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各种耳机驱动单元,它们到底有啥不同?一文带你了解清楚

2022-05-10 audioapp

各种耳机驱动单元,它们到底有啥不同?一文带你了解清楚



1、什么是耳机驱动单元?

耳机的驱动单元,也就是大家俗称的“喇叭”。它是一个简单的扬声器,可以通过接受音源的模拟信号,在电力驱动下,让自己的振动件(不同单元振动件不同)振动,振动空气,被振动的空气产生压力波,从而产生通过耳朵结构的声音。
驱动单元是耳机或扬声器中最重要的部件之一,它将电能变为声能。

常见的耳机驱动单元,则是由三大件组成:磁铁、驱动线圈(音圈)、振膜。当电信号通过磁铁和驱动线圈时,就使振膜振动并产生声音。一般来说,磁铁越强大,音响效果越好。

2、驱动单元越大越好吗?

在采用同等驱动单元技术情况下,一般尺寸(直径)较大的驱动单元,在总体音质,或者至少在低音方面,是要更好一些的。但更准确的说法,是在没有耳机放大器情况下,“响度”更好。较大的振膜会让低音更出色,但是较大的驱动单元会导致耳机难以再现高音。
通常入耳式耳机驱动单元的直径在8mm到15mm,而头戴式耳机驱动器的直径则在20mm到50mm的范围内。

驱动单元的大小确实会影响耳机的输出和频率范围,但驱动单元的技术类型对声音质量的影响,远大于驱动单元的大小。

3、有哪些不同的耳机单元技术?

每种驱动单元都有其创造声音的特殊方式,这也解释了许多不同类型的耳机存在。让我们来了解一下主流不同类型的耳机驱动单元技术。
平衡电枢(动铁)

一般大家在广告中,都会听到动铁单元这个词。它的学名就是平衡电枢(Balanced Armature Driver)。

在常见的耳机驱动单元中,动铁单元是最小的,所以通常用于入耳式耳机以及助听器。

这种单元的名称说明了一切:它有一个位于枢轴之上的磁性衔铁,在两个磁铁之间旋转和移动。当电枢位于磁场中心时,作用在它身上的净力为零。这就是磁电枢的平衡点。当电流射向电枢周围的线圈时,产生的力将使电枢移动。当这种情况发生时,振膜也会移动并产生声音。


动铁单元工作原理(原图:knowles corp)

尽管保持电枢平衡需要一定的力,但这仍然是一项简单而有效的技术。有些耳机使用许多电枢驱动单元,如1MORE的三重驱动单元。有了多个动铁单元,每个单元都有特定的频率范围:一个单元处理基础频率,而其他单元则使用特定频率工作。大多数入耳式监听级耳机都带有1-4个动铁单元。



一些知名型号的动铁单元

动铁单元效率很高,能产生惊人的高音响应,也是最昂贵的。特别当动铁与动圈单元相比,动铁耳机的成本非常高。

动态式(动圈)

动态单元,学名DynamicDriver,也就是大家碰到最多的“动圈”了。

动圈大院在日常使用的耳机中非常常见,也就是常说的“喇叭式”。单元是固定的,主体由非常耐用、强大的钕磁铁制成,产生静态磁场。动圈单元在电流通过音圈的情况下工作,并以来回的方式移动。这个部件根据它收到的信号而移动。音圈连接到一个薄薄的薄膜上,放大所有的振动,也就是你从耳机听到的声音。



动圈单元工作原理

动圈单元非常实惠,这就是为什么它被用于传统的、中低端的耳机中。该组件重量轻,非常紧凑,即使耳机被频繁使用,也非常耐用。当然,动圈驱动单元无法产生最好的声音,声音质量可能会因耳机材料的类型而有所不同。它特点还有一个,不需要外部放大器就能产生最好的反馈声音。这是由于动圈单元可以做得很大,因此可以有较大的振膜,能够提供强劲的低音,并获得良好的声压,而又不会消耗太多电功率。由于尺寸可以做大,加上当代人对重低音的喜好,它常常用于耳罩/头戴式样,以重低音为卖点的耳机。

静电(电容)

与普通的动圈单元相比,静电驱动单元使用不同的技术运作。静电单元的工作原理是在两块金属片之间的非常薄的薄膜上放置静电荷。当信号通过金属片时,薄膜会因为自然的电气运动吸引和排斥而来回移动。这与电容式麦克风的原理是一样的,只不过是以相反的方式进行,一个是用这个原理采集声波转换为电信号,一个是用这个原理将电信号转换为声波。


非常薄的膜或振膜不储存或保持能量,具有零容忍度,因此它没有动圈式耳机和扬声器中常见的失真。因此,静电单元耳机的特点就是失真超小,音质细腻,瞬态反应和细节表现力爆表。这种技术非常精确,但开发起来非常精密且困难,这就是为什么静电单元只在专业级的音频设备中常见。

静电(电容)单元在高端耳机中很常见。这类单元很昂贵,需要一个专门的耳机放大器。但耳机体积大,重量大,对防潮有比较高的要求。这一额外要求增加了使用这种耳机的成本。

平面振膜(平面磁性、正交、平板)

平面振膜单元,又称平面磁性单元,是Planar magnetic drivers的缩写。它还有一个名字叫“正交单元”。

这项技术由雅马哈发明,最初用于开放式耳罩式耳机的技术。平面振膜单元的工作原理与动圈驱动器相同,同样使用磁场来创造声音。但和动圈单元最大区别是,它不是音圈在磁力作用下,来回移动,从而带动着将平坦的振膜产生振动,而是振膜直接被磁场影响移动,以产生不同种类的声音。

由于少了音圈的“传动”的误差损失,因此平面振膜单元可以创造出更好的、专业的音频,以及没有失真,良好的低音响应,以及高瞬态响应,正因为这个原因,它在高端耳机中应用颇多。


一个带有薄薄的导电成分(绿色)的扁平膜片(透明)被悬挂在两侧的磁铁(橙色)的永久磁场中,并由于薄膜的导电部分首磁力影响振动引起薄膜振动发声

而且,由于工作原理不是金属线圈带动膜片,而是磁力带动膜片,因此单元必须使用更大的磁铁或通过使用多个磁铁进行均匀的振动。这会增加耳机的整体重量和体积,而且还需要使用外部放大器来提高整体功率和输出。

同时,Oppo等公司已经开发了新的平面振膜单元耳机,以解决其中的一些缺点。例如Oppo 获得国际HIFI大奖的PM 1旗舰级耳机就是一款轻量级、低阻抗的平面振膜单元耳机,只有395克。

圈铁式

这是近几年开始兴起的混合式单元技术,严格来说只能叫“驱动方案”,因为它是耳塞里采用动圈单元与动铁单元相互结合的组合。

优点是优势互补,动圈单元的低频优势与动铁单元的高频优势互补,表现全面均衡。

缺点是分频点选择非常难,简单来说就是把低频、高频两个好声音,如何组合起来变成一个好声音的技术非常困难。调校非常好的圈铁耳机,往往价格上又失去了优势。

骨传导(磁致伸缩)

这也是近来流行的驱动单元技术。所谓磁致伸缩,就是这些耳机单元核心是电磁驱动伸缩工作马达,利用电机的伸缩工作产生振动。

而这些振动不驱动任何的机械或电子发声单元,它驱动人的器官。单元的机械运动振动颞骨和下颌骨,骨折的传导共振将声音直接传入内耳,绕过耳膜,直接由听小骨等接受到声音信息。因此大家更喜好称为骨传导驱动单元,如果你需要在运动或水中保持耳朵不受阻碍,这种技术就很有帮助。因此运动耳机目前很多采用这个技术。


骨传导(红线路)和空气传导(蓝线路)的声音感应路径

骨传导单元使声音更清晰、更响亮,特别是对于需要听力帮助的人和那些需要在耳朵不受阻碍的情况下工作或移动的人。当然,由于皮肤、骨头的振动“精度”问题,音质可能没有普通耳机那么纯净,也容易漏音。
 

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