Hi all, 這是我在耳機版首發
想藉著J大的文章,也來闡述一下我的看法。
盡量用通俗的方式來講。
湊巧我也是學電的,對於放大器電路的印象
停留在大一的電子實驗與大二的電子學,
如果內容不精確請原諒我,因為已經十年了。
首先我這篇文的目的是想要嘗試回答兩個問題:
1. "放大器的功能是把訊號放大,那與音量旋鈕的放大一樣嗎?"
(其實這也是我最近在看這類的文章,自己的一個疑問)
結論是:不完全一樣
2. 推力是什麼意思?
## 先來講講第一個問題,
我們先來拆解一下電壓訊號(電流訊號也可同理)
Vall = Vdc + vs + vn
這裡的大寫指的是含有DC訊號的意思,小寫指的是小訊號的意思
Vdc :直流電壓,可以理解為湖面的水位
vs :小訊號,一般來說我們所聽到的音樂訊號就是這個,
可以類比為湖面水上的美麗的漣漪
vn :雜訊,可以類比為湖面上的碎浪,比較醜陋
一般的音量旋鈕原理,其實就是顆可變電阻與耳機的輸入阻抗並聯。
所謂的可變電阻,是一種被動元件,也就是它本身的能量完全來自於輸入訊號,
電阻可以類比為水管粗細,電阻越大水管管徑越小,水流(電流)越難通過,
而可變電阻是與耳機輸入阻抗並聯,意思就是在耳機的輸入水管旁邊也接出去一條水管,
我們可以藉由音量旋鈕來調整進入耳機的電流大小,
可變電阻調小時,外接出去的這條水管越大,也就是流進耳機的電流會越少,音量就越小
"重點是,音量旋鈕所控制的電壓或電流訊號指的是Vall"
而講到放大器電路,放大器電路是一種主動元件,
也就是除了輸入輸出的接頭以外,放大器元件本身還會接VDD以及GND,就是電源的意思。
這樣的話,放大器電路本身就有能量的輸入。
"重點在,放大器電路的目的在於維持Vdc的情況下,放大小訊號也就是 vs"
這裡轉換為聽感就是,我們希望音樂訊號被放大。
(這裡所謂的維持Vdc的意思並不代表放大器電路永遠不會調整dc電位,而是不太會去調整
有必要時它們也會利用level shift電路調整Vdc,但大多數的放大器電路不會去動Vdc)
眼尖的朋友會發現,疑~ 那vn是小訊號阿是不是也會被放大? 對會被放大,所以大家才說
耳機系統的重點在於電源,也就是維持Vdc且降低vn。
這邊我想大家可以一起想想看
單純轉動音樂旋鈕改變Vall,以及只有放大vs在音感上的差別
##再來講講第二個問題,究竟推力是啥?
這個問題我想回到開頭講的我大一的電子實驗,
記憶中,我們也是要做放大器電路,並且要推動助教給的玩具喇叭,
這邊我需要定義一個參數叫做gain,gain指的是輸出訊號相對於輸入訊號的放大倍數。
當時我設計了好幾級的放大器電路,串在一起並且得到很好的gain值,
接上助教的喇叭(我說玩具喇叭),也推的風生水起。
接著壞心眼的助教跟我們說,這個玩具喇叭音質不好,於是拿出了個小音響。
我一接上去後,我他媽原本gain值很高的電路,聲音突然變超小聲,真的是gain 你娘。
瘋狂翻課本最後找到答案的我,發現問題在於這個電路的輸出阻抗與小音響的輸入阻抗。
所謂把電路接上小音響是指,把電路的輸出並聯在小音響的輸入阻抗上。
這時候會有第一個問題所講的,電阻分流問題。
若是小音響的輸入阻抗很大,也就是它的水管很小,
那這時我的放大器的輸出級的阻抗如果相對很小,也就是水管比較粗,
那水(也就是電流)會全部從我的輸出阻抗流向GND(地線),流到音響的會變少。
那就會沒聲音囉!!
後來我解決的方法是用課本裡面的一個乍看之下沒屁用的電路 gain幾乎等於1,
但它的輸出阻抗夠大,能把電流引流至小音響去。
"所以推力就是輸出級放大電路的電流能力"
講完了,最後我想討論一下輸入阻抗小的耳機會有底噪問題,
引用一下J大的內容,如果要維持一樣的電壓訊號也就是音量的話,阻抗小的耳機會流入
更大的電流,這時候vn也會跟著流比較多進耳機,底噪會出來。
然後再引用一下J大的內容,他提到放大器會有工作電壓的準位問題,
其實實務上會讓Vdc固定在放大器的線性放大的電位,然後再去當沖小訊號音訊。
這樣放大器就能如實的把輸入訊號放大成輸出訊號出去。
感謝大家在巴哈與ptt的討論,也讓我能重新思考耳機跟電路這兩個我都很熱愛的東西。
另外我有講錯的話,真的要原諒我,我的本業是數位電路設計,
耳機這類的類比電路我確實沒有很強。
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