[閒聊] DAC輸入耳擴之電壓對於聽感之影響

[Fatbo160 (胖球)]

小弟是在耳機板潛水已久的板友
就是說呢，某天回家時，在家門前不小心踢到一箱.....咦不對，今天不是要講這個
其實主要是因為看到breadf大在 AAA789文內提到gain的狀況
剛好跟小弟的經驗與猜想有點類似，故PO文跟大家分享
(也讓有興趣的人幫忙一起實驗看看)

主要的討論點在於：
在DAC有line out模式 + 數位前級 (像TT2)，
且line out模式小於耳擴某gain所能承受之最大輸入電壓的情形下，
(譬如Hugo TT2 接 AAA789，
TT2 dac mode 固定2.5V，low gain mode 最大3.3V(可下調)；
AAA 789 gain2 可承受 7V，gain3可承受2V)
設定上，至少有兩種選擇：
1. 直接line out並調整耳擴gain使之得以承受該電壓
(如TT2 用 DAC mode或low gain mode最大值，AAA789選gain2)
2. 用DAC數位前級下調輸出之電壓，
使其電壓逼近但不大於耳擴某gain所能承受之最大輸出電壓
(如TT2 用 amp low gain mode，並衰減成2V，然後 AAA789選gain3
類似Breadf大的作法(如果我沒有誤會breadf大的話哈哈))
小弟的經驗是如果數位前級品質良好，自己會偏好2而非1，背後的想法如下：

小弟自己的經驗與假設：
1.耳擴的gain是用來放大從DAC而來的電壓(輸入電壓)
(其實應該說放大power才對，但是姑且先談電壓)
(可搜尋關鍵字gain(增益) + 擴大機)
1-1.放大後的電壓如果超過耳擴的線路電壓(Vcc)，聲音就會刮耳(出現Clipping)
(可搜尋關鍵字Input level/input sensitivity(輸入電壓) + 擴大機)
1-1-1放大後的電壓如果超過某小於Vcc的給定電壓，也會刮耳
(像V281線路電壓60 volt，可是給定電壓約40volt(見文末，有提及40volt如何算出))
1-2.如果放大後的電壓低於上述給定電壓一定程度後聲音聽起來就會軟，音場也會小
(個人經驗，需要更多測試)
1-3.小弟個人假設，如果逼近給定電壓，但未破表，可讓聲音不刮耳，音場、解析也足夠
(當然其實也要考慮DAC的數位音量控制及耳擴gain的品質，這兩者也會影響聽感)
(順代一提，小弟也因此認為所謂耳擴的gain導致的過推或推不夠
推的對象比起耳機，聽起來更像是指自身耳擴的線路)

像我辦公室使用的是Chord mojo-AAA789-Fostex T60rp
運氣很好AAA789在論壇官方有直接給出最高輸入電壓
Gain1 & Gain2: 7V, Gain3: 2.1V (不論單端平衡)
(其實Gain在官網有寫放大倍率，平衡輸出Gain1/2/3:X0.66/2/6.6;單端:X0.33/1/3.3
因此平衡gain2/3放大後約莫14V*)
又剛好stereophile測出mojo 2V時燈號為雙深藍色
因此小弟便將mojo輸出調為2V，AAA789調為gain3
便發現此設定下，
音量再上調幾格就會刮耳，音量再逐步下調聲音就會漸漸變軟，音場會漸漸也收限
因此似乎是驗證小弟的假設

以此為前提思考，便會發現，
很多DAC的輸出電壓要不在某gain下已破表，在某gain則還遠遠不足
像mojo的line out外(3v)，Hugo2 line out是3v，TT2 chord的輸出電壓是2.5VRMS
(不過三台都可以用line out以外的模式調整出特定電壓)
Merlot的話 XLR 3.4V，RCA 1.7V**
就以merlot搭AAA789為例，3.4V對gain2來說太低，對gain 3來說太高
merlot搭Luxman p-750u的話，p-750u平衡能承受的電壓就是2V，單端1V(見說明書)，
merlot的輸出電壓就都破表了。
而Qutest**搭p-750u時，2V跟3V就破表了，1V則是合適的組合(Qutest只有單端)
因此很多時候不小心電壓和gain設定得不好，搭起來就誤殺忠良了(慘
那些乍看是推力不夠控制力不夠準備換掉之類的器材搞不好其實再調整一下gain與電壓，
就有機會再挖掘出這些組合們的潛力。***

然而，也不確定是AAA789/V281才有這種特性，還是其他耳擴/靜電耳擴也會
(至少目前閱讀說明書V281/SPL phonitor X/luxman P-750u都需要注意input level)
(但是靜電似乎邏輯不同，像stax 727II，
只有提到耳擴最小音量下的最大輸入電壓是30 VRMS
但不知道這是否意味它耳擴音量旋鈕之數值會影響可承受之輸入電壓
這點也麻煩有研究的燒友們指點迷津)
如果大家玩玩後有什麼心得也希望不吝分享，
若小弟的猜想有誤也不吝指正，謝謝！


PS:
*有些人會好奇為什麼gain 1上限不是21V，是7V？老實說，小弟我也不知道，
不過這個現象在Violectric V281上也有出現：
V281說明書便提maximal input level 在pre-gain -12,-6,0 dB要小於等於 21 dBu，
但pre-gain +6, +12 db的maximal input level分別為15 & 9 dBu
21 dBu 加上V281 overal gain(平衡)的14dBu = 35dBu，換算約43.6 VRMS
(也等於 pregain +6 db 下 6+15+14 及 pregain +12 db下 12+9+14)
因此可看出aaa789跟V281都是gain放大時，放大倍率X輸入電壓約為定值，
gain縮小(如V281 pregain -6/-12 dB)時則可承受之輸入電壓
便等同gain 放大0倍時可承受之最大輸入電壓。

**當然也有些DAC有不只一種電壓可選，像Qutest有1/2/3V可選，RME ADI-2則是有4種輸
出電壓(以dBu表示，要換算，譬如19dBu就約7VRMS)
dBu/VRMS換算網址：http://www.sengpielaudio.com/calculator-db-volt.htm

***不過老實說，耳機組抗跟耳擴在該阻抗下的輸出瓦數的匹配度也是要考慮的，
像是p-750u就是偏搭低組耳機
(可以看p-750u低阻時輸出瓦數，算是數一數二高的；
然而推如HD800s等300歐姆的耳機，便有不少耳擴瓦數高於p750u)

因此三大件的選擇除了聽感之外，某些規格也可以多加留意
這樣便較容易找到自己喜歡又順耳的組合，也避免誤殺忠良，也不會繞太大的遠路
(當然，規格只是輔助，還是要親自試聽驗證才知道啦
鍵盤猜測+試聽就盲狙是非常危險的)
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 27.52.98.166 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Headphone/M.1577653404.A.6BD.html
推 bh2142      : 我不認為1-2是對的啦，看不出直接關係
※ 編輯: Fatbo160 (27.52.98.166 臺灣), 12/30/2019 07:54:45
推 charles1102 : 好複雜的感覺 要不要直接表格化 直接說dac幾V輸出 7
→ charles1102 : 89gain要調多少 不過某些高阻抗耳機 不調到gain3根
→ charles1102 : 本出不來好聲
感謝提醒
本篇好像真的太複雜了@@
先懂前一半就好，就是
「AAA789原廠有提到某gain時最大可接收DAC多少電壓(VRMS)(輸入電壓)」
主要就是gain1: 7VRMS, gain2: 7VRMS, gain3: 2VRMS (不論RCA/XLR)

因此如果只考量輸入電壓，則表如下：

DAC輸出電壓   AAA789 Gain 優先次序(「>」為優先於)
<2V           Gain3 > Gain2 > Gain1
2~7V          Gain2 > Gain1
>7V           不適合

但是如果連樓下網友「VR的悅耳的工作區」以及高敏耳機適合人耳的音量都納入考量
那某些放大倍率小的gain(及gain2甚至gain1)還是有機會優先納入考量
(不過其實官網對於gain對分貝的影響其實也標得很清楚，
如果音量太大，只好藉調Gain減音量了，雖然這不像是gain的本意)

      Gain 1    Gain 2     Gain3
平衡   -4dB      +6dB      +14dB
單端  -10dB       0dB      +10dB

(以敏感度很高Xelento為例，它敏感度是110dB SPL/mW
因此如果用AAA789最高瓦數去推，它毫無音控衰減的分貝數是147.8 dB
因此如果要用平常人習慣的音量~80dB去聽，需要衰減70dB
然而自己查不到AAA789的音控衰減分貝數，因此很難說到底會不會破表)

(不過其實這樣算起來，Xelento在p750-u high sensitivity時倒也不會出事
因為Xelento在p750-u毫無音控衰減的分貝數為149.0 dB
而p750-u可以衰減 88db，因此衰減完還可用60初的分貝量來聽)
而且p750-u的晶片音控品質很好，因此幾乎不用考慮VR的悅耳工作區)



只是本文中間多加一點小弟自身的揣測，
去探討如果刻意讓可調輸出電壓的DAC輸出的電壓
與耳擴gain本身可承受之電壓相近但不超過
聲音某些面相(如音場)會不會更好
(也是希望提出來，讓有興趣的人幫忙做測驗)
然而小弟發現兩個摻在一起就變得太複雜了@@

※ 編輯: Fatbo160 (27.52.202.100 臺灣), 12/30/2019 09:07:51
※ 編輯: Fatbo160 (27.52.202.100 臺灣), 12/30/2019 09:08:28
推 djboy       : 在理論上啦，DAC output只要在耳擴的範圍內，
→ djboy       : 出來的聲音「應該」都差不多。不過實際上，類比轉換
→ djboy       : 必定受到電壓的變化，尤其是放大線路的影響。
→ djboy       : 不過，這個影響應該不至於影響DAC的選擇。
→ djboy       : DAC做的好，他就是還原波形愈完美，這就夠了。
推 breadf      : 理論上耳擴有過VR，輸入太大頂多就VR會轉太小不到工
→ breadf      : 作區，不過實測前端調小一點，同音量真的比較不刮XD
→ breadf      : 沒實際量測也不知道是不是真的發生clipping
感謝大家的提醒，小弟當初PO文也真的忘記VR的工作區也會影響聽感
這的確也要考量
然而除此之外，上面的討論其實也是小弟好奇的部分，就是
VR對於輸入電壓的衰減是否能影響耳擴對於輸入電壓的容許值？

討論之前，由於找不到AAA789 volume control衰減分貝數，
因此改以p750u及hpa4為例，計算一下volume control可衰減之電壓倍數
p750u及hpa4衰減分貝數分別為-88dB跟 -122dB，
以衰減20dB，瓦數少100倍；以及W=V^2/R，
可知每20dB，電壓差10倍
因此兩者VR分別可將電壓衰減25119倍以及12589251倍
(其實更精細來說p750u的音控方式是電壓→電流→電壓
所以就以p750u而言，粗略看衰減的是電壓)

1. 如果VR對輸入電壓的衰減「是」能影響耳擴輸入電壓的容許值
又因耳擴輸出電壓要小於耳擴Vcc，因此以p750u來說Vcc姑且抓10Volt的話
那就可用VR輕易將10萬伏特的輸入電壓衰減2萬倍成5volt，
都還小於p750的Vcc，完全不用擔心clipping
更別說hpa4的VR可以衰減10萬倍以上
那麼，這幾家耳機廠們標註輸入電壓似乎就過於焦慮了

1-1.VR衰減的分貝數有些要留來衰減耳機播出的音量
(以p750u + Fostex T60RP為例，p750u以極限的瓦數推此耳機時，
此耳機發出的音量為125.6dB
(此數據以Reference audio analyzer測出發出94 dB SPL需1.764mW，
以及推測p750u最大輸出電壓為11.3VRMS來計算))
而81~96db則是籃球比賽的音量(應該跟大家聽慷慨激昂的歌曲音量差不多吧，我猜)，
因此如果需要音量衰減到80分貝，需要減少45.6dB
88-45.6=42.4dB，代表p750u還可以額外衰減42.4分貝，
把這部分拿來衰減輸入電壓的話還可以衰減131.8倍
也就是如果假設1.跟1.1為真
p750還可以把1000V扛下來，然後用人耳可以接受的音量撥放
如果真是如此，
那就更難讓人理解為何好幾家廠商都會提maximal input level/input sensativity
(目前看過最高的是工作電壓120V的SPL phonitor X，
input level 32.5dBu，即32.66VRMS，並未看到超過100VRMS
何況是上例1000V、10萬伏特的情形)

因此簡單來說，小弟認為，部分機種VR可以衰減電壓是真的，
但不代表它也能讓被輸入超出於自身所能承受之電壓的耳擴倖免clipping

※其實這篇重點就是：
1.某幾家廠商不約而同都有提到，
該廠的耳擴(在某gain下)接收自DAC輸入的電壓不可超過某數值，
此數值也受該耳擴的gain所影響
而實務上，可能會有使用者不小心輸入超出該耳擴所能承受之電壓
本文便是提出此情形，也認為避免此情形可以避免誤殺忠良

2.如同上面回文提到，本文也摻雜著小弟自身的揣測
「刻意讓可調輸出電壓的DAC輸出的電壓
與耳擴gain本身可承受之電壓相近但不超過，
聲音某些面向可能會因此更好」
而這揣測還需要更多測試才知道。

推 IamBuki     : VR在悅耳的工作區下滿足耳機電壓擺幅
耳擴的電壓擺幅也要被滿足啦哈哈，尤其是不能破表
→ IamBuki     : Fostex T60RP達到痛覺聲壓級120db要6.3Vrms
推 senkuen     : 推
※ 編輯: Fatbo160 (39.12.97.177 臺灣), 12/30/2019 19:53:17
※ 編輯: Fatbo160 (39.12.97.177 臺灣), 12/30/2019 19:57:01
※ 編輯: Fatbo160 (39.12.97.177 臺灣), 12/30/2019 19:58:59
※ 編輯: Fatbo160 (39.12.97.177 臺灣), 12/30/2019 20:01:02
※ 編輯: Fatbo160 (39.12.97.177 臺灣), 12/30/2019 20:05:45
→ rinmoe      : VR並不會提高耳擴對輸入電壓的容許值喔
→ rinmoe      : 因為VR的作用就是衰減訊號(無誤)
→ rinmoe      : 與其說是容許值變高, 不如說是輸入變小了
→ rinmoe      : dac輸出電壓大公認的好處是訊噪比(S/N)提高, 聲音
→ rinmoe      : 粗的部分小弟沒研究就不敢多做評論...
推 oven99      : 快推！不然別人以為我看不懂
推 goldie      : 推