新闻动态
SUPPORT
细说芯域:影响功放音频ic芯片的主导因素

对于高低频层次和解析我是这么去听和理解是:密切跟踪和关注乐声响起后各个时间片段内的声音内容和音色变化。其实一个声音从有到无的各个时段音色是不同的,耳机是否能更多的反映这些层次和细节,也就决定了这个耳机的解析和素质,也会反映到频响曲线上的均衡性问题。

比如,对于低频层次感的体会是,我关注于定音鼓声和低音提琴拨弦的声音。粗粗的分:定义鼓一锤砸下去,先出来的是鼓皮茂捷产品.png和锤震动的音头,这时可以感觉到鼓皮的松紧和质感,紧接着而来的是金属鼓体的共鸣声,可以感觉到腔体共鸣的金属声,接下去是鼓皮震动余音,腔体震动余音和声波传出后在音乐厅内的共鸣声,恢弘的气势会在这是表现出来。 

低音提琴拨弦声,特别能体现整首曲子的跃动和伴奏的弹性,声音大致分为拨弦声、琴体共鸣声、音乐厅共鸣声,特别是第二个阶段,我以为比较考验一个耳机的素质,主要表现在中低频的响应上,如果仔细比较这个阶段的声音层次,还可以分出更多更细的层次,耳机能及时收干净这一阶段声音会带来更多的灵动和速度感。音频141311.png

600特有那种堂音,或者说比较明显的低频嗡嗡声,会在一些曲目中反映的特别明显

,因此联想到可能600对低频的响应在某些频段上特别突出,量也特别多一点。其实mpro也有这个问题,但量上没有那么多。因此也造成了600相对于mpro低频的不够均衡,也由于低频的掩蔽作用,而影响到高频直截了当的表现,比较而言mpro低频更明白、通透、灵动,这和它能及时收干净低频声有一定联系。8pr很突出的表现在于表现600低频的量、层次和均衡性。用同样的方法我分析高频,主要关注三角铁的表现,比较明显的是,铁棒相触发出的音头

mpro600要明显不少,而在余音表现上600不弱于mpro,但已经可以简单的看出了,就三角铁频响的全过程中,mpro的响应层次就更多,细节更多,解析更强,声音更立体。


不能被某一频段突出表现而歪曲理解,细腻而均衡的响应素质,应该是耳机品性评价的标准吧。比如600的低频某段,w100高频某段,本人感觉都不同程度上有些突出而显得十分抢眼,应该也是它们缺陷之一的所在。

很多人对于播放器推力大好不好、耳机高阻好不好等问题还比较纠结,所以今天想来谈谈这些耳机阻抗与耳放(随身播放器)推力、增益、EQ等相关问题。

声音的特点

声音的本质是声波,它的传播会遵循波的特点,会反射、衍射和折射。我们首先来了解下声音的特性,这非常重要:8562624,净水器.jpg

(一)响度(loudness):人主观上感觉声音的大小(俗称音量),由振幅amplitude)决定,振幅越大响度越大。与分贝不同。分贝是人可以区分的最小的声音响度的级差,而响度是人耳朵对于声音强弱的主观感觉,人们对响度的敏感程度不一样,所以是将很多人的主观感觉相综合的平均值。另外人们对于相同分贝但不同频率的纯音听起来感觉响度不同,所以有等响曲线这个东西,人耳对于2000-5000Hz的频率敏感的多。比方说,对我们一般人类,50分贝100Hz的纯音和40分贝1000Hz的纯音听起来一样响。所以把耳放、播放器音量调大、调小,每个频率的响度给你的感觉就会产生变化。下图就是等响曲线。

而分贝作为客观描述声音的参数,同样有参考意义:130分贝 喷射机起飞声音,110分贝 螺旋浆飞机起飞声音,105分贝 永久损听觉,100分贝 气压钻机声音,90分贝 嘈杂酒吧环境声音,85分贝及以下 不会破坏耳蜗内的毛细胞,80分贝 嘈杂的办公室,75分贝 人体耳朵舒适度上限,70分贝 街道环境声音,50分贝 正常交谈声音,20分贝 窃窃私语。

(二)音调(pitch):声音的高低(高音、低音),由频率frequency)决定,频率越高音调越高(频率单位Hzhertz)赫兹,人耳听觉范围2020000Hz 20Hz以下称为次声波,20000Hz以上称为超声波)例如,低音端的声音或更高的声音,如细弦声。我的辩音范围是20-19000Hz左右,已经有点退化了。一般耳机都会有频响曲线,如下图,曲线越平直就越趋近于真实的回放。逼侧的黄色曲线就是明显低频失真了。一般频响曲线要结合等响曲线一起看,大多数耳机设计调音时频响在1000-5000Hz会有低谷,5000-10000Hz有个波峰,这是因为人对于1-5kHz的声音特别敏感,对高频声音却不那么敏感。这样调音三频才会比较平衡,不过由于个体差异,对三频的敏感程度各不相同。


耳机算是整个高保真回放系统中失真最大的部分了,高保真转盘、解码、耳放失真都挺小的。下面是各种声源的频率范围


(三)音色(music quality):音色是由于发音体的材料性质、结构形状、发声方式、及其泛音的多少等不同方面来决定的。歌手的声音都比较独特,具有很强的辨析度,这是因为音色不同,而模仿秀则是模仿歌手发声的振动方式、基音、泛音,歌唱出极其相似的声音。而有的艺术家甚至可以模仿乐器的音色(beatbox)。不同乐器能发出涵盖相同频率的声音,但我们仍然可以辨别出不同的乐器,这是音色使然。但耳机、音响可以非常好的模仿发出世间各种声音,因为其接收到准确信号后还原了各种声音的波形,形成回放(playback)。

如果你是学音乐的话,声音的特性则是四项,多了一个声音长短(时间)。

耳机如何工作?

动圈耳机为例,耳机中有永磁体,有振膜和线圈。电信号流经线圈,与永磁体间产生吸力或斥力,带动振膜正向或负向扇动,形成声波。振膜动的频率快,即是高音;动的频率慢,即是低音。扇动的幅度大,便是大声,幅度小即是小声。

为什么一个振膜可以同时发出几个不同位置、不同的乐器和人声的声音?

空间感、位置是基于左右声道传入耳朵中的时间差、还有反射衍射等大脑进行综合判断后的结果。而不同的乐器、人声有不同的声音频率,从实质上讲高低频仍然是声波,借用一张图片来说明


如果去听现场音乐会,虽然有ab两种乐器,但人耳的鼓膜听到的音乐形成的振动会是C波形,但大脑仍能还原出ab两种乐器单独的波形。同理,动圈耳机播放古典音乐会,耳机振膜产生的波形就是C,但多动铁耳机则分频器把高低频声音分开,指挥每个单元播放某个频段的声音,多个单元通力合作,同时工作产生了多个波形,再到鼓膜上汇聚成一个C波形。

耳机阻抗是否越大越好?

我们先谈一下耳机的阻抗和灵敏度,阻抗是存在于交流电中的,为什么是交流电而不是直流电,因为线圈会根据电流方向向着永磁体做正向或者负向运动,带动振膜产生声波。阻抗不是电阻恒定不变,但也遵循Z=U/I的计算公式。对于动圈耳机而言,提高耳机的阻值,降低耳放的输出内阻,都是为了让耳机吃到更多(或更合适)的电压电流,从而充分的驱动耳机。另一方面大阻抗往往是为了减小分割振动的影响,设计制造多轨大线圈(也增大散热面积,使耳机没那么容易烧机)造成的,更容易提高对振膜的控制力,降低弱信号的失真。下图为振膜发出不同频率时的运动状态。


低阻耳机由于阻抗小,容易得到较好的功率,发声容易,像812TH900那种磁通量很大的单元,小推力下也还不错。但容易过推,或者无法进入耳放最佳的音量位置里,不能在耳放最佳电气状态的推动下施放功力,高频刺耳,有用力过猛的感觉。

而灵敏度则是指向耳机输入1毫瓦的功率时耳机所能发出的声压级。高阻耳机是阻抗高,不容易产生大电流,所以不容易出声,而低阻低敏耳机是虽然有了不小的电流,但就是不灵敏,声音很小。低阻低敏多是平板像HE6,不过LCD4倒是灵敏度不低了。

对于大部分耳放来说耳机阻抗高已经不是问题了,提高电压便是,却解决了大部分的难题,声音也相对比较稳定。阻抗低,容易推响,但对耳放设计者来说提高耳放控制力比提高电压难度大得多。所以对动圈来说还是高阻好。当然现在FOCAL都已经出了低阻动圈旗舰,相信这些问题现在也不是非常困扰的因素。

耳放的推力越大越好吗?

虽然对于高阻耳机来说,插手机也能推到正常听音大小(即耳机在手机上吃到的功率还是会同在国砖上吃到的功率一样),其实一般耳机的灵敏度吃到1mw的功率便能有90多分贝的声音,接近气压钻机的声音大小了。但1.手机开大音量时其放大芯片失真率很高了,2.功率虽然够了,但关键的电流小了,低中高频都会平平淡淡,没有力气,推不开。所以国砖都比较推崇大推力,还要几档增益,这样才受欢迎。下图是两款耳放的输出电流的比较,绿色的耳放电流输出能力受限,被削峰了,音质会受影响,手机更是如此

 

推力大固然好,推力大是指的上限推力大,而不是起始推力大。所以国砖的功率该小的时候能小(推低阻耳机时开小音量),该大的时候也能大(推中高阻耳机时开大音量),高低阻通吃?

其实还有不失真最大功率这个概念,一般指放大线路谐波失真THD0.1%以下的最大功率,像SONY D100音量旋钮转到头耳朵肯定爆了,但是那个音量你根本不能开很大,因为稍稍大一点就失真了。AK的机器也是推力秀气著称,也是同样的问题,音量开大了就会失真,但推推普通塞子绝对不会失真的。

接着来说说输出功率是怎么来的,DAC芯片对于歌曲解码后,DAC芯片输出信号电平会有一个放大倍率,DAC的信号直接放大是不失真的,玩过的LYRAHILO、金老婆里调节的输出增益是调节DAC的放大倍数(HILO也可以调节其他增益,可玩性非常高),一般来说DAC输出的标准电压信号是2Vrms。另外耳放、放大电路会将电压放大、电流也放大(不过一般后级才放大电流,这也说明了一般耳放难以推动HE6,必须有后级功放大电流才好驱动),大多数的播放器高增益选项也是在放大电路里起作用,增加电压摆幅。最后的音量调节旋钮(电位器)便是一个可变电阻,控制音量衰减幅度,看看C4,这个可变电阻就跟高中物理实验中用到的很像。

 音响1135.png

一般来说,设计师会把耳放或播放器最佳的电器状态设置在20%-50%音量之间(也有例外,享声M1PRO则是在90%以上),如果你插上耳机,正常的听音音量刚好落在这个范围内,那就是极好的(高低增益的设计一部分就是这个原因,低阻耳机用低增益可以落在这个范围内,但高阻耳机用低增益则远远超出了这个范围,而使用高增益刚好又可以落在这个范围里了)。这样大推力的耳放对低阻高敏耳机就有点不友好了,因为可能只用5%的音量就已达到正常音量大小,这时加阻棒效果会好点儿。另外推力太大会导致底噪声,其实就是耳机中电流过高引起的。

DAC的信号直接放大是不怎么损伤音质的,但放大线路中用运放三极管二极管等放大方式虽然提高了功率,但也会将噪音讯号放大,所以增益也要慎用。

为什么播放器开小音量和大音量下,同一副耳机的听感不一样?

音量旋钮调大,并不是简单的像你想象的那样只把耳机响度调大了,耳机的三频也跟着有了些许变化,为什么?1、耳机放大器在不同的输出功率下,其频响是不同的,通常输出功率越大,其频响指标就越差。而且这种变化有时并不是线性失真,有时低频放大了2倍,但高频可能只放大了1.8倍。2、而耳机由于其自身的负载特性、阻抗的不固定性,频响曲线在不同的测试环境中也不一样。3、前面所提到的等响曲线的存在。这些因素都导致了同一副耳机在小音量和大音量时听感不一样。正常情况下,我们还是适宜把音量开到正常的听音音量,把增益调到适宜的档位。

另外高频在空气中的衰减比低频厉害得多,不信你开大音量,再把耳罩拉远一点,看看还刺耳不。所以顶尖的耳机为了有效控制高频会把单元拉的离耳朵远一些,像RS1那样的贴耳的单元高频就很爆炸,而高保真的箱子不进行特殊的设置高频绝对不会刺耳,所以高端箱子对于耳机来说确实更保真一些。

器材在同一平台上进行比较究竟科不科学?

往往我们要AB两个耳机,就搬出一套前端,把两只耳机来回插在这套前端上,比较两者的声音,这究竟科学吗?

我认为这是不科学的,就是站在同一起跑线上,会出现一个问题,阻抗不同,灵敏度不同的耳机插在相同前端的时候,吃到的电流不一样了,这样就导致有可能a耳机(低阻耳机容易出现此情况)高频过了,低频刚好。但b耳机(高阻)插在相同前端,低频刚好,高频也刚好,三频均衡。这样大家就会觉得b耳机好。但是如果有人专为a耳机设计一款输出功率相匹配的耳放,情况就不一样了,a耳机就会高低频都不错,三频均衡,但b耳机因为阻抗过高,低频不受太大的影响,但高频衰减程度大,就会觉得三频不均衡。这样就觉得b耳机不如a耳机。所以使用同一平台来进行同场PK,往往有一方更吃香。同时也没有什么耳放是万能的,能推好很多个不同参数的耳机。

我非常希望像farrel一样,什么耳机都能用上最好的前端去PK,只可惜口袋中的金钱不同意啊,放上F壕的一张图片

 

EQ究竟靠的住吗?

EQ是用来调节音效的工具,音频工作者为了得到监听的效果,使耳机的频响曲线变得直一点,会对EQ进行相应的调节,最终达到他们的目的,应该说来是个好东西。下图是传统的EQ均衡器,每一个频域由一个电位器控制。

音频41323.png 

现在EQ则是通过DSP算法来改变相应频域的声音,按理来说除了改变该频域的响度大小外不应该有其他的改变的(量感),但实际情况却改变了原本音乐中太多的要素,不是音乐录制者所希望传达给听众的原始声音了。

见下图飞傲X7EQ调节,我将所有的频域(每高八度即频率翻倍)都统一调到+6db,这里你简单看成+6分贝音量吧,按理说这个EQ效果就是音量调小6db时也获得打开EQ之前相同的听感,而且31Hz以下和16000Hz以上应该是明显的滚降,实际却是低频量增加了,高频也明显变亮了。因此我不太相信这些播放器的数字EQ算法了,不过相应的调节临时弥补下听感还是可行的。

1、输入失调电压(Offset   Voltage
   定义:
        在运放开环使用时,加载在两个输入端之间的直流电压使得放大器直流输出电压为0
(亦即,当运放接成跟随器时且正输入接地时,输出存在的非零电压)

    对策:
        如果被测信号含直流量且关心此直流量时,则必须选择Vos远小于被测直流量的放大器,或通过运放的调零措施消除;如果只关心被测信号的交流成分,则可在输入和输出端增加交流耦合电路,将其消除。
    调零方法:
        没有调零的运放,可采用外部输出调零或输入调零。
2、失调电压漂移(Offset Voltage Drift  
      定义:
        当温度、时间持续、供电电压等自变量变化时,输入失调电压会发生变化。
输入失调电压随自变量变化的比值,成为失调电压漂移。
    对策:
        第一,选择高稳定性,即漂移系数小的运放;第二,有些运放具有自归零技术。
3、输入偏置电流(Input bias current   
        定义:
        当输出维持在规定的电平时,两个输入端流进电流的平均值。
4、输入失调电流(Input offset current
        定义:
        当输出维持在规定的电平时,两个输入端流进电流的差值。

5、失调和偏置的总结

三个关键指标:输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流(后两个依赖放大电路外部电阻)


噪声增益

    定义:
         同相输入电压增益。
    原因:
        噪声源、失调电压源在运放分析中被定义在同相输入端。

易受影响的电路

    运放输出端不该有的直流分量,简称直流意外”       
单级增益较大的交流耦合电路,直流意外会降低输出端的动态范围;
直接耦合电路中,特别对直流精度要求较高的电路,格外注意直流意外

克服它们影响

选择合适运放;
选择合适的外部电阻;
            外部电阻影响有2种:第一,选择最小的电阻以降低电流对直流意外的贡献;
                                              第二,调配电阻值以抵消直流意外。
          外部电阻选择:
                第一,高速运放,特别是电流反馈性运放,根据手册,否则尽量小;
                第二,外部电阻越大,工作时功耗越小,发热越轻;    
                第三,外部电阻越大,运放偏置电流对输出失调的贡献越大;
                第四,外部电阻越大,电阻本身产生的噪声越大;
                第五,外部电阻越大,附近的杂散电容不可忽视,导致上限截止频率降低;
                第六,外部电阻越大,电路板造成的漏电阻不可忽视;     
调零和控温
6、噪声指标(Noise

噪声特征

                短时波动性、长期稳定性

电能力

                电能力是对波动电压可能做功大小的描述;与负载是否接入毫无关系;
                电能力具备可加性(可加性对噪声在频率上拆解和合并具有重要意义);
                  

电压密度

            K指电压密度曲线中白噪声电压密度;(K是白噪声的关键参数)
                    2种方法获得K

第一,读图法,频率越高,1/f噪声影响越小,电压密度中仅   包含白噪声的K,找图中最高频率点,直接读取数值;
                                            

  第二,数据法,数据手册指标表里以 En为标示给出

荣耀12.png

 

 茂捷微信.png

茂捷半导体是一家专业从事纯模拟电路和数模混合集成电路设计的IC设计国产电源ic芯片公司。公司资深研发团队将业界先进的设计技术与亚太地区的本土优势产业链相结合,服务全球市场,为客户提供高效率、低功耗、低风险、低成本、绿色化的产品方案和服务。助力于充电器、适配器、照明、锂电充电、传感器、音频功放,小功率电器,等产业的发展。

茂捷半导体主营:国产AC/DC系列电源芯片、LED芯片、锂电充电IC芯片、传感器应用ic芯片、音频功放IC等IC芯片,其产品具备性能优良、性价比高、兼容性好等优势,可优势兼容例如昂宝、晶丰明源、士兰微、启达、矽力杰、硅动力、赛威、微盟等品牌驱动IC芯片,且脚位PIN对PIN,大多数品牌驱动IC兼容替换之后PCB板不需做任何的改动,并且测试参数比较其他品牌均有优势,已有多数厂商批量生产。




相关推荐:



  1.  单节锂电池恒流/恒压ic线性充电ic M1056




  2. 500mA单节立定恒流恒压线性充电IC M4054




  3.  六级能耗内置过温保护控制ic   M6362A





  4. 原边小功率超低能耗电源控制ic  M5832




  5. 高性能。高转化率手机充电管理ic  M5579D





  6. 开关电源全覆盖自动自回复开放式控制ic M5563


  7. 高性能、低成本CC/CV电源控制ic  M5832


  8. 更多可以访问

  9. 本文由茂捷(mojay)半导体电源管理部编辑整理,部分内容摘自互联网,

在线客服
热线电话
微信公众号