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Gary教室 | 为什么“运放”如斯影响声音?_运放_暗记

萌界大人物 2025-01-11 16:06:15 0

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但正如大家在用的电脑一样,现在都是数字打算机了,运放开始用到对运算力哀求不太高、但对功耗有哀求的东西上了,就比如“众所周知的直男交友神器”——音频设备。

等等?平常不都有功放嘛?运放在哪儿我怎么没见到过?

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正如之前老张在《大略认识PC HiFi系统》(戳这里)中所说,一样平常音频系统都须要解码到功放的环节,

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(图片来自网络侵删)

解码卖力把电脑里的音频文件(数字旗子暗记)翻译成声音(仿照旗子暗记),而功放卖力给解码输出的微弱旗子暗记来一针鸡血(功率放大),变成你能听到的声音。

而运放一样平常位于两者之间、又同时存在两者之中,它的浸染非常多:

▌运放在解码中的浸染

在解码里的时候一样平常卖力电流转换电压(IV),以及低通滤波器(LPF)。
一样平常人耳的听力范围在20Hz~20kHz,但上回也说到(戳这里),音频文件一样平常都是44.1kHz,以是20kHz~44.1kHz这段人耳听不到的范围便是高频噪声,

但由于这些听不到的噪声经由一些非线性电路,会折回20KHz以内,变成听得到的噪声,以是在事情恶化之前我们要把噪声掐去世在摇篮里,给它过滤掉,于是就须要包括运放在内的滤波设计了。

如果有所谓老烧对你说什么“很多超高低频声音人耳听不到但能感想熏染到”那一定是在扯淡的,由于他们的设备早就过滤掉这些玄学声音了...音频是科学不是玄学。

▌运放在功放中的浸染

在功放(耳放)中,最多的浸染是作为输入缓冲器(buffer),做阻抗匹配用的。
功能很大略,但为啥要做阻抗匹配呢?不匹配有啥坏处嘛?

运放在功放里紧张用来办理和解码间的阻抗匹配,而不是和耳机音箱的匹配。
如果不匹配,各种指标会变差,比如旗子暗记反射,会导致过冲、振铃、抖动等等,带来各种失落真,

用一个词形容便是——难听。
以是一样平常合格合理的功放都会做好阻抗匹配(乃至不须要用到运放)。

如果运放做积分运算,还能解码Delta Sigma旗子暗记,也便是烧友所说的解DSD(PDM旗子暗记)。
它也可以用来做伺服稳压,功能多多。
由于运放虽然放大增益不是很高,但失落真很低、精度很高,以是常被用来处理小旗子暗记。

▌最新的芯片有多强?

玩过运放的老玩家都知道,这玩意儿对付声音的改变和换耳机一样,相称的直接。
好的运放可以为全体音频系统带来质的飞跃,反之一款差强人意、或利用不得当的运放将会给系统带来灾害性的影响。

这两年最新也是最强的运放来自于ADI,全称Analog Devices,没错,便是和Intel他们一起制订AC97的那个公司,最近又是更新工艺、又是收购了Linear technology,又是出新品。

在数字旗子暗记处理方面,SHARC系列处理器用不到2W的功耗实现24GLOPS浮点性能,虽然和显卡动辄几TFLOPS完备没法比,但搪塞音频显然绰绰有余。
目前最强的DAC解码芯片是AD5791、AD5781,指甲盖大小实现20bit精度。

本日老司机Gary要为咱们DIY音频爱好者安利的运放也是他们的新品ADA4625-1、ADA4625-2。
(把稳,这不是恰饭...只是ADI的东西险些是垄断,我没得选)这芯片实在2018年初就发布了,只不过最近才投产,这种东西不像显卡CPU发布就能买这么快。

这俩芯片可以说是万金油(读起来非常拗口的非人话部分):

1、 从电源来说,36v的电压范围,许可单电源供电,轨到轨输出,便携设备和台式机通杀。

2、 1000pF的容性负载和600欧姆的阻性负载用在二房(耳放)行弗成?(虽然是单位增益稳定运放,但容性负载较大时还是要把稳一下极点补偿,详情见官方PDF)

3、 偏置电流和失落调电流也便是几个pA,用在I/V转换行弗成?

4、 700ns(0.01%)的快速建立韶光,音乐味道绝对够劲!
(有一款ADA4898,建立韶光更快,但是偏置电流和失落调电流大得多,以至于利用场合受限)

5、 3.3nV的电压噪声,超低失落调电压,高达130db的共模抑制比,这家伙乃至还有抗电磁滋扰抑制比?可以说声音一定会非常干净了!

6、 48v的压摆率,18M的带宽,声音绝对清晰!

7、 无相位翻转,单位增益稳定,可以说无论是什么电路都可以直接替代换上去用了!

这么多参数相信非专业玩家实在并看不懂说的是啥,你须要知道的只是“这些物理参数会影响你的听感(在生理声学上的表现)”就足够了。
(要阐明各种参数如何改变听感,至少又是篇成千上万字的论文,这里就不展开了)

总结一下:单方面参数比这枚运放精良的有很多,但每每偏科。
有的运放速率快噪声大,有的运放利用场合受限,像ADA4625这样集综合实力以及“万用”于一体的运放,目前来讲是天下之最。

再一次的非人话(专业)部分:

在一个20bit直流精度不超过1INL/LSB的积分非线性测试当中,ADA 4625不会拖AD5791的后腿,而在阶跃相应中,ADA4625可以供应较完美的方波。
方波对付音乐味道的影响可以在《Gary教室 | 动听音乐从哪来?从CD到声波(DSP& ASP篇)》当中有解释,这里再次大略回顾一下:

给音频解码器测试一个冲击相应(方波也可以测得),那么含有pre-echo(Cirrus Logic官方称之为Pre-ringing)的音频设备常日会让声音立体感更强,声场更规则,由于常日情形下这种音频设备很少或不存在相位失落真。
但不含有pre-echo的音频设备常日拥有更自然更悦耳的声音,由于pre-echo这种东西是自然界不存在的。
缺陷则是不含pre-echo的设备常日会由于算法等缘故原由造成相位失落真,导致声音空间感被压缩,声音发闷,压抑。
(那么苹果算法最独到的秘籍之一在于减少pre-echo的同时而尽可能不产生相位失落真)范例的含有pre-echo的默认的DAC有AD1955、PCM1794、ES9018之流,不含有pre-echo的DAC范例的有AK4399等AKM系列,CS4398等CS系列,WM8741等Wolfson系列(现已被Cirrus收购)。
但这些所有的DAC芯片,尤其是高真个Hi-Fi厂家都可以单独外接厂家自己的滤波算法,有些DAC内置了很多滤波算法的选择,常日这些都会改变他们的测试结果。

▌总结

在音频领域,ADA4625不会成为系统当中任何一部分的瓶颈,只会有过之而无不及,你可以放心大胆将原来的运放更换掉。

动手能力强的玩家可以自己操作,喜好自己改机又不想动手可以请修手机的师傅帮忙操作。
改机请把稳区分单、双运放以及脚位。

末了末了,告诫广大玩家千万不要在某宝上面买运放,水可太深了!
有很多看似高端大气上档次吹得有条有理的铁壳运放,都是廉价ADI/BB/TI/Linear的运放磨片封装...(比SSD那种黑片还黑)鱼目混珠卖超高价。

我们平时都在Mouser(贸泽)、Digi-Key(得捷)、Element14(e络盟)、云汉芯城这些正规采购平台买的,价格反而没有料想中的贵,比如老张之前买三洋9S这种神扇也是这上面买的。

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