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[耳机] 谈谈耳机和喇叭箱的瞬态响应

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发表于 2020-10-14 12:22:13 | 显示全部楼层 |阅读模式

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给大家科普一下,为什么说耳机的瞬态响应秒杀喇叭箱,什么是喇叭箱和耳机的瞬态响应?就是一个方波过来,喇叭或耳机振膜起振和停止振动的加速度,它完全符合牛顿第二力学定律,就是a=F/M,这里,a就是物体的加速度,也就是喇叭或耳机振膜的瞬态响应速度,F是作用于振膜的力量,M就是喇叭或耳机的振膜质量,由公式看出,就是喇叭或耳机的瞬态响应是和它们的振膜质量成反比,就是振膜越小、越薄、越轻,喇叭或耳机的瞬态就越好,而耳机振膜的质量通常只有喇叭的几十分之一,几百分之一,甚至几千分之一,就是说耳机的瞬态响应要比喇叭快几十到几千倍。
当然,大家可能说,按照牛顿第二定律,这个加速度还和作用在喇叭和耳机振膜上的力量有关,没错,这个力F和推动喇叭箱和耳机的放大器有关,主要取决于四个方面,放大器的输出功率,放大器的输出内阻、放大器本身的响应速度以及喇叭和耳机振膜悬边的阻力,首先,放大器的输出功率越大,这个作用于喇叭或耳机振膜的力就越大,这很好理解,这就是为什么顶级的功放和耳放通常输出功率都做得很大,第二放大器的内阻要小,这个和放大器的储备功率有关,就是在一定的输出功率下,放大器的电源变压器越大越好,次级绕组的线径越粗越好,另外,末级输出管要用大功率输出管,而且,可以用几对到几十对输出管并联来降低放大器的输出内阻,一些天价的功放通常就要用10对以上的管子并联,耳放的也可以用二对以上的输出管并联,例如KSA5耳放就用了二对大功率输出管并联,大大降低了耳放的输出内阻,此外,这个力还和放大器本身的瞬态响应速度有关,就是放大器尽量要用高速的元器件制作,例如,整流二极管可以用高速快恢复二极管,三极管尽量用特征频率(fT)高的管子,电容因为有个冲放电的过程,对放大器的速度影响很大,一定要用高速电容,像英国的Audio Note快晴和德国的Mundorf电容为什么要比普通的电容贵几十到几百倍,除了音染低,声音细腻柔和外,还有一个特点就是速度特别快。第四个就是喇叭和耳机振动时要克服其悬边造成的阻力,这个阻力是一个负面的因素,是要从上面F中减去的,而且也是喇叭要大于耳机很多。
所以,在喇叭和耳机振膜质量和悬边阻力一定的情况下,放大器制作质量的好坏就决定了作用于振膜的力的大小,也就决定了喇叭或耳机的瞬态响应,那么功率大很多的功放是否一定会比功率小的耳放的力,也就是上面公式的F大很多?不一定,因为,功率大小只是四个影响因子之一,如果耳放功率足够大,制作又非常精良,是完全可以超过一般的功放的,不然大家都去用功放去推耳机好了,当然,如果推喇叭箱的功率放大器和耳放一样也是做到了极致的好,那么最后呈现的这个力F肯定是功放要大于耳放,但不要忘了喇叭的振膜质量M大了耳机很多倍,喇叭振膜需要克服的悬边阻力也比耳机大很多,所以综合下来,喇叭的瞬态响应,也就是上面公式中的a,还是耳机会大很多,所以喇叭箱还是会被耳机秒杀的。
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 楼主| 发表于 2020-10-14 15:21:22 | 显示全部楼层

那么喇叭箱或耳机的瞬态响应好坏对声音有什么影响?影响太大了,它决定了系统最后的声音表现,瞬态好的系统,声音纯净、透明、鲜活,瞬态差的通常振膜会瞬间失去控制,从而形成很多谐振波,声音混浊、拖沓,不够鲜活,缺乏音乐表现力,可以说,功放和耳放的好坏衡量标志就是上面公式中的这个F,也就是对振膜的推动力,功放和耳放制作中很多措施都是为了提高这个推动力F。
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 楼主| 发表于 2020-10-14 15:22:01 | 显示全部楼层
现在大家应该都知道了吧,为什么顶级的Hi End功放要做成输出功率大到恐怖的1000W,甚至2000W,而且会用一个,或是几个硕大无比的电源变压器,并且,会用几十对大功率管做并联输出,归根结底,就是要提高公式a=F/M中的F值,从而提高喇叭箱系统的瞬态响应,让喇叭箱的声音质量能尽量接近耳机的水平,但也只是接近,由于受物理因素的限制,按目前的技术水平,喇叭箱系统的声音质量想要和耳机一样,甚至超过耳机,则完全没有这种可能性。
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发表于 2020-10-14 17:32:06 | 显示全部楼层
主要是以目前的技术,大功率晶体管的功率有限,所以功放通常要并管,但并管又会衍生其他问题出现。而一对大功率管基本可以搞定目前几乎所有耳机了。
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发表于 2020-10-14 17:48:45 | 显示全部楼层
难道和吸铁石没关系?。。。
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 楼主| 发表于 2020-10-14 19:04:08 | 显示全部楼层
bluehigh 发表于 2020-10-14 17:48
难道和吸铁石没关系?。。。

有关系,但这个力应该是包含在这个作用力F里面,磁铁的磁性越强,对作用力F的贡献就越大,喇叭或耳机的瞬态响应就越好,这就是高档喇叭或耳机都采用强磁的原因。
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发表于 2020-10-14 21:00:25 | 显示全部楼层
bluehigh 发表于 2020-10-14 17:48
难道和吸铁石没关系?。。。

磁通量密度提高效主要為多提升效率跟敏感度,但磁鐵不作功,效率最多100%,影響是有限的。
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发表于 2020-10-14 22:01:37 | 显示全部楼层
那怎么看待90dB以上的高灵敏度喇叭?
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发表于 2020-10-16 13:52:01 | 显示全部楼层
但大部分人还是喜欢厚暖糊,瞬态响应一般的声音......
瞬态响应好的人家就觉得声音硬,当然其实也不会硬

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发表于 2020-10-16 13:54:07 | 显示全部楼层
dinupeng 发表于 2020-10-14 22:01
那怎么看待90dB以上的高灵敏度喇叭?

高灵敏度只是 振膜振起来容易,但振起后如何急速刹车呢
刹不住车,就会不停在那里残余震动,就会糊成一片
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发表于 2020-10-16 13:58:30 | 显示全部楼层
wzchen 发表于 2020-10-14 19:04
有关系,但这个力应该是包含在这个作用力F里面,磁铁的磁性越强,对作用力F的贡献就越大,喇叭或耳机的瞬 ...

还有
耳机的振膜材料
单元形式例如800独特的环形振膜
耳罩设计的开放度
耳机线等等都应该跟瞬态响应有很大关系
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 楼主| 发表于 2020-10-17 04:01:01 | 显示全部楼层
天方夜谭天说地 发表于 2020-10-16 13:58
还有
耳机的振膜材料
单元形式例如800独特的环形振膜

对的,实际上和很多因素都有关,用力学原理来说明是因为容易理解,而且我要强调的重点就是喇叭或耳机的瞬态响应和其质量成反比,也就是瞬态响应它就是振膜质量倒数的一个函数,假设振膜的瞬态响应速度为S,则S=f(1/m)。
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