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摩机日记(一) [复制链接]

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摩机日记(一)  陈耀华

(原创作品,如需转载请注明出处。谢谢)

我的音响器材配置是:
CD:        山灵CD-T100C
功放:        柯颂V8i
喇叭:        DYNAUDIO S5.4
线材:        自制

经过近半年的摸索,记录了一些数据,整理出摩机日记,供大家分享。
(我的摩机实践仅仅从电气特性入手,通过降低电气骚扰以达到改善音质之目的。)

主要测试、评价工具:
●FLUKE 187 TRUE RMS MULTIMETER
●自制的50毫安直流恒流电源
●雨果发烧碟(一):25Hz-20kHz测试讯号
●Sony MDR-E838耳机

[upload=jpg]Upload/200411191985336483.jpg[/upload]

一、    自制喇叭线
利用家里已有的2.5平方毫米的三芯电源线,取三米长的四段,去除塑料保护外层后重新组合成“黄/绿-褐-褐”及“黄/绿-兰-兰”各两组;将“黄/绿-褐-褐”三根绞合起来作为正极性线;同样地将“黄/绿-兰-兰”三根绞合起来作为负极性线;它们的有效导电面积为7.5平方毫米,三米长的喇叭线的直流电阻值约13.4 mΩ。

●接上喇叭进行测试:
(以下公式中:Vi--V8i功放输出端电压;Vo--S5.4喇叭输入端电压)

1、利用雨果发烧碟(一)第17段的25Hz测试讯号作为信号源:
Vi=166.80mVAC
Vo=166.36mVAC
Vo/Vi=99.74%

2、利用雨果发烧碟(一)第45段的20kHz测试讯号作为信号源:
Vi=142.47mVAC
Vo=140.37mVAC
Vo/Vi =98.53%

3、利用在待机状态下“CD+功放”自身的系统噪声电压作为信号源:
Vi=0.180mVAC
Vo=0.174mVAC
Vo/Vi =96.67%

●对上述测试数据可作出如下解释:
A、25Hz时,喇叭线的低直流电阻值起主要作用,使得传输损耗仅0.26%;
B、20kHz时,传输损耗达1.47%,是25Hz时的五倍,推测信号能量可能以辐射的形式损耗掉了;
C、用系统自身的噪声电压作为信号源时,传输损耗更高达3.33%,是25Hz时的十三倍。白噪声是一种频谱很宽的信号源,这可以印证高频能量会以辐射的形式损耗掉的推测。

[upload=jpg]Upload/200411191994282464.jpg[/upload]

顺着这一思路,重新设计制作喇叭线。
新的喇叭线采用屏蔽结构。从福建中路(515号,上海弘发机电设备有限公司/21-63513337)买来16平方毫米的铜编织带6米,共计48元;从虬江路市场买来2.5平方毫米的双芯无氧铜喇叭线12米,共计36元;
●用“伏-安”法测试12米双芯无氧铜喇叭线:
R=V/I=ρ*l/S
式中:
V  —— 被测导线上的电压降:8.8mV
I  —— 流过被测体的测试电流:50mA
ρ —— 铜的电阻率:0.01678
l   —— 被测体的长度:24m
可以算出导线的实际横截面积:S=2.29平方毫米。    

●同样地用“伏-安”法测试6米16平方毫米的铜编织带:
R=V/I=ρ*l/S
式中:
V —— 被测导线上的电压降:0.308mV
I —— 流过被测体的测试电流:50mA
ρ —— 铜的电阻率:0.01678
l —— 被测体的长度:6m
可以算出导线的实际横截面积:S=16.34平方毫米。

●动手制作:把12米2.5平方毫米的双芯无氧铜喇叭线平分成四段,把16平方毫米的铜编织带平分成两段,将两段双芯无氧铜喇叭线穿入16平方毫米的铜编织带内,四根芯线并联使用。在铜编织带外缠绕上绝缘胶带,处理好端线,这样一根具有屏蔽结构的喇叭线就制成了。

●实际参数测试如下:
芯线直流电阻值:R=V/I=0.3mV/50mA=6.0mΩ(包括端线部分)
外导体直流电阻值:R= V/I=0.2mV/50mA =4.0mΩ(包括端线部分)
长度:2.9m(包括端线部分)
分布电容值:1900pF

1、利用雨果发烧碟(一)第17段的25Hz测试讯号作为信号源
Vi=165.30mVAC
Vo=165.00mVAC
Vo/Vi=99.82%

2、利用雨果发烧碟(一)第45段的20kHz测试讯号作为信号源
Vi=141.30mVAC
Vo=140.80mVAC
Vo/Vi =99.65%

3、利用在待机状态下“CD+功放”自身的系统噪声电压作为信号源
Vi=0.172mVAC
Vo=0.171mVAC
Vo/Vi =99.42%

对于上述测试数据可作如下解释:
A、25Hz时,新制喇叭线的直流电阻值从13.4mΩ降低至10mΩ,使得传输损耗降低至原喇叭线的(1-99.82%)/(1-99.74%)=69.2%;
B、20kHz时,由于采用屏蔽结构,高频能量的辐射大幅减小,使得传输损耗降低至原喇叭线的(1-99.65%)/(1-98.53%)=23.8%;
C、系统自身的噪声电压作为信号源时,传输损耗为原喇叭线的(1-99.42%)/(1-96.67%)=17.4%。

[upload=jpg]Upload/2004111919101392972.jpg[/upload]

●再谈一下喇叭线的直流电阻值对阻尼系数的影响:
阻尼系数可定义为喇叭的阻抗与放大器系统(包括线材内阻在内)的输出阻抗的比值。其中喇叭的阻抗值是随工作频率而变化的。阻尼系数小,表示功放对喇叭的控制能力弱,喇叭的谐振特性较显现;阻尼系数大,则表示功放对喇叭的控制能力强,喇叭的谐振特性较不明显,功放对喇叭的控制趋向强迫振动状态。

●下面通过例子说明喇叭线的直流电阻值在放大系统中对阻尼系数的影响。
1、以我现使用的单拿S5.4音箱为例,从商品的技术参数看,当播放频率在20Hz变化到200Hz范围内,阻抗值为3.8–8.7Ω;当播放频率在200–20kHz范围内,阻抗值则为4.5–7.5Ω。
2、V8i放大器内阻的测试:
A、    由喇叭S5.4的工作阻抗范围确定假负载的电阻值:R1=3.29Ω、R2=5.28Ω。
B、当R1作负载时,测得V1=2.1879V;
C、当R2作负载时,测得V2=2.1948V;
D、由等式:
E0=r0*I1+V1=r0V1/R1+V1 及
E0=r0*I2+V2=r0V2/R2+V2 得V8i放大器内阻:
r0=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)
   =(2.1948-2.1879)/(2.1879/3.29-2.1948/5.28)
  =0.02767Ω
3、当单拿S5.4喇叭的阻抗值为3.8Ω时,该放大系统的有效阻尼系数:
K=Rspeaker/(Ramplifier+Rwire)=3.8/(0.02767+0.01)=100.88
4、若喇叭线改用横截面积为1.0平方毫米、线长3m的导线时,经计算知Rwire=0.10068Ω,
此时系统的实际阻尼系数:
K’= Rspeaker/(Ramplifier+Rwire)=3.8/(0.02767+0.10068)=29.61
由此可见,喇叭线的直流电阻值的大小对放大系统阻尼系数的影响是显著的。

结论:喇叭线的功能是有效地将功率放大器输出的音频功率馈送到喇叭上去;
●在导电率方面应考虑使用具有较大横截面积的导线,可以减小线损,提高阻尼系数;
●在高频能量辐射损耗方面可考虑采用屏蔽结构,可以显著减小高频能量的辐射损耗。

下一篇讨论自制信号线与电源线
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[upload=jpg]Upload/2004112010354528319.jpg[/upload]
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[upload=jpg]Upload/20041249504174441.jpg[/upload]
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mosana 在 2004-12-12 12:58:45 发表的内容
另外,我没有用过FLUKE 187,
但是我用FLUKE29 ,85,79以及现在的125都测试过.发现有些线似乎有方向,其电阻值之差0.2~05不等.我的表精度不够.测量时我还是很注意人体和周围的干扰的!


事实上线材的电阻值通常在毫欧姆数量级,表棒的接触压力与接触电阻都会影响到测量结果的准确性。
我在文章中给出的电阻值都是用“伏—安”法测得的:
● 在被测导体两端施加50mA的直流恒定电源;
● 用“FLUKE187”测出被测导体两端的电压降;
● 用欧姆定律R=V/I算出被测导体的电阻值。
上式中,电压的单位用毫伏,电流的单位用毫安,则电阻的单位就是欧姆。


■ 你可以用直流稳压电源加上限流电阻得到恒定电流源。若条件允许的话,电流值应取得大一点(例如I=200mA或者以上),这样对电压毫伏表的分辨率的要求可以降低些。

■ 使用前应先测量恒定电流值的大小,并跟I=V/R的计算结果比较,以确定无误。(V:稳压电源电压值;  R:限流电阻值)

■ 用你的“FLUKE85”的直流毫伏档测量被测导体的电压降,然后算出电阻值。

在实际测量中应该注意的是:电流源要施加到被测导体的端点上;测试表棒要接触在被测导体上,不要接触在电流源的引线上。

线材的电阻值会随环境温度的变化而改变。跟测量的方向没有任何关系。

谢谢mosana先生的提问。
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mosana 在 2004-12-12 12:47:17 发表的内容
"结论:喇叭线的功能是有效地将功率放大器输出的音频功率馈送到喇叭上去;
●在导电率方面应考虑使用具有较大横截面积的导线,可以减小线损,提高阻尼系数;
●在高频能量辐射损耗方面可考虑采用屏蔽结构,可以显著减小高频能量的辐射损耗。"
是否还应该从电流传输的肌肤效应和邻近效应加以考虑,比如:多股各自独立绝缘等等增大表面积的方法!



好主意。补充得好!

在实际例子里,我是用了四根独立绝缘的电线并联后组成芯线的。

谢谢mosana先生。

[upload=jpg]Upload/200412121355377443.jpg[/upload]
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按我的理解,喇叭线的调音作用主要体现在两个方面:
1, 提高传输效率:具有较大截面积的(多股)导线可以减少线损;屏蔽结构可以减少能量的辐射损耗。
2, 喇叭线阻抗部分可以调节音响系统的电阻尼系数。

音响系统的“电阻尼系数 (Electrical Damping Factor )”可定义为:
喇叭的阻抗与放大器输出阻抗的比值。

在上述定义中:
● 放大器输出阻抗与喇叭的阻抗都是工作频率的函数,喇叭的这种特性尤其明显;
● 放大器的输出是控制源,喇叭是受控负载;
● 电阻尼系数与喇叭阻抗成正比,与放大器输出阻抗成反比。
● 相对于受控负载的喇叭而言,喇叭线的阻抗应归入控制源的内阻部分。由于放大器输出阻抗通常在毫欧姆数量级,因此喇叭线的阻抗就不容忽略。
(例如,在我的系统中:
V8i的实测输出阻抗值是27.67mΩ @ 25Hz;
喇叭线的实测电阻是10mΩ;
S5.4音箱的Spec阻抗为3.8–8.7Ω @ 20Hz-200Hz;4.5–7.5Ω @ 200Hz-20kHz;
所以,该放大系统的电阻尼系数值不小于:K=3.8/(0.02767+0.01)=100.88;
若喇叭线改用横截面积为1.0平方毫米的铜导线,线长3米时,电阻的计算值是0.10068Ω,
此时系统的电阻尼系数:K’=3.8/(0.02767+0.10068)=29.61
可见,喇叭线的直流电阻值的大小对放大系统阻尼系数的影响是显著的。)

电阻尼系数小,表示功放对喇叭的控制能力减弱,喇叭的谐振特性较显现。即喇叭容易以自身固有的特性运行,“音染”凸显;

电阻尼系数大,则表示功放对喇叭(锥盆运动)的控制能力增强,喇叭的谐振特性不明显,功放对喇叭的控制趋向于强迫振动状态,喇叭的“音染”受抑。

电阻尼系数多大为好呢?这取决于个人的听音审美观及音响器材的“个性”,完全没有定论。
我想,这就是喇叭线的神秘之处所在。

结论:改变音响系统电阻尼系数的大小是喇叭线调音作用的实质。

建议发烧喇叭线的朋友们:不妨做一根由6股、1平方毫米截面积、独立绝缘导线构成芯线的屏蔽喇叭线。将其中一端的6股芯线全部并接起来,另一端则分别选取1、2、﹒﹒﹒、6股芯线做(可以简单地通过5个开关的切换实现2-6股的)并联实验,选一种适合你音响系统的方案。
其实每一种方案均对应着一种不相同的电阻尼效果。
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吴讲得 在 2005-1-24 9:38:34 发表的内容
B、当R1作负载时,测得V1=2.1879V;
C、当R2作负载时,测得V2=2.1948V;

这样的电压值不知道是怎样测出来的?


吴讲得兄:你好!

测试过程简述如下:
1, 利用雨果发烧碟(一)第17段的25Hz测试讯号作为信号源;
2, 调节音量控制使得V8i功放输出电压在2.2V(RMS)左右;
3, 分别以R1=3.29Ω、R2=5.28Ω作负载;
4, 用 FLUKE 187 TRUE RMS MULTIMETER 数字表测得交流电压值V1与V2。

谢谢。
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老头子 在 2005-1-24 11:32:12 发表的内容
ChenYH 在 2005-1-23 18:18:40 发表的内容
屏蔽结构可以减少能量的辐射损耗。

呵呵,好象不够专业哦。


老头子兄:您的“好象不够专业”指的是什么?

做人要厚道嘛。

如果就内容而言,我拜读了自2003年10月以来、全部以您的名义在本论坛发表的文章,并且引用了三个字以上的主贴。哪一篇够得上“专业水准”?
您尚且如此,又如何要求我们这些烧友们行文要“够专业”呢?敬请赐教。

谢谢。


老头子 在 2003-10-8 23:32:23 发表的内容
http://item.eachnet.com/fu/product/single.php?sceVar2=MyBuyWatchItem&product_id=27459864&scevents=scView
电脑音箱升级,想找小监听及功放。有什么好介绍?主要听一些抒情的音乐。


老头子 在 2004-10-27 9:15:26 发表的内容
KICK老兄:电压升到237V,声音如何变化?
如变得更好,那就恭喜老兄了,略加调理老兄就是天下第一品音师了。
如变差了,那就恭喜老兄快升级了,偶认为老兄的机器有个别元器件软击穿了。


老头子 在 2004-11-23 10:40:22 发表的内容
前天花了70元买了,发现第一首“一个真实的故事”在1:45、1:55左右有啸叫声。就是象开大会音量调得太大,产生自激那种声音。不知道是否假货。请大家仔细听听,这是什么回事?
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ChenYH 在 2005-1-23 18:18:40 发表的内容
按我的理解,喇叭线的调音作用主要体现在两个方面:
1, 提高传输效率:具有较大截面积的(多股)导线可以减少线损;屏蔽结构可以减少能量的辐射损耗。
2, 喇叭线阻抗部分可以调节音响系统的电阻尼系数。

音响系统的“电阻尼系数 (Electrical Damping Factor )”可定义为:
喇叭的阻抗与放大器输出阻抗的比值。

在上述定义中:
● 放大器输出阻抗与喇叭的阻抗都是工作频率的函数,喇叭的这种特性尤其明显;
● 放大器的输出是控制源,喇叭是受控负载;
● 电阻尼系数与喇叭阻抗成正比,与放大器输出阻抗成反比。
● 相对于受控负载的喇叭而言,喇叭线的阻抗应归入控制源的内阻部分。由于放大器输出阻抗通常在毫欧姆数量级,因此喇叭线的阻抗就不容忽略。
(例如,在我的系统中:
V8i的实测输出阻抗值是27.67mΩ @ 25Hz;
喇叭线的实测电阻是10mΩ;
S5.4音箱的Spec阻抗为3.8–8.7Ω @ 20Hz-200Hz;4.5–7.5Ω @ 200Hz-20kHz;
所以,该放大系统的电阻尼系数值不小于:K=3.8/(0.02767+0.01)=100.88;
若喇叭线改用横截面积为1.0平方毫米的铜导线,线长3米时,电阻的计算值是0.10068Ω,
此时系统的电阻尼系数:K’=3.8/(0.02767+0.10068)=29.61
可见,喇叭线的直流电阻值的大小对放大系统阻尼系数的影响是显著的。)

电阻尼系数小,表示功放对喇叭的控制能力减弱,喇叭的谐振特性较显现。即喇叭容易以自身固有的特性运行,“音染”凸显;

电阻尼系数大,则表示功放对喇叭(锥盆运动)的控制能力增强,喇叭的谐振特性不明显,功放对喇叭的控制趋向于强迫振动状态,喇叭的“音染”受抑。

电阻尼系数多大为好呢?这取决于个人的听音审美观及音响器材的“个性”,完全没有定论。
我想,这就是喇叭线的神秘之处所在。

结论:改变音响系统电阻尼系数的大小是喇叭线调音作用的实质。

建议发烧喇叭线的朋友们:不妨做一根由6股、1平方毫米截面积、独立绝缘导线构成芯线的屏蔽喇叭线。将其中一端的6股芯线全部并接起来,另一端则分别选取1、2、﹒﹒﹒、6股芯线做(可以简单地通过5个开关的切换实现2-6股的)并联实验,选一种适合你音响系统的方案。
其实每一种方案均对应着一种不相同的电阻尼效果。




我找了几个关于“阻尼系数”概念的链接及其相关摘要。多家之言,供大家参考。
尤其最后两个英文摘要,都给出了喇叭线的阻抗值是如何参与调节“阻尼系数”的例子。
若要进一步了解“阻尼系数”值的“调音”作用,可点击以下链接,参阅原文。
我也注意到,有的“阻尼系数”的计算是基于1kHz时阻抗值的。而在我的例子中使用的是25Hz的阻抗值,主要出于对单拿S5.4喇叭在低频端有最低的阻抗值的考虑,即对应于最小的“阻尼系数”值。




http://publish.it168.com/cword/1462.shtml
  阻尼系数:是指放大器的额定负载(扬声器)阻抗与功率放大器实际阻抗的比值。阻尼系数大表示功率放大器的输出电阻小,阻尼系数是放大器在信号消失后控制扬声器锥体运动的能力。具有高阻尼系数的放大器,对于扬声器更象一个短路,在信号终止时能减小其振动。
  功率放大器的输出阻抗会直接影响扬声器系统的低频Q值,从而影响系统的低频特性。扬声器系统的Q值不宜过高,一般在0.5~l范围内较好,功率放大器的输出阻抗是使低频Q值上升的因素,所以一般希望功率放大器的输出阻抗小、阻尼系数大为好。阻尼系数一般在几十到几百之间,优质专业功率放大器的阻尼系数可高达200以上。



http://www.prosound.com.cn/html/200005/261424.htm
阻尼系数KD定义为:KD=功放额定输出阻抗(等于音箱额定阻抗)/功放输出内阻。
由于功放输出内阻实际上已成为音箱的电阻尼器件,KD值便决定了音箱所受的电阻尼量。KD值越大,电阻尼越重,当然功放的KD值并不是越大越好,KD值过大会使音箱电阻尼过重,以至使脉冲前沿建立时间增长,降低瞬态响应指标。因此在选取功放时不应片面追求大的KD值。作为家用高保真功放阻尼系数有一个经验值可供参考,最低要求:晶体管功放KD值大于或等于40,电子管功放KD值大于或等于6



http://www.gdbbk.com/topic.php?action=news&channelID=5&topicID=14&newsID=103&keyword=
阻尼系数是指音箱阻抗与放大器输出阻抗之比。实践表明,当阻尼系数较小时,扬声器低频特性、输出声压频率特性、高次谐波失真特性均会变差。阻尼系数过大,对实际性能影响并不显著。因此,比较一致的看法是:阻尼系数应在10~100之间。



http://www.jollysound.com.cn/dw/dispbbs.asp?boardID=3&RootID=89&ID=89&page=1
  阻尼系数(Damping Factor ) 放大器的内阻越小,阻尼系数越大,对扬声器锥盆运动的控制力越强。阻尼系数不足时, 低频拖尾发混,清晰度变差, 没有层次和力度。阻尼过度则声音生硬干涩,缺乏泛音,少韵味没有音乐感。



http://www.trueaudio.com/post_013.htm
An audio power amplifier's damping factor is defined as the ratio of the load impedance to the output impedance of the amplifier.
Example 1:
Amp output impedance at 1k Hz is known to be: 0.25 Ohms
Impedance of the test load is 8 Ohms (at 1k Hz)
Damping Factor = (Load Impedance) / (Output Impedance) = 8 / 0.25 = 32 (dimensionless ratio)
Now, add a 0.25 Ohm speaker cable between the amp and the speaker and measure the damping factor at the speaker terminals and you would get: Damping Factor = 16
(Note that damping factor varies with frequency)



http://www.classic-audio.com/marantz/mdampingfactor.html
Deriving Damping Factors
Technically, the damping factor is the specified load impedance (in use, that'd be the speaker system) divided by the amplifier's output impedance.
For a perfectly resistive 8 ohm load impedance, an amplifier with a perfectly resistive output impedance of 4 ohms (that's pretty high, by the way) presents a damping factor of eight over four, or two:
8 / 4 = 2
Another one: For a perfectly resistive 8 ohm load impedance, an amplifier with an perfectly resistive output impedance of .1 ohms presents a damping factor of eight over point one, or eighty:
8 / .1 = 80
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