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sutl
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增益漫談

其實,會寫這一篇文章的原因,是因為不想被人歸類在電容科的啦

所以今天講講有關增益的東西。

對現代音響而言,大概只剩前級跟後級有增益。早期LP的唱頭增益小弟在此就不說了,跟錄音有關的麥克風增益也不討論。

什麼叫增益,用白話文來講就是放大,放大訊號電壓就是。(東西講白了就是這麼簡單 )

在現代音響而言,訊號是從DAC將數位訊號轉換成類比訊號開始,這時輸出的電壓約有0~2V(依據錄音不同),這就是最原始的電壓訊號,當然這麼一點電壓是不可能驅動喇叭的,所以驅動喇叭的任務就交接給前後級繼續處理。

一般而言,現代DAC輸出的訊號已經很高了(最高2V左右),如果後面直接接高增益(白話:高放大倍率)的後級,理論上就有足夠驅動喇叭的電壓訊號。但實務而言,這樣的聲音通常很薄,也少掉很多細節,因為DAC的輸出電流根本不足,在面對後級通常較小的輸入阻抗時,DAC根本送不出足夠的電流,於是使DAC輸出的訊號壓降/扭曲/失真,搞到最後,大家還是乖乖的接上前級,以保有充沛的訊號輸出。

在以前的LP時代,由於唱頭的訊號電壓往往只有幾十mV,若只用後級做一次放大,放大出來的電壓訊號還是太低,所以需要一個中繼站,而這個中繼站就是前級,專門負責將唱頭的訊號做百倍以上的放大(通常是兩次放大),以產生夠高的電壓訊號給後級使用。

當然現在大家都是用DAC了,前級的放大倍率不用那麼高,所以一般都是放大十倍,這也是前級有十倍平坦放大器名稱的由來。

之前講到,現代DAC的輸出電壓訊號都很高了,那為何前級還要放大十倍訊號?很簡單,有人算不如天算與習慣兩個原因。就習慣而言,做一個不放大訊號的前級是很奇怪的一件事,因為很多人裝上前級後,除了準備享受細節更豐富的聲音外,還有VR轉小的快感(少轉個幾點鐘音量旋鈕對很多人來說才是最明顯的改變 )

不要忘了,為了調整音量,所以有用上會衰減電壓的VR,而且誰能保證每台後級的放大倍率都很高,低效率的喇叭又滿街跑,所以還是讓前級放大個10倍訊號比較保險。

其實在同樣的聆聽音量下,你送給後級都是一樣高的電壓訊號,那前級與DAC有有何不同?答案是前級的電流輸出較高,有的前級電流甚至高到能推動高效率耳機。如此充沛的電流輸出,在面對後級輸入阻抗較低的狀況下(其實還在10K以上),一點都不會有力不從心的現象發生,結果反而送出更多細節。

最後要補充的是,因為DAC的輸出電流較低,所以前級的輸入阻抗較大,這樣就可以避免DAC力不從心的現象。

再來講到後級,現在的後級通常有30倍的放大倍率,不過這一點都不是重點,重點是輸出電流有幾A,因為後級面對的是平均阻抗8歐姆的喇叭(聽說有喇叭有時會掉到1歐姆的 ),所以後級功率的正確算法應該是P=I^2*R,而不是P=V^2/R。因為在實務上,往往不是因為電壓昇不上去,而是因為電流生不出來而造成失真 。所以,同樣的後級電路架構,DIY老手都說供應電壓不要供應到極限,反而適度的降低供應後級的電壓會有好聲音,喇叭的控制能力也強,因為所謂的阻尼因數,講的就是電流餘裕啊
     
      
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舊 2003-07-06, 06:17 PM #1
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sutl離線中  
sutl
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加入日期: Jan 2002
您的住址: 閃亮亮的永和*~
文章: 6,096
好了,廢話講完(沒錯!上面是廢話 )

該講講如何玩CD直入(其實是DAC直入),與將面臨到的問題和改善法。

前面講到DAC的電壓訊號其實是夠高的,只是因為電流不夠大,因而無法直入後級,那如果將後級的輸入阻抗提高不就可以直入後級?其實就理論上與實務上都可行,但是高輸入阻抗的放大器是非常敏感的,敏感到聽得到電台 ,所以隔離雜訊就形成極大的挑戰,通常此路不通。

所以還有一招,而且已經很多人這樣玩,那就是將前級塞進DAC(代表作:KEC 國平教主的USB DAC )。這看起來好像換湯不換藥,但實際上卻使音質進步一大步。敗科技進步之賜,現代前級絕大部分電路都在小小的OP之中,要將前級線路整合至DAC的電路板上易如反掌(好像說的太簡單了 ),甚至有管機愛好者將放大管裝到DAC中(Colin 's DAC )。這樣做最大的好處在於不易感染雜訊,先前不是說過,高阻抗的放大器容易感染雜訊嗎?獨立式的前級一樣會遇到,所以你才會看到很多前級都是採電源分離的設計,就是為了躲雜訊啊

而且將簡易前級裝入DAC還有很多好處,首先就可以丟棄前級一定要訊號放大的包袱,因為過多倍的訊號放大,勢必會面臨極高的VR衰減(聽音樂不可能那麼大聲),這樣過度放大後再過度衰減對聲音一定不好,所以這些整合在DAC內的前級放大倍率都很低,甚至有無放大的。

第二個好處是,DAC不用面對VR,大家都知道VR的阻抗會變,於是有可能發生一種很鳥蛋的事,那就是在低音量時,VR+前級阻抗DAC還負荷得起,而高音量時,DAC卻因為前級需求電流過高而失真,為了避免這種事發生,只好再提高前級的阻抗,結果使前級更容易感染雜訊。

所以將前級裝入DAC好處多多,因為如此一來,DAC面對的是一個固定的前級阻抗,而前級與DAC中間也少了條雜訊天線,而VR這個會變電阻的怪傢伙就交給前級輕鬆應付即可,如此一來就朝超低失真更進一步了。





以上,就是小弟最近幾個月到各音響網站學習的一點小心得,感謝各位站長與大大們無私的貢獻,科技與人文的進步就是在這樣熱血無私的奉獻下成長茁壯的。歡迎各位大大看過本文後的批評指教,您的教誨將是小弟進步的捷徑
 
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舊 2003-07-06, 06:18 PM #2
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AIRJACK
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加入日期: Apr 2001
您的住址: taipei
文章: 2,724
引用:
Originally posted by sutl
但是高輸入阻抗的放大器是非常敏感的,敏感到聽得到電台 ,所以隔離雜訊就形成極大的挑戰,通常此路不通。


歹勢...這句是不是打錯了,應該是低輸入阻抗的放大器比較敏感,所以要避免受到干擾故必須提高輸入組抗.......
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星際聯邦星艦企業號 艦長 畢凱
獨立視聽室完成...................
舊 2003-07-06, 10:58 PM #3
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sutl
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加入日期: Jan 2002
您的住址: 閃亮亮的永和*~
文章: 6,096
引用:
Originally posted by AIRJACK
歹勢...這句是不是打錯了,應該是低輸入阻抗的放大器比較敏感,所以要避免受到干擾故必須提高輸入組抗.......

嗯∼可是小弟目前看到的文章大多是說,高輸入阻抗時,由前級送來的電流很小,與環境雜訊相比相差不大,容易使放大器對微小的雜訊增幅。
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舊 2003-07-06, 11:55 PM #4
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RogerShih
*停權中*
 
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加入日期: Nov 2000
您的住址: Taipei,ROC
文章: 573
引用:
Originally posted by sutl
嗯∼可是小弟目前看到的文章大多是說,高輸入阻抗時,由前級送來的電流很小,與環境雜訊相比相差不大,容易使放大器對微小的雜訊增幅。


雜訊感應一般是先感應出來訊號電壓才會產生微小電流的吧!?高輸入阻抗可以避免前一級的輸出阻抗沒辦法很低, 一般類比輸出的輸出阻抗大概也有幾百歐母, 前級的高輸入阻抗可以保證訊號的完整.

另, 後級的增益並不需要 30 倍那麼大, Chord Choral 後級也不過 6~7 倍, 如果加上前級, 增益的算法是 前級 乘上 後級, 60~70 倍, 已經非常大了, 後級增益如果可達 30 倍, 加個 VR 就可以當綜擴用了.
舊 2003-07-07, 02:33 AM #5
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sutl
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加入日期: Jan 2002
您的住址: 閃亮亮的永和*~
文章: 6,096
引用:
Originally posted by RogerShih
雜訊感應一般是先感應出來訊號電壓才會產生微小電流的吧!?高輸入阻抗可以避免前一級的輸出阻抗沒辦法很低, 一般類比輸出的輸出阻抗大概也有幾百歐母, 前級的高輸入阻抗可以保證訊號的完整

,努力理解中。
舉兩個極端例子的問題,輸入阻抗1K與1M各會面臨哪些問題?

引用:
Originally posted by RogerShih
另, 後級的增益並不需要 30 倍那麼大, Chord Choral 後級也不過 6~7 倍, 如果加上前級, 增益的算法是 前級 乘上 後級, 60~70 倍, 已經非常大了, 後級增益如果可達 30 倍, 加個 VR 就可以當綜擴用了.

小弟也是覺得如此,不過目前小弟只能理解OP擴大機(不懂的東西不裝),偏偏原廠都建議20~40倍左右,導致實際上使用時,VR連一半都到不了,我看要是裝上10倍放大前級,可能連1/6都轉不過去吧

深深的覺得漥田氏的無放大後級才是最佳的設計(FET線路學習中)
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舊 2003-07-07, 11:46 PM #6
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sutl離線中  
yagami
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加入日期: Aug 2001
您的住址: 台北/台中
文章: 725
引用:
Originally posted by AIRJACK
歹勢...這句是不是打錯了,應該是低輸入阻抗的放大器比較敏感,所以要避免受到干擾故必須提高輸入組抗.......


這部分小弟也有疑問

小弟知道的也是..高輸入阻抗容易感染雜訊..

關於這部份可以再詳細說明解惑嗎?
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When were Noah making the ark ? Before the rain ! Before the rain !

舊 2003-07-08, 12:53 PM #7
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yagami離線中  
RogerShih
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加入日期: Nov 2000
您的住址: Taipei,ROC
文章: 573
引用:
Originally posted by sutl
,努力理解中。
舉兩個極端例子的問題,輸入阻抗1K與1M各會面臨哪些問題?


小弟也是覺得如此,不過目前小弟只能理解OP擴大機(不懂的東西不裝),偏偏原廠都建議20~40倍左右,導致實際上使用時,VR連一半都到不了,我看要是裝上10倍放大前級,可能連1/6都轉不過去吧

深深的覺得漥田氏的無放大後級才是最佳的設計(FET線路學習中)


這些問我好像問道於盲

如果說錯了請指正. 輸入組抗過大, 則電流會非常小, 此時的電流是不是能夠驅動後面的線路正常工作?

輸入組抗小如 1K, 如果前面器材的輸出組抗又大 (因為無法限定前面的輸出組抗應該要多少, 所以通常前級設計的輸入組抗會選擇相對較大, 這裡我們假定前面的輸出組抗是 300 歐母), 則轉移的功率有一部份會被前一級的輸出組抗給虛耗掉, 弱訊號很可能就這樣被吃掉 (也就是細節).

OP 的放大倍數設定要看位置跟設計目標, 不是 OP 建議多少就多少, 何況負回授線路通常需要多一些增益彌補工作時損耗的增益, 所以設高一點的電壓增益也是有可能的.

20~40 倍的設定, 我認為應該是用在綜合機裡面的線路才這麼設, 如果是分開的前後級, 那麼前後級各自的增益應該不用那麼高才對.
舊 2003-07-08, 01:41 PM #8
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RogerShih
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加入日期: Nov 2000
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文章: 573
引用:
Originally posted by RogerShih
這些問我好像問道於盲

如果說錯了請指正. 輸入組抗過大, 則電流會非常小, 此時的電流是不是能夠驅動後面的線路正常工作?

輸入組抗小如 1K, 如果前面器材的輸出組抗又大 (因為無法限定前面的輸出組抗應該要多少, 所以通常前級設計的輸入組抗會選擇相對較大, 這裡我們假定前面的輸出組抗是 300 歐母), 則轉移的功率有一部份會被前一級的輸出組抗給虛耗掉, 弱訊號很可能就這樣被吃掉 (也就是細節).

OP 的放大倍數設定要看位置跟設計目標, 不是 OP 建議多少就多少, 何況負回授線路通常需要多一些增益彌補工作時損耗的增益, 所以設高一點的電壓增益也是有可能的.

20~40 倍的設定, 我認為應該是用在綜合機裡面的線路才這麼設, 如果是分開的前後級, 那麼前後級各自的增益應該不用那麼高才對.


關於輸入組抗部分, 我講錯了, stul 說的是對的, 抱歉
舊 2003-07-08, 02:27 PM #9
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RogerShih離線中  


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