MEDGAZER

圖片來源

經過近一年的沉寂之後，SONY終於在2014/10/07發表了一體機的三代傳人－PHA-3。除了下重本改用支援8聲道的ES9018 DAC晶片作為核心之外，還搭載了硬體DSEE HX機能，得以對破壞式壓縮的檔案進行補正。不過，光是這些自然不能滿足頂級玩家的胃口，因此原廠還在PHA-3身上搭載了一個終極武器－平衡輸出。究竟什麼是平衡輸出? 對於音質的影響如何? 就由本篇文章來告訴您。

SONY PHA三代比較

PHA系列是SONY旗下一體機產品(同時具有DAC與耳機擴大機功能)的代稱。隨著產品更迭，自然在用料與機能上有些許改變。以下列出三代產品的規格給各位比較、參考：

看上方的表格看到眼花了嗎?

簡而言之，PHA-2相對於PHA-1增加的功能為：

Line out機能

PCM解碼升級(192kHz/24bit VS 96kHz/24bit)

DSD解碼

可搭配新世代Walkman(F880系列、ZX1)使用

而PHA-3相對於PHA-2增加的功能為：

PCM解碼升級(384kHz/32bit VS 192kHz/24bit)

平衡輸出(3.5mm 4極插頭*2)

OPT IN (Optical in)光纖傳輸機能

DSEE HX補正機能

至於平衡輸出是什麼? 在討論這個問題前，我們先來看看工程師在研發新品時需要面對的大難題－雜訊。

雜訊的來源

相信幾乎所有人在聽音樂時都有類似經驗－在曲目美妙的音符之下，細聽即可聽到沙沙的聲音，而在曲目更換間沉寂的襯托下更是明顯。程度輕微者音樂一播尚可無視，嚴重者甚至連樂曲都有”毛刺感”，而這，就是雜訊。

至於為何會產生雜訊呢? 以下列出幾個常見的原因：

電流供應品質差

在音響玩家的術語中，平平是電流，就有”乾淨”與”髒”的分別。所謂”髒”的電流便是摻有多餘波動的電流(理想的直流電在示波器上是一條直線，而交流電則是條正弦波)。舉例而言，桌上型電腦的USB供電品質並不好，因為其帶有來自於電力供應商與電源供應器的雜訊。至於電池則為理想的電流來源。

導體存在雜質

若是導線中的導體存在有過多雜質，在傳輸訊號時便會產生過多的耗損，進而使接收端收到的訊號品質不佳。此外，導體不均質的結果亦會導致電阻不均，進而產生雜訊。

電磁屏蔽與接地失敗

若是各位看過優秀的DAC或音效卡，必然會發現其在處理核心附近會有金屬製的外殼(一體機則可能直接選擇金屬機身)。這些外殼除了提供保護之外，更是屏蔽外界電磁訊號(如WiFi、微波爐，甚至是日光燈)干擾的大功臣。如果這些基本條件沒有做好也會導致雜訊。此外，外殼與機體本身的線路亦需要妥善接地，才可將雜訊送至最大的回收場－地球。

熱雜訊的生成

正如同拿相機與烤肉爐硬幹會造成雜訊破表一般，熱也是導致雜訊的因素之一。原因則在於電子於傳遞訊息時受到外部的能量影響，進而造成訊息傳遞失敗。

宇宙射線(無誤)

雖然講這個有點瞎，但就算受到地球保護，我們依然會接受來自宇宙的輻射能量，而這對儀器也是有影響的(雖然很小就是了…)

想當然耳，雜訊除了會使各位的耳朵感到不悅之外，在精密儀器上更是個大災難。因此盡可能地消除雜訊便是工程師(與音響玩家)的任務。以下則列出相對應的解決方案給各位參考：

提升電源品質

對於小功率的機體(如隨身播放器)而言，使用優秀的電池便是最佳解，至於DAC也可考慮使用USB電源分接線，讓訊號與電源分離，進而從外接電池汲取電源。至於需要插電的電器，依照要求的電源品質可使用濾波排插、電源專線(不與其他電器共用)，以及來自於”電池”的解決方案－在線式(On line) UPS

使用優秀的導體

除了在電路板上下重本外，在導線中使用良好的材質自然也是關鍵。常見的材質種類有純銀、銅鍍銀、無氧銅(OFC)、單晶無氧銅(PCOCC)等

在此順道告訴各位無氧銅純度的辨識方式－”N”。

以實例說明，若一條OFC的純度為6N，代表其中含銅的純度為99.9999% (有6個9，所以稱做6N)。

目前量產品中可達到的最高純度為8N(99.999999%)

妥善接地與電磁屏蔽(EMI Shield)

接地與屏蔽的重要性方才已提過，在此便不贅述。屏蔽用的金屬外殼正式名稱為”電磁干擾遮罩” (Electromagnetic Interference Shield，簡稱EMI Shield)

至於無所不在的熱雜訊以及未知來源的雜訊該如何處理呢? 該是平衡輸出機能登場的時候了!

平衡輸出的原理

標準3.5mm耳機插頭接點定義(圖片來源)

一般我們應用的類比輸出皆為”非平衡輸出”，顧名思義，單聲道的組成只有”訊號端”與”接地端”，如下圖中”Unbalanced System”的部分：

非平衡與平衡輸出之原理(圖片來源)

在非平衡系統(Unbalanced System)中，不管訊號的供給端處理得再怎麼完美，傳遞路徑中產生的雜訊都會直接呈現於接收端，進而功虧一簣。

而在平衡系統(Balanced System，上圖中的下半)中，供給端發出訊號時，單聲道的組成將會分為”Hot”與”Cold”

“Hot”端與欲傳遞的訊號相符

“Cold”端與欲傳遞的訊號完全相反

因此，若將欲傳遞的訊號設為A，則Hot = A, Cold = -A

在傳遞過程中，兩者皆受到同樣的雜訊(設為n)干擾，因此在傳輸至接收端時：

Hot = A+n

Cold = -A+n

支援平衡輸出的接收端此時會將Cold訊號反向後與Hot相加，因此接收端得到的訊號為：

Hot + (-Cold) = Hot - Cold = (A+n) - (-A+n) = A+n+A-n = 2A

雜訊在平衡輸出的處理之下消失了!!

除了獲得消除雜訊的效果外，由於訊號在最終處理時相疊加，因此得到的能量為原本輸出的2倍。因此平衡輸出尚有大推力的優勢，而這亦可由PHA-3的規格看出(平衡連接：32 Ohm時約320 mW + 320 mW，1 %失真)

結論

PHA-3電路板－正面(圖片來源)

PHA-3電路板－反面(圖片來源)

看完此篇文章後，相信各位對平衡輸出有更進一步的認識。嚴格說起來，平衡輸出並不是什麼新技術，在發燒器材界也已有不少器材導入。不過SONY這次的引進對眾人的意義依然不可小覷－正如同行動通訊是由軍事用途發展而來一般，當平衡輸出由發燒族群才知曉的名詞轉化為”PHA-3”這台能見度高的設備時，其引起的後續效應必然不同凡響。

本次的技術解析到此結束，感謝收看。若您有相關心得或疑問也歡迎於文末回覆、分享喔~