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[技巧] 音响人必搞懂问题(二):放大器的输出入阻抗

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发表于 2019-5-6 19:44:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
音响人必搞懂问题(二):放大器的输出入阻抗6 U* [9 F) N8 A5 _  o
5 g! m1 n) k' ]5 G- U! [
“放大器的输出入阻抗"$ B! o& x# @" u! ]% c  ^
  一般我们常耳闻的说法是:扩大机的输入阻抗是愈高愈好,而输出阻抗是愈低愈好。为什么呢?/ B* N1 c, F7 g2 N
  因为输入阻抗高了,从讯号源来的讯号功率强度就可以不必那么大。 ' q9 o+ ^+ n. L3 c3 p
  这么说也许还有读者不甚了解,让我们再回想一下欧姆定律;假设讯源输出不甚了解,让我们再回想一下欧姆定律;假设讯源输出一个固定电压,传送往下一级,如果这一级的输入阻抗高,是不是由讯源所提供的讯号电流就可以降低?
- q$ V" O. W( v" x1 w  如果输入阻抗非常非常的高,则几乎不会消耗讯号电流(当然还是会有)就可以驱动这一级电 路工作,换句话说就是几乎只要有讯号电压,电路就可以正常工作;但是对于低输入阻抗的电路呢?就正好相反了,它必须要求讯号能源能提供较为大量的讯号电流,因为在同一个电压下,低输入阻抗会流进较大的讯号电流,如果讯源提供的电流强度不足以满足下一级电路的需求,它就不能完美地驱动下一级电路。而讯源的 电压和电流的乘积就是讯源的功率了。
3 r' c/ G1 l" m! u
. T1 z9 |1 ~1 V
( s& B# [" F; P2 T) N  何谓低输出阻抗呢?它有什么好处呢?
. a# Y, T( t) w  Z7 Z  通常低输出阻抗被提到地方大半是指前级扩大机的输出阻抗,后级通常是称作输出内阻的。前级的低输出阻抗有几个好处:
' `3 K% K( a& Y  一.通常会强调低输出 阻抗即表示了它有较大的电流输出能力,容易搭配一些低输入阻抗的器材(后级);
4 Y2 J7 k6 q5 P4 \  二.低输出阻抗可以驱动长的讯号线及电容量较大的负载,以音响用前级为例;前级的输出阻抗在与讯号线结合后,输出阻抗加上讯号线本身固有的电阻与电容会形成一个RC滤波的网路,当输出阻抗愈高时,则经过讯号线后的讯号,其高频端 的滚降点就会越低,反之则愈高。
) U' ~5 [( h6 O" w3 T  你应该不会希望高频滚降点移进耳朵听得到的音频范围吧?: r; z: G1 c5 \4 E' W) x
  所以遇上电容量大的讯号线,你还是选一部输出阻抗低一点的前级较为保险。这也是为什么每一种讯号线会有不同声音部份原因。
2 x7 }% g+ k+ l  d; f  有了以上大略的说明,你应该可以明白;所谓扩大机输入阻抗愈高愈好,输出阻抗愈低愈好,其主要理由即在此一在与其它器材互相搭配时,其匹配性比较高。: J  H/ u+ O% L& J# Z
  那么照此说来,我们就把每一部扩大机不论是前级或是后级的输入阻抗都设计得很高,输出阻抗都设计得很低,不是就完美无缺了吗?
% H3 w4 v  ?) e& b  s  让我们再从输入阻抗看起,由于高输入阻抗所需的讯号电流较少,可知连接其上的讯号线中流动的电流必较小,因此对于讯号线品质的要求就可以不必那么高,因为少了一个电流的干扰因素在内,这也是高输入阻抗带来的另一个优点。但是高输入阻抗的优点既然这么多,为什么市面上找得到的高输入阻抗前级或后级竟寥寥可数呢?
) H, a& Q1 Y: X% `  让我偷偷问你,你有没有用过收音机?! Q! ^: K5 r1 S* g8 M4 E
# o4 ?* T( r/ O4 g, k
2019042936088229.jpg ! Y2 k- W1 G3 A  ]+ |. k! Y
  你知道收音机的讯号是从哪儿来的吗?从空中来,你答对了。从空中来,你可知道空中存在有多少的电磁波?多到集合你全家老小的手指头加脚指头 都数不完,这些可都不是你想要的音乐讯号哦!
8 Q6 U0 w9 M% V) q: x  当空中的这些电磁波被作用有点像天线的讯号线拾取后,虽然只是一点点的杂讯电压,但是一个高输入阻抗电路却能 轻易地将其放大(正是其优点),于是乎,当有人抓了一把沙子放进你热腾腾的大卤面时,你还以为是黑胡椒粉呢!
% d& |( J5 R2 J: T/ G3 X  D' m  易感染杂讯,就是音响器材在设计输入阻抗时,明知高输入阻抗的诸多优点,但也不能任意设计得很高的主要原因,胆敢设计成高输入阻抗者,必有其对抗杂讯干扰 的过人之处,Cello有一款前级名为Encore IM,其标称输入阻抗即高达IM,为HI-END音响界最有名的高输入阻抗前级。但这个纪绿被日本SONY公司所出品的一款输入阻抗高达2M 的前级给突破了。
6 X- A$ C1 M, o4 n% u- Z  虽然Cello的1M前级在音响界已是不得了的事情,但就电路的输入阻抗而言,还不算太高啦。随便一个FET做为输入级的IC它的输入阻抗都可以高达百万 M,就像前阵子有点红的BUF-03这颗适合作为缓冲器的IC它的输入阻抗就有这么高呢!常见的前级的输入阻抗,在早期真空管的时代,由于真空管本身的输 入阻抗就比较高,因此大都设计成500K或250K,晶体前级则大多数是100K或50K。近来则输入阻抗有愈设计愈低的趋势,20K、10K也已经很常 见了。
0 d4 J4 t9 J& G  K# f! g- s  后级的输入阻抗则大部份是47K,高一个的有100K,20K,10K的也所在多有。最近德国着名的HI-END音响厂家MBL,所推出的旗舰后级MBL9010输入阻抗是多 少呢?5K!没有少写一个零,就是5K。好像说了半天,高输入阻抗有多少多少的好处,就是有人不来这一套,至于好不好声呢?就请自行参阅相关的评论报导 吧!
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 楼主| 发表于 2019-5-6 19:45:39 | 显示全部楼层
 低阻抗输入有什么优点?
% d7 A8 b& X3 W, Y/ k  首先感染杂讯的问题会降得很低,可以大幅提高信号杂音比,使得音乐的纯度提高,音质就比较好。另外低的,输入阻抗有较好的相位特性,这 一点是比较少有人提出来讨论的,一般常见被提出来的是频宽特性,总谐波失真特性等,而相信失真则很少被提及(至少在所有公开的性能规格中),MBL的看法 是高输入阻抗与讯号线的电容量所引起的相位失真较大,而这对声音的影响将很深。因此MBL 9010采用低的输入阻抗,以较低的相位失真来求得在音质上的完美,当然在这个时候,你必须采用一部拥有更低阻抗输出的前级来搭配了。, G! t7 q4 g0 ?  \! h, N2 Q$ n
  前面提及了也有知名厂家采用低阻抗的输入,这是肇因于现今大多数市售前级的输出阻抗均已相当的低,因此在后级的输入阻抗部份就可以酌情降低。假如你前级的 输出阻抗高于后级的输入阻抗,这是不能匹配的,切记!切记!4 o/ W" G; Y6 v4 Q7 D  R" ?
  至于说前级的输入阻抗呢?4 L3 k* Z! \2 @. V& E8 z4 N
  以目前大部份市售品前级的设计而言,输入阻抗就由音量控制器给决定了。绝大多数的设计都是输入的讯号经过讯源选择后就经由音量控制的可变电阻作分压,再进入主放大线 路,所以这个音量控制的可变电阻值就成了输入阻抗了。
9 ?$ x+ F+ U2 Z) P: n% ]  V  另外一些前级的设计是输入讯号先进入一个缓冲级,输入阻抗就由这个缓冲级的输入阻抗来决定,由于缓冲 级电路的输入阻抗极高,因此,输入阻抗值极高的前级,其接受讯号的前端部份,可能就有输入缓冲级的设计。但是,输入缓冲级的阻抗也可以不必一定得设计得很 高,例如MBL 6010前级的输入部份就设有输入缓冲级,而其设定的输入阻抗值则是47K。1 u7 q' B- R" p+ Z* A3 \
  一如前面所述,前级的输出阻抗如果能够低的话,则后级的输入阻抗就可以不必设计得那么高,那么同理,如们我们所使用的讯源的输出阻抗也够低的话,那 么前级的输入阻抗有必要那么高吗?今天有很多音响迷的系统之中,只有数位讯源一种而已,而如今的数位音源由于 本身内部已经具有类比放大的电路,而且有愈来愈多厂家将类比讯号的输出阻抗做得极低。
) A" E: I3 U$ V2 R) t% J  最有名的例子就是Theta,其在类比讯号输出的地方加了一个高回转 率、高输出电流、低输阻抗的输出缓冲级BUF-03,这颗IC的输出阻抗低至只有2,由此看来,其搭配的前级的输入阻抗有必要很高吗?; [7 M/ D$ i: ~) X. J
  一般音响器材常见被提到阻抗的地方有喇叭的阻抗,前后级扩大机的输入阻抗,前级的输出阻抗,(后级通常不称输出阻抗,而称输出内阻),信号道线的传 输阻碍抗(或称特性阻抗)......等等。由于阻抗的单位仍是欧姆,也同样适用欧姆定律,因此一言以蔽之,在相同电压下,阻抗愈高将流过愈少的电流,阻 抗愈低会流过愈多的电流。7 p1 R0 M. f9 s% v- K1 v- s9 p
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7 Y2 f! Q& [' j3 V3 p* O/ T7 O5 C  最常见到的喇叭阻抗的标示值是八欧姆,这代表了这对喇叭在工厂测试规格时,当输入1KHz的正弦波信号,它呈现的阻抗值是八欧姆;或者是在喇叭的工作 频率响应范围内,一个平均的阻抗值。它可不是一个固定值,而是随着频率的不同而不同。当后级输出一个固定电压给喇叭时,依照欧姆定律,四欧姆的喇叭会比八 欧姆的喇叭多流过一倍的电流,理论上一部八欧姆输出一百瓦的晶体后级,在接上四欧姆喇叭时会自动变为二百瓦。
* X0 O" k4 z6 [! a/ l- S2 s$ G2 _  当喇叭的阻抗值一路下降时,后级输出一个固定电压,它流过的电流就会愈来愈大,到最后就有点像是把喇叭线直接短路,所以阻抗值有时会低至一欧姆的限 制,超出此范围,机器就要烧掉了。这也就是一般人常说的:后级的功率不用大,但输出电流要大的似是若非的道理。8 n4 B& |, y$ L) b+ g+ @# i
  功率放大器与扬声器之间的配接主要要注意阻抗匹配和功率匹配两个方面。阻抗匹配有输入输出变压器的功率放大器,配接的扬声器阻抗应与其额定输出阻抗相一 致。而采用OCL或OTL电路的扩音机,就不必那么严格,扬声器的阻抗可以在一定范围内变动。如果配接4欧姆扬声器,输出功率增大一倍,只要功 放级性能好,失真不会增大很多。如果功率管温升不过高,扩音机仍能安全工作。* _/ A, ~& X5 q9 x+ r0 E+ e5 X; {6 C
  功率匹配正确的配接方法是,功率放大器的输出功率应比扬声器的标称功率大1~3倍。如果扬声器的标称功率选得过大而扩音机的推动功率不足,此时扬声器 虽然能响,但往往是扩音机音量开得很大,已引起严重的削顶失真,而声音仍然显得不足。/ I% s) I/ z6 x. \

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