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[放大器] 中国HiFi音响网放大器电流声的成因

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发表于 2010-7-13 19:10:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
' y* F1 a) u2 L8 F% n
; j' o, _0 B. e! B3 d  a7 [. I2 Y
很多人都会因为中国HiFi音响网放大器会电流声而常常感到非常的苦恼,下面就由小编为大家介绍中国HiFi音响网放大器电流声的成因吧!3 a; Q; T; }* n9 u+ B4 T) t

) B4 `/ x% x; k5 f. f
! W- d* ]" M) \/ V音响放大器电流声的成因2 g$ ?( F/ A2 M% `" S7 L# X/ K* _

. t7 p; K' I* V! S4 I9 P" Q& E. z' y9 `/ Q+ W7 V3 _" d
有很多朋友经常受到放大器的「电流声」困扰,大部份朋友都认为电流声是因为接地不良所致,于是便努力把放大器的外壳接地,甚至把整个放大器用金属罩子屏蔽,但电流声依旧,苦无对策……* ?; f- |; A: S, u- ^; S

2 z# M- D1 V0 S& i) {/ V5 Y
- b/ |) j# P9 e( O; [各人对「电流声」定义不一,先要找出你遇上哪一种「电流声」。6 k+ j$ N; ~: |* R5 |9 E# p

- M! P) I4 F) }4 _0 n- p
, y/ B) h1 l+ s  j) N6 O( C8 Y超过一半的情况下,都不是接地出了问题。「电流声」更加不是由静电引起。但综观不同朋友的描述,「电流声」都是:3 N% s" i7 i  y3 w! M$ o
2 }6 [! k3 {1 f# |+ E9 J/ P
; X  }7 D! |4 M- q+ }
● 连续不断的噪音
) K/ U( x( c  o% G/ h' V0 h0 L! V) K+ V7 ~2 e* j# r. t9 }

2 `5 {6 f6 @: o, K& P● 噪音的响度颇为稳定
1 d' M# h1 `8 a3 |+ ?! G! g( V: \8 x. V6 g6 @
. l* V: J0 T1 ~2 ?/ B& S6 Z
● 通常都是低频噪音
: ^* @" p' a; E2 U5 |
. }- A4 u/ U5 c2 A
' l4 g' h" w0 L& j/ ^, m6 M" I% [1 T1 m( ^

" g! y$ j* q9 N6 {1 ^7 u( T- J
0 K7 J: g7 u* Q: s& d, A: Q综合各方朋友的遭遇,「电流声」可笼统归纳为以下几种情况引致:) D- |+ q! i8 Z: o) p! F
& K2 S2 b, h1 ^2 ^8 S! A( ~& C
. s  r/ e5 E' M/ g3 n/ d/ @" E
电源涟波噪音 (Ripple noise) ,即交流啍声 (Humming)3 _9 ]3 w; O2 p# W) C

& y% q5 Z& Z0 B' n
# ?+ s6 M) |' O; b感应噪声 (Pick-up noise) 包括人体拾波噪声 (Body pick-up)
5 P% L' t: _/ B0 o9 O0 x3 s) O- S* L1 w8 |9 Z% a
+ A* I  Y7 w1 D6 D' K
线路板走线 (Layout) 或接地布局 (Grounding topology)
* R# ?9 L) d5 o/ m6 Z  v  S( s
/ X1 V! ], T  Z0 o7 T8 }  `
  x( N4 F3 M7 f/ u8 c: H! D! ?8 ~不良地线噪音 (Ground noise) 及循环接地 (Ground loop)
- Y$ m7 _! m2 z: _: @5 t1 Q" A1 h: i4 u$ x
3 D0 z+ d4 w% r' a& b
机内布线及屏蔽策略不良 (Bad wiring and shielding strategy). W7 H- L$ ?6 r# R

, [3 b8 t" \, B: X; r$ C7 z
7 l/ h6 Y& Q3 V0 ~0 D2 K第一讲:交流啍声
! z7 C& F0 U: Q- C, q/ \# w! e# H" D) p) }

7 B& v' H/ o6 S/ x  `* f交流啍声的成因是电源滤波器设计不当,甚或偷工减料,导致市电的交流电讯号有一部份溜进了放大器。这种电流声的特色是频率很低,大部份情况下都很微弱,要把耳朵贴着扬声器才听到,而且即使把音量调到最低,噪音依然存在。
/ F8 X2 Q4 R5 ?2 D. y( `7 L& P3 z/ \( W( {1 r
) l/ S! V7 o/ [! y
滤波电容 (水塘),除了容量愈大愈好外,其等效串联电阻 (ESR) 也是愈小愈好!
: y3 Y  M# C. U. T/ G4 x1 H% ~" x) R# h6 ^- M
) n0 e; G% H( {
这是电流声中最常见的一种。一般情况下一些平价的山寨放大器较易遇到这种情况,反而 DIY 的放大器较少遇上这问题,为甚么呢?因为这种电流声最普遍的成因是电源滤波器用料不足,滤波电容器的容量不足,一些平价产品因为吝啬于昂贵的大容量电容器(俗称水塘),所以比 DIY 放大器更容易出现问题(因为一般人 DIY 都会不惜工本)。! f% V/ u1 f. d/ d2 p; b5 Y2 s
# @0 t7 R" j4 H

7 e5 X/ Q+ u0 ~$ R' a  F3 G如何解决这种电流声?那要看看你的放大器是使用外置还是内置变压器(火牛),如果是使用内置变压器,情况较为复杂,需要把水塘换上更大容值的电容器,甚至增加电容器的数目,数只电容器并联时其容值会相加,但这种方法会受到机内空间所限,需要随机应变。5 y* p2 h3 L; F6 B- Z$ J

& n1 L0 y) V4 q; r- d* W$ b  j4 F8 k$ W# b0 ]/ i# P/ f/ D$ I
由于这个噪音的频率很低(100Hz),而且通常都很轻微,若碰上小口径的扬声器,这些廉价放大器往往可以蒙混过关,不过想检测电源涟波噪音,有一个很简单的方法,只要在放大器开启时用手摸一摸低频单元的震膜,若在无讯号或音量调到最低时仍感受到扬声器的震膜震动,这便是一个很明显的交流啍声的证据。" c: q; j. q: q- [. o; R$ q

6 c8 \# e% q0 ~) S1 X
) f4 s4 Q  ^% W* J: {如果是用外置变压器(例如一般迷你放大器),当然以上的方法都适用,但有另一个更简单的做法──换上一个开关式电源变压器(SMPS) ,问题便会迎刃而解!4 V+ s. y  `" K% r

: D4 z1 }6 O/ C3 U1 r! o# Y( D- W9 V2 w1 K- u; f
很惊讶吧!首先开关电源的音质是不是很差,但是单就解决交流啍声,开关式源变压器的确有立竿见影之效。(当然使用开关电源可能会诱发另一问题,往后有机会再详细探讨。)
& }6 a- @& [" s* L& d2 D% @* |! M) J# }& }$ j+ D2 j6 @
6 G% t- x( S( D5 g2 D2 [: z# {
原理:
8 @) `& n) a% X' f( P% G- N, u

  v: }, a( S' h/ _我们用的市电为交流电,但是放大器必须以直流电操作,所以电源变压器(火牛)除了负责把 220V 的电压升/降至合适的电压之外,还担任着把交流电转变成直流电的角色,这个过程叫「整流」。在放大器内最常见的整流方式为「桥式整流」,桥式整流会把市电的交流电变成变化不定的直流电,技术一点来说,这是一个包含着 50Hz x 2 = 100Hz 交流讯号的直流电源,我们称之之为「涟波」,而这个 100Hz 的涟波若未能清除掉,便会让它溜到扬声器,形成噪音,由于这些涟波的频率都很低,所以需要很大容量的滤波电容 (水塘) 来把其吸掉。
4 b' G3 i' {8 i+ I0 I0 x# Q- |" U* {/ q& U% S% j  }

& q. d: N4 F" C6 `& E为何开关式电源变压器可解决交流啍声?因为开关电源的操作频率并不是 50Hz 或 60Hz,而是动辄过十万Hz,愈高频的涟波愈易被水塘吸收 (但太高又反而吸不掉),况且它的操作频率远超于耳朵及扬声器的工作范围,所以电源的涟波噪音一不能在扬声器上再生 (频率太高),二更不能被耳朵接收再传到大脑 (都是频率太高),那又何来噪音?. e$ S' M3 c+ E' U

) J5 v" o/ u. a: F5 L5 _: T3 P
59f1979ad4a4818963.png ! ^/ s8 \# Z: O8 ~1 ]
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 楼主| 发表于 2010-7-13 19:12:28 | 显示全部楼层

$ r$ n) [- u& X: ]/ Z5 ^9 _" w. I  t! a/ p' K- Z. n
其他成因:
/ p9 z: b( ^; T! f  g% k
0 H, j: \3 \+ y/ e7 ^4 K$ T8 d2 e' W
1. 滤波电容失效(俗称干塘)
) t" [; _7 v0 s# _9 Z+ p2 Z
7 k9 X7 {- v; o6 `# W" m6 ]  g3 m: c$ g% C
由于滤波电容成本高、体积大,一般情况下都不会选用耐高温的电容,所以在发热量高的功率放大器中,水塘往往会是寿命较短的零件。
# z4 c, B# e5 n- {7 ^) i
8 M$ `) `4 T& ?$ M) |# o" ^8 l$ [; X0 A6 O- D$ _5 |+ v
2. 输出功率管偏置电流失调
% F9 d; k( I$ Y$ R4 ^- \, x3 S" b( H8 G/ D- H% G/ J# `

3 ]8 n* Q  \: Z$ y2 q输出功率管需要在一定的偏置电流下操作,若此电流值因种种原因增加了,导致放大器的静态电流不寻常地上升,也会增加水塘的负荷,从而加强了交流啍声。6 i7 Q% q8 a# F3 l. `; Q( m2 n

7 s/ P. C3 O! ]! R1 A6 a- K- ]1 T- V* s/ r$ k  N
3. 讯号地 (Signal ground) 与大地 (Earth) 即地线接上了,这个情况我们会在 Ground loop 部份详细分析。0 \# R. z  F7 }5 P! V
+ B2 m6 h) E5 B6 G% n: H$ i

2 ~! T5 u7 i  L4. 变压器的电磁干扰,这个情况会在 Wiring and shielding 部份详细分析。0 f8 d  ?. j  ?: Y' D

9 ]# W1 }/ y! x/ }  J$ i# a8 @6 R+ p* r
0 S9 R' m  T7 H备注:
( X, P- I5 Y5 F; k( n2 r8 \. r
% Q  C  N8 M  {9 a' m2 ~
! O# Q3 ?# D! F6 B- M3 ]滤波器的规模随着放大器消耗的电流量而提升。. t- M* F1 D+ x8 g) t! i( Y5 M

# ^$ h7 x/ q% z' p) V7 H& {& l* V) ]) I; f9 m$ w6 u$ l
甲类放大器因需要庞大的静态电流,因而令电源涟波噪音更易被察觉,所以滤波器的规模往往很大。
% g4 Q3 t4 M1 i' ^" B' j3 \* v" u

# e+ o! o8 V9 D' B1 V电容器的等效串联电阻 (ESR) 愈低,其滤波性能愈佳。
+ e, ?$ K, c* g! e9 n
/ e8 f! J) j$ S. }' {5 ~* ?0 I
; a6 w8 d7 W( J7 f: h5 l除了并联电容器以增加电量容,也可以串联电感器作 LC 甚至 Pi 形 (π) 滤波,但成本较高。
/ |1 z( h4 ^; d6 F
: [; s5 r. \& K7 R6 R' L2 D! T- H: k* L4 c9 Y8 o" Q0 O$ r6 r
自从十九世纪爱迪生发明了留声机后,人类便跨入了音频重播的崭新时代。而作为重播音乐的喉舌之器,音箱在长达近一个世纪的演变发展过程中,逐渐形成了目前封闭式、倒相式两大主流和迷宫式、号角式、无源辐射式等支流多态共存的局面。4 o9 \2 v# J  |' W% R
1 B% D9 c9 s2 a7 a8 o& _" p

) Z! b) N3 O1 o( O4 ~现代意义上的封闭箱概念最初于1944年出现于H·F·Olson和J·Preston的美国专利中,由于扬声器振动后,其前后的声波相位正好相反,箱体的密闭性导致由振膜振动引起的强大机械波推动箱内空气反复地被压缩和膨胀,因此客观上要求箱体坚实缜密,以防泄露声波。封闭箱的优点在于制作工艺简单,瞬间响应较好,适于体积较小的书架式和悬挂式音箱,其缺点首先是浪费了50%的声能;其次,因为在扬声器后面形成了空气“弹簧”,所以系统的谐振频率升高,低频响应变差;而且由于封闭箱内置重声阻尼材料和多采用橡皮折环扬声器系统而导致整个系统的灵敏度比其它形式的音箱降低了3-8db。
& u2 v3 J  a0 F3 `0 o) w: j' g8 _4 N; U9 y

+ q2 `8 n, W& y& I& _1 N7 x9 J倒相式音箱又称为开口箱,最早由A·L·Thuras于1932年在其专利中描述。其后由于A·N·Thieke和R·H·Small对其发展起到了关键作用,因而“Thieke/Small”常成为倒相箱的代名词。根据倒相孔前后位置的不同,又可分为正投式和背投式两种倒相箱,二者在功能上基本没有区别。其原理是,扬声器振动时其后的机械波经导气管倒相后产生与音盆振动相似的功能,从而大大提高了低频辐射强度,扩展了低频重放的下限频率。而且又降低了非线性失真。与封闭箱相比,当靠近音箱共振频率时,倒相箱可改善扬声器锥面的突出变形,从而提升功率输出并压缩互调失真;而且从理论上讲,也比相同体积的封闭箱高出3db的功率。但倒相箱也并非完美无缺,其音箱谐振频率以下的低频带的幅射声压衰减较快,易产生低频“轰隆”声,以及风杂声,瞬间响应也逊于封闭箱;加之其对扬声器参数不一致的问题和音箱参数相当敏感,故而设计复杂,调试困难。但随着计算机技术的突飞猛进及各种CAD软件的涌现,倒相箱的制作难度有所降低,从而目前广泛地应用于大功率、高效率的场合。  }1 Z. Z! p5 N; q5 n1 b
4 \4 Z- Z2 r+ r( u

7 t1 q- D( R1 ^* N/ v3 }至于号角式音箱,因其体积巨大而难以推广;而迷宫式音箱又由于其针对声波的某些频段增强,某些频段则削弱的特点,而局限于特殊应用领域。相比较而言,无源辐射式音箱更具优势。  a7 n. e% @, q
# m/ o; c- {1 r' t  T
/ z% m) R& @; P8 E# G% t/ w( B3 i0 e; j$ f
无源辐射箱又名空纸盆音箱,1935年由美国人Harry·Olson发明,至今一直沿用。实质上它是倒相式音箱的演进和变种。其工作原理是,当有源辐射器(即大口径低音单元)振动时,箱体内的空气经倒相后作用于空纸盆,促其随之振动,从而倍增了低频重放的效率。而且凸球形的纸盆可以更加均匀地重播低频。与普通的倒相管相比,无源辐射器消除了箱内驻波,提高了低频段的灵敏度(即声压级),有效避免了谐震和风杂声。但因为技术要求甚高,所以目前世界上无源辐射箱比较少。据笔者所知,只有英国超奥、英国威武、瑞典瑞宝和丹麦香武仕等采用了此项技术。( i1 U/ [1 Q3 [6 r

- r  o# w# P; \5 }
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发表于 2010-7-14 10:24:27 | 显示全部楼层
不错,分享了啊 :handshake:lol
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发表于 2010-7-14 13:03:23 | 显示全部楼层
:lol 哈哈 6楼的一看就是高手
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发表于 2018-3-27 09:07:10 | 显示全部楼层
我是金嗓子前后级,当开启后级时电流声很明显,开启前级后,稍微减轻,但还是有,换了条平衡线后就正常了,看来线材也有原因。
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