耳机放大器基础知识

欢迎来到《高保真耳机放大器》（50403051）任课教师:黄建宇[e-mail]课件发布Bb平台：电子技术实验（III）（高频）耳机放大器基础知识课程安排•了解学生知识结构，制定培养计划•耳机基础知识介绍•耳机放大器基础知识介绍•学生根据自身情况，确定耳机放大器方案•完成作品，上交总结报告。•特别说明：如果你想参加2013年的电子大赛，或者选择的电路较难，可以延长至学期末。主要内容•耳机的性能指标•耳机放大器的作用•耳机放大器简介•课外作业耳机的性能指标频率响应（FrequencyResponse）•频率所对应的灵敏度数值就是频率响应，绘制成图像就是频率响应曲线。从低频到高频给一个相同电压的扫频信号，耳机出来的声压大小。•15-25000Hz/-10dB的意思是指：高频和低频分别延伸到15Hz和25KHz时，声压相对于1kHz,已降低了10dB(3dB是2倍，10dB是10倍)，所以，15-25000Hz/-10dB的耳机不一定比30-18000Hz/-3dB的耳机好。对这个指标“/”号后面的数字非常重要，敢标-3dB的绝对是大厂精品HIFI，很多国产耳机，频响指标一律为20-20K,很不负责还不写-3dB还是-10dB,还是-30dB!!!,耳机的性能指标阻抗（Impedance）•注意与电阻含义的区别，在直流电（DC）的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，但是在交流电（AC）的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，而我们日常所说的阻抗是电阻与电抗在向量上的和。•交流全频段阻抗很难标，所以，一般用直流阻抗或1khz频点下的交流阻抗标出，阻抗大小与音质并无直接关系。但低阻耳机若耳机线阻大或屏蔽不好，较容易造成左右声道的高频隔离度不好，直接影响到声场和定位。耳机的性能指标灵敏度（Sensitivity）•有两种灵敏度标法：dB/Vrms或dB/mw。在1KHz频率下，用1Vrms（rootmeamsquare，均方值）或1mw驱动耳机，而产生的声压强度。一般灵敏度越高、阻抗越小，耳机越容易出声、越容易驱动。•将dB/mw换算成dB/Vrms：必须知道阻抗。功率=电压平方/电阻，就能根据阻抗、mw，算出电压，然后换算成/1V的灵敏度。需要注意的是，spl声压是20倍的log。如：100dB/mw，32欧的耳机，（0.001w*32欧）=开方（0.032）=0.179V，100dB/mw换算为100dB/0.179Vrms=114.9dB/Vrms•100db/mw16欧=118dB/V，100db/mw32欧=115dB/V，100db/mw60欧=112dB/V，100db/mw120欧=109dB/V，100db/mw300欧=105dB/V，100db/mw600欧=102dB/V，100db/mw1000欧=100dB/V•95dB声压，基本是人耳听音乐稍大音量的平均声压，放大器平均输出功率，就是这个声压下，所对应的功率。耳机的性能指标总谐波失真（THD-Total-Harmonic-Distortion）•总谐波失真是指用信号源输入时，输出信号（谐波及其倍频成分）比输入信号多出的额外谐波成分，通常用百分数来表示。一般说来，1000Hz频率处的总谐波失真最小，因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。所以测试总谐波失真时，是发出1000Hz的声音来检测，这一个值越小越好。•一般这个值很小（小于）1%，但要注意的是，随着音量加大，这个失真指标将迅速增大，在耳机额定功率下听音乐，失真已经很大了。如果耳机听见杂音或破音，THD早超过10%了。耳机的性能指标功率储备•95dB声压，基本是人耳听音乐稍大音量的平均声压，放大器平均输出功率，就是这个声压下，所对应的功率。•因为音乐不是正选波，平均1mW的音乐，会有很多瞬时尖峰，这些尖峰功率可以是平均功率的几倍，也可以是几十倍，放大器功率不足就会把这些尖峰削平，声音就会失真、开衩.....，这就是储备功率的意义：避免把这些尖峰功率抑制掉，对一般音乐而言，10倍功率储备可以满足，对于大动态音乐比如交响乐、打击乐，需要30-50倍功率储备，才能避免波形尖峰被削。•功率储备的另一个意义，是降低放大器谐波失真。功放失真是随着功率增加而增加的，比如10W/8欧/THD=10%的功放，输出10W/8欧失真就10%了，1%失真的功率可能只有3W，0.2%失真的功率会更小，耳放也是类似，1%失真就比较难听了，特别是奇次谐波失真。所以，有些人说：我平时在家听音乐，几瓦功率足够了，没必要买几十瓦的功放浪费，买几瓦的功放就够了，这是不对的。耳机的性能指标耳机放大器的作用(1)放大信号耳机放大器的作用•目前的很多音源，特别是以电池为电源的，为了降低成本、增加播放时间，输出功率都比较小，比如一般CD为10mW左右，有的CD，MD，MP3只有3-5mW，这与50-1000mW额定功率的耳机、耳塞不相适应。虽然正常听音乐时，输出到耳机的功率只要几mW就足够了，低灵敏度的大耳机需要10mW以上，但这里的功率，是平均功率，对于大动态的音乐，峰值功率可能是平均功率的10-30倍，某些交响乐的峰值功率，可达平均功率的50倍以上，因此，1mW的平均输出功率，有时也需要30-50mW的最大输出能力，否则会出现波形削顶失真。这个输出能力，对于很多小功率音源，甚至半数以上声卡，都是达不到的。因此，如果耳机灵敏度不是很高，音源输出功率不是很大，加耳放，对于音质是会有明显提升的。•功率储备的另一个意义，是降低放大器谐波失真。功放失真是随着功率增加而增加的，比如10W/8欧/THD=10%的功放，输出10W/8欧失真就10%了，1%失真的功率可能只有3W，0.2%失真的功率会更小，耳放也是类似，1%失真就比较难听了，特别是奇次谐波失真。所以，有些人说：我平时在家听音乐，几瓦功率足够了，没必要买几十瓦的功放浪费，买几瓦的功放就够了，这是不对的。耳机放大器的作用(2)匹配阻抗耳机放大器的作用•如今的绝大部分声卡，都没有了耳机输出插孔，只有LINEOUT插孔。但大部分人，仍直接将耳机插入LINEOUT插孔听音乐，其实这是不妥的。LINEOUT输出阻抗很高，一般在数百至几千欧，接入功放或者耳放，阻抗可以完全匹配，接入几十欧的耳机，影响音质在所难免，而且，很多声卡输出电容只有100uF左右，甚至47uF，接入低阻耳机，会对低音信号造成严重衰减。例如：47uF输出电容的声卡，接32欧耳机，低频截止频率在110Hz，也就是说，110Hz以下的低音，将被严重衰减，此时加耳放，对于音质的提升效果将会很明显。(3)调音作用耳机放大器的作用•a，调音为了更加保真保真，是整个听音系统的事，除了耳放，还包括录音、音乐制作、音源器材、耳机（或音箱）、人耳，还有相关线材，而不仅仅是耳放1个环节的事，如果其他环节有了不可避免的失真，是有可能通过耳放调音来补偿的，虽然耳放不保真了，但整个听音系统会更加保真。例如：DT231耳机素质虽然较高，但其频响不是很平坦，中频2.5-4.5k凹陷造成人声听感靠后，100Hz以下衰减过快，造成低音偏紧，这需要中频、低频的适当补偿；有些人的耳朵对高频很敏感，或者某些年纪偏大的人，对高频不敏感，这都需要最高频进行适当的衰减或提升，整个听音系统才更加保真。•b，适当的音染。•大家都知道，胆耳放（电子管耳机放大器）的声音比较好听、耐听、有音乐味，但胆耳放失真，比石耳放（晶体管或集成电路耳机放大器）要高1-2个数量级，也就是高几十、几百倍，胆耳放的频响也不保真，两头低中间高。但是，电子管的耦次谐波失真，略微突出的中频，人耳并不反感，甚至有些讨好人耳。耳机放大器简介(1)基本结构耳机放大器简介•1、前置放大器：作用：音源的选择、信号的放大和音质的控制。组成：音源选择电路、输入放大电路和音质控制电路等。•2、功率放大器作用：放大前级送来的音频信号，产生足够大的不失真输出功率，推动扬声器发声。组成：激励级和输出级和保护电路。音源选择输入放大音质控制均衡放大激励级输出级保护电路各种音源扬声器系统前置放大器功率放大器(2)性能指标耳机放大器简介•1、过载音源电动势:高电平输入≥2v,低电平输入≥35mv•2、有效频率范围：40HZ---------16KHZ•3、总谐波失真：小于.05%•4、输出功率：1）输出额定功率:（RMS）1KHZ1%8Ω10Ｗ2）音乐功率（MPD）3）峰值音乐功率（PMPO）(3)功率放大器按输出级和扬声器的连接方式分无输出变压器功放电路OTL无输出电容功放电路OCL桥式推挽功放电路BTL耳机放大器简介•功率放大器的作用：放大来自前置放大器的信号，产生足够大的不失真功率，推动扬声器发声。•功率放大器的分类：按功率管的工作状态分甲类乙类甲乙类课外作业课外作业•1、耳机测试方面的方法，包括方法、软件等。•2、个体人耳的特性的测试方法。•3、音源性能的测试方法，比如你的MP3。•4、确认自己下一步的计划，做什么？怎么做？任课教师:黄建宇[e-mail]课件发布Bb平台：电子技术实验（III）（高频）告一段落，谢谢大家！