Re: [請益] 靈敏度跟擴的必要性

耳機

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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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本人1樓另外補充,放大器的輸出阻抗,並不是真的電阻 07/04 10:15
本人2樓而是等效的阻抗 07/04 10:15
bh21423樓推這篇,「但它的輸出阻抗夠大,能把電流引流至小音響去 07/04 12:16
bh21424樓。」這邊應該是輸出阻抗夠小才對(? 07/04 12:16
bh21425樓另外音量旋鈕一般並不是做在耳擴的output,而是input 07/04 12:18
本人6樓我這裡說的輸出阻抗是指 放大器的輸出級這邊,因為電流 07/04 12:25
本人7樓會選阻抗小的地方鑽,所以他不會選擇走放大器的輸出阻 07/04 12:25
本人8樓抗流到GND,而是耳機那頭 07/04 12:25
本人9樓另外您講的對,為音量旋鈕沒講清楚,我討論音量旋鈕的 07/04 12:26
本人10樓時候,只有討論旋鈕與耳機電路兩者,沒有同時看放大器 07/04 12:26
本人11樓,我怕搞混。感謝提醒 07/04 12:26
bh214212樓但放大器的輸出跟耳機是串聯輸出捏 07/04 12:31
bh214213樓你要往輸出阻抗鑽勢必就要往耳機鑽 07/04 12:31
本人14樓 07/04 12:35
本人15樓 07/04 12:35
本人16樓是並聯,輸出阻抗這邊,是從輸出級的接點往內部電路再 07/04 12:37
本人17樓往gnd 去,如果是您說的串聯,就不會在這邊就接地,會 07/04 12:37
本人18樓往耳機那頭找gnd 07/04 12:37
本人19樓 07/04 12:49
本人20樓我畫完整一點好了,雖然圖片裡頭的放大器不是我文章提 07/04 12:49
本人21樓到的輸出級放大器,但還算好讀。另外圖中的圖案是CMOS 07/04 12:49
bh214222樓那你的輸出阻抗定義跟我認知中的不一樣就是了 07/04 13:00
bh214224樓這才是我認知中的輸出阻抗 07/04 13:04
bh214225樓您的說法正確,但對於普通音響玩家而言,看spec的時候看 07/04 13:10
bh214226樓到的輸出阻抗大多視為跟耳機喇叭的串聯,越小越好 07/04 13:10
本人27樓理解您的意思,主要不同點在於,您貼的這個是一般的電 07/04 13:12
本人28樓源供應器接上 loading 的樣貌,不過電路裡頭各個元件的 07/04 13:12
本人29樓相對位置不一樣,輸出阻抗的串並聯會不一樣。就我學過 07/04 13:12
本人30樓的放大器來說,我剛剛所畫的圖的輸出點位是最常見的, 07/04 13:12
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