喇叭耳機入門 平衡功放輸出在耳機上的應用
趙宇為 于 2013.12.09 16:04:18 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創
平均/總評分:09.31/801

在音頻裝置中,什么是平衡輸出/輸入,什么是非平衡輸出/輸入?恐怕這樣的概念對于大多數用戶來說根本沒接觸過。雖然我們也經常在測評中看到一些裝置具有這樣的功能。例如我們使用的測試平臺E-MU 1616m音頻接口,E-MU PM5喇叭等等,但我們平時也確實沒有用過平衡接口,畢竟我們的文章要為普通用戶服務。

不難看出,這個概念往往更多出現在專業監聽裝置上。而從訊號平衡輸入、平衡功率放大再到平衡輸出,到底會帶來怎樣的優點?對于一些高階發燒裝置來說,它到底有沒有用?又如何用在耳機和耳放上呢?

什么是非平衡輸出/輸入?

我們平時為什么用不到平衡輸出,而是非平衡輸出呢?似乎沒有為什么可講。對于一個立體聲音頻系統來說,按標準,它的左右聲道各有兩根線構成訊號回路。一根負責傳輸訊號,另一根接地導出噪聲。而對于耳機這樣的裝置來說,它們地線還可以合二為一,兩個聲道使用一根地線。因為3.5mm插頭就是這么定義,沒得道理可講?所以我們平時見到的絕大多數都是非平衡的輸入輸出。

如圖所示,這是我們最常見的立體聲使用的3.5mm[6.25mm]接口同理,它們的插頭被分為三段,分別對應三根導線,它們的有標準定義,所有音頻裝置在使用3.5mm立體聲輸入輸出時,都按此規范連接。如圖所示,最根部的一段用于連接地線,導出系統噪聲。而最頂部是左聲道訊號,接下來時右聲道訊號。黑色部分是絕緣環。

而另一類接口,我們音效卡上常用的RCA接口,也是非平衡訊號輸入輸出的接口。一般標準定義RCA接口分為紅色和白色兩根,紅色為右聲道、白色為左聲道,插頭和插座的外邊為接地,中心為訊號。

非平衡輸出的接口顯然占據了大多數音頻裝置的絕對主流,至于為什么?規范就是如此被傳承的。而要使用平衡接口,對于功放或音源裝置來說就需要提供平衡放大的電路。而“平衡”被更多用于專業領域,就是因為平衡功放電路的優勢所致。嚴格的說,談”平衡“需要的就是它的”平衡功率放大電路“。

什么是平衡輸出/輸入?

非平衡的定義是相對平衡而來的。平衡沒有被推廣在民用,和功放,成本和整體標準制定都有一定關系,沒有必要糾結是為什么。而要使用平衡輸入輸出,并利用到它的優點,核心就是功放。由于它的輸出形式不同,所以接口自然要有所不同。

從接口來看,平衡輸入和輸出每個聲道需要提供正負兩根接入訊號的源[接線],至于為什么要這么做?我們在下面平衡功放工作原理中談到。因此,我們最常見的用于平衡輸入輸出的插頭插座,大概有三種。第一,6.25mm的三段[三芯]插頭;第二,XLR三芯卡農插頭;第三,XLR四芯卡農插頭。

6.25mm的三芯插頭:它相對XLR來說可以省不少的體積,所以在很多音頻接口上可以見到。甚至一些比較入門級的USB音效卡,例如E-MU 0204USB等。6.25mm插頭與3.5mm插頭其實并沒有什么不同,只是更粗一些。而將它用于專業應用的原因,恐怕有兩個,第一,看上去就專業;第二,尺寸大,接觸面大,插拔比3.5mm更穩固。第三,標準所致。當6.25mm的三芯插頭用作平衡訊號接入時,它的根部仍然定義為連接地線,而中間是訊號正極,頂部為訊號負極。一個插頭只負責一個聲道。

XLR卡農插頭:相對6.25mm插頭來說,XLR插頭的插拔穩定性、可靠性顯然要更好一些。如圖所示,是四芯XLR卡農插座和三芯XLR卡農插座的示意圖。圖中下方黑色部分為卡農插頭特有的“卡子”鎖死設計。

我們常見的XLR接口,為三芯標準,它的插頭和插座沒有“公“”母”絕對定義。而插頭或插座上都會標明1,2,3的數字。按照規范,單個平衡訊號輸入輸出使用一個三芯的XLR卡農插頭,1口為接地。根據不同規范,2和3為正負極。它與6.25mm 三芯平衡插頭用法類似。

四芯XLR在平衡訊號連接中如何定義?作為平衡功放的輸出而言,在負載上[例如喇叭,耳機]它并不需要地線構成回路,所以我們確實可以省去地線連接[如果愿意,外殼可以接地],所以就有了四芯XLR。它的方便之處在于一個接口四根連線,每聲道對應兩根,可以實現立體聲輸入輸出。1234接口的定義分別為左﹢左﹣右﹢右﹣。

其實卡農接口只是一種接口的形式,它大多被用于專業應用,也有五芯標準的卡農接口。

為什么要用平衡輸入輸出?

雖然非平衡接口是我們最常見的接口,而平衡接口更多應用于專業裝置,但以上眼花繚亂的介紹估計已經讓人昏頭了?可是這只是表面現象,我們為什么要用平衡接口呢?

嚴格的說,平衡接口的存在就是為了對應平衡功放的輸出[三芯麥克風XLR接口作用不同],如果沒有平衡功放配合,使用平衡接口理論上并沒有實際意義。那么什么是平衡功放?

如圖所示,這是一張平衡橋式連接輸入和輸出圖。作為平衡式功放而言,無論它的輸入訊號是平衡的或是非平衡的,都可以通過電路將它分為相位相差π[180°]的兩路訊號。如圖所示左右兩側即相位相反的一對訊號[注:如果用于立體聲放大這是一個聲道的示意圖]。這兩個訊號理論上完全相同,只是相位極性相反。每一組放大器都是差動雙端輸入的方式[注意,這里是輸入訊號相位極性相反]。

圖中R負載,可以看做是喇叭或者耳機。通過功放放大后,輸出端的訊號同樣是相位極性相反,而其他性質完全一致的訊號。將輸出端分別連接在負載[如耳機]的正極和負極,訊號極性調轉過來,但在功放電路中產生的共模噪聲的極性因此發生了變換。所以,在負載上[如耳機]兩個訊號強度得以增強一倍,而噪聲因為互為反相而被抵消。

平衡式放大的輸出形式,就是BTL輸出形式。有很多人問BTL[Balanced Transformer Less]平衡橋式負載輸出和平衡輸出有什么不同?答案顯而易見。BTL是指輸出的電路工作形式,而我們習慣所說的“平衡輸出”似乎要包括了它的輸入形式、連接方式以及功放的工作方式。當然,很多時候也被片面的理解。例如,看到一個XLR接口,大家就會說這是平衡接口,而不去考慮它的功放工作方式等等。

平衡輸出的優勢顯然必須要平衡功放才可以體現。它并不在乎系統輸入訊號是否平衡[當然,平衡訊號輸入更精確],而是在功放電路輸入端強制將訊號分成相位極性相反的平衡訊號。這兩組訊號分別使用一套電路放大,在輸出端分別連接在極性相反的負載兩段,此時有用訊號極性通過兩次翻轉,形成疊加,輸出功率增大一倍。而由于功放內部的噪聲只經過輸出端一次相位翻轉,所以在負載上耦合,共模噪聲被抵消。

平衡功放的這種工作方式,也許可以算的上用”空間“換”品質“。在單端非平衡功放中,我們要增加功率一般的方法就是增加功放的電壓或電流。而平衡功放的方式是將輸入端一分為二,增加一組放大電路,最后在輸出端耦合疊加。在供電電壓一定的情況下,平衡功放可以做到更大的輸出功率。無論是對于專業功放追求更大的輸出功率,還是對于Hifiman HM-901這樣的便攜裝置無法達到更高的供電電壓時,平衡功放是一個不錯的辦法。

平衡功放和耳機改線如何使用?

平衡功放功放的工作方式和優點我們已經簡單介紹清楚了。那么,我們該如何使用呢?首先,傳統的三芯XLR卡農接口的喇叭自然不少見,如果你有配套的平衡輸出音源、功放,則可以考慮。

可是為什么HiFiMan HM-901 3.5mm接口可以實現平衡輸出?為什么很多發燒友去改線,讓耳機具有四芯XLR接口來使用呢?

從上文介紹大家應該已經明白。如果不考慮接地,平衡輸出對應的接口每個聲道只需要2根連線,這樣3.5mm的四芯插頭正好可以滿足這個要求。原本3.5mm四芯插頭是被用于帶麥克風的立體聲插頭。它的定義頂部兩個為左﹢右﹢,而靠根部的兩個根據標準不同,一個為接地另一個為麥克風接口。而在HiFiMan的平衡接口上,它將這四芯正好定義為左﹢右﹢左﹣右﹣。所以,這樣的插頭是不能在其他3.5mm播放器上使用的,同理,沒有這樣的插頭也是不能體驗平衡功放的作用的,而且會因為接地線串到負相訊號,而聲音混亂。

而在發燒友中還有一部分將耳機的原本三芯插頭改成XLR四芯插頭,是怎么做的呢?又是出于什么目的呢?正好,Soomal的熱心網友“bucker”同學,送上了它改線的先鋒SE-A1000和飛利浦SHP9000。

改線對于一些耳機來說并不是容易的是,比如飛利浦SHP9000。我們知道,SHP9000、以及一些AKG耳機,它的輸出接口是一個特別的三芯插頭。這說明連接到耳機單元的線其實只有三根,如果打算讓它使用平衡接口,顯然是不行的。所以,這位網友在SHP9000的另一側打了一個洞……直接把導線連接到了單元上引出。這樣左右聲道各兩根線,實現了XLR四芯的接口配對。而森海塞爾HD650等左右聲道分別入線的耳機,改裝自然就方便不少。

很多網友認為,左右聲道各一條地線分離要比輸入耳機時左右聲道共用地線的聲音更好。從我們目前試用結果來看,似乎是對平衡輸入輸出的一個誤解。如果沒有平衡功放配合,XLR四芯輸入似乎沒有什么太大必要。

平衡功放搭配平衡輸出到底怎么玩?效果又如何?我們將在近日發布HiFiMan HM-901平衡耳放卡的測評報告。它是否可以體現出平衡功放所述的優勢?實際聽感又如何呢?

轉發到新浪微博 轉發到騰訊微博 RSS訂閱 收藏本文 本文代碼
請您評分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
112.082.144.***
112.082.144.***
發表于2017.06.03 00:58:54
183
175.020.093.***
175.020.093.***
發表于2017.05.30 15:08:28
182
061.183.093.***
061.183.093.***
發表于2017.04.18 21:47:25
180
168.160.026.***
168.160.026.***
發表于2017.03.20 10:41:51
179
061.223.161.***
061.223.161.***
發表于2017.02.28 19:11:59
177
142.129.128.***
142.129.128.***
發表于2017.02.18 11:29:23
176
197.248.181.***
197.248.181.***
發表于2017.02.14 20:16:10
175
113.102.236.***
113.102.236.***
發表于2017.02.12 22:47:53
174
124.219.057.***
124.219.057.***
發表于2017.02.06 15:05:35
173
220.178.035.***
220.178.035.***
發表于2017.01.04 10:05:07
172
116.077.239.***
116.077.239.***
發表于2016.12.21 03:41:00
171
211.095.059.***
211.095.059.***
發表于2016.06.28 10:10:17
168
060.210.168.***
060.210.168.***
發表于2016.05.07 08:11:18
166
203.145.094.***
203.145.094.***
發表于2016.04.24 20:31:19
165
114.248.093.***
114.248.093.***
發表于2016.04.24 18:23:42
164
提示本貼不可匿名回復,回復等級為:0 ,您現在正處在潛水狀態
回復
驗證碼
4523 為防止廣告機貼垃圾,不得已而為之
表情
正文