異想天開的直流放大器？
交連電容可不能亂拔！
很多人總覺得交連電容為訊號必經之處，會影響音質，但卻沒仔細想過，在拔除電容之後，是否帶來更多困擾呢？
文
/曾錦桐
在我們裝機時，通常會在DAC或前級的輸出端上串一個數uF的交連電容，其數值大約在3.3uF左右，目的則是為了『阻隔直流』，避免直流從DAC流到前級，經過前級放大後，進入後級，經過後級放大後，直接進入喇叭。
初學者的疑問應該是：為什麼要阻隔直流？
因為直流進入喇叭後，會對鐵芯產生磁化現象，就像小學實驗的電磁鐵一樣，普通鐵釘繞上幾圈漆包線，漆包線通電，磁性就來，但通電太久的弊病是：鐵釘會帶有固定磁性！這樣一來，電磁鐵就不再是通電來磁，而是不通電有磁性，通了電也有磁力，一收一放的控制力頓失。同樣的道理，如果喇叭線圈始終通過一定的電流（方向一致最糟糕），就會使得線圈包覆的『鐵柱』（這很難講清楚。這塊鐵柱與外圍磁鐵共同包夾線圈，可使得通過線圈的磁力線更為勻稱）帶有磁性，然後通過線圈的磁力線明顯受到干擾，不再勻稱，形成嚴重的失真。
上述的情況，是直流不高的狀況。換句話說，如果後級輸出直流不太高時，只有幾伏特，那也只會造成喇叭的嚴重失真。
最嚴重的狀況是，直流太大，造成喇叭線圈無法散熱而燒毀。對一個八歐姆的喇叭來說，如果上頭出現
8V直流，就會產生1W的熱量（P=IV=V/R*V）。1W算什麼？別得意，這個1W可是連續不斷的，有空請各位讀者看看一般單體承受功率，有多高？一般聽到震耳欲聾時的音量，也未必比得上8V直流的連續衝擊。更糟糕的是，當擴大機『出搥』時，通常輸出直流不只是8V，而是一瞬間沖上20V、30V、50V！面對這樣的衝擊，除非您是快手，可以一手拔掉喇叭線，不然就得面臨喇叭燒毀的慘劇。所以我們得到一個結論：不解決直流，輕則喇叭失真，重則燒喇叭，您選哪一個？
如果一個簡單的電容能夠隔絕直流，何必省掉？就為了一個直流放大器（
DC放大器）的虛名？初學者的第二個疑問是：什麼是直流放大器？
一般來說，無論是前級、後級，頻率響應下限總會有限制的。您的擴大機可以重播到
20Hz、10Hz還是乾脆直奔0Hz？這個0Hz就是半點振動也沒有，一個不振動的電壓，當然就是直流了。所以直流放大器的另一個含意是：可以再生低得不得了的低頻，甚至連直流都能再生。假設一部直流放大設計的後級增益為（增益就是放大率）20倍，輸入1V直流，就會在輸出端呈現20V直流。對，這20V就是破壞喇叭的頭號殺手。讓我們危言聳聽一下，假設您是直流放大器的崇拜者，前級、後級電路都是莫名其妙裝起來的，放大倍率如下：
直流放大的前級：
10倍（也就是20LOG10=20dB）直流放大的後級：
20倍（也就是20LOG20=請自行計算）如果
CD唱盤或DAC的類比輸出端跑出0.1V的直流（其實這個直流輸出值不大），則『直流前級』輸出端看到的直流為10*0.1=1V，輸入『直流後級』，就會跑出1*20=20V的直流電壓！嚴不嚴重？當然非常嚴重。初學者的第三個疑問是：多少的直流電壓是可容許的？
這點見仁見智，但對我來說，會盡可能的將『最末一級放大』輸出直流控制在
0.1V以內，換句話說，進入喇叭的直流電壓不應超過0.1V才對。在我們實際裝機時，會特別注意兩點：第一，是每個電路的輸出直流都在0.1V以內，前級、後級、DAC均如此。第二，如果沒有必要的話，就不必強求直流放大的能力，否則一級、一級放大下來，就算DAC只輸出0.1V直流也可能釀成慘劇。初學者的第四個疑問是：直流放大器，不是拔掉電容就可以了？
電子學是一門成熟而有歷史的學問，且易學而難精，如果直流放大器就是拔拔電容這樣簡單，那天下全都是直流放大器了！
在討論要拔掉哪個電容之前，我們先告訴所有初學者一個概念：
電容允許交流訊號通過（包括我們平常聽到的音樂訊號），卻會阻止直流通過。
所以隔絕直流最乾脆的作法，就是把電容串在前級輸出與後級輸入之間（或是
DAC與前級之間，依此類推），這個電容稱為『輸出交連電容』，如果您經常逛DIY ZONE，應該常聽到才對。另外還有一個不可忽視的電容，則是讓放大器徹底喪失放大直流的能力：迴授電容。這個電容位於放大器的反相輸入端到地間，可以構成百分之百的直流迴授。因為它阻隔直流迴授接地的途徑，所以從輸出端冒出的直流，就會全數滾回放大器的反相輸入端，然後產生抵銷的輸出電壓，將輸出端直流降低，注意，是降低而非全數抵銷，因為偵測直流偏差的多寡是由正反相輸入端比較出來的，如果正反相輸入級有誤差，自然無法修正過來。這就像是，如果數學老師壓根就覺得
1+1=3，那教出來的學生肯定不高明。討論至此，相信對初學者而言會有些困難，請耐住性子，看看下面幾點歸納：
- 一部純直流放大器必須具備放大直流的能力。
- 一部純直流放大器必須拔去『迴授電容』與『輸出交連電容』。
- 如果只拔掉『迴授電容』，這部放大器依舊能放大直流，但輸出端的直流會被『輸出交連電容』給阻擋下來，只允許交流訊號通過。
- 如果純直流放大器只裝上『迴授電容』，那無異廢了純直流放大器功夫，立刻喪失放大直流的能力。
- 同上，裝上『迴授電容』後，放大器仍然可能輸出直流（但電壓小得多），因為正反相輸入端的『比較元件』未必徹底配對。
- 這個正反相輸入端的『比較元件』，就是一般所謂差動輸入端的電晶體，單差動兩個、雙差動四個。
請讀者仔細比較『阻隔直流』（輸出交連電容的用途）與徹底喪失放大直流能力（迴授電容的用途），兩者間的差異。
純直流放大器是完美的，但必須許多先天條件的配合，其中最重要的一點，就是放大器必須在不加上『迴授電容』與『輸出交連電容』的前提下，輸出極少、極少的直流電壓。關於這點，必須仰賴半導體配對的技術。特別是輸入級晶體，如果未經過精密的配對，肯定出現上樑不正下樑歪的狀況。在配對晶體時，一般人都會發現
FET比Bipolar難配對，歐美晶體比日製晶體晶體難纏，那用孿生晶體呢？同樣是配對性堪慮。至於號稱超配對的NS LM394，屬於Bipolar，無法在提高輸入阻抗的設計中一展長才。難道真的無解嗎？
更殘酷的是，當您拔掉迴授電容、輸出交連電容，拼了老命配出一兩對晶體後，經然發現中點電壓依舊飄啊飄的。工作溫度、電路板
Layout規劃，甚至實際工作時的不可預知狀態，都是可能影響輸出直流的關鍵。於是，原本在實驗台上穩定的輸出直流，卻可能在實際工作時越偏越遠，甚至裝十部機器就十個樣，毫無穩定性可言。眼尖的讀者不難發現，許多現代前級與後級都大量使用
OP做為主角，特別是優異的JFET輸入型OP，更是各Hi-End廠家爭相採購的目標。這是由於JFET輸入型OP天生具備高輸入阻抗，這對音頻放大來說相當靈活好用，其次，目前OP在製作上採行的Laser Trimming技術（以雷射修整晶圓），可以將OP內部電路的配對性大幅提高，這絕對不是手工一個個配對晶體所能做到，更何況是不配對的狀況？所以在實際應用上，我們應該充分運用
OP的特色，然後再進一步延伸。譬如大功率擴大機，由於好用的高壓、高流OP價格昂貴，因此可以考慮使用OP擔任輸入級，享有免配對的好處，然後再加上若干驅動級、輸出級晶體，架構乾淨俐落，性能更佳。對商品化的量產機來說，除了穩定之外，並且還要考慮到生產時的便利性。如果每部機器都得擔心輸出直流是否飄移、還得每部細調，那人工成本肯定划不來。因此量產機多半會有較為保守的策略，絕對不會省下輸出交連電容與迴授電容。
但對
DIY迷來說，由於機器都是自己裝的，因此容許度高得多。過去迷戀純直流放大器的時代，從前級（唱頭放大器）到後級，一律純直流放大，但我們懂得經常性的檢視電路工作點（可別太依賴喇叭保護器），麻煩的是，只要換個唱頭，輸出直流又得重新調整，實在很困擾。近年來心態有所改變，
DAC與前級維持純直流特性（其實DAC輸出的濾波器，也稱不上純直流，充其量拔掉輸出交連電容罷了！），反正OP別用得太差就是了。但前級身為最後的把關角色，還是加上迴授電容。如果堅持非拔掉迴授電容不可，也該裝上DC SERVO，將輸出直流扣緊在極低的電位上。PS：所謂的輸出直流，老玩家也稱之為中點電壓。調中點，就是將輸出直流調到最接近零的程度。