淺談建模返回路徑阻抗效應(yīng)

與以前的測(cè)試要求和方法相比，當(dāng)前使用 32 歐姆負(fù)載的耳機(jī)端口測(cè)試提出了新的挑戰(zhàn)。當(dāng)前的 Microsoft Windows 徽標(biāo)計(jì)劃版本 3 要求在整個(gè) 20Hz 到 20KHz 帶寬上進(jìn)行串?dāng)_測(cè)試，而不是簡(jiǎn)單地在 1KHz 或 10KHz 處進(jìn)行串?dāng)_測(cè)試。不幸的是，由于低阻抗負(fù)載引起的高電流，我們不能再忽視與布線和連接器阻抗相關(guān)的返回路徑阻抗的影響。盡管大多數(shù)系統(tǒng)比所提供的模型更復(fù)雜，但我們可以了解選擇好的連接器和降低整體返回路徑阻抗的重要性。

耳機(jī)端口的簡(jiǎn)要概述

讓我們看一個(gè)簡(jiǎn)化的耳機(jī)端口。（圖 1 - 簡(jiǎn)化電路）耳機(jī)放大器（編解碼器或分立放大器）將一條走線驅(qū)動(dòng)到耦合電容器，將另一條走線驅(qū)動(dòng)到插孔。放大器有輸出阻抗，走線有一定的阻抗，插孔也是。電容器具有頻率相關(guān)阻抗。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化我們的分析，我們將忽略除電容器之外的所有這些電路元件的復(fù)雜部分（電感和電容），而只關(guān)注其阻抗的實(shí)部（電阻）。幸運(yùn)的是，這不會(huì)顯著改變我們的結(jié)果。

簡(jiǎn)化電路

簡(jiǎn)化為用于仿真的等效電路為了將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為易于模擬的東西，我們將許多電阻組合在一起。放大器的輸出電阻、走線電阻、插頭接觸電阻、電纜電阻和測(cè)試設(shè)備連接器電阻將由放置在放大器輸出端的集總電阻 Rs 表示。系統(tǒng)接地阻抗、套管接觸電阻、電纜電阻以及負(fù)載公共點(diǎn)和返回引腳之間的電阻將由放置在系統(tǒng)接地點(diǎn)的 Rg 表示。

減少單頻計(jì)算

如上圖所示，串?dāng)_在整個(gè)頻率范圍內(nèi)相當(dāng)恒定，實(shí)際上在低端有所改善，因?yàn)榻涣黢詈想娙輰?dǎo)致幅度響應(yīng)降低。因此，在任一頻率下，我們都可以在 RS 上增加交流耦合電容，進(jìn)一步減少電路和輔助計(jì)算。最終的等效電路如下所示。

最終簡(jiǎn)化電路

插孔接觸電阻和電纜電阻對(duì)串?dāng)_有什么影響？

通常，返回路徑本身的電阻非常低，因?yàn)槲覀兘?jīng)常使用地平面以及插孔和音頻設(shè)備之間的短距離。但是，通常需要將某些插孔（例如臺(tái)式 PC 中的前面板插孔）放置在遠(yuǎn)離音頻設(shè)備的位置。最小化電纜和連接器阻抗至關(guān)重要。即便如此，返回路徑阻抗的最大貢獻(xiàn)因素是 3.5 毫米立體聲插孔中套管連接的接觸阻抗。典型設(shè)備的接觸阻抗范圍從 30 毫歐到 100 毫歐（最大值）。不幸的是，即使是幾十毫歐也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)表現(xiàn)出超過 -70dB 的串?dāng)_（一個(gè)共同目標(biāo)），如下圖所示。

源阻抗有影響嗎？

自然，但這種影響通常很小，除非輸出阻抗與負(fù)載阻抗相比較大，這是不推薦的。32 歐姆負(fù)載的串?dāng)_與源阻抗的關(guān)系圖顯示了大輸出阻抗可能帶來的好處，但大部分輸出功率永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)負(fù)載，并且會(huì)以熱量而非聲音的形式消散。

返回路徑阻抗，而不是音頻設(shè)備的固有串?dāng)_，通常是現(xiàn)代系統(tǒng)中低阻抗（耳機(jī)）串?dāng)_性能的限制因素。需要仔細(xì)注意布線和連接器，以滿足當(dāng)前對(duì) PC 行業(yè)施加的嚴(yán)格要求。具體來說，選擇 3.55 毫米插孔，保證接觸阻抗小于 10 毫歐，并確保前面板連接器的任何額外布線和連接器阻抗增加的返回路徑阻抗小于 30 毫歐。

編輯：hfy