-譯者序- 本文翻譯自德國LAPE PEOPLE的技術總監(jiān)Fried Reim撰寫的《The Headphone Amplifier Cookbook —— Why bother with a headphpne amp at all?》。此書意在用盡可能淺顯易懂的語言去解答發(fā)燒友關于耳機放大器的一些疑問，比如耳機放大器存在的意義、耳機放大器好聲的重點，同時對于一些技術特點做一些解釋。是發(fā)燒友初識耳機放大器非常好的科普讀物。

　　-1- 為什么需要一臺耳機放大器?

　　耳機不僅僅是一個小型的揚聲器嗎?如果可以有的話，耳機不需要一臺小小的放大器嗎?

　　耳機放大器是一種處理音頻信號的設備，其目的是使音頻信號能匹配耳機不尋常的特殊之處。從表面上看，這沒什么大不了的。事實上，這也很容易做到。但是，就像幾乎所有的事情一樣，細節(jié)決定成敗。制造一個能適配任何耳機的放大器你就必須花費相當的一段時間。

　　耳機有很多變量。其中有兩個重要的特點：阻抗和靈敏度。

　　通常，我們可以說阻抗高的耳機比阻抗低的耳機靈敏度低，而阻抗低的耳機一般靈敏度比較高。情況不總是如此，但大多數情況下是這樣的。

　　高阻抗耳機比低阻抗耳機靈敏度低。

　　既定耳機的靈敏度通?？梢杂胐B(聲壓)/mW來表示。讓我們來看看兩個型號。AKG K1000的靈敏度為74dB/mW，而Sennheiser HD25的靈敏度為108dB/mW。要獲得相同的聲壓，相較于HD25，我們需要要花超過2500倍的功率在K1000上。

　　為什么可變放大系數很有用 預增益(PRE-GAIN)配置于 LAKE PEOPLE 和 Violectric上

　　因為耳機貼近耳朵工作，實質上它們的靈敏度比喇叭高得多。一些入耳式耳塞具有極高的靈敏度。這會讓聽眾注意到放大器惱人的底噪。

　　物理定律意味著一定會有底噪。它的音量取決于放大器的基礎增益(及其輸出級)?？紤]到電路穩(wěn)定性，增益不能設置太低。這就是為什么基礎增益通常在10-20dB左右，即增益系數在3-10之間。

　　靈敏度高的耳機不需要很大的增益，而高阻抗的耳機與之相反。

　　一方面為了獲得最低級數的噪聲，另一方面又要有盡可能大的增益，最好在輸出級之前配備可變的增益。我們稱之為預增益(PRE-GAIN)。

　　預增益一方面使噪聲達到最低水平，另一方面使增益達到可能的最高水平。

　　在我們的產品上，通常我們提供5級(預增益)：-12、-6、0、+6、+12dB。

　　讓我們看兩個(極端的)例子。通常情況下，音量設置為最大時耳機放大器的增益為8dB (x2.5)。

　　例1： (前端)放大設備提供了一個4V的電壓。但是某耳機只需要2V就能有100dB的聲壓。在8dB的增益時的最大音量，耳機放大器將提供10V電壓。所以你必須非常小心地調整音量控制，避免損害自己的聽力。另外，必須避免輸入端有噪聲，因為它也會被(同等)放大。

　　使用預增益(PRE-GAIN)，輸入電平減少了12dB(1/4)。一個4伏的輸入信號被轉換成一個1V的信號。這個信號的電壓再被放大2.5倍而變?yōu)?.5V?，F在你可以放心把音量調大。

　　例2： (前端)放大設備提供了一個1V的電壓，某耳機則需要10V的才能有100dB的聲壓。如果音量最大時，8dB的增益，耳機放大器只能提供2.5V的電壓。而這遠低于耳機的需求。

　　我們可以使用預增益(PRE-GAIN)把輸入電平增加12dB(x4)。1V就變成了4V。然后在放大2.5倍變成10V。這正是耳機所需要的電平。

　　為什么內部高電壓是重要的

　　耳機不需要很大的功率。但是P=U²/R意味著，在既定的電阻下，功率與電壓的平方成正比。故而，耳機的阻抗越大，所需電壓也就越大。

　　對于達到最大的音量，這只有部分關系。音樂瞬息萬變，這對于傳輸信號的技術提出了實質性的要求。

　　一個快速的脈沖可以將最大工作電壓為+/-15V的常規(guī)放大器壓迫到它的極限。LAKE PEOPLE與Violectric的產品內部電壓通常有+/-30V。這會讓你更淡定、給與你更多的控制余量，在沒有失真的情況下給予耳機線性的驅動力。那將延長昂貴設備的使用壽命。

　　為什么高阻尼系數很重要

　　在創(chuàng)造一個力以后，每個電力系統(tǒng)都會產生一個反作用力(反電動勢)。當放大器驅使耳機的音圈做位移，其后音圈回到初始位置時，就會產生一定量的電壓。必須盡量抑制這類電壓。那放大器的輸出阻抗就要盡可能低。因為這可以吸收盡量多的電流。

　　阻尼系數描述了放大器的輸出阻抗(=輸出電阻)與既定負載之間的關系。

　　假設負載(耳機音圈阻抗)為50歐姆。當放大器在輸出阻抗小于0.1歐姆時，阻尼系數則將超過500。

　　但是放大器的輸出阻抗和耳機的阻抗對于頻響曲線的線性不利：扭曲。隨著放大器輸出阻抗的上升和耳機阻抗的下降，這種效應會越發(fā)明顯。

　　因為阻尼系數不同，耳機在不同放大器上的聽感也可能會有差異。

　　這就解釋了為什么有些人“更喜歡”將耳機接到某臺特定的放大器，而不是隨便其他什么放大器。

　　為什么要使用繼電器來開機/關機?

　　每個放大器在開機或關機時都會產生噪音或干擾。這可能會損壞任何連接著的耳機。

　　我們可以使用一個連接著外加的電子元器件的繼電器，使得耳機和放大器之間的聯(lián)系有一個延遲，并在關機時即時切斷。

　　一旦預期有非正常的運行狀況，這項(措施)就可以保護耳機。

　　為什么限制頻響范圍是有益的?

　　聲音(信號)是交流電。年輕人可以聽到從20Hz到20000Hz的聲音。隨著我們年齡的增加，對高頻就越發(fā)不敏感。

　　為了更好地再現這段頻率，放大器的頻率響應應該盡量寬、盡量線性。下限由直流電壓(0hz)決定。顯然，不可能更低。上限可以設定為(幾乎)任何期望的值。但這也使得設備對電磁干擾非常敏感。

　　雖然你不能直接聽到它們，但它們與可聞的頻率混合后就能夠被聽到。因此，不限制頻響范圍實際上是相當不負責任的行為，而不是一種令人嘆服的工程能力的標志。

　　為什么一個優(yōu)質的音量控制很重要?

　　音量控制是一種機械制動器。這類產品涵蓋了全球市場上的各個價位段。如今，它們經常被電子元件取代。然而，這種電路往往在動態(tài)、噪聲和失真等方面有缺點。

　　對于高品質的應用，由半導體制成的電阻元件、質量好的“多插頭”回路和物理隔離每個部分是理想的方式。為了保證多年無故障使用，您需要高品質的組件。

　　然而真正優(yōu)質的電位器市場很小，所以像Noble和松下等廠商已經停產這類產品。這就是為何Alps的RK27是最好的選擇之一。

　　更多關于音量控制的闡述請看第(二)部分

　　為什么平衡信號更好

　　與單端信號相比，平衡信號使用兩根導線(外加接地)。在“發(fā)送”端將原始信號反相(相位移動180°)，一個對稱的信號被創(chuàng)造出來。一根導線發(fā)送信號(a)，另一根導線發(fā)送信號(-a)。在“接受”端設備中，信號被送入差分放大器。這就能得到(a)-(-a)=2a的差值。

　　在兩個設備之間的路徑上可能會引入噪聲。噪聲是同相的，也會到達差分放大器。這就產生了兩個噪聲元素(s)-(s)=0的差值。理想情況下，這將消除沿信號路徑引入的任何噪聲。

　　更多有關平衡信號的闡述請看第(三)部分

　　為什么具有平衡驅動(SYMMETRICAL OUTPUTS)的放大器更好

　　普通(單端)耳機有3根導線，可以插入3-pin的耳機插孔。當左右聲道的信號沿著專門的導線從放大器傳遞到耳機時，從耳機返回放大器的回路只用一條導線。因此，左右聲道殘余的能量沿著這條公用導線從耳機回到放大器的耳機插孔，以及接地段。放大器內的每個元件，導線、插座和接地線在電壓降低時都具有特定的電阻。這會“污染”帶有L+R-殘余單聲道信號的接地(它應該是完全中性的，因為它是參考點)。其結果是串擾，作為聲道之間的互調失真，它測量得到，也聽得到。

　　平衡驅動需要有4根線從放大器到耳機。每個耳機音圈被2個放大器以180°相位差“推-拉”驅動。當一個“推”時，另一個人“拉”。這意味著不僅輸出電壓翻倍，音量明顯更大，而且接地不受任何串擾干擾。

　　更多有關平衡驅動的參數請看第(三)部分