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综述

你可能熟悉ATI，但或许不熟悉其创始人兼设计师莫里斯·凯斯勒（Morris Kessler）。自莫里斯18岁开始制造放大器以来，他一直致力于设计音响领域最具创新性的功放产品。ATI也为其他公司制造放大器，例如Outlaw、大鹰Theta Digital、大力宝Dynaco、爱琴Adcom、阿拉贡Aragon、快思聪Crestron等。
当AT6007送达的时候，我从像这样担心过快递员。这虽然不是我收到过的最大的包裹，但可能是最重的。我们两个人费了好大劲才把它从货车搬到前门台阶上。还好机器前面板有两个把手将放大器从客厅搬到机柜就容易多了。作为一款前面板上带有他签名的放大器，ATI AT6007是一款全平衡、双变压器、双路电源输入的放大器，拥有高端的制造工艺，堪称一件彰显品位的杰作。更重要的是，它的声音表现也名副其实。
ATI AT6007是一款全平衡放大器，每声道在8欧姆负载下输出300瓦，在4欧姆负载下输出450瓦。全平衡设计降低了总谐波失真（THD），同时提高了信噪比（SNR），它是一款性能卓越的hiend多声道放大器。

亮点

• 可选2至7声道
• ?8欧姆下每声道300瓦，4欧姆下每声道450瓦
• ?全平衡、双变压器、双路电源输入设计
• 强大的功率储备，背景噪音极低
• 搬运起来非常沉重

规格参数

• 通道数：2~7通道
• RMS功率：8Ω负载300瓦每通道（所有通道同时驱动，频率范围 20Hz?20kHz）
• 4Ω负载450瓦每通道（所有通道同时驱动，频率范围 20Hz?20kHz）
• 谐波失真（THD）：频率范围20Hz – 20kHz总谐波失真小于0.03%
• 信噪比：125dB（A加权）
• 功率带宽：5Hz 至 80kHz（+0/-3 dB）
• 通道串扰：大于-80dB（20Hz–20kHz）
• 互调失真（SMPTE 或双音法）：小于 0.03%
• 阻尼系数：400（10Hz~400Hz）
• 远程触发电压：3 – 24 V直流电
• 尺寸（宽× 高 × 深）：440 mm x 241 mm x 502 mm
• 重量：AT6003 43.5KG；AT6007 63.5KG

ATI AT6007七声道功率放大器的设计

AT6007的设计对 ATI 来说相当独特。首先，它有两个放大器模块、两条电源线，甚至还有两个电源开关。机身的前部配备了两个环形变压器，这也导致了AT6007的重量不轻。AT6007的模块化设计将放大声道置于各自的独立电路板上。这使ATI可以减少使用点对点接线（这通常是常见的故障点），并更多地依赖PCB板来提高可靠性。这种设计还支持单独拆卸并更换放大器的某个通道。
这种子板设计使得AT600x系列功放能够支持2到7个声道。AT6002有2个声道，能在8欧姆负载下输出300瓦，在4欧姆负载下输出450瓦。AT6007提供相同的功率，但能输出到7个声道。AT6007配备两路交流输入，每路输入均可从独立电路承载20安培负载，因此拥有充足的驱动功率。
AT6007的内部设计远比我这里介绍的复杂，在测试台实测部分，David A.Rich博士将带你深入解析各项设计的决策以及各自的优缺点。
在外观上，AT6007很简洁。采用黑色磨砂涂层饰面，前面板配有机架把手，方便你放置这台不可思议的猛兽。每个声道都配备RCA和XLR输入，并带有一个开关可进行切换。12V触发器输入支持与前级放大器或接收机联动开机。每个声道都配备五向接线柱，可兼容香蕉插头、Y型插头或裸线。

ATI AT6007七声道功率放大器参数实测

作者：David A. Rich 博士
我们感谢Audio Precision借出用于本次评测的测试设备，测量由Chris Heinonen完成。交流功率的测量采用的是平均功率，而非RMS值（均方根值）。只有交流电流和交流电压采用RMS值。本报告中的所有数据均针对最差情况的通道，在这些测试中，声道匹配度极佳。
该放大器的噪声水平非常低，在输入端接地的情况下，我们在扬声器测得的噪声为17.8?V。该测量值在20Hz至20kHz范围内保持平坦。利用该噪声值，可以计算出不同参考值下的信噪比（SNR）。

• 1V RMS时信噪比为95dB
• 1瓦（8欧姆，2.8V RMS）时信噪比为104dB
• 300瓦（8欧姆，49.2V RMS）时信噪比为128.7dB
• 470瓦（4欧姆，43.3V RMS）时信噪比为127.6dB
  
  300瓦时的128.7dB信噪比相当于21比特，优于目前市面上任何一款DAC。正如你所见，满功率时数值会上升，这会随放大器在削波前的最大摆幅而变化。ATI 6007的最大摆幅为50V RMS。即使使用标准的1瓦参考值，信噪比仍然非常高。我再次强调，这些数值并非加权数值。为了达到这样的噪声水平，必须仔细考虑放大器第一增益级中的每一个噪声源。
  使用RCA输入时，增益为27.1dB（22.55 V/V），8欧姆负载下的频率响应如下所示，为±0.22 dB。
  最差声道在10kHz时的通道串扰为-101.966 dB。
  AT6007在8欧姆负载下的功率输出
  在310瓦（50V RMS）时，两个声道的总谐波失真（THD）为0.012%。总谐波失真+噪声（THD+N）也是0.012%，反映了该设备的低噪声特性。频谱如下：
  
  我们注意到，奇次谐波显著大于偶次谐波，这符合平衡放大器的预期特性。那些间隔120Hz（全波整流器基频）的小尖峰的来源尚不明确。需注意侧音出现在基频测试音（1kHz）及奇次谐波上。
  鉴于失真结构在平衡放大器中的重要性，我将谐波列举如下。奇次谐波在第9次谐波范围内占据主导地位。

下面是一个相同条件下从0Hz到1kHz的频谱图，用于显示可能存在的噪声尖峰。

在-135dB以上未观察到电源噪声尖峰，这对于满功率运行的功率放大器来说是一个非常出色的结果。780Hz和880Hz处的两个尖峰是全波整流器基频（120Hz）围绕1kHz测试音调制产生的。这些调制尖峰的来源尚不清楚，可能来自实验场地。
在最差声道，使用19kHz和20kHz测试时，前三阶互调失真（IMD）值为0.086%。
各阶失真如下所示。1kHz频率的二阶互调失真极低，但18kHz和21kHz频率的三阶互调失真信号高于预期。ATI未提供此项测试的规格参数。
测试信号的二次谐波（38kHz和40kHz）与19kHz及20kHz测试信号发生互调，产生18kHz和21kHz的三阶互调信号（请注意互调失真阶次与谐波阶次不同）。19kHz与20kHz的二次谐波衰减达-80dB，因此尚不明确导致下述三阶互调信号值产生的具体原因。

接下来，我们将功率降低到8欧姆负载下12.5瓦（10V RMS），以考察交越失真区域的临界点。12.5瓦的频谱如下，表明这是一个设计精良的功率放大器。

总谐波失真为0.0047%。正如平衡功率放大器所预期的那样，奇次谐波占主导地位，主要是三次谐波，为0.0038%。五次谐波为0.0021%，七次谐波为0.0011%，九次谐波为0.001%。
在3.1瓦（5V RMS）时，由于三次谐波增加到0.0044%，总谐波失真上升到0.0051%。

总谐波失真最低值出现在34瓦时，为0.0032%。三次谐波下降了15dB（0.00053%），其他谐波数值与12.5瓦（10V RMS）频谱相似。这时五次谐波占主导地位，为0.002%。

在1.1瓦时，总谐波失真再次开始下降（未显示），并在20毫瓦时达到最小值0.0018%。这表明低电平交越失真得到了很好的抑制。180毫瓦到34瓦之间出现的峰值来源尚不清楚。在1.1瓦时，最大值为0.0052%，这仍然非常低。
在最差声道，12.5瓦时，19kHz/20kHz前三阶互调失真为0.023%。各阶失真如下所示。1kHz二阶互调失真非常低，但请再次注意三阶互调失真的值。

在34瓦功率时，总谐波失真最低，此时19kHz/20kHz互调失真为0.037%，在3.1瓦功率时为0.023%。
19kHz/20kHz互调失真随功率单调递减，但在所有情况下都显著高于1kHz的总谐波失真。这种显著差异并不常见。
AT6007在4欧姆负载下的功率输出
在4欧姆负载下，20Hz–20kHz频率响应为±0.293dB，在10kHz时的通道串扰为81.518dB，均为最差声道数据。

以下频谱是在4欧姆负载下470瓦（43.3V RMS）时测得。

总谐波失真+噪声比为0.019%，总谐波失真也是0.019%，再次印证了放大器的低噪声特性。
我们再次注意到，奇次谐波显著大于偶次谐波，这符合平衡放大器的预期表现。与电源相关的侧音的来源尚不清楚。与之前的情况一样，侧音出现在基频测试音（1kHz）和奇次谐波上。
我在下面列出了谐波。只有奇次谐波是显著的。奇次谐波的电平变化不大，直至九次谐波。

以下是相同条件下从0Hz到1kHz的频谱图。

120Hz谐波在-130dB处，这对于满功率运行的功率放大器来说是一个非常出色的结果。两个杂散信号的来源仍然不清楚，它们是全波整流器频率（120Hz）围绕1kHz基频的调制。
在最差声道，19kHz/20kHz前三阶互调失真为0.15%。
各阶失真如下所示。1kHz互调失真非常低，但三阶互调失真高于预期。

接下来，我们将功率降低到4欧姆负载下25瓦（10V RMS）。频谱如下：

总谐波失真为0.0058%。
正如平衡功率放大器所预期的那样，奇次谐波占主导地位，且显著性可延伸至9次谐波。

在49瓦功率下，总谐波失真最低，为0.004%。三次谐波比25瓦的结果低10dB。

在6.2瓦（5V RMS）时，由于三次谐波和五次谐波分别增加了2dB，总谐波失真从12.5瓦时的水平上升至0.0085%。

在2.2瓦时，总谐波失真再次开始下降（未显示），在20毫瓦时达到最低值0.0025%。这表明低电平交越失真得到了很好的抑制。从90毫瓦到49瓦之间的峰值来源尚不清楚，但0.0084%的最大值水平很低。
在25瓦时，19kHz/20kHz前三阶互调失真为0.035%。
各阶失真如下所示。请再次注意三阶互调失真（18kHz和21kHz）的值。

在49瓦时，19kHz/20kHz前三阶互调失真为0.035%；在6.2瓦时，也为0.035%。
19kHz/20kHz互调失真在49瓦到5瓦之间保持恒定。
总之，AT6007表现的唯一瑕疵是19kHz/20kHz互调失真测试值高于预期，而ATI未对此项进行说明。该放大器的频谱性能清楚地显示了全平衡拓扑结构的优势，并且无论我们观察哪个电平，1kHz的总谐波失真都很低。满功率时的电源噪声几乎不存在，这让一些前级放大器设计师感到羞愧。该放大器的噪声水平极低，信噪比达到了与数字组件21比特有效电平相当的水平。

ATI AT6007七声道功率放大器听感测试

无论功放的功率有多大，我们能聆听的音量是有限度的。尽管存在这个限制，ATI AT6007拥有我听过的所有放大器中最大的动态范围，因为当它安静时，是死寂般的安静。我可以将耳朵贴近锐威Revel F208的高音单元，在系统空闲时什么也听不到，甚至连一丝电流声都没有。在我的系统中，从未有过如此安静的功放。功放本身也极其安静（物理结构本身不产生噪音）。很多功放运行时都会发出轻微的声音，但通常会被音乐声掩盖。AT6007如此安静，如果不是前面有LED指示灯，你甚至感觉不到它正在运行。
使用声韵AURALiC Vega播放Led Zeppelin的高分辨率母带时，AT6007毫无压力地演绎了这些经典再版专辑。从《Whole Lotta Love》的开场和弦到最后一个音符，每个音符都清晰精确。当输出推到高电平时，Revel F208的双8寸低音单元会让接收机感到吃力，即便高端机型亦不例外。但AT6007却轻松应对，在演绎 Plant、Page、Bonham 和 Jones的经典佳作时，没有任何刺耳或失真的情况。

ATI还表示，AT6007的设计旨在满足现代电影原声带的需求。那么，为何不将声压调至参考级电平（85dB，峰值105dB）并聆听一番呢？当怪兽在《环太平洋》的开场中袭击旧金山时，一声低沉的咆哮充满了我的听音室，把我吓得魂飞魄散。虽然这部电影我已经看过十几次了，按理说应该不会再让我感到惊讶，但它却以一种前所未有的方式充满了我的房间，成功地做到了这一点。这声咆哮甚至吵醒了睡在楼上两层的孩子们。
对于女声演绎，AT6007将人声的清晰度展现得淋漓尽致。与我的宝丽音Parasound Halo A31相比，ATI AT6007消除了声音中的颗粒感。人声如同黄昏时分温暖的苍穹，比以往更加丝滑细腻。Natalie Merchant在《Carnival》中的演唱比我以往听到的更加出色，而我每周至少都会听一遍这首歌。A31 本身就是一款不错的功放，但AT6007搭配锐威Revel F208时解析力要略胜一筹。
AT6007的一个独特之处在于其巨大的储备功率。即使我关闭功放，它也能凭借储存的额外电流继续播放音乐10-15秒。有了AT6007，你担心的应该是酒架上的玻璃杯会不会掉下来，而不是功放功率足不足够。
我尽可能地尝试把AT6007推到极限，包括播放金属乐队——Metallica的曲目。没问题。Massive Attack和他们反复出现的40Hz音符输入到锐威Revel F208，对ATI来说是小菜一碟。Miles Davis和低音提琴？尽管把音量调大，我一点也不介意。莫里斯·凯斯勒（Morris Kessler）把他的名字印在了AT6007的前面板上，所以我知道我可以尽情发挥。我就是没办法让这台功放失去控制。

详解AT6007的设计技术

ATI提供了完整的电路图。我感谢他们如此坦诚地分享设计方案。
ATI AT6007是一个全平衡同相放大器，如果你想要在放大器前端不增加额外缓冲级的情况下获得低噪声，那么这就是你需要采用的方案。
同样，正如入门文章中详细解释的那样，平衡同相放大器的问题在于它需要两个正输入和两个负输入。集成电路设计领域的解决方案无法直接应用于分立式功率放大器。分立式设计中各个元件的匹配问题是必须攻克的最关键挑战。我见过的最好的分立式解决方案发表在下面的参考文献中，并在入门文章中进行了详细讨论。
Bongiorno, J. “Ampzilla III” The Audio Amateur 15.4 (1984年9月)：7 — 19
除了配套的四输入核心电路之外，这是一个纯粹的莫里斯·凯斯勒（Morris Kessler）设计。由于篇幅有限，我无法在此详细讨论这位设计师。莫里斯值得我们投入更多笔墨，你可以在ATI网站上找到一篇长达16页的对他的采访文章。
www.ati-amp.com/about.php
莫里斯是一位你可能从未听说过的功放设计大师。他为人低调，让产品本身说话。他从事功放设计已有50年之久。
我在CEDIA展会上与莫里斯进行了数小时深入交流，探讨了他的设计理念，并详细剖析了ATI6007的电路设计。这并非一个轻易就能揭开秘密的电路，尽管我多年来一直在研究这种拓扑结构，但在为本次评测进行研究的过程中，还是发现了ATI6007方案中的一些细节。
高可靠性设计方法
莫里斯设计的独特之处在于其结实耐用。自1963年以来，他已生产了50万台功放，声道数量从两声道到十六声道不等。如此庞大的产量，绝不能承受功放频繁返厂维修的风险。
输出级是最需要注意以避免维修的区域。输出级中的晶体管负责驱动电流流向负载并耗散热损耗。输出晶体管的数据手册提供了复杂的曲线，用于设置晶体管的安全工作区（SOA）。
Cordell, B. Audio Power Amplifiers McGraw Hill, 2011, 186 — 190
选择一款性能稳定的晶体管是第一步，需要持续监测输出晶体管的电压和电流，以确定是否超过安全工作区，最后一步是稳定晶体管的热特性。莫里斯强调寻找性能稳定的输出晶体管，而非规格参数略高的晶体管。
使用安森美半导体（ON Semiconductors）的ThermalTrak晶体管可以显著改善放大器的热稳定性，该晶体管将热反馈二极管与输出器件集成在同一芯片上。与二极管安装在散热器上相比，热反馈要快得多。此外，它们与晶体管完全匹配。由于热反馈速度极快，甚至能在低频段有效降低放大器失真。
http://www.ben.cz/\_d/datasheet/thermaltrak-an.pdf
功率放大器的单位电压增益电流放大级必须设计成具有良好的线性度。虽然有很多提高线性度的输出级设计方案，但有些方案可能会因负载不同而产生寄生振荡。一些纸面上看起来不错的方案，如果到货的晶体管参数与原型所用晶体管的参数不匹配，甚至可能在未连接负载的情况下就出现振荡。
莫里斯电流输出级设计采用三射极跟随器配置，并用大量无源元件包围输出级以防止寄生振荡。ATI6007中的保护电路也能检测寄生振荡并关闭放大器。大多数放大器在扬声器端子出现高频振荡时没有保护机制。
电流放大器的输出级由4个并联的晶体管组成。由于这是一个平衡互补电路，因此在两个扬声器端子上共连接了16个晶体管。扬声器端子两侧各有8个晶体管。

在ATI6007中，整个放大器被光耦合器包围，连接至保护电路。通过光信号传输的信息包括输出级电流、输出晶体管电压以及是否存在高频振荡。
如果保护电路在光耦合器的另一侧检测到任何故障，差分对尾电流源就会被关闭。这会使整个放大器的电流消耗接近零，从而迅速保护自身免受外部故障的影响。与可能需要额外电路才能实现此功能的CMOS模拟运算放大器不同，双极型运算放大器由于没有基极电流而被冻结。切断放大器偏置电流的电路也采用了光隔离。同时，待机继电器会断开电源轨。过热关断也是保护系统的一部分。
如果故障发生在功放外部，例如扬声器端子短路或输出晶体管运行超出安全工作区，保护机制会重新启动，等待用户修复短路或解决其他问题。如果问题发生在功放内部，例如罕见的输出晶体管短路，保护电路会在重新启动时检测到电流，并保持所有功能关闭，直到设备修复为止。如果在功放进入保护模式后重新启动电源，它将再次执行整个过程并最终关闭。
虽然这种情况在某些功放中较为罕见，但输出晶体管的故障可能会在扬声器端子上施加较大的直流电压而导致扬声器损坏。此时，保护机制的反应速度不足以使功放停止工作。
ATI Signature系列功放的保护系统与功放本体完全采用光隔离，因此无需在功放输出端和扬声器端子之间安装继电器。这个继电器本身也可能是一个故障源。需要注意的是，有些功放出于影响音质的考虑而省略了继电器，但并未采取任何措施来确保移除继电器后功放不会损坏扬声器。
光耦合器另一侧的保护电路会计算放大器在输出器件两端存在高电压时，大电流持续流经的时间。这种情况可能是由复杂的扬声器负载引起的。保护电路只有在超出安全工作区时才会启动。某些保护电路的触发过于敏感。

共模反馈、直流伺服及其他电路亮点

四输入核心级电路有一个有趣的特性：其交流共模抑制比很高，但没有直流抑制能力。同时移动两个输入基极端子（+和-）时，扬声器端子在极低频下也会同步移动。向+和-输入基极端子施加差分直流信号会导致扬声器端子的差分移动。因此，基极端子输入对可以实现对扬声器直流电压的四象限控制。
共模反馈由负反馈环路中连接到两个基极端子的扬声器端子处的直流伺服电路设置。直流伺服电路还会将输出端的差分直流电压调整为0。对于不熟悉直流伺服电路的读者，以下是相关参考资料。
Cordell, B. Audio Power Amplifiers McGraw Hill, 2011, 第8章
正如入门文章中提到的，放大器输入端的反馈电阻（在同相情况下连接到地）必须具有非常低的阻值。这带来了一个问题。通常，会有一个直流阻隔电容与接地反馈电阻串联。这会将放大器的增益从直流到1，将扬声器端子的偏移电压降至差分对偏移电压的低水平。对于100-200欧姆范围内的反馈电阻，电容将非常大并引入失真。直流伺服用在ATI Signature系列放大器中，消除了反馈回路中对大容量电解电容的需求。
输出级采用非稳压电源轨供电，电压增益级则使用稳压电源轨。这种设计方法有助于抑制电源噪声，但如果电源轨没有以适当的顺序开启，则可能引发问题，需要增加额外电路。
ATI6007采用全互补设计，这意味着整个电路中每个PNP晶体管都匹配一个NPN晶体管。电压增益级由四个输入差分核心组成，末端连接电阻。互补电路设计至关重要，因为它可以抵消核心中的一些直流偏移。第二电压增益级是一个标准的差分对，分别位于正电源轨和负电源轨上。第二级差分对的互补集电极通过输出级基极扩展电路（VBE 倍增器）连接。设置输出级偏置电流的基极扩展电路使用了ThermalTrak输出器件中的二极管。在AT6007中，基极扩展电路也采用了互补设计。
无需额外电路级即可实现平衡到单端转换
尽管这款放大器是全平衡的，但大多数用户会使用RCA输入，因为他们前级放大器很可能只有单端RCA输出插孔。标准做法是在放大器前增加一个电路，将单端信号转换为差分信号。理想情况下，应该将一个输入直接连接到放大器，并将另一个输入接地，但这会使放大器不平衡。相比于将基极接地的一侧，输入侧的闭环增益会更高。在AT6007中，接地输入侧的反馈增益会发生变化，以使放大器恢复平衡。继电器会切换电阻器，从而平衡放大器。
像任何单端转平衡转换器一样，放大器的差分对电流源（尾源）上会出现共模电压。该电压等于输入电压。在平衡模式下，电流源上没有共模电压。

低噪声设计
为了优化放大器以达到我们测量得到的满功率信噪比130dB，必须考虑所有噪声源。大多数噪声来自电压增益的第一级。低噪声晶体管必不可少，但在功率放大器中，它们可能会承受高电压（例如AT6007），这限制了晶体管的选择范围。当设计像AT6007这样的极低噪声放大器时，电阻的噪声可能高于热噪声计算的预期值。在ATI放大器中，选用了专门挑选的低噪声金属膜电阻。
低噪声还需要非常精细的电路板布局，包括尽可能降低电路板电阻。电源稳压和去耦不仅要产生稳定的直流电压，而且必须在整个音频频段内保持低噪声。电路的电源抑制比必须非常高，这就要求电路板上的所有走线都经过精心匹配和屏蔽。在测量部分，即使在满功率下，我们也几乎没有观察到任何噪声尖峰。这对于高信噪比的设计来说并不意外。ATI 自行设计变压器也对此有所帮助。

关于ATI AT6007七声道功率放大器评测的结论

ATI AT6007完全配得上其Signature（签名）系列的称号。它是功率放大器领域的巨人，我未曾试过这么高兴能拥有这样一款带有机架把手的产品。无论我播放何种音乐，它都能从容应对。凭借其卓越的工程血统和精湛工艺，我确信它不会在高强度运行下出现故障。令我惊讶的是，它在空闲状态下竟然如此安静。
其模块化设计意味着它能够满足任何家庭影院的声道需求。在本次评测中，我对AT6007 毫无挑剔之处。它处理了我所有的测试，从音乐、电影到Audio Precision测试。你可能遇到的唯一问题是如何搬运它。不过对功率放大器而言，重量恰恰是品质的保证。
如果你以前不了解ATI 和莫里斯·凯斯勒（Morris Kessler），你应该去了解一下。ATI AT6007 Signature系列功放是一款高端功放，其设计初衷就是让用户终生满意，无需更换。