如何实现功放驱动动圈耳机（平面耳机）

mayao11

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原帖由 right 于 2010-5-18 23:34 发表

哈，原来是开口派－－－开口就来，其实.....

看看您的话“耳机耳放就不一样了，简单来说就看一个三极管，它的输出、输入是随阻抗、频率变化的一个函数...”，稍微学过的（哪怕自学）就能看出问题。哦，演砸了。


不用说道理了，因为您忘菜了，说了也白说。可做个简单的实验，不用耳机（怕真烧菜了）用一个很小功率的电阻，比如120欧的250欧的...等等来等效耳机，接在大功率耳放，将音量放大，看看电阻烧不烧，这样不就清楚了吗。是不是很简单？结论有了也无须理论。

得承认，我确实没说到点上

佩服阁下的“等效”理论，学习了

wzchen

看来很多人在这方面的认识还有些模糊，我来给大家理一理。
一台均方根(RMS)功率为300瓦/8欧每声道的功放是一台巨无霸功放了，通常只有专业音响中才用到，家庭很少用到。家庭中用的最多的也就是50-100瓦的功放，300瓦/8欧的功放在输出300瓦时，其负载（喇叭）上的有效电压（不是峰值电压，峰值电压应乘上1.4倍）是U=√PR=√(300×8)=49伏，此电压也是该功放在8欧负载下的最大输出电压，因为晶体管功放通常为恒压输出，即不管负载变化如何，它在一定的输入信号大小情况下（即音量电位器在任何一定的位置上），输出电压是不变的，如果把负载改成4欧姆，则最大输出电压还是49伏，但最大输出功率将达到600瓦，如果负载变成120欧，则输出电压保持49伏，则最大输出功率为20瓦，此时，流过耳机音圈的电流为I=U/R=49/120=0.4安培，不是LZ所说的1.58安培，当然，20瓦的最大功率也远远超过了耳机的承受能力，有可能会烧毁耳机。
解决的办法是在耳机中串入一个电阻，而不是并联电阻，首先，并联电阻会白白浪费大部分的功放有用输出功率，而且要找到两个300瓦的电阻也不是一件容易的事，更关键的是这类功放的总体失真也和负载阻抗有关，通常，负载阻抗越低，失真越大，因而，使用高阻抗的耳机可以降低放大器的总体失真，串入电阻的方法，不但保护了耳机，而且使得负载总阻抗更高，放大器输出失真更小。而且，串入的电阻能起到电流负反馈的作用，可以改善音质。那么串多少大的电阻好呢，我计算结果是270欧左右，根本不是LZ计算的11880欧姆，串入270欧姆定电阻后，总负载阻抗位变为270+120=390欧姆，最大电压49伏时的功率为6.2 瓦，其中耳机上承受的功率为6.2*120/390=1 .89瓦，刚好符合KK的要求，如果是一台功率为100瓦/8欧的家用功放，则最大输出电压仅为28伏，在120欧耳机上的最大功率为6.7瓦，只要再串一个120欧姆左右的电阻就可以把耳机上承受的功率降到6.7瓦的四分之一，既1.65瓦。通常，功放的耳机中插口中串有一个100到数百欧的电阻，因此，并不是耳机阻抗越大越安全，有可能正好相反，因为，耳机阻抗越大，尽管功放的最大输出功率将下降，但耳机上分担的功率比例将成倍增加。我的Rotel 1070功放插高阻抗低灵敏度的650时的音量反而要比插低阻抗高灵敏度的D5000响就是一个很好的例子。
还有，如果功放的质素很好，既功率储备很大，上面所述的最大输出电压基本是不会随负载阻抗变化的，功率储备小的功放，最大输出电压略有变化，即负载降低时，它的输出电压也有所下降，这个参数可以看一些功放的指标来了解，如果一台功放标明100瓦/8欧，200瓦/4欧，则这台功放功率储备是合格的，即输出电压不会随负载阻抗变化而变化，这样的功放价格也较贵，如果在4欧负载时，输出达不到200瓦，只有180瓦，甚至150瓦，则说明它的功率储备不够。

andrekknd

ls解释的很专业了，也相当明确。

耳机接功放是不会接受到想象中的那样大的功率的，当然实际功率还是足够在最大时干掉耳机。所以仍是有风险，不过谨慎操作不会有太大问题。

ls阐明了为什么是串电阻而不是并电阻的问题，这个问题散步向我提问时我并没有给出专业性的回答，所以在此谢过ls。

wzchen

还有一点，晶体管放大器（包括前级、后级、合并式放大器）的阻抗匹配通常并不要求严格相等，而是，输出阻抗越低越好，输入阻抗越高越好，即形成大马拉小车的方式最好，这种情况下，声音才会轻松有活力。因此额定输出300瓦/8欧的放大器，接高阻抗的耳机，不但不会造成阻抗不匹配，或对放大器有任何不好的影响，反而由于负载轻，放大器工作更轻松（安全），耗电更省，温升更小，音质也更好，当然，如果是甲类放大，则耗电和温升一样，但音质还是会改善的。

mayao11

解释的很好，不管这么算是不是对，都很值得深入研究一下

sanlymei

技术帖子我赶紧看看~~

wzchen

给技术不是很熟的朋友再补充一些信息，上面讨论的是负载上的有效电压，因为音乐信号可以近似地看作是交流正弦波，所以，它的峰值电压应该是有效信号的1.41倍，以上面300瓦/8欧的功放为例，负载上的峰值电压为49X1.41=69伏，那么采用多少伏的电源电压，才能达到负载上的有效电压为49伏，峰值电压为69伏呢？首先要考虑输出级三极管上面的压降，对于复合达林顿管，这个压降至少要1.4伏，还要考虑满负荷输出时，在变压器次级绕组上造成的压降和整流器件、连接导线上造成的压降，因此，还要再加10%以上的余量，即300瓦/8欧的功放，电源电压最好能用到正负80伏左右。同理，对于耳放也可以用相同的计算方法，对于HD650这类高阻抗耳机，如果想让耳放能具备1.5瓦的输出能力作为功率储备（并非是正常聆听功率），则所需的耳放电源电压也是蛮高的。即使在耳机回路中不串联任何电阻，要使300欧耳机上的输出功率为1.5瓦，则耳机上的有效电压为21伏，峰值电压为29.5伏，考虑到输出管的压降等因素，电源电压至少要正负34伏（29.5+1.4+29.5X10%)，单电源电压的话，则要用到68伏。

mifeng

SPL的耳放用正负60v的，岂不是无敌了。

mayao11

原帖由 wzchen 于 2010-5-19 19:25 发表
看来很多人在这方面的认识还有些模糊，我来给大家理一理。
一台均方根(RMS)功率为300瓦/8欧每声道的功放是一台巨无霸功放了，通常只有专业音响中才用到，家庭很少用到。家庭中用的最多的也就是50-100瓦的功放，300瓦/8欧的功放在输出300瓦时，其负载（喇叭）上的有效电压（不是峰值电压，峰值电压应乘上1.4倍）是U=√PR=√(300×8)=49伏，此电压也是该功放在8欧负载下的最大输出电压，因为晶体管功放通常为恒压输出，即不管负载变化如何，它在一定的输入信号大小情况下（即音量电位器在任何一定的位置上），输出电压是不变的，如果把负载改成4欧姆，则最大输出电压还是49伏，但最大输出功率将达到600瓦，如果负载变成120欧，则输出电压保持49伏，则最大输出功率为20瓦，此时，流过耳机音圈的电流为I=U/R=49/120=0.4安培，不是LZ所说的1.58安培，当然，20瓦的最大功率也远远超过了耳机的承受能力，有可能会烧毁耳机。
解决的办法是在耳机中串入一个电阻，而不是并联电阻，首先，并联电阻会白白浪费大部分的功放有用输出功率，而且要找到两个300瓦的电阻也不是一件容易的事，更关键的是这类功放的总体失真也和负载阻抗有关，通常，负载阻抗越低，失真越大，因而，使用高阻抗的耳机可以降低放大器的总体失真，串入电阻的方法，不但保护了耳机，而且使得负载总阻抗更高，放大器输出失真更小。而且，串入的电阻能起到电流负反馈的作用，可以改善音质。那么串多少大的电阻好呢，我计算结果是270欧左右，根本不是LZ计算的11880欧姆，串入270欧姆定电阻后，总负载阻抗位变为270+120=390欧姆，最大电压49伏时的功率为6.2 瓦，其中耳机上承受的功率为6.2*120/390=1 .89瓦，刚好符合KK的要求，如果是一台功率为100瓦/8欧的家用功放，则最大输出电压仅为28伏，在120欧耳机上的最大功率为6.7瓦，只要再串一个120欧姆左右的电阻就可以把耳机上承受的功率降到6.7瓦的四分之一，既1.65瓦。通常，功放的耳机中插口中串有一个100到数百欧的电阻，因此，并不是耳机阻抗越大越安全，有可能正好相反，因为，耳机阻抗越大，尽管功放的最大输出功率将下降，但耳机上分担的功率比例将成倍增加。我的Rotel 1070功放插高阻抗低灵敏度的650时的音量反而要比插低阻抗高灵敏度的D5000响就是一个很好的例子。
还有，如果功放的质素很好，既功率储备很大，上面所述的最大输出电压基本是不会随负载阻抗变化的，功率储备小的功放，最大输出电压略有变化，即负载降低时，它的输出电压也有所下降，这个参数可以看一些功放的指标来了解，如果一台功放标明100瓦/8欧，200瓦/4欧，则这台功放功率储备是合格的，即输出电压不会随负载阻抗变化而变化，这样的功放价格也较贵，如果在4欧负载时，输出达不到200瓦，只有180瓦，甚至150瓦，则说明它的功率储备不够

有个地方不太清楚，貌似wzchen也是把音箱当电阻来看待了。
对任何用电器来说：P = U * I    功率是电压乘以电流，没有问题
对任何用电器来说，发热功率   Q = I*I * R，  电流的平方乘以电阻

只有对纯电阻电器(电阻，烤箱)，Q = P， 而对于音箱、电动机来说，不能这么算，实际上对音箱来说  Q < P。发热只是副作用，有很大一部分功率用来发声了

Q 不等于P的本质原因是 音箱与电动机 不满足欧姆定律  U = I * R。所以wzchen给出的公式U=√PR=√(300×8)=49伏也就可能是误差比较大的，最多算是一个估计值

我不知道甲类功放 用来放音的功率 和 发热功率 大概是怎样一个比例。估计放音功率还是比较大的，如果有一半左右的功率是用来产生振膜振动的 用  P = U*U / R   这个公式误差就海了去了

wzchen

原帖由 mayao11 于 2010-5-20 16:09 发表


有个地方不太清楚，貌似wzchen也是把音箱当电阻来看待了。
对任何用电器来说：P = U * I    功率是电压乘以电流，没有问题
对任何用电器来说，发热功率   Q = I*I * R，  电流的平方乘以电阻

只有对纯电阻电 ...

音箱、耳机不是纯电阻是一个事实，实际上，音箱和耳机是纯电阻和电感的组合，虽然，厂家给出的音箱和耳机的阻抗是它们在频率1Khz处的交流阻抗，但这个交流阻抗和它们的直流电阻还是很接近的，用万用电表量一下任何一个喇叭或耳机的直流电阻值就知道了。电感的感抗是随信号的频率变化而变化，意味着喇叭和耳机不同频率处的综合阻抗是不同的，大部分的厂家会给出一条器材阻抗随频率变化的曲线图，有些喇叭耳机的阻抗随频率变化较大，有些则较小，但通常计算功率时只能用厂家给出的标称阻抗来计算，而且，厂家测试喇叭和耳机阻抗和承受功率也是用的1Khz交流信号。所以完全可以用欧姆定律来近似计算。因为I=U/R, 所以P=I*U=U*U/R=I*I*R。只要知道了电流(I)、电压(U)和电阻(R)之间任何两者都可以计算功率P，没有你所说的发热功率是I*I*R，而非发热功率是U*I的说法，实际上喇叭、耳机上的功率一部分作为热能浪费了，另一部分作为声能传播出来，它们的效率并非是100%。但不管它们的效率如何，我们所计算的是喇叭、耳机总的承受功率和消耗功率，喇叭、耳机效率低（也就是灵敏度低），则发出同样的声压需要消耗更多的放大器的输出功率。我们计算时并不需要对喇叭和耳机的发热和发声功率分开计算（喇叭和耳机的灵敏度已经说明了一切）。甲类功放和甲乙类的区别是，甲类功放不管有无信号输出，音量开到多大，功放的耗电是恒定的，如果，音量开的很小，则大部分的能量由功放的散热器散发，如果音量开大，则由于很多能量传导给了喇叭箱，功放本身的功耗和温度反而会下降，而甲乙类的输出功率、耗电、放大器的温度是随音量增大而增加的。

wzchen

真不知道mayao11 朋友哪里学来的上述似是而非的理论。

headhi-5

水了

mayao11

原帖由 wzchen 于 2010-5-20 17:22 发表
真不知道mayao11 朋友哪里学来的上述似是而非的理论。

请勿咬我，我闪。
（有兴趣的童鞋可以和我探讨）

mayao11

看来光闪还不行，道理还是要讲明白的。谁有兴趣听？

mayao11

被我搜到了这个老帖

为我一年前的看法道歉。。。现在我看来wzchen的说法基本上是正确的

这个问题不用公式很难说清楚，所以字比较多，顶一下chen兄