原创 从技术角度理解耳机放大器

从个人听感出发，每个人感觉不同，永远争论不出什么结果，但是对于理论的推导应该是科学的，而不是个人的想象，最近很多的讨论中一些技术派的人士写了不少有价值的东西，埋没了太可惜，所以整理出来，让大家从技术的角度去理解耳机放大器。至于能否听得出差别，听出多少差别那是主观的事，和个人发烧经验与程度有关，这里不予讨论。

【曹营名将】

first，必须搞清楚一个问题，音量足够大说明什么？
从电的角度来看，说明输出的能量够大，对于某种特定阻抗的负载来说，就是电压峰峰值够大。
对于输出的音质来说，音量几乎不带有任何意义。
因为任何的模拟放大电路都有其线性工作区间，过了这个区间，电路仍然有放大作用，只不过变成了非线性放大，什么交调、杂散都起来了。
因此单纯地音量够大，并不能说明此时输出品质是最理想的。

secend，任何电路只有在理想负载的情况下才能达到理想工作状态。
设计输出阻抗600欧的系统拖32欧的耳机不一定好，设计输出阻抗32欧的系统拖600欧的负载也肯定有问题。
为什么？因为阻抗匹配。
任何一个放大器系统在设计时都不是针对任意负载的，一般来说都有个理想的负载。通常来说负载跟系统的工作点是直接挂钩的，负载的改变会导致工作点的偏移，如果系统工作点偏移出线性区，或者处在很边缘的位置，那么在进行信号放大的时候，就会出现失真。
设计良好的放大器系统有很宽的线性范围，因而能够驱动许多阻抗不同的负载，但从设计的角度考虑，过多考虑负载的变动，势必引入一系列外围器件，导致电热噪声的放大累积。所以负载范围不可能无限制地大，一般来说只有在理想负载的情况下，放大系统才能达到最佳的设计指标。因此即便是很好的系统，我觉得也不应该随便挂不匹配的负载，为了达到理想的效果，在使用之前最好还是考虑一下阻抗匹配的问题。

这也就解释了耳放也好，随身听也好，功放也好，不一定上了就好。如果阻抗不匹配，那么就会出现失真，加了放大器可能反而不好。如果阻抗匹配，那么就能在一定程度上降低失真的影响，产生纯净的放音效果。
本质上，如果忽略音效处理和功率匹配和放大的问题，随身听/台机+放 的系统可以近似地认为是一个阻抗变换匹配系统。根据自己的耳机负载特性选择放大系统，就可以获得较好的效果（说起来容易做起来难，呵呵呵）

与诸位兄弟共勉。


【DAVID_LIN】 (電光火石廠工)

電子學,聲頻電路上所謂"阻抗匹配"良好,不是指放大器的輸出阻抗(Zo)=負載電阻(loading)而是應該Zo遠小於負載,這樣才能作出良好的匹配.不至產生失真.
負載/輸出阻抗=阻尼係數(Damping Factor)

http://publish.it168.com/cword/1462.shtml

多少DF才算夠?下面這篇翻譯文章可作參考:

http://www.diyzone.net/diy/20010828001.htm

個人不同意可用DF的量來調音,因為這樣做(指降低DF)很容易造成失真-而且是源自驅動力不足,完全背離採用耳機放大器的原意,請參考.

一些音響雜誌常傳出錯誤的觀念,"阻抗匹配"一辭便是誤解,請大家明察.


【曹营名将】

電光火石廠工 兄弟的话正解。
输出阻抗与负载的确不是一个概念，俺在这里乱说，有失严谨，道个歉，希望没有影响大家的理解。

至于“阻抗匹配”倒不一定算是错误，尽管也不算严谨。一般的概念上，我们提到的“阻抗匹配”经常是指通过某种办法改变某个网络或者系统的输入输出阻抗，使之符合前后级系统工作的需要。
一个典型的例子是：某系统要求后级系统的输入阻抗为50欧姆，常用的办法就是在两级系统之间串联一个双端口网络，使得该网络满足从前级向后看时，输入阻抗约为50欧。
因此我们也不太严谨地把“合理地选择前后级器件（如耳放/耳机或者功放/音箱），使得后级器件的电气特性符合前级器件的带载要求”这样的做法称为“阻抗匹配”。如果后级器件符合得很好，则称为“匹配良好”的，反之则为“匹配不好”。
事实上“阻抗匹配”到处存在于电气网络的连接中，任何输入输出管脚之间的连接都可以用网络的互联来描述，因此也就存在“阻抗匹配”的问题。因此个人以为用“阻抗匹配”来描述放大器和后级器材的部分电气特性应该是可行的（这一点大家可以探讨一下）。

電光火石廠工 兄说的用DF来调音的问题，我支持兄弟的看法。在我所接触过的放大电路中还没有听说过哪种是通过改变整个系统的状态来进行调节的，一方面是兄弟说的失真的问题，另一个问题则是这样的设计是不稳定的，不但单系统难以调节性能，而且无法保证产品的一致性，在工业上根本不可能使用这样的方案。

【DAVID_LIN】 (電光火石廠工)

在高頻與射頻(RF)下探討阻抗匹配(Impedance Match)那與音頻是完全不同的世界!
在聲頻電子訊號(20KHz以下),我們還可將導線,電阻等物視為純電阻,可是到了射頻電路就不行了,此時Impedance Match的最大前題是"完成能量(功率)的最大傳送值"也就是將SWR盡量控制在1,這個部份要用波得圖與等效電路分析來講解才"容易"明白

http://www.maxim-ic.com.cn/appnotes.cfm/appnote_number/742

這是高級電子(電磁)學的基礎,與音頻(低頻)電路完全不同.

簡單一點講,網路配線與RF電路中所談到的"阻抗匹配",在參數控制與線路分析上與低頻放大器級與級之間的"阻抗匹配"其論點完全不同(除了有要讓功率傳送效率更高的共識),所要面對的問題也不同,只是同名而已;所以不能引用不同頻域的"作法"與原則來解釋另一方.舉例來說,音頻下所使用的同軸電纜,不管其特性阻抗是50ohms~75ohms,都不會引發駐波比(SWR)過高的問題,可是給網路或有線電視或無線電台使用,就要十分小心不能混用,請參考.

在音頻電路下,萬萬不可說放大器輸出阻抗=負載"效率最好"就算了!
因為那只是教科書上的"理想狀態" 也是電路分析裏一個局限條件下的"觀察結果"
是完全不看失真與頻寬表現的狹義解說.朋友們要小心引用與說明


【曹营名将】

电光 兄的说法是不是应该修正一下？
从纯信号传输的角度来看，无论是音频电信号还是高频电信号，本质上都是一样的，对于射频信号存在的问题，音频电信号一样也存在——只不过由于音频信号的频率远低于射频信号，分布参数对其的影响非常小罢了。
本质上，分析音频电路和高频电路所使用的基本理论是一样的，只不过对电路描述的精确程度不同，所使用的方法也有所区别而已。可是有一点，在高级的音频电路设计中我们使用的是和射频电路设计一样的设计软件和极其类似的电路模型，分布参数是必须考虑的，单纯用集总参数模型设计音频电路得不到最佳的电路。

至于“效率最好”则与音频放大电路的最佳工作点是两码事。效率最好一般用在传输网络的描述中，跟有源放大电路的工作状态没有截然的关系。事实上有源放大电路的工作牵扯到许多因素，设计时必须综合考虑，在各个因素间取得平衡，才能得到近似最优的工作状态，有时候“效率”往往不一定是最佳的。