首页 | 新闻 | 评测 | 技术 | 专栏 | 访谈 | 论坛
音箱耳机 | 键盘鼠标 | 显示器 | 其他设备
  您现在的位置: 首页 > 技术  
 
常见的HIFI耳机驱动特性分析
类型:技术 作者:brandnew(耳机发烧) 日期:2005-11-8 23:57:05 来自:转载



结要:……



    前言:这是耳烧论坛非常好的一个帖子,可以回答我们玩耳机所遇到的不少问题。

    坛子里经常有网友问,某某耳机好推不好推,用某某器材能不能推好,能推到什么水平等等。说实话,作为一个版主,虽然听过的耳机不算少,但是真的要把这些问题都回答上来不是很 容易。我以前曾经介绍过“隔山买牛”的方法,但是只是方法而已,对于多数网友的针对性问题,还是不能够完全解答。最近稍微清闲一点,于是把一些常见的 HIFI耳机的官方指标收集了一些,并通过这些指标进行了一些计算,对适合这些耳机的放大器的要求有一个比较粗略的概念。

    对于耳机来说,功率匹配是个最基本的要求,当放大器和耳机的功率不能匹配时,就会产生非常严重的失真,极大地影响音质。要注意的是放大器输出功率即使达到要求,也并不能说就一定能把耳机推好,除了功率因素外,放大器的很多指标都会影响到音质,例如信噪比、谐波失真、阻尼系数、相位失真、瞬态响应、通道间串扰等等。满足功率要求对于耳机 HIFI来说只是一个必需的起点,要真正达到好的效果,还有许多条件要满足。

    本表并非是完整的,因为其阻抗指标是静态的,没有考虑到大多数耳机单元存在的感抗,这些感抗在很多时候都会左右系统的整体表现,因此这些计算结果只能作为一个粗略的参考。如果计算感抗的话,要求还会再高一些,当然,如果连表中的要求都不能达到的话,那么说明放大器是不适合的。

    放大器的平均功率是指等同于幅度不变的正弦波加载的情况,实际上没有任何音乐会是这样的情况,这个参数要说明的是该放大器在该阻抗的负载下,必须达到这样的输出功率,并且失真必须足够小。这个功率是根据一般听音的平均声压来计算的,即85~95dB,这里为了保证完全满足,取上限。

    功率储备要求是指放大器峰值输出功率,这里取平均功率的10倍,基本上能满足90%以上的节目。如果要达到100%,功率储备还要再提高一些。对于耳机这种小功率负载来说,由于对失真相当敏感,因此其峰值功率就应该是该放大器的额定不失真输出功率,并且这个不失真的范围要比音箱功率放大器要严苛得多。一般功率放大器的失真要求是THD=10%,而耳机放大器应该限制在1%甚至0.5%以下。

    放大器的输出电压是指对于相应的耳机负载,放大器必须保证一定的电压输出能力,由于耳机阻抗的不同,对于这个能力的要求也不相同。这里的数值是指RMS,如果要换算成峰-峰值,再乘以2.8就可以了。对于这个指标的要求同上。

    放大器的输出电流能力和电压是类似的,计算方法也很简单,用电压除阻抗即可。需要注意的是,由于耳机含有感抗,因此在很多时候瞬间电流会大大超过这个数值,好在对于多数放大器来说,电流负荷能力不是什么问题,因此这个参数意义并不是很大。

    通过这个表格,我们可以看出一些规律来:

    1、耳机的灵敏度指标比阻抗更重要。通常认为高阻耳机比低阻耳机难以驱动,其实是个假象,根本原因是低阻耳机通常灵敏度很高。我们认为300欧的HD600比较难以驱动,但是我们会发现,低阻的HD500其实比HD600更难以驱动!而K240DF/M灵敏度低加上阻抗高,因此说是最难以驱动的耳机了。K1000是个例外,我们通过表格可以看出它是多么的另类,简直不像是耳机。如果要评选全世界最难以驱动的动圈耳机,K1000肯定是最热门的选择之一。

    2、很多耳机实际听音的功率远远比标称额定功率要小,也就是说,只要你是在听音乐,一般是不会对耳机造成伤害的,因为在耳机被烧毁之前,你的耳朵恐怕早已聋了。当然,这不是说耳机是绝对安全的,某些设计不当的放大器或者不正确的操作方法有可能使耳机瞬间承受非常大的功率而损坏。

    3、对于随身听,很多高档耳机都无法得到足够的驱动,尤其是那些输出功率只有5mW/16欧的随身听,可以驱动的耳机非常有限。

    4、E5C堪称动态之王,最大声压级直逼人的极限,使用者一定要小心。

    5、不要以为HD600有多么难推,实际上,要推响它比HD595还要容易些。当然,这只是驱动的要求,单元的素质可就不是用这个表格能够体现的了。

    耳机点评:

    在这个表格里,我们能看到什么呢?如果我们再有一些其它方面的知识,我们会很容易了解一副耳机的驱动性能是否和将要采用的音响器材配合,下面我就挑选其中几个耳机来说说。

    K501,经常被人称为难以推好的耳机。从这个表格中可以看出,的确如此在表中列举的纸屑耳机中,其各项要求都是比较高的,对放大器的电压、电流输出能力都有比较高的要求。K501的灵敏度是94dB/mW,在各个耳机中算是比较低的。在音箱系统中我们也会发现这个规律,凡是灵敏度低的箱子都比较难推,耳机也没有脱离俗套。

    HD600/580/650,它们的阻抗都是300欧,感觉上好像很难推。实际上看指标,比501还要好推一些,只有对电压摆幅的要求稍高一些。这要得益于它们较高的灵敏度指标。因此除了随身听以外,实际上它们可以用在各种音响器材中,并且由于阻抗比较高,对于电压型电磁干扰的抵抗力还要高些,但是对电流型的干扰就比较灵敏了。那么为什么说它们难推呢?那不是因为它们的驱动性不好,而是它们本身的性能太好了,对于前面配套的器材的性能揭露得比较明显,这又是另外一个话题了。HD650显然和600、580是不同的,因为其灵敏度指标提高了4dB,对于耳机来说,这意味着单元技术发生了很大的改动,这4dB意味着什么呢,我不说你也能看出来,居然可以在随身听上用了。当然,仅仅是驱动上的匹配并不能说明能完全发挥耳机的性能,这还是另外的话题。

    DT880/831/931,它们的基本参数很相似,880的承受功率要大一些。由于它们都需要比较大的功率储备,所以在随身听上是不会有好表现的。由于承载的功率更大,880可以获得更高的声压级,动态表现能力更强。

    SR80/125/325/RS1,它们的性能指标几乎是一个模子里刻出来的,可以看出歌德的技术一直是很稳定的,没有什么特别大的变化,它们在随身听上的表现可以说勉强及格,或者勉强不及格,由于阻抗很低,所以对驱动电流的要求比较高,很多AB类放大器有可能转入B类放大状态,因此它们对耳放的工作类型应该是很敏感的。

    K240M/DF,是除了K1000外最难驱动的耳机,不仅仅是随身听,连推力很大的声卡都已经不能满足了,所以它们不用耳放是绝对不可以的。

    K240S,很鸡肋。虽然阻抗很低,只有55欧,但是灵敏度也太低了,因此只有声卡能勉强驱动,随身听就不用想了。这大概和AKG的工程师门的想法有很大出入吧。

    M1,指标显然有问题,说明厂家不是很负责或者专业,显然,实际灵敏度比官方参数要高得多。令人不解。

    K1000,只有2个字:变态。

    铁三角系列:都是非常容易驱动的耳机,除了W100和W1000外,基本上是来者不拒,并且声压级出奇的高,让人有些怀疑功率搞这么大有没有必要。

    PX200,并非想像的易推,还是有点小脾气的。

    MX500,典型的耳塞,给点阳光就灿烂的那种。

    HD595,恐怕会让厂家失望了,在随身听上推不起来。

    HD500,常有人说500的低频实在太肥了,我想看到参数应该能够理解一些了,这玩意儿虽然不算什么高档货,但是居然在SEN系耳机中是最难推的,这也是早期技术不完善的后遗症。

    舒尔系列,是和K1000相反方向的另类变态耳机,这样高的灵敏度,估计不用什么放大器,直接接一些拾音器就能够听了,典型的助听器,当然是音质非常出色的助听器。

    ER4P/4S,好像型号差了一个字母,实际上参数差距很大的,4P在任何随身听上都能推起来,而4S几乎所有的随身听都推不动。脾气大的音质好?好像是这样吧。

    总体点评:

    森海塞尔,驱动性很好,音质出色,并且其灵敏度适中,是脾气最好的品牌。

    AKG,普遍脾气不好,难以驱动,尤其是变态的K1000,但是按照发烧法则推断,脾气不好音质就好,所以AKG是好品牌。

    歌德,个方面比较均衡,和随身听都能够勉强凑合,脾气比森海塞尔还好,不过强扭的瓜不甜,要想让它们痛快,还是配个耳放好些。

    音特美,很会“修理”耳机,同是一个系列的两个型号的耳机,参数差异如此之大,也是很少见的情况,这说明音特美的工程师非常专业,除了专业,我实在找不到更恰当的形容词了。

    舒尔,唉,原来是搞助听器的。你的器材可是要当心,有点小毛病就会显示出来,秋毫毕现。

    铁三角,显然是非常迎合市场的厂家,几乎所有的耳机都“适合”随身听用,日本真不愧是随身听大国呢。

    附言:

    对于放大器来说,仅仅看功率指标是不够的,我的这个表格只是最基本的起点,也就是说,如果达不到这个表格中的条件,根本不可能推好这副耳机,这是必要条件,但不充分。

    举个例子来说明如何看这个表格,例如一个5mW/32欧的随身听,推DT880是否可以?

    通过简单计算,这个随身听的电流输出能力和电压输出能力分别为0.4V、12.5mA,250欧上的功率为0.64mW。而880的相应要求为1.5V,6mA,0.8mW,因此电压输出能力与要求相差太多,1票否决。

    其实对于240DF/M这样的高阻耳机来说,放大器有个指标非常关键,就是压摆率SR。很多耳放的设计者没有充分考虑到这个参数,因此即使是测量功率能够满足要求了,但是在关键时刻根本无法供给足够的能量,用不太正规的话说,功率是“虚”的,要的时候给不出来。对于带有负反馈的放大器来说,这一点很容易被忽略。SR偏低 的结果不仅是动态上不去,而且还会带来更令人讨厌的瞬态互调失真,声场糊成一片,还软绵绵的,我想你碰到的大概是这种情况。对于电子管电路设计我不是很在行,但是据我所知,还是有很多办法来提高SR的。

    对于240M来说,不失真电流输出能力只要能达到15MA就完全可以满足了,关键在于不失真和如何达到这15MA,很多时候,放大器设计输出1A的能力并不是目的,很可能是为了满足100MA时的“不失真”电流输出能力,所以,这个需要用仪器去测量,并结合听感来调整设计。所谓的挖掘潜力,实际上也就是在这么几毫安的电流或者几伏的电压里做文章。

    这个计算方法的前提是耳放的特性是“理想”的,也就是说,这个计算结果是“最起码的要求”,如果连这个要求都达不到,就根本不适合驱动这些耳机。我在前面已经说过了,仅仅达到这个要求还是不够的,还有很多因素制约最终的播放效果,像你说的耳放内阻问题,还有频响问题。失真以及失真分布问题等等,都会影响音质效果。耳机的驱动特性是个复数函数,其中牵扯的参数因子很多,在某些频率下符合驱动条件,可能在另一频段下就会欠缺,在某个幅度下合适,另一幅度下可能会变差……

    总之,满足这个表格的要求不是一个充分条件,但是却是必要条件。这样就可以理解为什么耳机只需要几十甚至零点几毫瓦的功率就可以很响,但是放大器的输出功率却可以达到数百甚至数千毫瓦。

    另,目前爱丽丝的官方网站的有关参数已经调整正常,表格也做了相应调整。

 

    有些关键的回贴一并转来:

    这里的电压指RMS,如果计算峰-峰值,要乘以2.8。如果还要计算放大器的不失真电压摆幅,供电电压至少要再加50%,另外还要考虑驱动管和射极电阻的压降也就是说对于240DF来说,其放大器供电电压至少要达到5.5×2.8÷2×1.5+3,也就是正负15V。对于某些放大器来说,还要考虑到瞬态失真的问题,因此可能需要的供电电压比这个还要高很多。这个和电路结构有关。

    另外这里的计算的结果都是“不失真”的前提下的,并非放大器的短路负载能力或者说极限能力。实际上对于一个耳机放大器来说,输出50mW,摆幅达到5V,电流达到20mA,已经是非常好的了。目前多数非专业器材包括大多数声卡都达不到这个要求。

    表格中看,E5C堪称动态之王,达到耳机极限的响度的时候,多半可以致人伤残了。所以大家在使用这类耳机的时候一定要注意,戴耳机的时候不可胡乱调整音量或者任意插拔,我建议不要使用耳放来推这类耳机,很危险。

    举个例子来说明如何看这个表格,例如一个5mW/32欧的随身听,推DT880是否可以?

    通过简单计算,这个随身听的电流输出能力和电压输出能力分别为0.4V、12.5mA,250欧上的功率为0.64mW。而880的相应要求为1.5V,6mA,0.8mW,因此电压输出能力与要求相差太多,1票否决。

    其实对于240DF/M这样的高阻耳机来说,放大器有个指标非常关键,就是压摆率SR。很多耳放的设计者没有充分考虑到这个参数,因此即使是测量功率能够满足要求了,但是在关键时刻根本无法供给足够的能量,用不太正规的话说,功率是“虚”的,要的时候给不出来。对于带有负反馈的放大器来说,这一点很容易被忽略。SR偏低 的结果不仅是动态上不去,而且还会带来更令人讨厌的瞬态互调失真,声场糊成一片,还软绵绵的,我想你碰到的大概是这种情况。对于电子管电路设计我不是很在行,但是据我所知,还是有很多办法来提高SR的。

    对于240M来说,不失真电流输出能力只要能达到15MA就完全可以满足了,关键在于不失真和如何达到这15MA,很多时候,放大器设计输出1A的能力并不是目的,很可能是为了满足100MA时的“不失真”电流输出能力,所以,这个需要用仪器去测量,并结合听感来调整设计。所谓的挖掘潜力,实际上也就是在这么几毫安的电流或者几伏的电压里做文章。

    计算方法都是一样的,没有什么错误。的确是0.64mW。但是请注意,这个功率和通常随身听上标的5mW+5mW之类的是不同的,这是在300欧负载下的,而随身听一般都是16欧或者32欧下的,如果你要换算到低阻的功率,那么还要乘以20。但是那个功率没有丝毫意义,某些放大器根本无法输出足够的电压摆幅,即使是100mW,也可能推不了HD600。这个参数还要和后面的电压电流以及峰值功率参数结合起来看。

    你说到了一个很重要的问题。这个计算方法的前提是耳放的特性是“理想”的,也就是说,这个计算结果是“最起码的要求”,如果连这个要求都达不到,就根本不适合驱动这些耳机。我在前面已经说过了,仅仅达到这个要求还是不够的,还有很多因素制约最终的播放效果,像你说的耳放内阻问题,还有频响问题。失真以及失真分布问题等等,都会影响音质效果。耳机的驱动特性是个复数函数,其中牵扯的参数因子很多,在某些频率下符合驱动条件,可能在另一频段下就会欠缺,在某个幅度下合适,另一幅度下可能会变差……

    总之,满足这个表格的要求不是一个充分条件,但是却是必要条件。这样就可以理解为什么耳机只需要几十甚至零点几毫瓦的功率就可以很响,但是放大器的输出功率却可以达到数百甚至数千毫瓦。

    brandnew:发这个帖子有几个目的,最主要是为了给大家一些参考,对于了解选择耳机有合适的帮助,比如现在很多朋友会说,我要随身听能推动的好耳机,请给我推荐低阻好耳机,这是一个误区!其实很多低阻有深不可测的内力难以挖掘!那么到底啥样的耳机好推,哪些耳机比较BT,为什么这么BT,要用好就要做好充分准备。什么样的二房适合什么样的耳机,为什么,在听感之外,技术的支持是怎样,通过这个帖子,大家一起讨论下,希望各路高手光临指导。

    真.菲戈:“要想达到足够低的谐波失真,互调失真和通道间泄漏,PPA需要并联4个缓冲器来推动Grado 60,而推HD-580只要1个就够了。我自己的测试结果也是一样 - 低阻耳机要难推得多。吃惊吗?为什么?”呵呵,事实确实是这样,低阻耳放其实更难设计些,不过在国内似乎一直被当作低档耳机的搭配产品,价低质低……不过最近应有多款国产高级低阻耳放面市的。

    brandnew:先提供一些使用过几十个耳机后的最重要经验,什么样的耳机好推,容易出好声?中等阻抗(120-300欧姆),灵敏度适中(95-105db/mw),没有怪脾性(频响曲线和阻抗曲线比较正常)的耳机,是最好推的。以上结论适用于任何前端,如果你用的是随身听,请采用上面范围内,灵敏度偏高的耳机。很高阻,真正低阻,超高灵敏度和超低灵敏度的耳机,使用之前请作好心理准备,也许他在其他的地方很好听,但或许在你的小家,会把你折磨的痛不欲生。

    brandnew从上面的表,先把钉子户挖一挖(M1数据不正确),储备功率,电压,电流任何方面有高要求的都属于难推行列,除了BT之王KK,K240系列,A250,HD500都属于第一集团军,非常难搞,然后有K501,DT231包括DT331,难搞的程度可能也超出你的想象,另外HD595,DT860,GRADO系列都属于功率或电流要求相当可观的,可以无愧列入较难推行列。还有两种情况是貌似好推但比较难推好的,E5C是典型的超高灵敏度(122db),很多放大器,光是底噪一项,马上败下阵来,另外就象ATH高端这种,最大功率超高(2W,SONY 7509有3W)的耳机,别以为这个指标是摆设,其实很大程度上,它代表了二房需要的功率储备指针,这样的耳机,很容易出现声音薄,尖,燥等毛病,那已经切实反应了二房的力不从心。

    从首贴的结果看,貌似HD三兄弟比DT880稍好推一些,但其实你如果光看数据,就已经被骗了,HD兄弟比DT880要难推,为什么,让我们来看下面的图。

    看见了什么?

    880的阻抗曲线比较平坦,在约250-320欧姆范围内,而600在大约100HZ以下居然峰值达到550欧姆。600的低频为什么难控制,这下您心中有点概念了吧,650同样位置也有峰,不超过500欧姆,因此根本上650的低频就好控制了一些,对放大器的压榨没有那么BT了。

    至于什么样的二房合适,参考贴首的表结合http://graphs.headphone.com/网站可以提供的丰富信息,再加以足够的余量储备(比如DF,真的挑二房,24V的电压摆幅,1000mw左右的功率余量是必要的),考虑进SR摆率的影响和输出口阻抗与耳机阻抗的阻尼系数比比较合适,所有这些条件具备的二房,就基本可以让你的耳机欢唱了。

    对于高阻的耳机,通过上表可以看出,对电压和SR要求比较高,而低阻往往对电流要求比较高,HIFI领域中前级主要负责的是电压放大,后级负责扩流输出。早期谈到好耳机人们往往把视线集中在高档高阻耳机,二房也是针对性设计,大多以前级架构为主,实际上随着高档低阻耳机的普及,很多放大器根本不敷使用,参考国外的先进二房设计,比如RP010在70欧姆档实际能有2.5w的功率储备,这样才能比较充分推好最大输入功率1500mw的QUALIA010,这已经相当于一个推箱子的20W以上的合并式功放,国内的PHIL6000和SXT-2,其实也都可以当小功率功放了,有这样的硬件基础,才可能谈到高低通吃。
    另外有一点,高阻和低阻都需要合适的二房,那么推不好了会怎样呢?就象XIN博士所写,其实低阻耳机,驱动不良时候往往失真更大,“谐波失真,互调失真和通道间泄漏”都已经大到使音质降级很多的程度,而中高阻耳机,其实仍能保持比较低的失真,但动态,气势,瞬态出不来,两害相权,实际聆听的结果,还是中高阻耳机表现更好些,比较可听。

    DEBUG评论:里面所说的AKG K1000的确是个很有意思的东西,说的好听了是个“异类”,说不好听了就是一个“怪胎”。如果你留心一下,可能就会发现,这个耳机根本没有官方推荐的耳放,实际上,根本没有什么耳放能够推得动这个怪物。它需要的不是“耳放”而是“功放”,其实仔细看K1000的设计和参数,与其说它是一个耳机,还不如说是将两个扬声器安上支架挂到了脑袋两侧,根本就是空前绝后,异想天开的产物。

    有一个朋友,是K1000的FANS,为了推这个耳机,自己DIY了一个满功率达2000W的“耳放”,开机不一会,散热片就会上升到能用来给人上刑的温度,朋友们都笑称他DIY了一个“电暖气”,这件事,在北京玩耳机的人中还是有点名气的。

    相对来说,DT231/331、K501以其价位和形象,过去很少有人意识到它们会不太好推,其实确实如此,声卡输出直接接HD580,其实也能搞得像模像样(当然不要指望发挥出多高水平),但配DT231,却基本上属于有气无力。由此来看,过去一度认为DT231适合做电脑耳机,是有点“以貌取人”了。

    HD595在很多时候听起来远不如HD580甚至570,这里头不知有多大成分和它比较难推有关。

    而对ER4S,有个说法,ER4P和ER4S的主要区别就在于ER4S的耳机线阻抗高得多,从而导致ER4S的灵敏度比4P低很多。其实耳机本身都是一样的。不知是真是假,反正DEBUG也买不起ER4S来验证(就算买得起也舍不得拆啊……)。

 
   
Google

最新文章
中国多媒体音箱十五年(第二部分:辉煌的年代,噩梦的前夜)修订版
惠威M200MKIII豪华版,先听为快
漫步者R1600T 08版定性试听
我所知道的轻骑兵U6的历史
肾虚和伟哥——我所听过的漫步者R1600T 08
轻骑兵彩铃音响U6评析
聊聊索威“玻璃音箱”
麦博电器关于原北京代理发布虚假消息的声明
精准定位,稳健发展,麦博北京分公司在期待中成立
麦博精灵联姻抢楼活动圆满结束
奋达归来,曾老师藏品稀罕物一谈
抗震救灾献爱心,麦博公司向灾区人民捐建希望小学
时尚迷你音箱,麦博倾心精灵MD123
经典感觉,麦博08版B-73书架箱更时尚
轻骑兵M7II工程版上市前简单试听

 
Copyright © 2004 Inc. All rights reserved. 版权所有