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科普 | 如何解读耳机放大器的规格?

耳机放大器,就像它们驱动的耳机一样,具有设备性能和一般特性的规格。本文我们将更详细地介绍耳机放大器,让大家了解一下这些参数的含义,为您购买相关设备提供参考。


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常见的耳机放大器规格包括但不限于:

采样率、位深、输入连接器、输入阻抗、输出连接器、输出阻抗、输出电平、增益、推荐负载(耳机)阻抗、动态范围、频率响应、信噪比、共模抑制、串扰/通道分离、总谐波失真、最大功率、本底噪声、电源供应、能量消耗、尺寸/重量、工作温度/湿度等。




让我们简单了解一下这些规格的含义,以便更好地了解耳机放大器。


让我们简单了解一下这些规格的含义,以便更好地了解耳机放大器。




01


采样率

许多耳机放大器兼作数模转换器 (DAC)。我们把数字音频发送到耳机放大器时,将数字音频信号的采样率与 DAC 期望的采样率相匹配非常重要,否则可能会导致音频质量下降。


采样率以 kHz(每秒千次采样)为单位测量,常见的数字音频速率包括 44.1 kHz、48 kHz、88.2 kHz、96 kHz、186.4 kHz 和 192 kHz。


采样率与 DAC 输入端的数字音频信号有关。耳机本质上是模拟的,需要模拟音频信号来驱动它们。





02


位深







数字音频也由位深定义,因此带有 DAC 的耳机放大器也需要支持输入数字音频信号的位深度。


位深度以位为单位(常见的数字音频值包括 16 位和 24 位),指的是数字音频信号的每个样本可能具有的潜在离散振幅的数量。




03


输入连接器





我们可能希望通过需要耳机放大器的耳机收听许多音频播放设备。这些设备的连接器因型号而异,耳机放大器可能具有不同的输入连接,以使其更加通用(并且无需适配器)。


常见的输入连接器包括USB-A、USB-B、卡侬平衡式、3.5 毫米(1/8 英寸)TRS 立体声、6.35 毫米(1/4 英寸)TRS、蓝牙无线等。



04


输入阻抗

每个耳机放大器输入都有自己的阻抗额定值,以欧姆 (Ω) 为单位测量。


耳机放大器的任何给定输入都将充当所连接音频设备的负载。为了实现从模拟声源到模拟输入的最佳信号流,负载阻抗(放大器的输入阻抗)必须明显大于源阻抗(发送到放大器的音频源的输出阻抗)。


虽然没有固定标准,但普遍认为负载阻抗是源阻抗的 10 倍应该能产生足够的信号传输,理论上差异越大越好。


不同的输入连接器类型将具有不同范围的阻抗。例如,RCA 输入需要消费线路电平信号(标称值为 −10 dBV),输入阻抗通常在 10 kΩ 至 50 kΩ 之间。


注意,输入阻抗仅适用于有线模拟连接。有线数字和无线连接并不过分关注阻抗桥接。


05


输出阻抗

连接到耳机的耳机放大器的输出体现为以欧姆 (Ω) 为单位的阻抗值。通常这些阻抗值在 0.5 Ω 到 120 Ω 之间,通常认为阻抗值越低越好。在耳机放大器和耳机连接的情况下,放大器成为源阻抗,耳机是负载阻抗。


负载阻抗大于源阻抗的 8 倍会产生 8:1 的阻尼系数,从而使耳机性能良好。也就是说,阻抗桥接可以在比值大于此值时得到改善,而比值低于 8:1 仍可产生良好的效果。大多数耳机的阻抗额定值在 8 Ω 到 600 Ω 之间。



06


最大功率




耳机放大器的最大功率是放大器可以输出到其连接的耳机的最大电功率。它以瓦特(更常见的是毫瓦)为单位进行测量。



需要注意的是,耳机的负载阻抗是影响耳机功率的一个因素。一般情况下,制造商会给我们提供多种规格的最大功率。






常规认为,随着耳机阻抗(源阻抗)的提高,输出功率会变小,如上图中“输出功率”一栏里,≤100mW@16Ω这组数值代表在耳机阻抗为16Ω的时候,最大输出功率是100mW;而≤60mW@32Ω则表示,耳机阻抗增加到32Ω的时候,最大输出功率只有60mW。一般认为输出功率不低于50mW时,耳机放大器能正常工作。


但是会出现一种情况,低阻抗耳机在连接高阻抗耳放时,功率会相对于阻抗匹配的时候小一些。如上图中HA400V2这款产品的输出功率,耳机阻抗为16Ω的时候,最大输出功率是140mW;而挡耳机阻抗增加到32Ω的时候,最大输出功率反而增加到了228mW。



值得注意的是,功率大的,耳机音量未必大,只有增益能体现出耳机音量大小。




07


增益

增益是指放大器可应用于信号的最大增益量。换句话说,放大器可以通过提供电能来提高从输入到输出的信号幅度。


增益以分贝为单位测量,大多数耳机放大器都会有一个电位器来调整应用于输入信号的增益。


08


输出连接器


就像有多种连接器将音频设备连接到耳机放大器一样,耳机放大器和耳机之间也有多种连接类型。


常见的耳放输出接口包括卡侬接口、3.5 毫米(1/8 英寸)TRS 立体声非平衡、6.35 毫米(1/4 英寸)TRS 立体声非平衡等。


至关重要的是,我们必须匹配耳机放大器输出和相关耳机之间的接线图。



例如,XLR-4 平衡式具有以下接线/引出线标准:
引脚 1:左声道(正极性)
引脚 2:左声道(负极性)
引脚 3:右声道(正极性)
引脚 4:右声道(负极性)

这与常用的非平衡立体声 TRS 接线/引出线标准不兼容,如下所示:
提示:左声道
响铃:右声道
套筒:共同返回和地面


09


频率响应

频率响应是指放大器能够产生的音频频率范围。理想情况下,制造商将提供一个范围,其电平变化在该范围内(即,+/- 0.1 dB),但并不总是包括这种变化。


带有幅度变化的频率响应规格告诉我们耳机放大器再现输入音频信号的准确度。


注意,耳机也有自己的频率响应,可以有效地为音频信号着色。但是,对于放大器,放大器不得过度着色原始音频信号。


10


共模抑制

耳机放大器的输入通常是平衡的,并提供共模抑制。简而言之,共模抑制是放大器消除音频源传输到放大器期间,拾取的信号中的任何电磁干扰和噪声的能力。


11


串扰/通道分离

当用于左侧耳机驱动器的任何数量的信号进入右侧耳机驱动器时,就会发生串扰,反之亦然。


串扰以分贝为单位,在各种单独的频率下进行测量。这是由于耳机信号传输不平衡造成的,其中左右声道共用一条公共接地/回线。


12


总谐波失真

总谐波失真 (THD) 是描述耳机失真倾向的一种方式。THD 以单一测试频率(通常为 1 kHz)下谐波失真的百分比来衡量。它被定义为所有谐波分量的功率之和与基频功率的比值。


注意,不同的制造商在不同的信号或声压水平下测量耳机的 THD,因此有时很难根据 THD 值比较耳机。


13


动态范围

以分贝为单位的动态范围是指放大器能够输出的最响亮和最安静信号电平之间的差异。


14


信噪比

本底噪声是指放大器将添加到它发送到耳机的音频信号中的噪声量。由于耳机放大器是为其音频信号提供增益的有源单元,因此它们都会给信号引入一些噪声。


本底噪声通常以负 dBV(相对于 1 伏的分贝)值给出,但也可以以 V 或 mV 为单位给出。或者,制造商将提供以 dB 或 dBA 为单位测量的信噪比等级。这是指信号强度和噪声强度之间的差异,以分贝为单位。


不同的耳机放大器输出可能呈现不同的噪声等级。


15


电源供应

这只是指 PSU,它将电源的功率转换为适当的电压和功率来运行放大器。

16


能量消耗

这是指放大器单元运行所需的功率。通常这里会有两种评级:一种用于待机,一种用于操作。功耗以瓦特为单位。