 -译者序-本文翻译自德国LAPE PEOPLE的技术总监Fried Reim撰写的《The Headphone Amplifier Cookbook —— Why bother with a headphpne amp at all？》。此书意在用尽可能浅显易懂的语言去解答发烧友关于耳机放大器的一些疑问，比如耳机放大器存在的意义、耳机放大器好声的重点，同时对于一些技术特点做一些解释。是发烧友初识耳机放大器非常好的科普读物。  -1- 为什么需要一台耳机放大器？ 耳机不仅仅是一个小型的扬声器吗？如果可以有的话，耳机不需要一台小小的放大器吗？ 耳机放大器是一种处理音频信号的设备，其目的是使音频信号能匹配耳机不寻常的特殊之处。从表面上看，这没什么大不了的。事实上，这也很容易做到。但是，就像几乎所有的事情一样，细节决定成败。制造一个能适配任何耳机的放大器你就必须花费相当的一段时间。 耳机有很多变量。其中有两个重要的特点：阻抗和灵敏度。 通常，我们可以说阻抗高的耳机比阻抗低的耳机灵敏度低，而阻抗低的耳机一般灵敏度比较高。情况不总是如此，但大多数情况下是这样的。
既定耳机的灵敏度通常可以用dB(声压)/mW来表示。让我们来看看两个型号。AKG K1000的灵敏度为74dB/mW，而Sennheiser HD25的灵敏度为108dB/mW。要获得相同的声压，相较于HD25，我们需要要花超过2500倍的功率在K1000上。 为什么可变放大系数很有用 预增益（PRE-GAIN）配置于 LAKE PEOPLE 和 Violectric上 因为耳机贴近耳朵工作，实质上它们的灵敏度比喇叭高得多。一些入耳式耳塞具有极高的灵敏度。这会让听众注意到放大器恼人的底噪。 物理定律意味着一定会有底噪。它的音量取决于放大器的基础增益(及其输出级)。考虑到电路稳定性，增益不能设置太低。这就是为什么基础增益通常在10-20dB左右，即增益系数在3-10之间。 灵敏度高的耳机不需要很大的增益，而高阻抗的耳机与之相反。 一方面为了获得最低级数的噪声，另一方面又要有尽可能大的增益，最好在输出级之前配备可变的增益。我们称之为预增益（PRE-GAIN）。
在我们的产品上，通常我们提供5级（预增益）：-12、-6、0、+6、+12dB。 让我们看两个（极端的）例子。通常情况下，音量设置为最大时耳机放大器的增益为8dB （x2.5）。 例1： （前端）放大设备提供了一个4V的电压。但是某耳机只需要2V就能有100dB的声压。在8dB的增益时的最大音量，耳机放大器将提供10V电压。所以你必须非常小心地调整音量控制，避免损害自己的听力。另外，必须避免输入端有噪声，因为它也会被（同等）放大。 使用预增益（PRE-GAIN），输入电平减少了12dB（1/4）。一个4伏的输入信号被转换成一个1V的信号。这个信号的电压再被放大2.5倍而变为2.5V。现在你可以放心把音量调大。 例2： （前端）放大设备提供了一个1V的电压，某耳机则需要10V的才能有100dB的声压。如果音量最大时，8dB的增益，耳机放大器只能提供2.5V的电压。而这远低于耳机的需求。 我们可以使用预增益（PRE-GAIN）把输入电平增加12dB（x4）。1V就变成了4V。然后在放大2.5倍变成10V。这正是耳机所需要的电平。  为什么内部高电压是重要的 耳机不需要很大的功率。但是P=U2/R意味着，在既定的电阻下，功率与电压的平方成正比。故而，耳机的阻抗越大，所需电压也就越大。 对于达到最大的音量，这只有部分关系。音乐瞬息万变，这对于传输信号的技术提出了实质性的要求。 一个快速的脉冲可以将最大工作电压为+/-15V的常规放大器压迫到它的极限。LAKE PEOPLE与Violectric的产品内部电压通常有+/-30V。这会让你更淡定、给与你更多的控制余量，在没有失真的情况下给予耳机线性的驱动力。那将延长昂贵设备的使用寿命。 为什么高阻尼系数很重要 在创造一个力以后，每个电力系统都会产生一个反作用力（反电动势）。当放大器驱使耳机的音圈做位移，其后音圈回到初始位置时，就会产生一定量的电压。必须尽量抑制这类电压。那放大器的输出阻抗就要尽可能低。因为这可以吸收尽量多的电流。 阻尼系数描述了放大器的输出阻抗（=输出电阻）与既定负载之间的关系。 假设负载（耳机音圈阻抗）为50欧姆。当放大器在输出阻抗小于0.1欧姆时，阻尼系数则将超过500。 但是放大器的输出阻抗和耳机的阻抗对于频响曲线的线性不利：扭曲。随着放大器输出阻抗的上升和耳机阻抗的下降，这种效应会越发明显。
这就解释了为什么有些人“更喜欢”将耳机接到某台特定的放大器，而不是随便其他什么放大器。 为什么要使用继电器来开机/关机？ 每个放大器在开机或关机时都会产生噪音或干扰。这可能会损坏任何连接着的耳机。 我们可以使用一个连接着外加的电子元器件的继电器，使得耳机和放大器之间的联系有一个延迟，并在关机时即时切断。 一旦预期有非正常的运行状况，这项（措施）就可以保护耳机。 为什么限制频响范围是有益的? 声音（信号）是交流电。年轻人可以听到从20Hz到20000Hz的声音。随着我们年龄的增加，对高频就越发不敏感。 为了更好地再现这段频率，放大器的频率响应应该尽量宽、尽量线性。下限由直流电压（0hz）决定。显然，不可能更低。上限可以设定为（几乎）任何期望的值。但这也使得设备对电磁干扰非常敏感。 虽然你不能直接听到它们，但它们与可闻的频率混合后就能够被听到。因此，不限制频响范围实际上是相当不负责任的行为，而不是一种令人叹服的工程能力的标志。 为什么一个优质的音量控制很重要？ 音量控制是一种机械制动器。这类产品涵盖了全球市场上的各个价位段。如今，它们经常被电子元件取代。然而，这种电路往往在动态、噪声和失真等方面有缺点。 对于高品质的应用，由半导体制成的电阻元件、质量好的“多插头”回路和物理隔离每个部分是理想的方式。为了保证多年无故障使用，您需要高品质的组件。 然而真正优质的电位器市场很小，所以像Noble和松下等厂商已经停产这类产品。这就是为何Alps的RK27是最好的选择之一。 更多关于音量控制的阐述请看第（二）部分 为什么平衡信号更好 与单端信号相比，平衡信号使用两根导线（外加接地）。在“发送”端将原始信号反相（相位移动180°），一个对称的信号被创造出来。一根导线发送信号（a），另一根导线发送信号（-a）。在“接受”端设备中，信号被送入差分放大器。这就能得到(a)-(-a)=2a的差值。 在两个设备之间的路径上可能会引入噪声。噪声是同相的，也会到达差分放大器。这就产生了两个噪声元素(s)-(s)=0的差值。理想情况下，这将消除沿信号路径引入的任何噪声。 更多有关平衡信号的阐述请看第（三）部分  为什么具有平衡驱动（SYMMETRICAL OUTPUTS）的放大器更好 普通（单端）耳机有3根导线，可以插入3-pin的耳机插孔。当左右声道的信号沿着专门的导线从放大器传递到耳机时，从耳机返回放大器的回路只用一条导线。因此，左右声道残余的能量沿着这条公用导线从耳机回到放大器的耳机插孔，以及接地段。放大器内的每个元件，导线、插座和接地线在电压降低时都具有特定的电阻。这会“污染”带有L+R-残余单声道信号的接地（它应该是完全中性的，因为它是参考点）。其结果是串扰，作为声道之间的互调失真，它测量得到，也听得到。 平衡驱动需要有4根线从放大器到耳机。每个耳机音圈被2个放大器以180°相位差“推-拉”驱动。当一个“推”时，另一个人“拉”。这意味着不仅输出电压翻倍，音量明显更大，而且接地不受任何串扰干扰。 更多有关平衡驱动的参数请看第（三）部分 （未完待续） 继续干！| 完整揭秘耳机放大器（二）| 各种音量控制的优缺点  -译者序-本文翻译自德国LAPE PEOPLE的技术总监Fried Reim撰写的《The Headphone Amplifier Cookbook —— Why bother with a headphpne amp at all？》。此书意在用尽可能浅显易懂的语言去解答发烧友关于耳机放大器的一些疑问，比如耳机放大器存在的意义、耳机放大器好声的重点，同时对于一些技术特点做一些解释。是发烧友初识耳机放大器非常好的科普读物。 续接上文： [color=var(--weui-LINK)]纯干货！完整揭秘耳机放大器（一）
-2- 控制音量的不同方式 为了控制音量，我们需要一个分压器。它的工作是，只把某个定量的电压从一边传输到另一半。最简单的分压器形式是一个称为电位器的传动器。 电位器 你可以把电位器视为一个“外露”的电阻。一方面，电位器连接着信号源，另一方面连接着接地。机械刮片沿着电阻元件的表面移动。 如果刮片越靠近源头，则信号强度越大。如果离接地越近，则信号越微弱。当刮片碰到接地，信号就“没了”。 这是很容易就能想到的，这种机械传动器可精致可粗糙、可昂贵可便宜。优劣不一的碳膜、陶瓷或者半导体制造的电阻，和寻常或者特殊材料制造的刮片，用简易或精巧的方式组装在一起。 应用于立体声领域，电位器要更复杂点。左右声道的电阻路径必须尽可能一模一样（这非常困难），理想情况下又必须在物理上隔离开。 如果你想确保经得起长期使用，电阻表面就必须尽可能坚硬且光滑。刮片的触点要用极为适当的材料，比如金或银。 电位器中充满润滑剂。时间和摩擦终将导致电位器“毛糙”，刮片在电阻上的滑动不再顺滑。而你突然灵光乍现，用点触点喷雾，千万不要！喷雾可以作为去除油脂的溶剂。用了它，电位器的确不再有抓挠的感觉，但过不了多久，情况将会更糟。
电位器的机械结构同样重要。它不能摇摇晃晃。它应该有顺滑而有阻尼的旋转手感，如果有多个电位器那么它们的扭力应该相同。 可以安装一个带有级数的电位器，这样用户就可以回到之前的设定： -音量电位器通常有31或41级 -左右平衡的电位器通常位于正中 -降低音量最好使用13级的电位器 顺带一提，这里所谓的“级（step）”与步进式电位器无关。它们只是为了让用户更容易知道电位器调节到的位置，以及给予一种正在高精度工作的感觉。 因为这个设计的原理所致，在电位器的源头“看到”的是一个恒定的高阻抗，接下来则变成一个可变幅度极大的阻抗。 为了避免干扰，最终的阻抗应该很小。这只能通过增加更多的电子元件来实现，理想的方式是使用缓冲放大器。 顺带一提，这也就是为什么信号通路中的无源传动器常常会产生比它们能解决的问题更多的问题！ 全世界的电位器市场提供的产品从几乎免费（几分钱）到昂贵得令人目瞪口呆。比如ALPS的RK50，价值数百欧元。 真正好的电位器的市场其实很小。这就是为什么Noble和松下停产了这些（电位器）。ALPS RK27是我们在可接受的价格范围内的首选优等品。 电位器可以很容易由电机控制转动。在刮片连在电机后面的情况下，滑动联轴器可以让用户转动刮片。 电位器时常很昂贵，而且迟早会磨损。所以人们长期以来一直在研究其他替代方案。
步进式电位器 步进式电位器是一个很好的替代方案。 取代电阻路径的是一个电压分配器，每一级有2个电阻，声道平衡更佳。如果触点和组装质量够好，这种步进式的会比一般电位器更长寿。 但也有相当大的缺点。步进级数太少（12或者24）意味着控制音量时无法很好地适配。而且很昂贵，尤其是24级的。同样在制造上也非常困难，也不能被电动控制。 电子开关 电子开关是一种可以在高欧姆电阻和低欧姆电阻之间进行切换的元件。 头一个电子开关有在“低”点有问题（导通电阻不够低，而且变化相当大）。这个“开关”也是一个场效应晶体管，这意味着它可以造成相当大的失真。 在某些情况下，电子开关可以在输入开关等应用中取代继电器。电子开关也被开发成具有更窄的导通公差。 尽管电子开关在设计上取得了很大的进步，但它只能部分替代电位器。 这些开关的优点之一是不会划伤或破裂，但它们通常不是很“hi-fi”。很便宜，价格断崖式降低。另一个优点是它们很就能电动控制。 VCA VCA是电压控制衰减器的缩写。VCA在早期的模拟计算机中起“四象限乘法器”的作用，并在专业演播环境中用于限制器和噪声门。早期的调音台也使用VCA。 当有衰减时，会导致如今无法忍受的失真，所以在hi-fi环境中根本无法使用。 VCA中的控制电压相对较小（6mV/dB的衰减），这意味着它的声道平衡比较差。而电动控制更困难。 单片集成电路 飞利浦在1980年代制造TCA730和TCA740时就是该领域的早期开拓者之一。这些芯片具有简单的线性电位器，可控制两个通道的音量、声道平衡、高音和低音。 其目的是尽可能廉价，同时减少所需连接的导线。不幸的是，这些IC很快就因嘶嘶声和失真而声名远扬。它们完全不适合高级hifi设备。 DCA 数控衰减器是90年代末期芯片技术发展的结果。衰减器本身是模拟的，内部的“开关”则是数控的。 DCA的内部结构是许多电子开关、精密电阻器和缓冲放大器的巧妙组合。 Cirrus Logic的CS3310是最早一批的出色产品。它以及其后续产品有两个通道，最多提供256级，以0.5dB步进。 它采用过零开关，在线性、噪声和失真方面的表现非常适合在hi-fi设备中使用。它也很容易电动控制。 CS3310有一个缺点，它只能运行在5V电压，限制了其在音量控制上的可用性。由其衍生出来的产品已经有了改进。 CS3310以及类似的产品常被用于音响领域，但依旧距离理想中的正经hi-fi产品有点远。 RCA 继电器控制的衰减器综合了上述所有的优点，且避免了随之而来的缺点。 继电器以步进开关的方式让人联想到电阻的不同组合。但是它还有更多步骤，可以电动远程控制。 一些Violectric的产品提供了128级步进。每一级0.75dB，音量范围达到96dB。 Niimbus有提供256级的版本，每一级0.4dB，音量范围超过了100dB。 优点： -内部没有电阻条，所以不会有刮擦 -得益于使用配对精度1%或0.1%的电阻，有出色的声道平衡， -最佳的串扰阻尼（声道之间被物理隔离） -（理论上）相较电位器有更大的控制范围 -多声道配置很容易实现 -信号通路仅有固定电阻，所以不会引入噪声或失真 缺点： -技术层面上最精致也最昂贵的方案 -设定时会有轻微的咔哒音 结论： RCA是控制音量最好的方式！
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