-譯者序-
本文翻譯自德國LAPE PEOPLE的技術(shù)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(guān)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(shù)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(shè)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?shù)囊欢螘r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(shù)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常可以用dB(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(shù)很有用 預(yù)增益（PRE-GAIN）配置于 LAKE PEOPLE 和 Violectric上
因為耳機貼近耳朵工作，實質(zhì)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(chǔ)增益(及其輸出級)。考慮到電路穩(wěn)定性，增益不能設(shè)置太低。這就是為什么基礎(chǔ)增益通常在10-20dB左右，即增益系數(shù)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(shù)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(yù)增益（PRE-GAIN）。
預(yù)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(chǎn)品上，通常我們提供5級（預(yù)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(shè)置為最大時耳機放大器的增益為8dB （x2.5）。
例1： （前端）放大設(shè)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(diào)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(yù)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(zhuǎn)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(xiàn)在你可以放心把音量調(diào)大。
例2： （前端）放大設(shè)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(yù)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(nèi)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(guān)系。音樂瞬息萬變，這對于傳輸信號的技術(shù)提出了實質(zhì)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(chǎn)品內(nèi)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(qū)動力。那將延長昂貴設(shè)備的使用壽命。
為什么高阻尼系數(shù)很重要
在創(chuàng)造一個力以后，每個電力系統(tǒng)都會產(chǎn)生一個反作用力（反電動勢）。當放大器驅(qū)使耳機的音圈做位移，其后音圈回到初始位置時，就會產(chǎn)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(shù)描述了放大器的輸出阻抗（=輸出電阻）與既定負載之間的關(guān)系。
假設(shè)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(shù)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(yīng)會越發(fā)明顯。
因為阻尼系數(shù)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(guān)機？
每個放大器在開機或關(guān)機時都會產(chǎn)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(guān)機時即時切斷。
一旦預(yù)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(xiàn)這段頻率，放大器的頻率響應(yīng)應(yīng)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(shè)定為（幾乎）任何期望的值。但這也使得設(shè)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(zhì)的音量控制很重要？
音量控制是一種機械制動器。這類產(chǎn)品涵蓋了全球市場上的各個價位段。如今，它們經(jīng)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(zhì)的應(yīng)用，由半導(dǎo)體制成的電阻元件、質(zhì)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(zhì)的組件。
然而真正優(yōu)質(zhì)的電位器市場很小，所以像Noble和松下等廠商已經(jīng)停產(chǎn)這類產(chǎn)品。這就是為何Alps的RK27是最好的選擇之一。
更多關(guān)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(dǎo)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(dǎo)線發(fā)送信號（a），另一根導(dǎo)線發(fā)送信號（-a）。在“接受”端設(shè)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(shè)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(chǎn)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(guān)平衡信號的闡述請看第（三）部分
為什么具有平衡驅(qū)動（SYMMETRICAL OUTPUTS）的放大器更好
普通（單端）耳機有3根導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線。因此，左右聲道殘余的能量沿著這條公用導(dǎo)線從耳機回到放大器的耳機插孔，以及接地段。放大器內(nèi)的每個元件，導(dǎo)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(yīng)該是完全中性的，因為它是參考點）。其結(jié)果是串擾，作為聲道之間的互調(diào)失真，它測量得到，也聽得到。
平衡驅(qū)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(qū)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(guān)平衡驅(qū)動的參數(shù)請看第（三）部分
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