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作者 andyewan (eeboy)
標題 Re: [請益] 靈敏度跟擴的必要性
時間 Tue Jul  4 10:10:56 2023



Hi all, 這是我在耳機版首發
想藉著J大的文章，也來闡述一下我的看法。
盡量用通俗的方式來講。

湊巧我也是學電的，對於放大器電路的印象
停留在大一的電子實驗與大二的電子學，
如果內容不精確請原諒我，因為已經十年了。


首先我這篇文的目的是想要嘗試回答兩個問題:

1. "放大器的功能是把訊號放大，那與音量旋鈕的放大一樣嗎?"
(其實這也是我最近在看這類的文章，自己的一個疑問)
結論是:不完全一樣

2. 推力是什麼意思?


## 先來講講第一個問題,

我們先來拆解一下電壓訊號(電流訊號也可同理)

Vall = Vdc + vs + vn

這裡的大寫指的是含有DC訊號的意思，小寫指的是小訊號的意思

Vdc :直流電壓，可以理解為湖面的水位

vs  :小訊號，一般來說我們所聽到的音樂訊號就是這個，
     可以類比為湖面水上的美麗的漣漪

vn  :雜訊，可以類比為湖面上的碎浪，比較醜陋

一般的音量旋鈕原理，其實就是顆可變電阻與耳機的輸入阻抗並聯。
所謂的可變電阻，是一種被動元件，也就是它本身的能量完全來自於輸入訊號，
電阻可以類比為水管粗細，電阻越大水管管徑越小，水流(電流)越難通過，
而可變電阻是與耳機輸入阻抗並聯，意思就是在耳機的輸入水管旁邊也接出去一條水管，
我們可以藉由音量旋鈕來調整進入耳機的電流大小，
可變電阻調小時，外接出去的這條水管越大，也就是流進耳機的電流會越少，音量就越小
"重點是，音量旋鈕所控制的電壓或電流訊號指的是Vall"

而講到放大器電路，放大器電路是一種主動元件，
也就是除了輸入輸出的接頭以外，放大器元件本身還會接VDD以及GND，就是電源的意思。
這樣的話，放大器電路本身就有能量的輸入。
"重點在，放大器電路的目的在於維持Vdc的情況下，放大小訊號也就是 vs"
這裡轉換為聽感就是，我們希望音樂訊號被放大。
(這裡所謂的維持Vdc的意思並不代表放大器電路永遠不會調整dc電位，而是不太會去調整
有必要時它們也會利用level shift電路調整Vdc，但大多數的放大器電路不會去動Vdc)
眼尖的朋友會發現，疑~ 那vn是小訊號阿是不是也會被放大? 對會被放大，所以大家才說
耳機系統的重點在於電源，也就是維持Vdc且降低vn。

這邊我想大家可以一起想想看
單純轉動音樂旋鈕改變Vall，以及只有放大vs在音感上的差別


##再來講講第二個問題，究竟推力是啥?

這個問題我想回到開頭講的我大一的電子實驗，
記憶中，我們也是要做放大器電路，並且要推動助教給的玩具喇叭，
這邊我需要定義一個參數叫做gain，gain指的是輸出訊號相對於輸入訊號的放大倍數。

當時我設計了好幾級的放大器電路，串在一起並且得到很好的gain值，
接上助教的喇叭(我說玩具喇叭)，也推的風生水起。

接著壞心眼的助教跟我們說，這個玩具喇叭音質不好，於是拿出了個小音響。
我一接上去後，我他媽原本gain值很高的電路，聲音突然變超小聲，真的是gain 你娘。

瘋狂翻課本最後找到答案的我，發現問題在於這個電路的輸出阻抗與小音響的輸入阻抗。
所謂把電路接上小音響是指，把電路的輸出並聯在小音響的輸入阻抗上。

這時候會有第一個問題所講的，電阻分流問題。
若是小音響的輸入阻抗很大，也就是它的水管很小，
那這時我的放大器的輸出級的阻抗如果相對很小，也就是水管比較粗，
那水(也就是電流)會全部從我的輸出阻抗流向GND(地線)，流到音響的會變少。
那就會沒聲音囉!!

後來我解決的方法是用課本裡面的一個乍看之下沒屁用的電路 gain幾乎等於1，
但它的輸出阻抗夠大，能把電流引流至小音響去。

"所以推力就是輸出級放大電路的電流能力"

講完了，最後我想討論一下輸入阻抗小的耳機會有底噪問題，
引用一下J大的內容，如果要維持一樣的電壓訊號也就是音量的話，阻抗小的耳機會流入
更大的電流，這時候vn也會跟著流比較多進耳機，底噪會出來。

然後再引用一下J大的內容，他提到放大器會有工作電壓的準位問題，
其實實務上會讓Vdc固定在放大器的線性放大的電位，然後再去當沖小訊號音訊。
這樣放大器就能如實的把輸入訊號放大成輸出訊號出去。


感謝大家在巴哈與ptt的討論，也讓我能重新思考耳機跟電路這兩個我都很熱愛的東西。
另外我有講錯的話，真的要原諒我，我的本業是數位電路設計，
耳機這類的類比電路我確實沒有很強。









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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.243.33.154 (臺灣)
※ 作者: andyewan 2023-07-04 10:10:56
※ 文章代碼(AID): #1aet-oz1 (Headphone)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Headphone/M.1688436658.A.F41.html
→ andyewan: 另外補充，放大器的輸出阻抗，並不是真的電阻
而是等效的阻抗1F 07/04 10:15
※ 編輯: andyewan (111.243.33.154 臺灣), 07/04/2023 10:33:44
※ 編輯: andyewan (111.243.33.154 臺灣), 07/04/2023 11:08:32
推 bh2142: 推這篇，「但它的輸出阻抗夠大，能把電流引流至小音響去。」這邊應該是輸出阻抗夠小才對（？
另外音量旋鈕一般並不是做在耳擴的output，而是input3F 07/04 12:16
→ andyewan: 我這裡說的輸出阻抗是指 放大器的輸出級這邊，因為電流會選阻抗小的地方鑽，所以他不會選擇走放大器的輸出阻抗流到GND,而是耳機那頭
另外您講的對，為音量旋鈕沒講清楚，我討論音量旋鈕的時候，只有討論旋鈕與耳機電路兩者，沒有同時看放大器，我怕搞混。感謝提醒6F 07/04 12:25
推 bh2142: 但放大器的輸出跟耳機是串聯輸出捏
你要往輸出阻抗鑽勢必就要往耳機鑽12F 07/04 12:31
→ andyewan:
https://i.imgur.com/7crlHSR.jpg
是並聯，輸出阻抗這邊，是從輸出級的接點往內部電路再往gnd 去，如果是您說的串聯，就不會在這邊就接地，會往耳機那頭找gnd
https://i.imgur.com/fdP2HCu.jpg14F 07/04 12:35
[圖]
 
[圖]
→ andyewan: 我畫完整一點好了，雖然圖片裡頭的放大器不是我文章提到的輸出級放大器，但還算好讀。另外圖中的圖案是CMOS20F 07/04 12:49
→ bh2142: 那你的輸出阻抗定義跟我認知中的不一樣就是了
https://bit.ly/3D0rLBm 借一下wiki
這才是我認知中的輸出阻抗
您的說法正確，但對於普通音響玩家而言，看spec的時候看到的輸出阻抗大多視為跟耳機喇叭的串聯，越小越好22F 07/04 13:00
File:Source and load circuit Z.png - Wikipedia
[圖]
[圖]
[圖]
 
→ andyewan: 理解您的意思，主要不同點在於，您貼的這個是一般的電源供應器接上 loading 的樣貌，不過電路裡頭各個元件的相對位置不一樣，輸出阻抗的串並聯會不一樣。就我學過的放大器來說，我剛剛所畫的圖的輸出點位是最常見的，因為這樣gain 值會比較大，但也能弄成串聯，可是比較少看到這樣設計。
阿不過…我其實對大家習慣的音響spec 讀法不是很熟悉，我怕誤導..這邊我是新手27F 07/04 13:12
推 TAZUSA: 音量控制是衰減吧35F 07/04 13:17
→ bh2142: 我也是怕你誤導，所以提醒一下:)36F 07/04 13:29
→ andyewan: 我剛剛查了一下，我發現我們兩個講的其實是同一件事，就是用電壓分壓來看輸出阻抗，等效電路是串聯。如果是我文中講的電流分流，等效電路會是並聯。詳細可以查關鍵字”戴維寧電路，以及諾頓電路” 所以我想您說的音響spec 常用的是電壓那套。結案，我不囉嗦了，黑磚2剛寄到家37F 07/04 13:32
→ bh2142: 確實
我是資工系的斜槓仔電路學沒學好43F 07/04 13:34
→ andyewan: 我則是十年前學的電路學..45F 07/04 13:46

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