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低成本的耳机功率放大器: 享受音乐

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oushi|  楼主 | 2017-8-28 13:10 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
当然,在此设计前,已有很多用于耳机放 大器的设计,或多或少成功、更简单或 更详细。 本文中介绍的设计很简单,听起来 相当不错并可采用普遍使用的组件构建。
(转载于欧时电子)目前,要想在商店里找到耳机放大器并 非一件容易事。 它们确实存在,尤其 是在高保真世界中,但它们随附匹配的 价格标签。 这里介绍的设计有以下这 些高端电路,但可使用易于得到的元件 构建且仍有相当好的音质。
电路
该电路可描述为功率放大器类型,采 用分离式组件构建(请参见图 1)。 在输入中,我们找到了音量控制(P1 ,通过针座连接)和耦合电容器 (C1) ,其后有一个差分放大器 (T1, T2),发 射极支路中带恒定电流源 (T3)。 T1 和 T2 (P2) 之间的预设用于设置对称,或 换句话说,输出电压设置为 0 V 直流( 与接地相比)。 为了实现最佳音质, 我们应使两个晶体管具有相同的集电 极流动电流。 这可在电路图电压测试 点 F 和 G 处看到,两个点基本相同。 R1 的输入偏移是由基极电流流至 T1 而造成的。 这可造成 A 点 (V(A)) 略微 负电压。 原型开发的快速测量显示到 T1 的基极电流大约为 3 μA。 如不使 用 trimpot P2 提供偏移补偿,输出偏移 电压 VO 将超过 0.2 V:
VO = (1 + R6/R5) × V(A)
VO = (1 + 10/1.5) × 0.028 = 0.215 V

图 1。 用于简单耳机放大器的电路使用便于订购的组件 (显示的单通道)。
因此,可通过设置差分放大器移除偏 移,以不平衡地稍微运行。 虽然这不 是最佳方法,但是就音质而言,它确实 可使电路更加简单。
恒定电流设置
发射极支路 (T3) 中的电流源设置为大 约 3 mA,带二极管 D1、D2 和电阻器 R4,可导致 T4 尽可能线性驱动。 然后,音频信号到了驱动器阶段,T4 ,可驱动更强大的输出晶体管(T6 和 T7)。 已添加 C4 提供更大的内部增 益。 T5 和 R9 输出级的静态电流设置 为 5 mA。 假设输出晶体管增益 (hFE) 为 50,理论上说,此 5 mA 可提供线 性 0.005 A×50×32 Ω = 8 V 峰值至 32 Ω。 但是,恒流源 T5 提出了一些 限制且在基射极间接线 T7 中压降(大 约 1.5 V)。 我们还应考虑到计算中 R11 和 R12(R10 和 R12)周围的分 压器。 然后,负载 (RL) 中的最大电压 Vmax 成为
Vmax = RL / (RL + R11 + R12) × (9 – 1.5) Vmax = 4.6 V 峰值
这对应于大约 3.26 V 有效值,正如我 们所测量,您可在规格中进行查看。 这意味着该电路可提供 330 mW、32 Ω 的性能 (3.262/32),这足以确保绝大 多数流行和摇滚音乐迷兴奋不已。 电阻器 R12,伴随着输出级,连接电 容负载时限制输出电流并保持电路稳 定,例如长屏蔽电缆到耳机。 这可防 止短路时输出晶体管过热。 R10 和 R11 可保持对称。 尽管 C2 的值在反 馈电路中,带宽仍大于音频带宽(请参 见规格)。 要想获得输入拐角频率, 我们将 4.7 μF 用于 C1。 2.2 μF( 更易于获得)的电容器仍可产生 7 Hz 的可接受拐角频率(–0.6 dB,20 Hz 时)。 原型设计的一个测量显示在电路图中。 这些可视为指导价值标准,而不是准确 的需求。 当然,PN 接头和晶体管的增 益因制造商而不同(这还应用于规格中 提供的电流消耗)。
实验
对于不介意更大噪声的人(尽管它与大 多数耳机使用时无声),您可将反馈 回路的阻抗增加到大约 10 kΩ。 这可 通过将并联电路中 R5 和 R6 增加至 10 kΩ 得以实现。 在此情况下,T1 和 T2 的基极电流互相补偿。 如果您想进行 实验,可使用 12 kΩ 电阻器更换 R5, 使用 68 kΩ 电阻器更换 R6(追求完美 者应使用 E96 系列的 11.5 kΩ 和 76.8 kΩ 型号)。 这是不可能的提供音频 改进,但这种方式可能会产生小偏移。
元件列表
电阻器RS 库存号
R1,R6 = 10kΩ707-8300
R2,R3 = 1kΩ707-8221
R4 = 270Ω707-8189
R5 = 1.5kΩ707-8246
R7 = 4.7kΩ707-8280
R8,R9 = 150Ω707-8167
R10,R11,R12 = 10Ω707-8063
P1 = 10kΩ-
P2 = 100Ω trimpot652-4502
电容器RS 库存号
C1 = 4.7μF, 引线间距 5mm 或 7.5mm483-3955
C2 = 6.8pF, 引线间距 5mm495-622
C3 = 10pF, 引线间距 5mm538-1360
C4,C5,C6 = 100μF 16V 径向707-5809
半导体RS 库存号
D1,D2,D3,D4 = 1N4148544-3480
T1,T2,T3,T5 = BC550C545-2254
T4 = BC560C545-2484
T6 = BD139314-1823
T7 = BD140314-1817
其他RS 库存号
P1 连接 = 3 路插座板,引线间距 0.1"251-8092
P1 = 2 引脚针座,引线间距 0.1"251-8503
7 件 1.3mm 直径 焊接引脚631-9574


结构
此电路使用的小型印刷电路板(请 参见图 2),可通过 [1] 订购。 从 此处,您还可以 PDF 格式下载板布 局。 元件布局显示在图 3 中。 通 常,您开始焊接最低组件(电阻器、 二极管),然后继续不断安装更高 的组件(电容器、晶体管、连接引 脚)。 对于立体声型号,您需要两个板,在 这种情况下,P1 更换为立体声电位 计,因此可同时控制两个通道上的音 量。 如果您的音源包括音量控制, 可以忽略 P1(将跳线置于针座或焊 接针座引脚 1 和 2 板上的电线连接, 而不是实际针座)。 我们建议电路的输入阻抗(包括 P1 )最小 5 kΩ(P1 设置为最大量)。 这应该不是大多数现代音源的问题。 注意去耦电容器 C1 的引脚间距;该 板提供 5 mm 和 7.5 mm 型号。

图 2。 尽管缺乏 SMD,此完整网络仍然紧凑。

图 3。 此元件布局用于基本的耳机放大器。
您可使用两节 9V 电池供电。 此外, 还有 2x6 V、5 VA 变压器,带 1.5 A 桥式整流器和每电源轨 8200 μF/16 V 的选项。 这可以有选择的补充一对 电压调节器。 或许,事实上输出晶 体管 (T6 en T7) 无需散热器,尽管小 型散热器可确保短路保护。 我们决定将此电路固定在 Elektor ProjectCase [2] 中。 这很容易做到, 它提供了独特的电子产品外观和好视 觉(请参见图 4)。(100701)

图 4。 此电路内置于 ProjectCase 时,具有独特的外观。

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