浅谈耳机单元

浅谈耳机单元，传统动圈单元的不可超越可能很多人在调试耳机声音的时候会有很多创新的想法和思维，会不断的去尝试新的东西和新的单元，例如：双单元、三单元、或者更多单元，动圈加动铁，但往往却得到是不理想的效果。今天咋们一起谈谈传统的动圈单元，动圈耳机最早出现于1937年，目前大多数人认为世界上的第一款动圈耳机是拜亚动力的DT48，它在诞生的时候已经拥有了非常不错的客观参数，16-18000Hz频响范围以及113/mW的灵敏度，即使放在今天来看也是非常不错的，动圈耳机发展到现在已经是非常成熟了，它在目前使用的范围也是最广的，虽然现在有了动铁、静电式的单元，但在声音和可调性上都是无法相比的，可谓说“从未被超越”1.动圈单元工作原理与公式扬声器的音圈中，当流有交流电流时，根据左手定则，产生的驱动力为BlI（B为磁极隙缝的磁感应强度，l为音圈长度，I为音圈电流大小）。如果再给音圈以F力驱动时，机械系统共有（F+BlI）的驱动力。因此，振膜的速度V(m/s)与振动系统的力阻抗zm(N*s/m)之前有如下关系：zmV=F+BlI(1)另一方面，当振膜以V(m/s)的速度振动时，根据右手定则，音圈中将感应-BlV的电动势，设外加电路的电压为E，则共有(E-BlV)的电动势。设音圈的电阻抗为Ze，流过的电流为I,则根据基尔霍夫定律，有：ZeI=E-BlV(2)(1)(2)式就是电动式换能器的基本公式，式中的系数Bl是电系统与机械系统相关的量，称为力系数，表示为A=Bl当电路的端电压E由电动势为E0,内阻抗为Z0的电源供给时，作用到振膜的驱动力F可认为是由激励力F0，内部阻抗为z0的声源所供给，即E=E0-Z0I,F=F0-z0V;(3)将(3)式代入(1)(2)式得：E0=(Z0+Ze)I+AV,F0=(z0+zm)V-AI;(4)对于扬声器来说，只考虑电信号驱动，于是F0=0,(4)式变为E0=(Z0+Ze)I+AV,0=(z0+zm)V-AI;(5)解(5)式,消去V得E0=(Z0+Ze+A^2/(z0+zm))I(6)从上式可以看出，除电源的内阻抗Z0、音圈的阻抗Ze以外，还附加有第三项，由这一项可以看出，力阻抗越小时，越容易振动，力系数越大时，振动也越大。这是由于振动系统振动而附加的一项，称为动生阻抗，动生阻抗Zem=A^2/(z0+zm)(7)于是，换能器的输入电阻抗ZF=Z0+Ze+Zem(8)前两项Z0+Ze为振动系统固定不振动时的输入电阻抗，称为阻尼阻抗。ZF为振动系统在能够自由振动的状态下的输入电阻抗，称为自由阻抗。根据6式可以得到电动式换能器的简单等效电路图，电动式换能器的效率为Zem/ZF。当动生阻抗Zem越大时，电声换能器的效率越高。动圈扬声器的固有频率对于其低频性能有十分重要的影响。如果需要降低其固有频率，可以采用两方面措施：1.增加系统质量，即增加音圈与纸盆的质量2.减小系统的弹性系数，即使纸盆边缘的折环部分更为柔顺工作原理意识图2.结构耳机最为重要的振膜，四周一般会被固定在单元框架上，而振膜下方粘着的金属线圈就是耳机的音圈，最底下的则是永磁体。这四部分就构成了动圈单元的全部，当我们使用耳机时，音圈获得电流，从而形成磁场，会悬浮于下方的永磁体，根据不同音频信号电流则发生改变，从而前后运动，驱动了振膜，振膜则推动了前方的空气，最终产生了声波。动圈单元的振膜与音圈动圈单元的永磁体由于动圈耳机发展至今已经比较成熟，其中永磁体和音圈对音质所造成的影响相对来说已经是较小。目前颇为常见的永磁体是磁钢和钕磁铁，其中钕磁铁是目前发现商品化性能最高的磁铁，被广泛应用于较高定位的耳机单元当中，单元上的永磁体一般成圆形或圆环形，音圈通常会被安放在永磁铁当中的的圆环形凹槽当中。音圈所起到的作用音圈是由漆包线构成，漆包线由导体和绝缘层两部组成，可能小时候经常玩四驱车的网友在马达当中见过这种线材，漆包线的匝数决定了该款耳机的阻抗，音圈的直径和厚度一般经过耳机厂商的精确计算，同时结合所用振膜的大小以及材质，让音圈能够拥有最合理的设计。音圈可以理解为通电螺线管，耳机工作时音圈会产生不同强度的磁场，和永磁体产生相互作用，推动前方的振膜。要是输入过大的功率会导致音圈发出大量热量，可能会导致音圈变形，严重时还会烧毁。振膜是非常重要的一部分振膜在动圈单元当中称得上是重头，也是厂商宣传最多的一个部分，很多广告当中所称50mm、40mm单元都是指振膜直径，并不是单元直接，有时候单元会比振膜大上很多。通常来说振膜直径越大可驱动的空气也就越多，对低频的提升很有帮助，但过大的直径会导致振膜强度不足，但如果是增加厚度，则会导致灵敏度下降。振膜结构和材质多种多样，比较常见的有类似于硅胶的透明材料，而EarPods使用了纸质振膜，创新live2和索尼的几款耳机则使用了生物纤维振膜，另外，渡钛和木制振膜也有所应用。振膜特写由于耳机受限于体积等因素，因此无法像音箱一样做到各取所长，采用分频设计，不同单元使用不同材质的振膜，耳机上的振膜必须是趋向于全能，最好不出现偏科。耳机振膜外观也有别于音箱振膜，更加趋向于平面化，同时为了控制失真和分割震动等不良因素，很多耳机在振膜上采用了独特的纹理设计。为了使耳机拥有较高的灵敏度，动圈单元活动部分的重量也应当要保持轻盈，采用过于沉重的材料就会降低耳机的灵敏度，同时结合振膜的弹性，也会影响到耳机的瞬态响应，总之动圈单元的每个组成部分会相互影响作用，只有各方面都能兼顾才能达到最佳音质和听感。3.音质平价术语音质评价术语音域：乐器或人声所能达到最高音与最低音之间的范围音色：又称音品，声音的基本属性之一，比如二胡、琵琶就是不同的音色音染：音乐自然中性的对立面，即声音染上了节目本身没有的一些特性，例如对着一个罐子讲话得到的那种声音就是典型的音染。音染表明重放的信号中多出了（或者是减少了）某些成分，这显然是一种失真。失真：设备的输出不能完全复现其输入，产生了波形的畸变或者信号成分的增减。动态：允许记录最大信息与最小信息的比值瞬态响应：器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材应当是信号一来就立即响应，信号一停就嘎然而止，决不拖泥带水。（典型乐器：钢琴）信噪比：又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。空气感：用于表示高音的开阔，或是声场中在乐器之间有空间间隔的声学术语。此时，高频响应可延伸到15kHz-20kHz。反义词有“灰暗（dull）”和“厚重（thick）”。非常抽象的词，不是空间感。它较适合听大型的作品或是在较大场地演奏的节目。它是一种频率较高、比较散的声音。低频延伸：指音响器材所能重放的最低频率。系用于测定在重放低音时音响系统或音箱所能下潜到什么程度的尺度。比方说，小型超低音音箱的低频延伸可以到40Hz，而大型超低音音箱则下潜到16Hz。明亮：指突出4kHz-8kHz的高频段，此时谐波相对强于基波。明亮本身并没什么问题，现场演奏的音乐会皆有明亮的声音，问题是明亮得掌握好分寸，过于明亮（甚至啸叫）便让人讨厌。音质：音质这个名词并不抽象。当你打开一台收音机听乐曲或新闻之时，当你觉得听起来，收音机播出播音员的声音甜美有层次，园润。失真小，乐曲播送时高音明亮，低音丰富、混响度好。你自然会情不自禁地发出惊叹：“这台收音机音质好”！音质是评价音响器材最基本、最广泛的评价术语。音色：声音会如光线一样是会有颜色的，不过它并不是用眼睛看到的，而是用耳朵听到的。音色愈暖声愈软，音色愈冷声越硬。音色可以用“美”“高贵”等亲眼来形容。如听小提琴演奏时，你可以说这把小提琴的音色真冷或真暖等说法。音场感：这项包括音场的形状、前后位置，高度、宽度、深度等项、这些项目能很具体表现出来也即是说音场的临场感。这是聆听者与喇叭位置，空间三者互相关系达到一个比较微妙、恰当的融合点才表现出来的感受层次感：这是音场中由前往后一排排乐器的发声清晰程度，以及乐器与乐器之间的间隔清楚程度。这程感觉有如一截园木横截面木头年轮一圈一圈的排列感。定位感：简单讲就是人声或乐器声发生点清楚、确定位准确。通常说，声音发飘即是指定位感不好。在音场中，靠两侧的乐器定位感通常会比较好，而音场中央的乐器定位感会比较差。这也是环绕声音响效果中加中间声道的原因之一。加中间声道对定位感有所帮助。透明感：最好的透明感、声音是不会刺耳的是最耐听的，每对人耳对于耐听与不耐听的感受程度都不尽相同的。因此对于透明感的好坏也就有不同的标准。结像力与形体感：顾名思义，强像力就是将虚无漂渺的音像凝结成实体的能力。换句话讲，也就是让人声或乐器声的形体展现的能力。结像力好的音响器材会让音像更浮突，更具有立体感。解析力：音乐细微的变化都能表现得清楚，既有低电平时的解析力，亦有高电平时的解析力，综合低电平与高电平的解析力，就是我们所谓的解析力。更多单元信息：