耳機好推跟不好推的技術面探討

[tomchiu]

ㄏㄛ！

林帥交代，小的這就去買管子來試試，希望不要貽笑大方之家。

[FireDragon]

不會笑你的.

[RogerShih]

略有點體會.

低阻抗耳機驅動器的設計問題一般人會覺得比較容易的關鍵, 在於你聽到失真的時候, 音量已經讓耳朵受不了了. 但有些耳機很可能容易讓人了解問題, 例如 MDR-F1.

低阻抗耳機另一個問題是控制力, 所以功率餘裕 (應該說是電流餘裕) 要更多. 如果效率又不夠高 (如 MDR-F1) 振膜不夠輕, 又採用大型振膜, 那麼要做好控制力, 恐怕得付出比耳機所標示規格更大的代價.


高阻抗耳機驅動器會讓許多前輩覺得比較容易搞定, 一個原因是電流需求比較少, 電壓擺幅雖然要比較大, 但好解決. 不過最為這些前輩所忽略的是, 一般驅動裝置如隨身聽或是音效卡, 電壓增益不夠大, 最大輸出多數在 2V 以下, 加上高阻抗耳機效率通常較低, 所以才不能體會一般使用者認為高阻抗耳機難推的原因在哪裡.

至於調音, 這跟耳機的個性有關, 算是另一回事了.

[RogerShih]

Coffin 兄，


輸出變壓器每一個次級能夠輸出的電流都有限制，所以才要不同的次級抽頭。（說法怪怪的？請指正！）

這個說法真的怪怪的，每一個變壓器次級都有電流限制，和其鐵損和銅損有關。但是不同的次級抽頭，是為了阻抗的匹配，讓真空管看到的R是最適值。所以市面上小管機只有 8 ohm 抽頭，卻號稱可推喇叭，又可以推高阻抗耳機，絕對是胡來的，在推高阻抗耳機時，R值已經大的不像話，負載線完全不在預測之內，真的是如果好聽，純屬不幸喔！

我大致找了一些資料, 問了一些問題, 目前有點疑問, 大概是我笨吧, 看不懂怎麼算工作點 @_@

想請教, 如果輸出變壓器用 4、8、16 甚至 40 歐母抽頭, 圈數比 40 歐母抽頭是 125:1, 接負載 120 歐母甚至是 300 歐母的耳機, 工作點會變, 但是會變的很厲害嗎!?是否可以實際舉例算算看啊!? @_@

工作點變了, 會引起什麼樣的情況!?例如頻率響應等等問題!?

另外, 屏極電流最好固定, 所以才要用輸出變壓器作阻抗匹配, 但是低阻抗抽頭接高阻抗負載, 屏極電流不是會變低嗎!?這樣會有什麼樣影響啊!?

請前輩們跟 tomchiu 大指點一下 XD

[viaviavia]

tomchiu 兄提到的低壓工作管子，這個有趣。

請盡快搞一個來流流口水。

[LOOK-T]

我來談談變壓器匹配的問題，希望對各位有幫助！
變壓器分為升壓和降壓兩個型式，其特性稍有不同，牽涉到頻寬。
以真空管的使用大多是降壓型，以三極管來說當以低阻抗繞阻，接高阻抗負載時電流會升高。但會影響多少需看管子的特性和屏阻的高低。
大電流低屏阻的管子如6336、6C33可能會燒掉變壓器。小功率的管子因為初級的直流電阻值較高，問題可能還不大。
至於說次級輸出阻抗抽頭較多，問題不在抽頭多少，而是為了整體的匹配，若配的不好頻應會下降很快。甚至引起頻率響應的凸起或凹陷。
故製作變壓器的人很不喜歡做。
我有一個慨念！不知大家的看法如何！
1.耳機的阻抗為幾歐姆較多？
2.需要的功率為幾瓦或幾mW。
3.所用的管子屏阻大多為多少？
4.是否願意做個調查？
我有想過一陣子設計一個小功率的耳擴專用的OPT，或做個匹配器，作為設計的參考！
以上麻煩大家！
LOOK-T

[tomchiu]

tomchiu 兄提到的低壓工作管子，這個有趣。

請盡快搞一個來流流口水。

viaviavia兄：

管子和線路早就準備好了，預計是+-25V到30V供電，純管放大ocl，有單端也有推挽兩種，電流和擺幅應可應付除k-1000外的大多數耳機（推挽）。可是人沒準備好，在家待業幾個月了，心情極度惡劣，什麼也不想作。

等再過幾週上工後，心情比較好，再來試作看看。不過上工後，又沒有很多時間了！唉，人生。

[tomchiu]

1.耳機的阻抗為幾歐姆較多？
2.需要的功率為幾瓦或幾mW。
3.所用的管子屏阻大多為多少？
4.是否願意做個調查？
我有想過一陣子設計一個小功率的耳擴專用的OPT，或做個匹配器，作為設計的參考！
以上麻煩大家！
LOOK-T

羅老師：

您不妨和Roger兄討論討論，請他提供您目前台灣比較流行的耳機資料，這樣就比較清楚了。目前用輸出變壓器結構的耳機放大器，常用的是一些信號管，如12au7，6dj8，5842，6c45pi，5687(7119，E182cc)，比較偏高屏流，低屏阻的管子，當然一些小功率管如6BM8也蠻流行的。另外David Lin 有用6080陰極變壓器交連輸出的設計。您看看這兩個連結。單級單管變壓器交連，可能是大家最想作的。

http://headwize2.powerpill.org/projects ... f3_prj.htm

http://headwize2.powerpill.org/projects ... f4_prj.htm


有好變壓器來作耳擴，可以大幅降低耳擴的複雜度，大家已經等很久了！

[RogerShih]

耳機阻抗大致上常見的有:

32~50 歐母 (GRADO、ATH)

120 歐母 ( AKG K301~K501、k1000)

250 歐母 (Beyerdynamic)

300 歐母 (HD580、HD600)

600 歐母 (AKG K240 系列, 早期的監聽耳機多此阻抗)

還有耳掛耳塞多屬於 16~32 歐母.

比較特別的還有 3 歐母的耳機. Sony MDR-F1 是 12 歐母.

[Jeff]

我來談談變壓器匹配的問題，希望對各位有幫助！
變壓器分為升壓和降壓兩個型式，其特性稍有不同，牽涉到頻寬。
以真空管的使用大多是降壓型，以三極管來說當以低阻抗繞阻，接高阻抗負載時電流會升高。但會影響多少需看管子的特性和屏阻的高低。
大電流低屏阻的管子如6336、6C33可能會燒掉變壓器。小功率的管子因為初級的直流電阻值較高，問題可能還不大。
至於說次級輸出阻抗抽頭較多，問題不在抽頭多少，而是為了整體的匹配，若配的不好頻應會下降很快。甚至引起頻率響應的凸起或凹陷。
故製作變壓器的人很不喜歡做。
我有一個慨念！不知大家的看法如何！
1.耳機的阻抗為幾歐姆較多？
2.需要的功率為幾瓦或幾mW。
3.所用的管子屏阻大多為多少？
4.是否願意做個調查？
我有想過一陣子設計一個小功率的耳擴專用的OPT，或做個匹配器，作為設計的參考！
以上麻煩大家！
LOOK-T

ㄟ~ 這不是我跟羅老師訂的嗎?

打算要呼應ROGER所要作的實驗,
用不同的抽頭去作好阻抗匹配, 看看效果如何.

[JackChen]

耳機阻抗大致上常見的有:

32~50 歐母 (GRADO、ATH)

120 歐母 ( AKG K301~K501、k1000)

250 歐母 (Beyerdynamic)

300 歐母 (HD580、HD600)

600 歐母 (AKG K240 系列, 早期的監聽耳機多此阻抗)

還有耳掛耳塞多屬於 16~32 歐母.

比較特別的還有 3 歐母的耳機. Sony MDR-F1 是 12 歐母.

RogerShih 大聽過的耳擴覺得那隻最合適K501呢？
最近想入手一隻來當睡前聽音樂用，載起來比M2 舒服
多了

[SAAN]

無聊跑去看 PCDVD 有篇討論隨身聽驅動耳機, 發現一些錯誤觀念, 回了一下, 轉錄如下:




quote:
--------------------------------------------------------------------------------
Originally posted by ppa
耳機放大縣路與擴大器不儘相同
一般來說阻抗越高的耳機越好推
也就是越大聲啦
參考一下
--------------------------------------------------------------------------------



答案相反, 阻抗越大, 聲音通常越小, 還要參照靈敏度. DZ 那套什麼高阻的越好推別拿來在耳機上亂套.

耳機輸出通常要參照兩個輸出參數, 一個是電壓放大, 一個是電流供應, 這些在器材規格上, 通常要比較熟悉電子學實作的才容易看的明白.

以上面所參考的隨身聽為例:

Panasonic SL-MV50


輸出電壓：1.2伏 (10k ohms)
耳機出力：最大9mW+9mW / 16 ohms


這兩個是跟推動耳機相關的參數. 我們可以以此來計算最大輸出電壓擺幅跟電流, 並加上負載 (也就是耳機來計算).

每聲道 9mW, 以 V^2 / R = 9mW 計算, 此時輸出電壓 0.338VRms 左右, 電流 21mA 左右, 我們就以此為SL-MV50的最大供應電流上限.

接著, 我們拿 ATH 的耳機 40 歐母 102dB/mW 以及 AKG K240 M 600歐母 88dB 來計算, 當音量轉到最大 (也就是上面寫的最大 1.2Vrms) 時, 兩隻耳機可以發出多大的音量.

我們知道, 當音量每 3dB, 功率約增加一倍, 也就是 1, 2, 4, 8, 16 mW這樣增加. OK 來算囉.

當接上 ATH 高階耳機(如 W2002), 1.2V / 40歐母 = 0.03A = 30mA, W=V*I, 所以 1.2*0.03 = 0.036W=36mW, 這時 ATH 耳機可發出 (1mW=>102dB, 2mW=>103dB.....etc), 正常 36mW 約 117dB強 的音量. 飛機起降的噪音約為 120dB.

但是, 要注意, 因為SL-MV50剛計算出來只有 21mA 的電流供應能力, 於是當如此大音量的時候, SL-MV50 的電流供應能力不足, 於是只能持續提供 21mA, 於是電壓以及輸出功率也被強迫跟著降低, 計算如下, 40*0.021=0.84V, 0.84*0.021=0.176W=17.6mW, 結果最大音量是 114dB 強. 結論是, SL-MV50 的電流輸出不足, 動態會被縮減, 但是音量足夠.

再來計算 K240M, 阻抗 600 歐母, 效率 88dB, 當最大 1.2V 時, 1.2/600=0.002A=2mA, 換算功率 W=V*I, 1.2*0.002=0.0024W=2.4mW, 按照上面的計算, K240 M 此時最大只能發出 91dB 強的音量.

當聆聽音樂時, 聲音音量的變化大小稱為動態範圍, 通常動態測試會拿交響樂來測, 動態範圍是 80dB, 也就是音樂中的聲音最小如果是 30dB, 最大就是 110dB, 通常半夜時, 背景噪音才有可能降到 40dB 以下, 所以當正常聆聽時, 可能是 20dB~100dB, 或是 30dB~110dB 這樣的範圍在聽音樂.

拿 ATH 耳機來看, 以 30dB~110dB 的聆聽需求來看, SL-MV50 推ATH耳機最大音量 114dB 確實是綽綽有餘的, 但是 K240 M 最大就只能 91dB, 音量明顯不足, 也就是根本推不動.

阻抗越高, 效率越低, 是一個常態性的通則, 尤其牽扯到振膜的材質、製造技術, 但是高阻抗耳機靈敏度會較低, 是很肯定的 (除了靜電耳機, 但已經不是動圈耳機的範疇).


而現在耳塞耳機的阻抗雖然更低, 約 16 歐母, 但是效率更高, 有達 115dB/mW 的, 以上面算式算來, 0.021*16=0.336V, 換算功率只有 7mW 左右, 但是已經可以達到 120dB 的最大音量輸出, 不夠嗎？除非你的耳朵想振壞掉.

每聲道 9mW, 以 V^2 / R = 9mW 計算, 此時輸出電壓 0.338VRms 左右, 電流 21mA 左右, 我們就以此為SL-MV50的最大供應電流上限.

V^2 /R =9mW = 0.338VRms = 21mA
請問這條數是怎樣計

Vrms是否用測表插入mp3 機headphone output 試?

如果是15mW ，那mA 是= 甚麼

謝謝

[taipei101]

Panasonic SL-MV50

輸出電壓：1.2伏 (10k ohms)
耳機出力：最大9mW+9mW / 16 ohms

這兩個是跟推動耳機相關的參數. 我們可以以此來計算最大輸出電壓擺幅跟電流, 並加上負載 (也就是耳機來計算).

每聲道 9mW, 以 V^2 / R = 9mW 計算, 此時輸出電壓 0.338VRms 左右, 電流 21mA 左右, 我們就以此為SL-MV50的最大供應電流上限

請問現在有些CD player都沒列輸出電壓 那要怎麼算?
還有0.338VRms 跟 21mA的電流到底是如何算出來的呀.

[silentair]

Panasonic SL-MV50

輸出電壓：1.2伏 (10k ohms)
耳機出力：最大9mW+9mW / 16 ohms

這兩個是跟推動耳機相關的參數. 我們可以以此來計算最大輸出電壓擺幅跟電流, 並加上負載 (也就是耳機來計算).

每聲道 9mW, 以 V^2 / R = 9mW 計算, 此時輸出電壓 0.338VRms 左右, 電流 21mA 左右, 我們就以此為SL-MV50的最大供應電流上限

請問現在有些CD player都沒列輸出電壓 那要怎麼算?
還有0.338VRms 跟 21mA的電流到底是如何算出來的呀.

造次代答一下
功率P=IV 又V＝IR
故可得P＝V^2/R=I^2XR
今天知道功率為9mW以及組抗為16歐母 便可知道V＝0.338 I＝21mA
以上

[小GG]

以聆聽經驗來說, 以前總是感覺阻抗高比較難推. 小版工的電子學部分很早就還給老師了, 所以也就總以實際聆聽的感覺作為依據. 這一陣子因為多少 K 了點東西, 也漸漸的大概明白一些耳機的難推為什麼難推？而好推的耳機是不是真的那麼好推？有些前輩認為低阻抗的比較需要大電流, 反而難推, 是不是這樣呢？

先不以耳機來討論, 先就實際上, 我們會拿那些器材來接耳機說起, 會比較明白. 如果有錯誤或是不正確的地方, 請大家多多指正, 也許小版工說的這些, 很多高手都早就清楚了, 也希望藉此拋磚引玉, 讓大家對耳機更有認識.

1. 音效卡 -
電腦使用人口的大量增加, 所以使用音效卡為主要聆聽訊源的人也佔了極大的一部份. 所以站上很多新來的朋友最關心的還是音效卡可不可以推好耳機.

以音效卡目前的最大輸出來說, 輸出電壓擺幅多在 1~3Vrms 之間, SB Live! 最大是 1.1Vrms 左右. 我們拿比較代表性的 M1、K501、HD600 跟 K240 DF 來作計算.

當 SB Live! 音量全開時, 輸出 1.1Vrms, 上述耳機應該得到多少電流？承受多大的功率？(耳機的特性阻抗比較不像喇叭那麼誇張, 通常都跟標示的差不了多少) 再對照效率可發出的響度 (dB)

我們下面都以官方數據作為參考.

M1 (32歐母) => 34.37ma => 34.37 mW => (效率 98dB/mv,108dB/mW) 達 120 dB以上
K501 (120歐母) => 9.12ma => 10.12 mW => (效率94dB) 約 104 dB
HD600 (300歐母) => 3.7ma => 4.07mW => (效率96dB)約 100dB
K240 DF (600歐母) => 1.83ma => 2.013mW => (效率 88dB) 91dB

上面可以看出主流音效卡對各耳機的驅動能力, 通常一般聆聽音量多在 90~100dB 之間, 如果環境背景吵雜, 100 dB~105dB 都還可能會用到, 120dB 的音量大概是飛機起降的龐大聲響那樣, 幾乎不會用那麼大的音量, 尤其是耳機.

但一般背景噪音不會很低, K240 DF 把 SB Live! 音量開到最大, 也不過 91dB, 考慮到AKG頻響測試低頻滾降較快的情況下, SB Live! 要推 K240 DF 是力有不逮的.

HD600 一般印象比 K501 好推一點, 原因大概是 HD600 的低頻響應比 K501 多很多, 這會讓人覺得 HD600 比較好推.

目前的很多 onboard 的AC97輸出, 為了節省成本, 甚至可能還不做放大, 比 SB Live! 好的很少. 目前我看過最好的是 S70, 有 3.x Vrms 的最大輸出, 但是推 K240 DF 也只能得到 99dB 的最大響度, 還是不足.


2. 隨身裝置
基本上, 隨身聽的主要目的如果是為了省電, 通常會在輸出能力上打折, 輸出電壓擺幅也不會比音效卡高多少. 在實際使用上, 高阻、低阻耳機對耗電量的影響不明顯, 主要還是在於耳機的效率是否夠高, 電壓擺幅足夠的情況下, 效率又相同, 低阻會比高阻耗電些.

3. 直接 CD Player 輸出-
這有兩種方式, 一是有作耳機孔, 二是直接用類比訊號輸出接線, 中間用 VR 可變電阻來控制音量.

一般來說, 有耳機孔輸出的, 多是以 OP amp 驅動耳機, 但是一樣會有阻抗匹配限制, 例如 TASCAM CD-401 就設定 32~300 Ohm, 這個阻抗匹配, 應該是跟 op amp 的輸出負載電壓跟電流有關, 擺幅無法輸出足夠給 600 歐母耳機使用的緣故.

但是 CD-401 是專業錄音室用的器材, 輸出能力較高是肯定的, 一般 CD Player 許多都不太能應付 K501 了, 更不用說 K240 DF & M 了.

另一種就跟 CD Player 類比輸出的設定有關, 一般標準 CD Player 類比輸出的電壓擺幅標準是 2Vrms, 後來慢慢的有人增加類比輸出的電壓擺幅範圍, 大致上是 4~5 Vrms. 但這對 CD Player 的類比輸出會形成相當大的負擔, 因為一般 CD Player 都是接前級, 前級的輸入阻抗高, 所以訊號輸入時不需要什麼電流, 對 CD player 的類比輸出比較沒有負擔, 所以 CD Player 的類比輸出零件不用供應什麼電流, 輸出 op 也不用提供多大的電流出去. 但一般耳機即使 600 歐母, 也遠比前級的輸入阻抗低, 這會影響 cd player 的類比輸出負載, 負擔會變大.

第二種方式如果不小心, 又接低阻抗耳機的話, 是比較危險的.


4. 耳機驅動器
耳機驅動器的設計依照不同的線路跟分類有不同的限制, 大致先就分成使用輸出變壓器跟晶體 OCL/OTL 輸出比較我比較熟悉些.

用輸出變壓器的設計, 問題在於輸出變壓器本身對負載的阻抗匹配, 一般應用輸出變壓器都是用在喇叭上, 輸出抽頭多為低阻, 所以如果要用相對比較高阻抗的耳機, 就必須多拉幾組抽頭使用.

另外使用輸出變壓器, 還得注意在多少負載下的頻率響應是否能夠正常表現, 通常這類測試大多只有單一條件下測的, 有時低阻抗負載測出來的很漂亮, 高阻抗的就比較差.

當然還有很多線路, 不過這裡以我最熟悉的LC-iCute當例子好了. 一般版的 LC-iCute 設計上是以 K501 為對象, 所以輸出的電壓擺幅大概 4.x Vrms 就足夠了 (參考文章收集中大帥所寫的-如何推好 K501 一文). 所以擺幅範圍設定在 6V 左右, 訊號放大要是超過的話就會被 cut 掉 (波形失真), 在這 6V 下, 推 K240 DF 則只能推到 105dB 左右, 音量還是受限. 特別是 K240 DF 跟 K501 一樣, 低頻比較少, 給人耳的音量感會更小些.

市面上的耳機驅動器或線路, 多少都有其設計目標跟範圍, 低電壓、消耗功率低, 也就跟著省電, 輸出電壓高, 像小版工的 K1000 二號機, 耗電也就高多了, 拿來推低阻抗耳機也比較危險 (要是裡面那個零件掛了直流輸出 18V, 可以算算 32歐母的耳機會承受多少功率, 發出多大的聲響啊 )

錯誤的觀念,偏偏又誤導著大部份的人,
真的有點看不過去了,所以註冊個帳號回吧.

首先我們先從所謂的好不好推這個點來切入好了,
好不好推通常是用所需的電流大小來

[David Lin]

講清楚些
不然我也會說閣下某些立論大錯也~

[小GG]

講清楚些
不然我也會說閣下某些立論大錯也~

老大,您饒了小的吧.
您就出來解救一下大眾吧.
我只有一個重點是,隨身聽的電路,不是為了推高阻抗耳機來設計的.
這跟好不好推沒關係.

[David Lin]

不不不,您的觀點很好!!
如果不是,那我就喝西北風了!!誰買耳放!?


我是說電力,電子系統的高電平(廣播PA那種"真高壓"輸出 ) ,與耳機600 ohms的典故是不同歷史背景的.

[小GG]

不不不,您的觀點很好!!
如果不是,那我就喝西北風了!!誰買耳放!?


我是說電力,電子系統的高電平(廣播PA那種"真高壓"輸出 ) ,與耳機600 ohms的典故是不同歷史背景的.

電力電子這部份通常是另外討論的.
這些是高電壓 大功率的.
我也只有上過"概論",聽過而以.

[J@ck]

我是說電力,電子系統的高電平(廣播PA那種"真高壓"輸出 ) ,與耳機600 ohms的典故是不同歷史背景的.

請寨主說說典故吧, 也讓小生長長見識.
感謝感謝.

[skyboat]

大帥將自己關進鋁擠型機殼 "棄匪從商" 很久了 ！"打開機殼說電路" 也難得一見了 ！

[David Lin]

"上山"是"好漢"
"上市"才是"土匪"

君不見"大股東"抄個幾年股票,可翻十倍!?

[David Lin]

600 ohms 是上帝當年寫在"十誡"那塊石板背面的,當年被下山的摩西;因看到社會上的亂象,一時血壓高眼一黑手一抖摔個粉碎...

不要問我為何上帝要選 600 ohms!? 去問摩西! 錄影帶翻拍出來當年在山上的只有他 and God. 我只管爆料娛樂大眾!

1930年左右,一些吃飽撐著的科學家,想將人耳對音壓的反應量化,在1939年依照先知的指示與科學的精神,訂了:

0 VU(volume indicator intrument) = 1dBm;
dBm=a reference power level of 1 milliwatt into 600 ohms (原文是:%@#$()&^&$^#)*&R@$#%^&*(*^*#^**_()&$^#&*(; 以上是英譯)據說要花9年才訂出標準,是因為受到當時教廷很大的壓力,教會派系間對十戒殘片上記的倒底是 600 還是 "900" or "009" 爭執不下,有一位長老主張那都根本是錯的!因為"六"怎可能用阿拉伯數字來寫 可惜在當年卻被大眾用"大不敬","膽敢懷疑先知"等罪名流放到Palau曬太陽;(聽說此人的後代仍在Palau PPR賣太陽油,不知有人知其下落否!? )

歐戰爆發,老美急於想得到音壓的標準來測驗原子彈有多大聲,夠不夠力!於是介入關心此事,趁希特勒席捲歐陸,羅馬教廷聲援(被迫!? )軸心國之際,老美軍方以國家安全為由,下令科學家不要再研究破石頭,此"600"才塵埃落定....扯太遠了.

錄音器材用dBm, VU表(就是音響上擺來擺去擺到爛的電平表)等來標示電平大小,採用的是 600 ohms loading 的單位與標準,而"監聽用途"耳機的阻抗也要是 600 ohms;這樣才能方便錄音工程師調整適當的音量與計算.

不過這幾年也有人會標示 dBm(50) & dBm(75)等,代表這個數字是用 50 ohms loading ot 75 ohms loading來做的,那天閣下要是看到 dBm(K1000) , dBm(HD600)...嗯~~應該跟上帝無關!?



能看懂嗎!?

[skyboat]

只有倒數第二段落文字有點兒懂 ！

[vnwn]

完全妹看懂~