本帖最后由 醇音 于 2020-6-2 17:35 编辑
本文翻译自德国LAKE PEOPLE 湖人的技术总监Fried Reim撰写的《The Headphone Amplifier Cookbook —— Why bother with a headphpne amp at all？》。此书意在用尽可能浅显易懂的语言去解答发烧友关于耳机放大器的一些疑问，比如耳机放大器存在的意义、耳机放大器好声的重点，同时对于一些技术特点做一些解释。是发烧友初识耳机放大器非常好的科普读物。
续接上文：
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平衡耳机放大器
平衡的不同形式和使用
平衡信号通路的使用是为了将信号通路上的噪声降到最低。如果你曾经当过兵，也许还记得老式电话机，还要有不幸的家伙带着拖在后面的电缆盘。野战电话是不需要电子元件和电源的早期产品。相互之间用简单的双芯双绞线连接。即便线缆有数公里长，在另一端人们依旧可以听见。这就是平衡信号通路的现实案例。
最简单、最可靠也是最精确的方式，是使用一个变压器。但这样很昂贵，而且在处理高频段时会有问题。在电子平衡器中，一个现存的单端信号（a）被转成一个相位180°翻转的信号（-a）。
然后，这两个信号沿着不需要任何额外屏蔽的双芯双绞线电缆发送。在到达接收端的过程中遇到的任何干扰都会影响两个信号。在接收端中，信号被发送到差分放大器。
陈如其名，差分放大器会生成差值，一个信号减去另一个信号：a-(-a)=2a。干扰也会经历同样的过程：(s)-(s)=0。
在理想的情况下，接收端将得到一个没有干扰而强度翻倍的信号。当然在现实中，这不可能100%实现。
必须把电压和阻抗因素考虑进去，在实践中作为共模抑制（CMR）这是可以测量得到的。而这个系统越是复杂，效果就越好。
除了大大改善噪声特性这个优点以外，平衡传输相对于单端信号还有一个优点。
线缆的地线或者屏蔽仅仅是用于屏蔽信号，使其不受干扰，并平衡连接设备之间的电位。这意味着它具有纯静态的功能。与单端连接相比，屏蔽/接地不会被用来携带信号返回（发送端）。
其结果是，地线是中性的非调制的。
当一条平衡线被用于发送一个尽可能低干扰的信号，并保持地线的静态，一个“平衡”放大器就有了其他用处。
让我们看一下放大器的基本原则。左右声道的输入信号被放大，并传送去各自的负载端。
平衡放大器并不是新兴（事物）。使用于汽车上的无线电，用一个限定的电压（12V）将功率放大4倍。这种电路也被称为BTL，意为桥式推挽电路。电路如下：
输入信号通过2个放大器送去负载端。其特点是，一个放大器“正常”工作，另一个放大器反向，也就是相位被颠倒180°。当一个放大器推动音圈，另外一个拉住音圈。在同等电压下，相较于单端放大系统，这会给予双倍的电压偏移和4倍的功率。
另一个优势是，接地是完全中性的，与放大过程“毫无接触”。
然而，上面所说的系统有一个缺点立即显现出来，我们需要加倍的元器件数量。
遗憾的是，真实的世界不会像上述理想的例子表述的那样。“简洁”的放大器设计有其令行禁止。
除了我们试图驱动的负载以外，还有许多其他“伴随的”阻抗在起作用，我们必须将其纳入考虑，这可能会削弱音圈的移动。
阻抗是电阻、电容和电感参数的复杂混合体。例如，电缆中的高电容元件可能会导致放大器性能不稳定。
化繁为简，我们将只看电阻元件。每一个阻抗负载都会引起电压下降，造成系统的非线性。
上面电路图上的几个问题马上就能看出来： · 阻抗负载越高，寄生阻抗的影响越弱 · 阻抗负载越低，寄生阻抗的影响越大 · 放大器的输出阻抗越低，对传输质量的影响就越小 · 阻抗负载越低，线材的作用和输出阻抗越大 · 单端连接耳机，插头在接地这里会产生很多问题 - 因为左右声道共地 - 而且插头和插座之间的接触不佳（接触面积太大） · 这里的接地不是“空闲”的，而是有电压负载的。因为线材和内阻，此电压持续降低。这意味着它是由左声道+右声道信号（意为单声道信号）调制的。作为串音或者互调，这是可以被测量到或者听到的。
平衡放大器则是这样的：
如图，单端放大器有6个问题区域，推挽式放大器则会有8个，却不是12个。平衡系统不会让问题数量翻倍。
传输质量更好源于没有共地，接地是没有负载的。
推挽放大器并不是完美的。除了由于需要2倍的元器件而增加了成本以外，还需要考虑以下几个方面： · 输出阻抗翻倍，因为每个声道会有2个阻抗 · 本底噪音更大，因为双倍放大 · 更容易失真，因为有两个放大器
当设计一个平衡或者推挽式放大器驱动耳机时，我们不会专注于最大化输出摆幅，尤其是驱动低阻耳机时。
LAKE PEOPLE / Violectric的产品能够提供足够的摆幅，即便是驱动高阻耳机亦是如此。
为什么平衡耳机放大器是有用的而且是需要的？
正如我们先前所知，单端放大器是接地的。具体来说，不是设备上的接地线或者表面，而是变压器的底部。
信号的振幅在这个参考点附近尽可能平稳地振荡（否则我们将讨论直流偏移），并且只受正负工作电压的限制。理论最大有效振幅(V eff)计算如下（简化）：
该电压通过负载（耳机音圈）沿着共享路径传送到设备耳机插孔中的接地连接器。
从那里它被带到变压器的基准点，这是真正的参考点或接地点。
耳机和设备中的传导通路，以及设备的接地面都不可能是没有一丁点阻抗的，它们本身也有阻抗，产生的负载也会导致电压降低。
这也就是本应该是“空闲”的作为参考点的“接地”，被左右声道残余信号“污染”的原因。这是一个合在一起的单声道信号，作为串音或者互调是可以被测量和听到的。
如前文所述，有很多因素在起作用，包括电路本身(输出阻抗)、电路布局、耳机布线以及接地阻抗+返回阻抗之和与负载电阻(音圈)之间的关系。
平衡放大器的优点 一个平衡放大器（全桥或者推挽或者BTL放大器）由每声道两个放大器组成。一个传递正常的输入信号，同样的信号180°反转（反向）后被另一个传到耳机的音圈。
由于负载（音圈）被同相和反相的放大器拉来拉去，接地电位保持完全不变。这意味着不会产生串音效应。
平衡（耳机）放大器的最大优点是声道分离。“标准”放大器的通道分离通常足够好，用户不会有意见。但是很多人不知道如何做“更好”。
平衡（耳机）放大器有完美的声道分离。
听普通耳机的时候，由于头中效应，经常会把更好的声道分离认为是“不自然的”。用户有时会使用“crossfeed（互馈）”来减轻这种情况。
但是降低串音和减少互调，即严格的声道隔离，也是很多人聆听平衡放大器和耳机时醍醐灌顶的原因之一。
空间感得以提升、信息量得以提升、舞台上乐器的定位结项也得以提升。
简而言之 聆听喇叭就像是坐在音乐厅。聆听一般的耳机就像是身处导线的位置听。听平衡耳机就像是成为管弦乐队的一部分。
平衡输出的优点 一个技术上的优点是，我们不需要再使用耳机插头，不再被迫接受这东西的电阻（有时候非常大）。
尽管这毫无意义，有时我们看到有使用双3针XLR插头。也有设备有双耳机插头（分左右）。
在LAKE PEOPLE / Violectric / Niimbus上，我们决定在输出端使用4-PIN XLR插座，可以插上AKG K1000为标准连接的耳机。与其他厂家一样，通过设备的母座（没有锁扣）和耳机端的公插即可实现平衡线驱动。
平衡耳机 现在我们需要解决的是，如果现有耳机不支持平衡，那该怎么实现平衡驱动呢？
一般来说，如果耳机使用的是一根4芯线，直接连接到左右声道的耳机本体，那就不是问题。只要剪掉原来的耳机插头，然后焊上一个4-PIN XLR插头。
（完）
VIOLECTRIC NIIMBUS LAKE PEOPLE湖人中国总代理- 醇音音响 -咨询电话：021-63172566
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发表于 2020-5-26 17:53
