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[胆机基础] 音频应用的全面探讨及心得体会

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发表于 2006-7-15 23:56:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
注:此文仅讨论的是弱信号的音频输入和输出牛,因本人不玩胆机,对胆机相关的用于推动喇叭的功率输出牛不太了解。
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一、使用音频牛的意义探讨。9 |  S7 G2 _' c7 F! q1 q
    很久以前就知道音频牛这东西存在,但一直觉得没什么意义,因为再好的牛,各项参数也不如电容,更不如直通,除非是胆机这类因为喇叭阻抗匹配的问题不得不用,平时可以用电容耦合的为什么要用牛。从原理来说,和普通电源变压器没什么两样,而且作为电感来说,电流频率越高,呈现的感抗也越大,对音频的高频会有一定的影响。无论如何,用音频信号通过牛以后,参数指标来说肯定是变差的。; S# ~& h! L/ |. p
在音响(包括专业音频设备)上使用音频牛,我想到的理由有以下几个:1、阻抗和电压变换,这个原因和胆机用输出牛一样,当然阻抗变化的同时必然伴随电压的变化;2、平衡——非平衡之间的转换。 曾经见到很多人探讨怎样把平衡转单端,或者单端怎样转平衡,方法有很多,比如可以直接把平衡口的冷端悬空,也可以用专用IC或普通运放做转换电路,也可以用音频牛进行转换,以上三种方法都各自有利弊,但我个人的喜好当然是用音频牛转换了,最大的优点就是不用供电,信号波形没有明显损失(相对直接舍弃冷端的做法);3、音频信号耦合。可以取代电容耦合,因为牛输出也是不会有直流的。4、音染用,使音色更厚实、高频更顺滑。
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二、实际体验
  P4 t+ X: y( u7 |5 r9 P0 h    去年了解了一些专业的音频设备,包括一些NEVE、SSL、STUDER这类的线路放大还是话筒放大,虽然核心也是运放或者三极管放大,但万元级以上的话放普遍用上了输入牛,有的还用了输出牛。这些厂家不可能不知道用牛做耦合的指标会比电容差,但为何还普遍使用。经过对比其他录音爱好者用不同的版本录音(比如SSL4000有带牛输入和不带牛输入的版本),发现有牛的高频没这么亮,但是感觉厚度更好,温暖而有密度感。不带牛的版本解析度更高,但是声音偏向单薄。所以,我的结论就是客观来说牛会让指标变差,但主观会让不少(未做实际调查,当然不会是100%,所以才叫各有所爱)发烧友听着更舒服。$ q' G) z2 C" h4 b7 N5 N
至于HIFI设备,用牛的例子就数不胜数了,比如很久以前乐林的LM3886并联的功放MODEL 10,很多发烧友也仿制过,但这么多仿制的发烧友作品中,一个关键的核心却没有仿,就是MODEL 10使用了JENSEN JT-10KB-DPC输入牛,仿制作品中却几乎没有人仿了这个关键部分。难怪说零件、电路结构甚至布线都仿了原版,声音风格却差别很大。
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三、谈谈JENSEN音频牛的分类和选择
  t  S4 a! g/ q5 o    今年主要玩了一些JENSEN的音频牛,所以在这里就以这个品牌的音频牛分类及选择谈谈自己的看法,而其他品牌的音频牛,分类和运用是大同小异的。我们看牛的参数,主要有输入输出阻抗、频响、失真度、信号增益(可能是正可能是负)。
/ x: `! v; C% I0 w+ d( rJENSEN牛主要分三个系列,一是LINE IN-线路输入牛,二是LINE  OUT-线路输出牛,三是MIC IN-话筒输入牛。 下面一一讲解。3 `. Z4 n( c0 V
1、LINE IN线路输入牛。
0 v& H. Q# s' q3 Y5 i3 S    在JENSEN里又分为“标准”和“高性能”系列,照我看来,这两个系列在参数上,主要是频响和失真后者要好一些,但这个“好”也已经是小数点后两位数的差别了,或者说已经超过人耳的分辨范围了,而价格差距一般在30-40美元一个。这个看需求选用即可。而最大的区别,就是“高性能”系列信号衰减十分大,比如JT-6110K-B这个型号,牛输出的电平比输入时小12db,换来的好处就是,输入阻抗高,输出阻抗低,低至80欧左右,可以说和运放的输出驱动力基本相当了。这种牛,适合驱动输入阻抗低的放大电路,比如很多功放为了减少噪音,使用的音量电位器只用到10k。或者驱动多个输入端并联的放大电路。而为了弥补输入牛衰减的信号,需要在功放的增益上适当提高,否则整机出来的最大功率会明显变小,直观感受就是音量电位器调到接近最大音量才足够。而“标准”系列的JENSEN输入牛信号衰减就不大了,一般在3db左右,甚至无需在功放增益上特地去修改,也不会影响正常的使用,但其输出阻抗较高,一般在几K的幅度,适配输入阻抗较高的功放电路。
$ g3 O& V9 W" V) H" [& @7 P2、LINE OUT线路输出牛。
& Z1 y+ c+ K- W输出牛就没那么讲究了,大多数输出牛都是1:1输出的,就是电平不变,当然这个是理论值,任何变压器都会有损耗,比如JT-123S输出电平就会衰减1db左右,而输入阻抗是680欧,输出阻抗是80欧,驱动力和一般运放输出相当。因为输出牛的输入阻抗相对比较低,通常都在600欧前后,因此JENSEN原厂是推荐用分立运放来驱动的,以至于自己还开发了一个JE990运放做驱动输出牛专用。当然用普通运放直推输出牛也不会有什么问题,从阻抗来说是可以驱动的,但实际听起来用普通运放和分立运放推音色差别还是比较明显的,普通运放听感较单薄。. M5 e, L8 h+ \! I! J" V
3、MIC IN话筒输入牛
* N1 m, O% h! `8 G    MIC IN自然主要用途就是在话筒放大器的输入上了。常见的专业录音话筒基本都是150-200欧左右的输出阻抗,而一般推荐话放的输入阻抗是10倍的话筒输出阻抗,因此多数话筒输入牛的输入阻抗都设计在1.5K。而最大区别的地方就是增益比,话筒输入牛只有极少数是设计无增益的,多数型号都是有增益的,比如JT-150K-E为10倍放大,20db。输入牛带增益目的是为了减少后面放大电路的增益负担,放大电路的增益越小,自然电路的指标就越好。但是还是那个道理,牛本身只会自身损耗能量,也不可能创造能量,所以1:10的放大代价就是输出阻抗高达17K,因此官方建议此型号的牛适合用在电子管话放上,就是因为考虑电子管的输入阻抗较高,容易匹配。  而晶体管类型的话放,输出阻抗就应该要低一些,与此同时增益倍数自然就下降了。比如1:8,1:5,1:2的话筒输入牛都是常见的。当然话筒输入牛带电压增益的特性也使它们适用于LP唱头放大。
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& i: }  C% [7 W3 }3 E, x$ ^( R四、牛的参数解读和对实际应用的影响- s: T3 K/ b  Z* S  |
    通常来说,正规厂家的牛,每个型号都会有对应的DATASHEET文档,详细说明牛的外形尺寸和参数。外形就不多说了,我们以JENSEN常见的JT-11P-1HPC这个输入牛的官方资料做解读。重点解读对于我们DIY来说需要考量的指标。+ N7 k. o  x, \) B0 T5 M
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1、“Input impedance, Zi”一项是指输入阻抗,典型值为14.1K,中间是测试的条件(测试时使用的信号频率和电平)和线路。 这个输入阻抗说明,前端如果是普通运放或者常见的晶体管输出电路的话,比如DAC等,是可以轻易驱动这个牛的。& G. S4 P! n: d, O
2、“Voltage gain”则是电压增益的意思,就是说经过这个牛之后,电平增加了多少,表中典型值是-3db,意味着经过牛之后,电平会被衰减3db。这个值不是很大,无需改变原来放大电路的增益倍数。有的牛对信号衰减达到12db以上,这就要注意调整原来电路计划的放大倍数了,否则很可能做出来的功放、耳放电位器调到顶,音量也不能满足。
' ~# d' g) n* ]* a3、“Magnitude response”则是指牛对20HZ和20KHZ的响应,对于几个著名品牌的音频信号牛来说,这个指标都是很好的,基本不用担心在人耳的频段内有问题。
- [4 ~# D; ^, q  W* T4、“Distortion (THD)”是指失真度,在1KHZ和20HZ下分别测试的指标,通常也是比较高的,足以满足HIFI要求。/ D0 Z4 q+ a! F" X$ _! t1 U) G
5、“Output impedance, Zo”指的是输出阻抗,典型值为3.2K。
1 {+ ]/ H, ?1 m$ v6、“DC resistances”显示的是初级和次级绕组的直流电阻。  x" F6 u; R! V- n3 H% D6 d
其他关于电容量、存储温度、击穿电压等参数,通常使用中较少用到,就不再一一解读。' O4 C  H& R% d+ ^$ E; z! T3 N

5 s# l$ a- D- e( I: q; |解读完参数,我们再以用输入牛做一台前级为例。既然用牛输入,就没有必要隔直电容了,首先确定是牛应该在电位器前还是在电位器后,这个在实际运用中很少看到探讨,没有经验可取。我个人运用会放在电位器前面,因为牛的输入阻抗比放大电路部分低,而电位器的输入输出阻抗又是变动的。如果使用上述的JT-11P-1HPC这个型号的输入牛,前端17K左右是输入阻抗对DAC来说完全没问题,输出3.2K的阻抗,驱动50K的电位器也绰绰有余,但如果用10K的电位器,则对牛输出的负担略重。再参考牛的电平衰减,只有3db,无需考虑刻意增加电路的放大倍数。, B3 g; J- f$ D
   作为前级输入,通常要设置2组以上的输入口,这里为了说明,设计了一组平衡输入一组单端输入的接法,如果需要多组平衡或者多组单端的,可以此接法作为参考。平衡输入口时,牛还兼顾了平衡——单端的转换,而且是无源转换,这点也是用牛的一个好处,比简单将冷端接地的粗暴转换方式更科学合理。: T! C' ]) b; F* |3 d0 {( x1 T
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9 A2 d, u) V( E$ P/ w3 V需要说明的是,图中打*号的接地点是平衡输入口1脚,因为通过仿真得知,平衡输入的1脚是否和电路的地相连,对电路工作无影响,如果共地造成了环路噪音,可以不接。而单端的输入,则是可以完全做到物理连接的隔离,对提高电路信噪比很有好处。0 O4 o. `; L. B. W  }& m/ C3 P/ `

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再以我自己DIY的话放为例,这里使用了JENSEN JT-115K-E这个输入牛,这个输入牛的放大比例为10倍,输入阻抗为适应多数话筒的1.5K,输出阻抗达到37K,这样的牛驱动能力很弱,好在还可以驱动后面的运放。它带来的好处是,自身有了电压增益,可以在保证整机增益的情况下,减小运放放大部分的增益,对放大电路的信噪比和失真有利。
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% ~  k8 T$ |7 ~; M2 R1 f" k" z8 d最后,作为信号输出牛,大体原则和输入牛一样,只是输出牛的阻抗更低,比如这个JE-123S,输入阻抗为680欧,多数运放和小功率晶体管电路均可以驱动,输出阻抗为80欧,可以驱动后级,甚至高阻耳机。& Z6 T2 K. K1 E- @1 t  s" n
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结语。作为音频牛爱好者,我的经验就是这些,不足和不对之处,欢迎同好指出和探讨。# h( i; f# v& P  A7 K4 e2 [
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发表于 2018-7-17 22:54:00 | 显示全部楼层
找了好久的文章,谢谢楼主,学习了啊
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