翻译 Mr. Ben H. Tongue 的文章#02

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原文链接：https://kearman.com/bentongue/xtalset/2meaphi/2meaphi.html

最大限度地提高耳机或扬声器的音量
测量和利用有效阻抗用于变压器阻抗匹配，无需实验室测试设备。

内容速览
　　本文介绍一种确定耳机或扬声器的有效平均阻抗的方法。在矿石机和其他的应用中，这是激励耳机或扬声器获得尽可能大音量的最佳阻抗。
　　耳机或扬声器阻抗的大小在音频范围内变化很大，阻抗中一部份是电阻性的，一部份是电抗性的。“固定插入损耗可变输出电阻衰减器”(FILVORA)可用于显示耳机或扬声器阻抗在音频范围内的有效平均值。
　　本文的第一节涉及用FILVORA测量单声道耳机和单个扬声器。第二节讲述如何用FILVORA确定立体声耳机每个单元的有效平均阻抗。第三节讲述FILVORA的设计方式。

第一节

图1 FILVORA电路图


图2 FILVORA的前视图和后视图

　　图1所示电路输入电阻为1k +/-5%欧姆，输入电阻是恒定的，无论在输出端连接什么负载或开关设置在哪个档位。对于任何阻抗的激励输入，输出电阻为所在档位的刻度值，误差+/-5%。
　　FILVORA的插入损耗为26 dB。使用标准的误差5%电阻器，用误差10%的电阻器不会对FILVORA的性能产生明显影响。
　　在使用 FILVORA时，音频、语音或音乐等音源连接到输入插孔J1(我用晶体管收音机的输出插孔作为我的音源)，需要测量的单声道耳机或扬声器的插头连接到FILVORA的输出插孔J2。要准确的设定开关以显示有效阻抗，因漫无目的有点难以确定，所以先将开关调整到最大音量档位，称为P2。然后从P2开始向一个方向旋转开关，到音量有小幅减小的档位P1(通常是移动两个档位)，然后在反方向上从P2开始移动两个档位到P3。如果P1和P3的音量相同，则P2的刻度值表示耳机的有效阻抗。如果P1和P3的音量不同，将P1和P3各增加一个档位，如果在新的P1和P3档位音量相同，测定就完成了，耳机有效阻抗是开关在P2档的刻度值。
　　有时开关在相隔五个档位的情况下，仍无法找到音量相同的档位。如果是这种情况，尝试设置音量相等档位为相隔四个档位，有效阻抗等于P1和P3档位刻度值的几何平均值，几何平均值是：取P1档位和P3档位的刻度值乘积的平方根。

箫音

为了做矿石机和单管机的级间匹配，也在想这个事，
比如带2K耳机，半波检波与倍压检波的输入阻抗各为多少，
我想的办法是用电位器模拟，就是信号源输出先串个电阻，然后接检波，看电压多少毫伏，
再用一个碳膜电位器代替检波级，调到同样电压，取下电位器测量阻值，稍微麻烦了一点。

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箫音 发表于 2023-12-31 21:40
为了做矿石机和单管机的级间匹配，也在想这个事，
比如带2K耳机，半波检波与倍压检波的输入阻抗各为多少， ...

是否有必要在电位器上并联一个小电容来模拟结电容？

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音源阻抗对音质的影响。

　　有趣的是，对于磁性元件，将开关设置为音频源电阻高于元件的效阻抗，往往会提升高音并降低低音频响。将开关设置为音频源电阻低于元件有效阻抗则相反，会降低高音，相对而言，可以提升低音。对于压电陶瓷或晶体元件，音频源电阻高于元件的效阻抗往往会降低高音并改善低音频响，音频源电阻低于元件的效阻抗往往会降低低音并突出高音。
　　有些压电陶瓷元件听起来很刺耳，用平均阻抗较低的音频源激励压电陶瓷元件，可以使这种状况得到最大程度的改善。
　　当接收到中等强度到微弱的信号时，这里有一些改变矿石机音频源电阻的实用的实验性方法。中等强度信号定义为线性到平方律检波的交叉点(LSLCP)的信号。请参阅文章#15A中的图表。
　　- 将二极管改为饱和电流较低的二极管，例如，将锗二极管改为一个或多个并联的肖特基二极管，如Agilent 5082-2835。被称为“零偏置检波器”的肖特基二极管因饱和电流大而不适合矿石机使用。被称为“功率整流器”的肖特基二极管通常饱和电流大、结电容大。二极管结电容大会降低高音频响。二极管射频旁路电容过大也会降低高音频响。在一些矿石机上，这种改换的附带好处是增加了选择性。这是因为当二极管饱和电流值降低时，提供给调振回路的射频负载电阻提高了。
　　- 在检波器的输出端和耳机之间使用音频变压器。较小的降压变压器阻抗变换比将提高耳机看到的被变换的二极管源电阻，较大的变换比则会降低这个源电阻。
　　- 如果一副耳机的两个单元是串联的，改成并联会将阻抗降低到串联时的1/4。这与增加有效源电阻的作用相同。如果是并联的，则改成串联有降低有效源电阻的作用。
　　- 详细内容参阅文章#0、#3、#5和#14。留意史蒂夫•布林赫斯特(Steve Bringhurst)的“Ulti-Match”，网址：http://www.crystalradio.net/，
查阅Index>Sound powered>Impedance matching>Impdance matching。
　　如果你对使用耳机接收远程信号(极弱的信号)感兴趣并且听力不正常，你可能希望自定义激励耳机的源电阻，这样就可以使用“耳机频率响应的变化作为耳机激励电阻的函数”这一概念来部份补偿高频听力损失。
　　输入语音信号并将音量降低到你认为可以听懂约50%的单词的水平，然后重新调整开关，看是否可以在其他档位获得更高的清晰度。如果可以，这个新的开关档位会指示出用于激励特定耳机为你的耳朵提供最大语音清晰度的源电阻。我称这个电阻为：个性化耳机阻抗(PHI)。
　　对于磁性耳机，这个电阻高于耳机的平均阻抗；对于压电陶瓷耳机，这个电阻低于耳机的平均阻抗。
　　两个FILVORA单元可以比较两个耳机听筒的实际功率灵敏度，因为即使是有效阻抗，两个听筒也相差很大。文章#3中描述了用来做这项工作的双单元FILVORA(FILVORA)。


补充内容 (2024-1-21 10:56):
翻回头来看，"使用'耳机频率响应的变化作为耳机激励电阻的函数'这一概念" 这一句应该译成 ”使用‘耳机激励电阻改变耳机频率响应的功能’“。

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第二节

　　高保真立体声耳机的有效阻抗可以通过FILVORA检验。两个耳机听筒的有效阻抗可以用开关的最大音量档位来确定，测量时，可以在下述两种连接方法中选择其一：听筒1插头的杆部与自己的环部和头部并联，或者听筒1插头的杆部与听筒2插头的环部和头部并联。
　　测量听筒1将显示一个听筒有效阻抗的一半，测量听筒2将给出一个听筒有效阻抗的两倍读数。

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第三节

　　为了有助于定义用于计算非均匀衰减器“FILVORA”电阻值的公式，设置了以下要求：
　　1. 输出电阻范围：10～100k欧姆，分为12个开关档位。这个范围涵盖了晶体管收音机所用耳机的阻抗范围，以及压电陶瓷耳机的阻抗范围。使用12档旋转开关是因为这种开关很容易获得。
　　2. FILVORA的插入损耗和输入电阻必须尽可能小并且恒定不变，与开关档位或所选负载阻抗无关。最大输出电阻为100k欧姆，最小输出电阻为10欧姆。为了在所有开关档位实现恒定并且最小的插入损耗，要求每个开关档位的输入电阻都是：SQRT(100,000*10)=1k欧姆。输入电阻恒定的必要条件是图1中垂直方向串联的12个电阻器阻值的总和等于1k欧姆。
　　3. 两个相邻开关档位的输出电阻之间的比值应当是一个常数。在相邻开关档位输出电阻的比值是(100,000/10)^(1/11)=2.3101。这需要12个联立方程才能使每个开关档位都满足这个要求。
　　4. 每个开关档位的插入损耗应当相同。为了实现恒定的插入损耗(26 dB)，每个开关档位所需的电压比值(带负载的输出电压与输入电压)需要另外12个联立方程。
　　用MathCAD编写了一个解联立方程的系统，求解了24个电阻器的阻值。图1中标示了这些电阻器(精度5%)的阻值。
　　为了将功率损耗降至最低，这个衰减器在开关的两个极限档位是损耗最小的反接的L型衰减器，在中间档位则是T型衰减器，T型衰减器的损耗不是最小的。
　　FILVORA的输出电阻范围是10,000～1，这个范围确定了最小损耗。如果输出电阻范围是10,000～1，插入损耗将为31 dB，插入功率损耗 = 5*log(电阻比值)+6dB。

文章#2 发布时间：1999-07-15；最新修订：2003-06-21

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Mr. Tongue 的文章#02翻译完了，有些描述有点绕，绕了几个弯才理解。

请老师们帮忙看看有无翻译错误。谢谢。

18038003904

楼主辛苦！祝新年快乐！

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因理解有误，原第二节翻译有误，现予以更正。

第二节

　　高保真立体声耳机的有效阻抗可以通过FILVORA检验。两个耳机听筒的有效阻抗可以用开关的最大音量档位来确定，测量时，可以在下述两种连接方法中选择其一：(1) 先将插头的环部和头部短接，然后用插头的杆部和头部接入FILVORA，两个听筒并联；或者(2)用插头的环部和头部接入FILVORA，两个听筒串联。
　　按方法(1)测量，将显示一个听筒有效阻抗的一半；按方法(2)测量，将给出一个听筒有效阻抗的两倍读数。