如何选择高保真Hi-Fi功放？NAD M33 Purifi技术初探

引言：

作为一个NAD粉丝，在NAD M32数字直通聆听到了从未有过水晶般清澈透明的音质。https://post.smzdm.com/p/amm0p6vv/

M32的后续型号M33百尺竿头更进一步，采用了定制的丹麦HybridDigital Purifi Eigentakt（数字混合净化自震荡全反馈）放大技术。那采用Purifi后，M33较前代产品有何提升？

抱着对最新音响技术的热爱，我今天就来研究研究。同时，咱们一起把当前市面上所有的功放种类简单过一遍。你可以通过本文，系统的了解所有关于“功放”的一切，从而选出最适合你、你最想要的功放。由于文章篇幅所限，有问题可以留言，我会尽力解答。

一，什么是功放？

功放，功率放大器的简称。功率放大器还有一个名字，叫做“后级”，是专门放大“大信号”的，推动扬声器振动发声。

对应的，“小信号”放大器也叫做“前级”，在音响领域通常用于放大来自于黑胶唱机、卡带机直接读取的微弱信号，然后交给“后级”进行二次放大。

失真的放大

功放的要求很简单，把input输入信号完整放大，让output输出信号大于输入信号的N倍，并且不引入额外的失真。N倍就是增益数值。具体来说就是：

1. 对于不同输入信号的值，放大器增益应保持不变。

2. 增益不受频率的影响。所有频率的信号都必须以完全相同的数量放大。

3. 放大器增益不得给输出信号增加噪声，不增加额外失真。

4. 放大器增益不应受到温度变化的影响，从而具有良好的温度稳定性。

5. 放大器的增益必须长期保持稳定。

《波莱罗舞曲》的波形

第一项：不同输入信号值，放大的倍数都是一致的，这很难做到。比如大动态的曲目如《波莱罗》开始极弱音的时候依然也是清清楚楚；爆棚的时候，也丝毫不会疲软。

第二项：从低频到高频，从太鼓到吉他扫弦，放大的倍率是一样的，不能有衰减。

第三项：只把原始信号放大，而不额外增加底噪；不降低立体声分离度等。

第四项：室温相对恒定的情况下，放大器逐渐升温，也不会影响到音质，不会由于发热而产生疲软、破音等情况。

第五项：连续额定音量听几个小时，音质从始至终保持一致高水准。

同时满足一二三四五项的功放，那就是理想中的完美Hi-Fi功放。

二，功放都有哪些种类？

首先看一下波形的样子。一个往上部分的弧线，一个往下部分的弧线。什么样的声音，都是由这个曲线组成的。告诉扬声器往前，还是往后振动。扬声器的原理就这么简单。

示意图，实际上只增大振幅，不延长时间

A类，也叫甲类。

甲类功放，“纯线性”放大器。什么意思？

就相当于两个自来水管，一直开到最大，水流一直流动。

这时候来了一个波形，波动了直直的水流。可无论你怎样去改变水流的形状，水流都是连续的。这就是“纯线性”。

由于水流一直在流动，所以任何改变，都会是一模一样的。

但问题就是，在没有信号的时候，仍然需要流这么多水。

而且由于是一直流水，所以功率通常不会做得特别大。碗口粗的消防水管那多费水，对吧？

NAD M3，2006年推出双单声道纯A类数控功放，每声道180W，可以看到巨大的散热片。

A类功放，90W已经算是大功率了。我过去用的一款前后级都是电子管放大的低音单元为5英寸的有源音箱，功率才是10W，但声音真的是非常好听，醇厚而清澈。A类功放的特点是，外部一定有硕大的散热片，内部一定有“火牛”：巨型圆柱状变压器，给功放提供大电流的直流电。

A类还原信号虽然失真低，但能效也低，且发热量巨大，成本高居不下。于是就有了AB类，也叫做甲乙类功放。

提到AB类，

首先要说B类，乙类功放。

B类是非线性功放。非线性，就是不连续。还是两个自来水管，都关着。这时候信号来了。

正信号来，水管１开启，然后关闭。

负信号来，水管２开启，然后关闭。

所以在没有信号的时候，完全不会放水。

注意与水平坐标交叉部分的波形曲线

但问题是，从水管关闭到开启，再到关闭。不是直接改变水流，会夹带一些开关水时候本身的特性。对于B类功放，就是低于0.7V的信号，放大晶体管无法启动。向上和向下的波衔接处为不工作区，由此产生的失真叫做交越失真。什么意思？

水流太小的话，实际上形不成水柱，无法按照你想要的方向流动喷射，甚至突破不了水表面的张力而无法流动。这个特性在水压越小的时候，就越明显。对于功放，也就是在低于0.7V电压的时候，无法还原正确的波形。

所以B类功放从结构上就不是高保真系统，而是低功耗系统，与Hi-Fi无关。

那么能否以A类的失真小、B类的低功耗为优点，设计一款功放呢？

AB类功放，又叫做甲乙类。

AB类功放，就是在B类功放容易失真的小音量时，一直小幅度开着自来水管，此时A类工作。大音量则切换为B类，水量全开。

也就是A＋B的方式。这样的优点是，在小音量时候，其实就是纯A类功放，水流一直开，形状随便改。但是由于还是有A类功放的存在，所以其实效率还是不高的。

AB类功放的音质，取决于A类的占比。是否是大部分音量用A类，只有瞬间爆棚电平时采用B类；还是稍微大一点声音就用B类。换言之，好的AB类功放，实际上就是A＋，以A为主，加上一点点B。

C类功放

主要追求的是更高的效率，频带比较窄，失真比较大，因此没有被高保真音响所采纳。比如图中DIY的无线射频设备，就是C类功放。接下来要介绍的是D类，目前的主流。

NAD M32 采用D类功放，内部没有“火牛”，外部没有M3那样外露的巨型散热片。

D类功放

D类功放完全是采用了不同的思路：比较波形。

首先在输入信号的同时，与一个三角波（蓝色），两个波形放在一块比较，波形电平高于三角波，就是正信号；低于三角波，就是负信号。然后比较得出的信号数值转换为脉冲宽度（紫色），信号越大，脉冲间隔宽度就越大；信号越小，脉冲间隔宽度就越小；从而聪明的还原了原始波形。

比较波形的关键，是三角波的频率，大于原始信号频率至少10倍，这样就不会有锯齿感。就如图中的喷淋灌溉系统，出水处还能看到脉冲水柱，洒出去的水就混合在一起了，形成了一个水面。这就是通过脉冲还原波形。

三，D类功放的优缺点：

D类功放把“大信号”放大这件事变成了３件事：

（1）首先是只用很小的水流，给这两条水流加了一个响应速度极快的高频率开关。

（2）然后把通过开关得到的水流以脉冲形式进行放大。

（3）放大完了再整个形，经过精确计算达到与原始信号一致。

D类功放这样复杂的结果，就像灌溉喷淋器一样，只用非常少的水量，却达到了大面积灌溉的目的。既保证了音质（灌溉效果），又保证了节能（节水）。

而D类功放也有其问题所在：

D类功放工作在超高频，会影响其它元器件和设备，需要极佳的屏蔽性能

信号达到扬声器前的最后一个元件是滤波器，不同的电感和电容会让阻抗随时变化，需要针对不同音箱设计不同的滤波器

D类功放的阻尼因数较低，振动幅度衰减较慢，控制力偏低。

那么如何既拥有D类功放的优势，又能避免以上问题呢？

四，如何优化D类功放？

来自丹麦的声学品牌Purifi Audio的最新功放模块或许给出了答案：

在NAD最新款一体式功放M33上，采用了2组Purifi最新款单通道模拟输入D类放大模块。

我们先来看下这个模块的技术指标：

• 模块每声道功率达到了最大425W。

• 总谐波失真在100W时小于0.00017%

• 动态范围大于131dB

• 转换效率大于94%。

• 高增益，110MHz，大于75dB。

• 可以适应不同输出阻抗的扬声器，频率响应不变。

• 非常低的电磁干扰。

110MHz（重放频率的1000倍）、大于75dB增益，意味着声音在所有频率上提供一致的高性能表现，也就是前文所述的优秀功放性能之第二条“增益不受频率的影响。所有频率的信号都必须以完全相同的数量放大。”

100W时0.00017%，意味着失真在任何频率和100W功率水平下都保持极低。

动态范围大于131dB，大动态通常对应着微不足道的输出噪声。优秀功放的第三条“放大器增益不得给输出信号增加噪声，不增加额外失真。”

转换效率高于94%，意味着绝大部分功率都转化为声音，而转换为热量只有不到6%，转换率极高，发热极低。长时间播放时有助于保持声音的稳定性。

可以说，Purifi模块几乎避免了D类功放所有可能碰到的问题，并把性能调整至工作范围内的最优。

五，Purifi模块量产机听音点在哪？

M33使用了定制的双单声道Purifi D类功放模块（图中左上角），也是全球第一款使用Purifi 模块的量产版功放。

M33内部定制的双单声道Purifi模块特写。

来到具体的产品，M33使用了两块定制的Purifi D类功放模块，整机额定功率是900W，功放输出功率截取最低失真：

即每声道1-200W、总谐波失真低于0.003%的部分，大幅提升信噪比表现！这种设计思路已经非常Hi-End，非常A类，正是我等乐迷所想要的。来对比下M33和M32的基本参数：

M33

• 整机功率900W

• 每声道功率200W

• 总谐波失真0.003%

• 信噪比1W时98dB，200W时120dB

M32

• 整机功率500W

• 每声道功率180W

• 总谐波失真0.005%

• 信噪比1W时92dB

功率提升，噪音减小、失真减小。并且随着功率加到最大，此时也获得了最大的信噪比120dB。播放《波莱罗舞曲》的时候，肯定要音量全开，而M33从始至终有着更低的底噪。

如前文所述，A类功放的优势，就是线性极佳，两根水管同时开。D类功放采用脉冲的方式重建波形。Purifi就是按照功放最基础的原理，发现并调整了D类功放每一个看似很小环节的非线性问题，改善非线性失真，让声音的细节和透明度达到了令人震惊的A类功放的高度。并且外媒声称，不同于有些功放的高解析却易于疲劳，M33的声音是完全放松与自然流露的，久听不厌。

Hi-Fi音响以通透性论价格。M32的通透性，已经令我十分震惊。M33比M32还要通透，并且自然，这样我非常好奇，究竟会是个什么样子，是否会有动圈到静电耳机般的提升呢？敬请期待M33实测。