像真没有升压牛什么事了。事实并非如此,在我们重新审视、认识了当下的唱放和升压牛之后,认为升压牛不但依然有存在的价值,而且其具备同价位投资的MC唱放都难以比拟的低噪音和高增益优势,因此更值得音响迷们密切关注。


升压牛存在的背景


在1948年MC唱头刚由Ortofon高度风研发推出的年代,由于输出电压极低,且以当年电子管唱放技术(晶体管尚未出现呢),根本无法满足高倍率信号放大的任务。因此,设计师想出了用变压器提升电压的方式,把微弱的MC信号作第一级放大,从而诞生了MC升压牛。


黑胶唱片的重播,唱头可算是最重要的一环,因为整个重播的原理,就是靠着唱针在唱片的音轨内循迹,通过音轨两侧的凹凸纹理(不是底部,底部没有音乐信号,反而积有很多灰尘)令唱针产生相应的震动,并且带动唱头的磁路系统,以切割磁力线运动产生磁电转换,从而输出电能达到声音重播的目的。


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高倍显微镜下的唱片音轨坑纹


既然唱片的重播,是依靠音轨两侧的凹凸产生振动而生成电信号,音轨又是如此细小,唱针针尖直径约只有7mil甚至更小,可以想见一旦有一点点不标准,一点点外界震动的干扰,都会影响到唱针拾取讯号的精确度,所以,如何让唱针拾取最多、最正确的信号,就是黑胶回放品质的关键。为了能让这个环节能够完美,从针杆、唱臂唱臂轴承、到转盘结构等等,都必须完美的配合,几乎所有的唱盘调整的问题接来自于此。


常见的唱头以MM动磁、MI动铁、MC动圈等三种结构方式最具代表性,而现在,生产流通最广的只有MM和MC两种了。MI(Moving-Iron Cartridge)是以固定磁铁与线圈的唱头壳中,以针杆带动铁芯改变磁力线的分布量,因此称为动铁唱头,以美国的GRADO歌德为代表厂。MM(Moving-Maganetic Cartridge)式唱头则是针杆的后方有带磁的小铁条,以震动此铁条的方式获得输出,所以叫动磁唱头,SHURE是MM唱头的代表(而且从未做过其它种类唱头),当然了,很多厂商都有出品MM唱头。由于连接针竿的是小巧的磁铁,因此线圈的圈数相对而言可以绕得更多,从而获得较高的输出电平,多在1mV到5mV之间,早期电子元器件的增益对付这个输出电平压力不大。因此MM/MI唱头不需要升压变压器或前前级就能达到不错的效果。而且MM/MI唱头制造成本也较低廉,唱针通常可以自行更换,也降低了后期维护的成本。


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高度风生产的MM唱头


MC(Moving-Coil Cartridge)唱头则在针杆后方缠上线圈,针杆震动就会带动线圈在唱头壳内的磁场中运动,从而产生输出电流,所以称为动圈唱头,丹麦Ortofon是MC唱头的代表性。正因为线圈连着唱针杆,因此线圈不能绕太多圈数,因此输出电平也就较低,通常仅0.3mV-0.5mV(约只有MM唱头的十分之一),顶级的MC唱头更是低至0.1mV。用最简单的数学乘法,我们就知道要把0.5mV放大到0.5V(大多数前级的输入灵敏度)已经是1000倍放大了,更何况0.1mV的唱头呢,注定了MC唱放的路子并不平坦。但与此同时,MC唱头的好处是显而易见的,由于运动组件较轻,唱针的循迹性能好,重现的细节就更丰富。而且MC唱头的针杆后面缠上线圈,唱针不能自行更换,因此维修成本会比较大。MC唱头输出低,因此要升压器或前前级,而且制造难度也较高,因此拥有成本和使用成本都较高。


当然了,听感上MM/MI与MC唱头会有差异,两者其实各擅其长。相对而言,MM/MI唱头高频细节较少与质感较差,但中低频较浓郁有韵味;MC唱头声音较细致,信息量较多。但在高价的唱头市场当中,除了SHURE的V-15之外,几乎都是MC唱头的天下。因此我们通常会建议初入门者以MM/MI唱头为宜,而对音质要求较高而且有经验者,往往只钟情于MC唱头。


正是由于不同类别唱头输出能力的区别,因此,也就需要不同放大匹配性能的唱放来对应了。由于电子元件性能的原因,在IC运放出现之前,绝大部分的唱放都是针对MM唱头的需求来设计的,而要对应MC唱头的话,其实就是在MM唱放前加上20-30dB(约十倍)左右的放大级。这个放大级当然可以用电子元件线路来制造,但是,对于输出电平仅0.1-0.5mV之间的MC唱头,本身就对任何微弱的各类干扰(如RF射频和EMI电磁干扰)都非常敏感,常常在放大信号的同时,也会把底噪成几何级数地放大,而在线路设计上并不容易避免这些干扰的影响。相对比较容易达成的方案是使用IC运放或场效应管,但这些晶体管元件是现代的产物,通常而言其声音风格也较为现代。Ortofon自家现款产品线中有两款晶体管唱放,分别是使用IC运放和分立晶体管混合设计的EQA-333,以及采用全分立晶体管音频线路设计的EQA-555MK2。两款唱放在海外市场好评如潮,感兴趣的音响迷可密切关注并留意《新音响》的后续报道。


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高度风生产的部分MC唱头


唱放的另一种设计方向,则是用传统的电子管打造的MM唱放,论可玩性和音乐感,这是很多Hi-End厂方都选择方案。为什么不用电子管打造MC唱放呢?当然还是受制于电子管的放大倍率和本身高压工作底噪偏大的问题了。于是,MC唱头到MM唱放之前这20-30dB的放大,由于电压和电流都极低,因此,已经非常成熟的升压变压器方案获得广泛的认可。用优质的升压牛可达到宽频、线性的升压目的,还可以规避了电子线路可能受到的干扰情况,后续还可以随心搭配不同素质和声音风格的MM唱放。这种方式如果变压器设计精良中频饱满,高频活跃既有韵味又不失细节的表现。缺点只有一个变压器要设计大变比并兼顾极佳的幅频特性不是件容易的事,成本和难度都比设计场效应管放大要难很多,这也是MC变压器价格居高不下的主要原因。因此,MC升压牛已经成为高端黑胶玩家的首选。


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EQA-555MKII唱头放大器,对应MM/MC唱头


其实,很多MC唱放都是内置升压牛再搭配MM唱放的混合设计而来的。而唱头大厂丹麦Ortofon高度风当然对此最有发言权了。为了更好地发挥自家MC唱头的性能,Ortofon一直以来都有设计生产升压牛,发展至今,由于材料科技的进步,新一代的升压牛线性度和信噪比更佳、失真更小,细节保留更完整。因此,要说MC升压牛,Ortofon无疑是极具故事性和代表性的品牌。


Ortofon高度风是全球唱头业的领先者


早在1918年10月9日,在一批富有远见的商人的资金支持下,两名丹麦工程师Axel Petersen(1887-1971年)和Arnold Poulsen(1889-1952年)创办了一家电影录音公司——Electrical Phono Film Company。他们的目标在于探索高端唱片的可能性以及制造世界上第一套影音同步录音系统……这家公司就是后来的Ortofon高度风。99年前走至今天的丹麦Ortofon高度风,由此翻开了传奇故事的第一页,今天,Ortofon高度风已成为全球领先的唱头生产商,提供一站式唱头、唱臂、唱放及附件能服务。而明年(2018年),步入百年俱乐部的Ortofon高度风又将有什么动作呢?我们暂且期待着,下面先来关注Ortofon高度风旗下的升压牛产品吧。

Ortofon高度风一直以来致力于声音重现事业,于1918年在丹麦哥本哈根成立的最初阶段,是制作电影原声带。1948年,Ortofon高度风开发出第一款MC动圈式唱头,随后开发生产的唱头多达300余种。丹麦的音响业具有悠久传统,同时有看一大批高端声音设备生产商,诸如助听器和声音测量设备等。这归功于丰富的设计经验和坚实的技术知识,Ortofon高度风一直致力于重现珍贵的黑胶唱片那美妙的模拟音乐感受。


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各种高度风生产的MC SPU唱头,包括SPU Gold Reference GM、SPU 85 Anniversary 、SPU A95等等


Ortofon高度风的核心技术竞争力在于声学、材料、技术以及微机械。得力于丹麦健全的音响知识和工业设计氛围,Ortofon高度风拥有自己的工程师团队进行研发。Ortofon高度风坚持认为,不断开发新产品并根据市场需求拓赏产品范围是品牌的生存之道。现在的Ortofan高度风依然由丹麦人控股,现有员工70人。制造厂位于丹麦南部的Nakskov纳克斯考,拥有现代的机械设备和熟练的工人,成熟的工艺能够保证一致的产品质量。Ortofan高度风唱头的销售网络遍布全球,共有超过60个品牌进口商,且在美国和日本成立了子公司,以更好地网罗全球优秀的资源。得益于Ortofan在材料、磁力、声学已经微技术方面的竞争力, 因此Ortofan单独成立了一个B2B部门Ortofon Microtech,制造骨导体,并向助听行业销售元件。


高质超值选:丹麦Ortofon高度风MC升压牛


动圈头输出电压幅度极小,最高输出的设计也在1mV以下,需要高增益低噪声的放大才能给功率放大器推动扬声器。一般对付MC头的低输出,低阻抗特性无非两种:1、使用场效应晶体管做低噪声放大,优点电路相对难度低。幅频特性好。缺点还是不够活跃缺少古老模拟技术的温纯,中频表现相对平淡。2、升压变压直接大变比升压20dB(升压比1:10)以上。


制作MC升压牛的优选材料,首选是性能极佳并热处理过的坡莫合金。为什么要选这种贵金属,用硅钢片会怎样?其实答案是显而易见的,MC输出只有1mV以下,这就需要有极大的初始导磁率,普通硅钢片做不到。另外,10倍以上的变比,次级必定需要大电感来支持,普通硅钢片一样做不到,因为导磁率不够,要是用硅钢片来达到这个电感,体积一定要EI50左右这么大的变压器,它自身的铁损和铜损比较厉害,1mV的信号还不够损耗,更不要说本身的分布电容对高频的衰减了。


其实坡莫合金就是镍铁片,按镍的含量不同,进口标准分为PC和PB,分别是含量80%左右和50%左右,对应中国标准为IJ85-75 和IJ50,其实就是代表含量。但没有听说过含量低于10%的镍铁,更不要说大尺寸的坡莫合金片,如果谁告你传统EI铁芯含有10%左右的镍,那都是一本正经地胡说八道。再说说含镍的比例的重要意义,在70-90%的含镍片价格最贵,主要用于小信号的拾取。正是利用了高初始导磁率,极低铁损,极佳的频率特性这些优点,但它也有缺点,饱和磁感应强度低,很容易磁饱和,所以这种高含镍片不能用在直流条件,用在MC变压器或前级牛正合适。那含镍50%的材质,主要特点兼顾高导磁率和高饱和磁感应强度。这样用作有直流的推动牛或输出一定是最合适的选择,缺点大尺寸的片难寻价格巨高。用在这种合金牛的漆包线线经一定会比头发丝还要细,因为设计者都知道,大铁芯会带来大漏感和大分布电容,MC升压放大并不需要大电流,这些特点决定了选用的是相对小的铁芯,用细线实现几千的匝数。这种细线一般叫做双零线0.0X,优秀的厂商会选择线漆膜介质损耗小的线材,确保高频的高保真重播。当然了,漆包线的纯度也是至关重要的,但可以肯定是,纯度越高的铜料才能拉出越细的漆包线。


回归到其丰富产品线之中的MC升压牛系列,目前在售有ST-80SE、Verto MC、ST-7、ST M25四个型号。



Ortofon ST-80 SE Moving Coil transformer升压牛


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推荐唱头阻抗:<10Ω

Gain增益:27dB(1kHz)

频率响应:10Hz-100kHz(-2.5dB+0.5dB)

输出负载:47kΩ/200pF

体积(WHD):95×153×100 mm

重量:1.5kg


ST-80SE特别版MC升压牛提供了高保真的信号放大性能,并带来温暖的听感和均衡的音质表现。和上代产品相比,SE特别版自行开发的变压器采用更大的坡膜合金变压器铁芯,采用更多圈数的线圈绕组,以获得更好的输出性能。而变压器在使用磁屏蔽处理的同时,还采用坚实的实心铝块以CNC精密机床挖空至而成壁厚10mm的坚固“铝缸”,再套入升压牛,提供绝佳的屏蔽微震动干扰效能。ST-80 SE采用双单声道设计,确保绝对的声道分离度,内部的接线采用特氟龙绝缘的纯铜镀金线,甚至连RCA端子的绝缘体都是特氟龙制品,确保最佳的信号传输质量。而重量达到1.5kg,因此即使接上较粗壮的线材也无需为稳定性担心。


ST-80 SE可完美匹配Ortofon其中的MC唱头,比如旗舰的华彩系列、MC A90、MC Windfeld、 Ortofon Xpression、MC Anna、MC A95以及SPU唱头等。



Ortofon Verto升压牛


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技术数据配置A

建议唱头阻抗:5-50Ω

增益:24dB(1kHz)

频率响应:10Hz-100kHz(±1dB)

建议负载:47Ω/200pF

技术数据配置B

建议唱头阻抗:10Ω

增益:30dB(1kHz)

频率响应:10Hz-80kHz(±1dB)

建议负载:47Ω/200pF

体积(WHD):75×125×170mm

重量:0.9kg


Verto产品定位较ST-80 SE稍低,面向更广泛的黑胶迷市场。而采用镀铬镜面面板的外观也显得更“大众”、更精致。前面提到Ortofon渐渐迈出国际化的World-Class步伐,强调自主设计的同时,Verto就是这个理念下的产物。机内依然采用双单声道设计,杜绝串扰和由此引起的失真。核心部件是有Ortofon开发,向瑞典Lundahl™特别定制的高品质变压器,因此素质之优秀是无容置疑的。作为世界领先的高性能音频变压器品牌,Lundahl专业音频产业在欧洲、日本、澳大利亚、加拿大和美国凭无与伦比的质量深受好评,欧美众多名器都使用Lundahl的音频变压器,比如Jeff Rowland、Linn、ASR、VTL等等,当然也包括了Ortofon。


Lundahl™变压器的出色性能,源于其卓越的制造工艺和严选材料,主要特点如下:

1、变压器绕制技术:一般的变压器生产商都采用传统的绕轴方法绕制变压器,在绕制的时候铜线是随意的搭在一起。Lundahl变压器在绕制线圈的时候是将铜线一层层有序地叠起来。如果是随意的绕制铜线,不仅会影响绝缘材料的作用,还会使静电噪音的屏蔽受到限制。

2、变压器绕制的结构:Lundahl变压器是由双重线圈组成的,一般的理解是变压器一个初级线圈,一个次级线圈这种结构所达到的效果不是很出色,其实这是误解,双重线圈结构有很多优点,可以消除两个线圈之间外界磁场对信号的干扰,达到40dB,还可以减少磁场分离,提高了CMRR。

3、铁芯的形状以及用料:采用反向环形技术的无方向铁芯 ,不仅仅是生产线圈变压器,还生产铁罐形和C形的变压器。

4、使用寿命长,绝缘要求高:在生产过程中,对变压器进行真空处理,注入环氧树脂使高电压绝缘达到很好的效果(线组之间一般为4kV),有着出色的机械强度。

Ortofon的定制要求是非常严苛的,他们要求每只变压器的线圈松紧度完全一致,这样采用能保证每个线圈所用的线长都完全一致,这样才能保证最佳的一致性,如果严格的要求唯有专精于此的Lundahl才能满足要求。因此,Verto升压牛能提供绝佳的声音凝聚力、立体结像感,而且背景极为干净冷静,有准确的音色平衡度,能呈现丰富的细节和庞大的音场。

Verto升压牛使用的工业级PCB线路板也经过严格的设计,确保左右声道的一致性。而镀金RCA输入/出插座更采用PCB直焊的款式,绝缘材料同样是特氟龙材料,这种方式最大程度上缩短了信号路径,避免干扰对音质的影响。另一方面,Verto采用内部跳线的设计,提供两种增益/阻抗匹配选择的灵活性,令音响迷可根据唱头的特性调校出最佳状态。




Ortofon ST-7 MC升压牛


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频率响应:15Hz-45kHz(+ 0db、-2.5dB)

增益:24dB(1kHz)

推荐的唱头阻抗:2-60Ω

推荐负载:47Ω/200pF

体积(WHD):122×435×102mm

重量:790g


由Ortofon 日本公司开发并制造的ST-7具有紧凑设计,机箱扎实并且采用4只特别材质的橡胶机脚,有助降低震动对声音的影响。关键的变压器由Ortofon设计制造,在有限的成本内提供高保真的声音表现。变压器使用夹层绕组的工艺制造,因此显著提高了高频的响应性能,令整个频率范围内提供非常清晰和开放的声音。虽然定位入门级,但依然采用双单声道设计,两个变压器组件独立屏蔽,从而获得极佳的立体音像效果,也降低了环境噪声的影响。ST-7可完美匹配绝大部分的MC唱头,包括Ortofon自家的五重奏系列和SPU经典系列。




Ortofon ST-M25升压牛


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频率响应:10Hz-100kHz(±1dB)

增益:12dB(1kHz)

输入阻抗:5-50Ω

负载阻抗:>47Ω/200pF

体积:65×39×98mm

重量:410g


ST-M25升压牛专为 SPU单声道CG 25Di MkII和SPU单声道CG 65Di MkII唱头设计的。这些唱头的输出电压相当低,无法采用一般的唱头放大器搭配,ST-M25是专门设计的,增加输出电压12dB,从而可通过它连接MM唱头放大器。ST-M25专为单声道唱头设计,因此提供的音质密度比立体声系统高很多,这也是很多黑胶迷乐意接受单声道唱片的原因之一。


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