DIY便携耳放.doc

便携耳放一直是玩随身的朋友必不可少的，但是你是否想过自己制作一个自己喜欢的耳放呢，有朋友说我不差钱，可以买任何一个我喜欢的，那么剩下的文章你可以快进了。便携耳放从本质上来讲，就是一个低电压供电的音频放大器，常见的架构不外乎以下几种：1.OP+BUF也就是我们常说的运放和缓冲器，这种电路比较简单，集成度也很高，制作难度也比较低，但是他的可玩性非常高，不同的运放和不同的缓冲器组合可以产生完全不同的声音。2.专用的耳放芯片，典型的就是MAX9722 TPA6120 TPA152之类的，他们一般都采用电荷泵的设计思路，因此可以使用单电源供电，体积可以做的比较小，但是问题是他们多数都是要使用耦合电容，因此在一定程度上，影响了频响，不过电容可以调声，一个非常著名的例子就是RA1，如果没有那两个SOLEN电容，那么声音是不一样的。目前市面上多说的小型耳放都用的是集成耳放芯片，不过千万不要误认为集成芯片声音不好，你可以参看以下TPA6120，你会发现他的参数也是相当强悍的3.运放+晶体管缓冲器，其实这就是第一种电路的变形，用晶体管来代替缓冲器，其优点是很明显的，管子选择的余地大，可以提供大电流，但是问题也随之而来，体积比较大。音频专用三极管就没见过有贴片封装的，基本全都是TO-92，这对于强调便携的小型耳放来说是个致命伤，而且供电也是一个问题，输出电流大了必然会出现续航时间短，输出电流小了又体现不出他的优点，很矛盾。4.全晶体管全分立设计，我只能说如果你给D1这样的机器配一个倒是不错，至于其他的随身听还是算了吧。2011.4.9 13:56 上传下载附件 (72.62 KB) 下面说说正题，我们这次做的就是经典但是常做常新的OP+BUF构架的便携耳放，这种耳放有一个很出名的DIY作品就是47耳放，这个耳放真的很经典，大环路负反馈，电容耦合，分流输出，很容易做也容易出好声。但是我们认为大环路负反馈不如局部负反馈好，理由如下：大环路负反馈的瞬态失真较大，不能完全发挥缓冲器的输出能力，两个运放之间多多少少互有干扰。我并不反对负反馈，甚至可以说负反馈的出现对于HIFI界来说是一个革命性的创造，运放开环放大是不可想象的，但是负反馈不是一个灵丹妙药，局部负反馈的频率特性是要优于大环路负反馈的，因此我们设计了以下的线路。线路中电位器和输入插孔并未画出，从两个100的电阻输入。这个电路简洁而有效。OP1负责电压放大，他的增益由反馈电阻R7(R8) R9(R10)共同确定，其增益为（R7/R9+1）倍（倍数和分贝数的换算比例为20DB=6倍）。这里增益的大小不同线路的设计不同。RSA XP7增益为11倍，GRADO RA1增益接近1，这里我们参考XP7暂时定为11倍的放大倍率。但是有一点值得注意XP7的反馈电阻对为1K/100，虽然放大倍率一样但是采样电阻的大小对于声音也是有影响，具体表现我们待试验过后再说。OP2的非同相输入端（也有人说是反相输入端，但是参考日本铃木雅臣的书籍还是说非同相输入端好一些）和输出端短接，然后直接输出。电路采用局部负反馈，OP2接成BUF的形式，当然也可以使用BUF634之类的元件，但是考虑到可玩性，还是使用OP。DC放大，不使用耦合电容。由于在模拟中未使用补偿电容，因此实际的使用中也暂时没安装补偿电容，为了方便日后调试和减小板面面积，将元件引脚的开孔加大，使之能同时插入一个电阻和电容，可以酌情加入补偿电容，具体方法为在R3(R4)和R7(R8)上并联小容量电容，但是如果使用示波器观察没有自激和过冲则不必添加，事实上我们在使用中发现补偿电容是完全可以省略的。有了电路图下一步就是设计PCB了。里有一点值得注意，一般厂商只能接受PROTEL格式的文件，我当时就悲剧了，先用ULTIBOARD画了一个，但是人家用不了，没办法只好又用AD8.3画了一个，累死了。至于PROTEL DXP 2004的视频教程我有光盘，有需要的可以联系我。加工周期一般是8天左右，这里有一点值得注意，最好使用加厚铜箔和沉金工艺，性能优秀，虽然贵了点，但是感觉确实不一样。下面是加工好的PCB。2011.4.9 14:01 上传下载附件 (130.09 KB) 然后就开始焊接了，按照阻值，焊上就可以了，先焊小的元件如电阻和电容，然后是比较大的接口之类的，运放最好使用运放插座，便于以后更换，元件不多建议用点好的元件，负载和反馈电阻都不必太好，输入的限流电阻可以用好一点的，那两个小电容建议用钽电解，主要的一对电容我用的是ELNA Cerafine 金脚定制版，当然MUSE KZELNA SLIMIC也不错。组装完后安上电池扣，这里使用的是9V方块电池，市面上有能充电的。当然我们的板子用的是接线座的设计，也可以使用外接直流电源，注意是双电压的就行，还有电压不要太高，9V足够了。对录线我们自己做的，用的进口5NOFC镀银特氟龙线，性能还不错，甬声的头子结实耐用，有意思的是上回朋友弄到一条美国做的TF10升级线，居然也是这个头子，可见他的性能还是不错的。2011.4.9 13:57 上传下载附件 (121.69 KB) 运放的选择要反复调整，我比较中意的是OPA1642AID+OPA2227PA，推力绝对没问题，推SHP9000只要开到10点的位置就够了。声音不硬，比较松软，高音明亮细节也不错，低频量少了一些，但是素质还可以。我同学他们试用AD797BR+OP275G，低频就比较猛，刚劲有力，真是一个运放一种声音，还有不少运放没试，等我们试完会发布一个统一的意见的。2011.4.9 13:56 上传下载附件 (118.04 KB) 2011.4.9 13:56 上传下载附件 (129.94 KB) 2011.4.9 13:57 上传下载附件 (185.41 KB) 最后的话，我们一直认为，这个小电路在运放选择合适的情况下，声音表现是不输于Q7这类的便携耳放的，但是每个人声音取向不同，下一步准备用AD8620+OPA551（大电流高电压运放，输出能力和BUF634接近）。2011.4.9 13:57 上传下载附件 (136.86 KB) 欢迎大家多提宝贵意见，我们这个帖子的目的就是让大家一起DIY，欢迎交流2011.4.9 13:56 上传下载附件 (207.27 KB) A1因为要采用反向放大并联反馈，因此要在主放大级前加一级缓冲，使增益固定，电路也只是最标准的设计，虽然电路看起来比SOLO，莱曼都要复杂些，但是我看不出有什么特别的益处，或许是为了降低共模输入电压？当然A1用的运放是国产，非常便宜，多用一颗并不增加成本。SOLO的电压级及反馈设计：LC-KING A（甲）类耳机放大电路上图为电路图，电路很简洁，前级放大推动为NE5532或其它类型的OP，U2A为DC SERVER，用于稳定中点的电位，推动级2SD882为NPN型功率三极管，该管工作在甲类状态，因此发热量较大，流经的R11，R31的电流可以通过改变它的阻值来调整，在制作时三极管要加散热器。 近代很多新设备中都备置有耳机连接端子。但由于采用高度集成和小型化的设计，因此没有多少空间留给耳机放大部分，对此要求相应的放大器做得十分小巧，而且能解决低供给电源电压带来的诸多问题。否则如果不采取特别的技术措施，不但放大部分无法安装，而且这样设计出的放大器其输出功率和余量均十分有限。采用Maxim公司的MAX4410运放芯片可以顺利地解决这难题。不但其体积小巧，而且芯片内部还设计有电源供给泵，可以解决低供电电源带来的种种问题，这种供给泵只要求添加两只外部陶瓷表面贴装电容C6和C7就能很好工作。因此十分小巧。输出级的电源供给相对于地来说是完全对称的，因此不存在剩余的失偏电压，从而避免了必须采用大号输出电容来阻隔直流电压传到耳机的问题。两路立体声每个声道均可以借助断开跳线JP1和2独立关断。正常工作时JP1和JP2与电源相连。如果两个声道同时关断。则供给泵就自动切断。这时电流消耗仅有6uA左右，非常省电。 MAX4410芯片内部有热保护和短路保护双重功能，可在电源电压过低时自动切换至待机状态。另外还有消噪音电路可以在电源接通和关断时防止输出端出现啪嗒声。电路的合理工作电源电压为1.83.6V，输出功率为每声道80mW16。正常工作时电源消耗电流至少为200mA。实际工作时此电源还要提供其他电路使用，因此储备电流至少应在300mA以上。 放大器配置成反相运放模式，增益由R3R1或R4R2决定输入阻抗则取决于R1和R2。C1和C2主要用来阻隔来自两个输入端的可能的剩余直流成分。MAX4410数据手册建议它们采用小型的钽电容，但在这里不合适，用塑料薄膜电容尽管体积大一点。但性能要好得多。射频退耦可用100pF电容分别与R3和R4并联解决。这样设计的放大器其带宽可超过150 kHZ，典型失真为0.0003。安装放大器时要特别注意退耦电容和隔直电容的选择以及这些电容在印制板上的位置以及总体元件布局。另外，14脚的TSSOP封装(引脚间距只有0.65mm)和0402封装的表面贴装元件焊接起来非常困难，要求在制作过程中予以特别关注。单电源运放图（一）我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是他们都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。1 1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC和VCC，但是有些时候它们的标识是VCC和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V 和正负5V 也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom 以及最大输出摆幅。单电源供电的电路（图一中右）运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC，地或者VCC引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。（参见1.3 节） 图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是RailToRail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受RailToRail 的电压。虽然器件被指明是RailToRail 的，如果运放的输出或者输入不支持RailToRail，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是RailToRail。这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。1. 2 虚地单电源工作的运放需要外部提供一个虚地，通常情况下，这个电压是VCC/2，图二的电路可以用来产生VCC/2 的电压，但是他会降低系统的低频特性。图二R1 和R2 是等值的，通过电源允许的消耗和允许的噪声来选择，电容C1 是一个低通滤波器，用来减少从电源上传来的噪声。在有些应用中可以忽略缓冲运放。在下文中，有一些电路的虚地必须要由两个电阻产生，但是其实这并不是完美的方法。在这些例子中，电阻值都大于100K，当这种情况发生时，电路图中均有注明。1. 3 交流耦合 虚地是大于电源地的直流电平，这是一个小的、局部的地电平，这样就产生了一个电势问题：输入和输出电压一般都是参考电源地的，如果直接将信号源的输出接到运放的输入端，这将会产生不可接受的直流偏移。如果发生这样的事情，运放将不能正确的响应输入电压，因为这将使信号超出运放允许的输入或者输出范围。解决这个问题的方法将信号源和运放之间用交流耦合。使用这种方法，输入和输出器件就都可以参考系统地，并且运放电路可以参考虚地。当不止一个运放被使用时，如果碰到以下条件级间的耦合电容就不是一定要使用：第一级运放的参考地是虚地第二级运放的参考第也是虚地这两级运放的每一级都没有增益。任何直流偏置在任何一级中都将被乘以增益，并且可能使得电路超出它的正常工作电压范围。如果有任何疑问，装配一台有耦合电容的原型，然后每次取走其中的一个，观察电工作是否正常。除非输入和输出都是参考虚地的，否则这里就必须要有耦合电容来隔离信号源和运放输入以及运放输出和负载。一个好的解决办法是断开输入和输出，然后在所有运放的两个输入脚和运放的输出脚上检查直流电压。所有的电压都必须非常接近虚地的电压，如果不是，前级的输出就就必须要用电容做隔离。（或者电路有问题）1. 4 组合运放电路在一些应用中，组合运放可以用来节省成本和板上的空间，但是不可避免的引起相互之间的耦合，可以影响到滤波、直流偏置、噪声和其他电路特性。设计者通常从独立的功能原型开始设计，比如放大、直流偏置、滤波等等。在对每个单元模块进行校验后将他们联合起来。除非特别说明，否则本文中的所有滤波器单元的增益都是1。1. 5 选择电阻和电容的值 每一个刚开始做模拟设计的人都想知道如何选择元件的参数。电阻是应该用1 欧的还是应该用1 兆欧的？一般的来说普通的应用中阻值在K 欧级到100K 欧级是比较合适的。高速的应用中阻值在100 欧级到1K 欧级，但他们会增大电源的消耗。便携设计中阻值在1 兆级到10 兆欧级，但是他们将增大系统的噪声。用来选择调整电路参数的电阻电容值的基本方程在每张图中都已经给出。如果做滤波器，电阻的精度要选择1 E96 系列（参看附录A）。一但电阻值的数量级确定了，选择标准的E12 系列电容。用E24 系列电容用来做参数的调整，但是应该尽量不用。用来做电路参数调整的电容不应该用5的，应该用1。基本电路2.1 放大 放大电路有两个基本类型：同相放大器和反相放大器。他们的交流耦合版本如图三所示。对于交流电路，反向的意思是相角被移动180 度。这种电路采用了耦合电容Cin。Cin被用来阻止电路产生直流放大，这样电路就只会对交流产生放大作用。如果在直流电路中，Cin 被省略，那么就必须对直流放大进行计算。在高频电路中，不要违反运放的带宽限制，这是非常重要的。实际应用中，一级放大电路的增益通常是100 倍（40dB），再高的放大倍数将引起电路的振荡，除非在布板的时候就非常注意。如果要得到一个放大倍数比较的大放大器，用两个等增益的运放或者多个等增益运放比用一个运放的效果要好的多。图三2.2 衰减 传统的用运算放大器组成的反相衰减器如图4 所示图四在电路中R2 要小于R1。这种方法是不被推荐的，因为很多运放是不适宜工作在放大倍数小于1 倍的情况下。正确的方法是用图5 的电路。图五 在表一中的一套规格化的R3 的阻值可以用作产生不同等级的衰减。对于表中没有的阻值，可以用以下的公式计算R3(Vo/Vin)/(2-2(Vo/Vin)如果表中有值，按以下方法处理：为Rf 和Rin 在1K 到100K 之间选择一个值，该值作为基础值。将Rin 除以二得到RinA 和RinB。将基础值分别乘以1 或者2 就得到了Rf、Rin1 和Rin2，如图五中所示。在表中给R3 选择一个合适的比例因子，然后将他乘以基础值。比如，如果Rf 是20K，RinA 和RinB 都是10K，那么用12.1K 的电阻就可以得到3dB 的衰减表一 图六中同相的衰减器可以用作电压衰减和同相缓冲器使用。图六23 加法器 图七是一个反相加法器，他是一个基本的音频混合器。但是该电路的很少用于真正的音频混合器。因为这会逼近运放的工作极限，实际上我们推荐用提高电源电压的办法来提高动态范围。同相加法器是可以实现的，但是是不被推荐的。因为信号源的阻抗将会影响电路的增益。图七24 减法器 就像加法器一样，图八是一个减法器。一个通常的应用就是用于去除立体声磁带中的原唱而留下伴音（在录制时两通道中的原唱电平是一样的，但是伴音是略有不同的）图八2 5 模拟电感 图九的电路是一个对电容进行反向操作的电路，它用来模拟电感。电感会抵制电流的变化，所以当一个直流电平加到电感上时电流的上升是一个缓慢的过程，并且电感中电阻上的压降就显得尤为重要。图九电感会更加容易的让低频通过它，它的特性正好和电容相反，一个理想的电感是没有电阻的，它可以让直流电没有任何限制的通过，对频率是无穷大的信号有无穷大的阻抗。如果直流电压突然通过电阻R1 加到运放的反相输入端上的时候，运放的输出将不会有任何的变化，因为这个电压同过电容C1 也同样加到了正相输出端上，运放的输出端表现出了很高的阻抗，就像一个真正的电感一样。随着电容C1 不断的通过电阻R2 进行充电，R2 上电压不断下降，运放通过电阻R1 汲取电流。随着电容不断的充电，最后运放的两个输入脚和输出脚上的电压最终趋向于虚地（Vcc/2）。当电容C1 完全被充满时，电阻R1 限制了流过的电流，这就表现出一个串连在电感中电阻。这个串连的电阻就限制了电感的Q 值。真正电感的直流电阻一般会比模拟的电感小的多。这有一些模拟电感的限制：电感的一段连接在虚地上模拟电感的Q 值无法做的很高，取决于串连的电阻R1模拟电感并不像真正的电感一样可以储存能量，真正的电感由于磁场的作用可以引起很高的反相尖峰电压，但是模拟电感的电压受限于运放输出电压的摆幅，所以响应的脉冲受限于电压的摆幅。26 仪用放大器仪用放大器用于需要对小电平信号直流信号进行放大的场合，他是由减法器拓扑而来的。仪用放大器利用了同相输入端高阻抗的优势。基本的仪用放大器如图十所示图十这个电路是基本的仪用放大电路，其他的仪用放大器也如图中所示，这里的输入端也使用了单电源供电。这个电路实际上是一个单电源的应变仪。这个电路的缺点是需要完全相等的电阻，否则这个电路的共模抑制比将会很低（参看文档Op Amps for Everyone）。图十中的电路可以简单的去掉三个电阻，就像图十一中的电路。图十一这个电路的增益非常好计算。但是这个电路也有一个缺点：那就是电路中的两个电阻必须一起更换，而且他们必须是等值的。另外还有一个缺点，第一级的运放没有产生任何有用的增益。另外用两个运放也可以组成仪用放大器，就像图十二所示。图十二但是这个仪用放大器是不被推荐的，因为第一个运放的放大倍数小于一，所以他可能是不稳定的，而且Vin上的信号要花费比Vin上的信号更多的时间才能到达输出端。OPA627-138OPA2604-15NE5532-135AD827-14OPA2134-17OP249-146AD712-12DY336-154OPA2111-138MC33078-15AD746-147 放大电路的增益为2倍输出电压约为2v。输出电流在15mA以下。可以直接驱动32的耳机。在无负载时电源电流为5mA。全分立，便携电池双3.6v供电，电流反馈耳放电路图片： 参考一些电流反馈op画了一个简单耳放图+-3.6v供电，有+-2v输出，静态18ma（可调到更小），无耦合，补偿电容（容量和位置）可以酌情删去，补偿电容位置可以通过加对地电阻来降低开环增益输出能力自己决定（晶体管，偏置等等）可以增加folded cascode电流镜，也可以删去一些恒流源，元件数目丰俭由人管子和电阻均通过了spice，不过实际电路应该要适当调整，不能照用以上参数继续便携电池高清耳放探索，有兴趣朋友可以试试NE5532制作的耳机放大器 NE5532一般用作前置放大，性能甚佳。现在用来做小功率放大，让我们来看看其效果如何。粗看电路原理图，与一般的运放电路几乎一样，但其中的电阻、电容有较大的变动，工作状态和运放电路不一样了。试验证实NE5532做小功率功放，性能极佳。初学者不妨一试。试制过程中应留意以下几点：1 电源滤波电容C9、C10用得太小将引起自激。作前置放大时C9,C10用100uF就足够了，但作功放时必须加大到500uF以上。同时滤波电容直接关系到音质的好坏。2 电路中R4(R9)和R5(R10)的阻值应反复调试。在前置放大电路中R4(R9)一般为1k,而R5(R10)为100k,这样它的放大倍数可达100倍。但现在作功放，就会出现自激，因此将R4(R9)改用8.2k，R5(R10)为32k,放大倍数只有4倍，电路就不会自激，同时负反馈也适量，音质柔和、清楚、通透度高。若将R5(R10)继续减小到15k，则负反馈过深，不但音量变轻，而且高音损失过多，音色烦闷，读者可反复调试，做到尽善尽美。3 C2(C6)是输进回路的对地通路，在前置放大电路中只有10uF，作功放时就显得输进阻抗过大，信号阻塞，引起失真甚至自激。现将C2(C6)加大到100uF，音质明显改善，音域变宽，高音清脆动听，中音纯真明亮，低音深沉、丰厚。4 本机电源可在3V-5V中选择。用四节电池串接成双向（正、负3V）即可，音量与12V时相差不大，但音质不如用12V。建议用9V-12V比较好。另外，输进端串接R1(R6)51k,是由于用耳机收听时音量太大，假如往掉R1(R6)，可接5英寸以下的小喇叭，在案前、床头收听效果也很好。电路相关文章:用AD827/OPA2604/NE5532制作的负反馈高中低音调电路音调控制电路的作用是用于适时调整音色，使之符合各种不同的听音要求，用来补偿音源的录音缺陷或音箱的频响等，由于其结构和使用方法比较简单，负作用少，因而对一般条件的用户来说，使用音调控制器简单可靠，它的用途在音响系统中占有重要的地位，在一些网友的观点是音响系统特别是音频功率放大电路中以简洁为上的原则为上，减少信号通道中多余功能电路，以达到原汁原味的听音效果，笔者也赞成这种说法，题目是假如你已拥有够发热级的高档音箱单元，它的高低频响应达到一个理想的较为平坦曲线，这种说法是对的，而多数人拥用的箱体单元是普通的低价市面货，加上音调电路来改善它的高低频延伸，在听音效果上还是相当的一个投资少见效快的一个途径。 音响电路的种类有RC衰减式和反馈式两面种，还有本站价绍的AA类音调电路（实际上也是RC衰减式，只不过前级用AA类放大），两种电路各有优缺点，RC电路由于为无源元件，电路工作稳定，相位特性好，但是信噪比差，对前后级放大电路输进输出阻抗的要求较高，易受外界磁场的干挠，还有一个是对高低音的控制范围较小。负反馈式音调电路有一定的增益，信噪比高，非线性失真较小，电路的动态范围大，但是由于电路处于深度负反馈状态，假如布线设计不公道的易产生自激，综合以上的两种电路的优缺点，本站决定选用反馈式音调电路来配合本站的SSE01/SSE02，理由是它的缺点可以在精心公道的布线中加以克服，同时在运放的输出端和反相输进端加进防自激的相位补偿电容，在运放的电源供电脚4,8脚最近的位置加进电源退耦电容，这样也为使用转换速率较高对电路设计和布线要求较高的发热运AD827/OPA2604做音调控制创造条件，不选用RC电路另外一原因是本站的曾搞出的AA音调板并定做出成品，在实际上和SSE01/SSE02板配合时信噪比不理想且易受电源变压器的磁场干挠，故放弃它重新设计为下面先容的SSE06HIFI音调板，在实际配合本站的SSE01SSE02板时通过更换不同的运放，均达到相当满足听音效果。音调控制电路如上图,由W1，W2，W3，W4，分别实现高音，中音，低音，平衡控制电路，音量电路由于本站的SSE01/SSE02板上已经设有音量电位器，故不再增加，音量电位其中运放U1做为前级信号的缓冲放大，R3/R2的值为1-5倍之间，本站设为2倍放大，可以根据实际的音源情况改变R2的值加以调整，信号通道中的电容C2，C4，C7对音质的影响较大，用高品质量发热电容德国红WIMA 电容，运算放大器U2选用高品质的发热运放AD827/OPA2604/NE5532均可以，音色表现不同，烧友可根据自已喜好加以选取，有关前级发热运放的音色特点请看联系我们中有具体的说明，上图中和常见的功率放大器中的音调控制中只有高低音控制不同是增设中音控制电路，在听音中，中频部分和音乐的临场感关系密切，中频过亮或单薄都将导致临场失真，由W2进相关外围元件构成对1000HZ-2000HZ的中频信号做6-10dB的提升或衰减，达到中频控制的目的。在电源的设计上这里改用LM317/LM337构成的有源伺服稳压电源，比78/79系列构成的有源伺服电源相比在电源内阻和噪声低一个数目级，纹波抑制更强，和一些相对复杂的洼田式具有电源结构简单，性能稳定的优点，在本钱上虽进步了些，但是实际使用上对音质的改善也相当的明显。电路图如上图，输进电压为交流双12V-双18V均可，其中影响电压精度的电阻R14/Re14,R15/Re15的参数要一致，这样才能达到正负电源的良好对称性，输出的电压值不一定为双15V，但是正负电压达到一致（一般运放电压为DC双12V-双15V均可正常工作）PCB板设计图如下PCB设计上充分的地考虑到用高速率的运放使用上的严格要求，在离电源脚最近的位置增加WIMA CBB退耦电容，电路的电源阔别小信号处理部分，增加地线隔离措施，以及严格的一点接地布线措施，使用本板得到最佳的信噪比。下面是本站最近从厂家定做的本页先容的用发热运放制作的带高，中，低，平衡的音调控制板实物图片。 元器件选取：在影响音质的关键元件上均用上发热元件，退耦电容均用WIMA CBB 的0.1U电容,音频交连耦合电容用WIMA 1U电容,C14/Ce14用正品的ELNA（S）高速补品电解电容，PCB板和SSE01/SSE02板一样的工艺，为蓝色加厚2MM镀金板电源输进：交流双12V-双18V可共用环变上的小电压输出组。安装接线留意事项：信号的输进 ，输出座均为板上的白色针式插座，其中靠近大电解滤波电容的插座为信号输出座，其它一个为输进座，信号线最好用专用的屏蔽信号线，以避免交流磁场的干挠。电源输进座为板上的蓝色的接线座，其中留意中间标为GND的为地线，不要搞错。和本站的SSE01/SSE02板配合使用时留意： 1.为了减小不必要的噪声，进步信噪比，节约本钱，已经购买过本站的SSE01/SSE02板的网友在另配本板做前级音调控制时，应该对SSE01/SSE02板做些小小的改动，即断开或往掉该板的前级放大部分，如下图所示 经过改动后，接线就可以利用原SSE01/SSE02板上的音频输进座，直接连上本网页先容的SSE06板的信号输出线，即接线流程为：信号源-SSE06音调板信号输进座，SSE06音调板信号输出座-SSE01/SSE02音频输进座，接上电源，扬声器输出，通电即可工作。需要指出的是，为了避免信号线受交流工频磁场的影响，信号线最好用三蕊屏蔽线。关于发热运放的选取，本站提供的几类发热包括NE5532,OPA2604,AD827,AD812运均为DIP8封装形式,可以在功放板前级上直接相互替换,但用在本反馈式音调板上时,由于它们的转换速率和增益带宽不同,相位补偿电容C6/Ce6的电容取值会不同,在高频10KHZ-80KHZ频段方波特性测试中发现,U1,U2均为AD812或AD827时不要加该相位补偿电容在该频段没有发现过冲现象发生,AD827/AD812的输出脚电压没有零飘现象,加上补偿电容反而出现方波特性变差,而用NE5532/OPA2604时,则必须要加上该补偿电容,取值为30-50P(本站用33P)的高频瓷片电容,用以消除方波波峰的稍微振铃现象,在听音上,通过以上严格测试取值,配合本站后级功放板SSE01/SSE02板时,在高音区要清楚纤细很多,透明度进步,很好的发挥了各发热IC的优越性能,而简单相互替换通常达不到预期的效果,在测试中除缓冲放大运放U1,音调控制U2同一用同一类运放外,即本站的代号为SSE06A(用NE5532x2),SSE06B(AD827X2),SSE06C(OPA2604X2),SSE06D(AD812X2).还尝试做另外的几类搭配均可以有较好的中高频方波特性图 A:用NE5532(U1,用作缓冲放大)+OPA2604(U2,音调控制),C6/Ce6用33P,代号为SSE06E B.用AD827(U1)+AD812(U2),不用相位补偿电容(取消C6,Ce6),代号为SSE06F其它搭配如用NE5532/OPA2604 + AD827 或NE5532/OPA2604 + AD812 在10KHZ到80KHZ频率内波峰有振铃现象,建议不要采纳.以上两种方案可以为已购买本站的SSE01/SSE02板的网友提供参考建议,还有一点就是性能好的运放做为U2,直接输出推动后级的功放板才能发挥该运放的优异性能.在很多发烧友中 存在着一些误区 而这些误区传来传去很可能就会被当成真理 影响着大家的价值观比如 有些人喜欢用发烧零件 不管零件什么作用 也不管是不是真的适合这样做 就盲目的认为发烧零件好比如 有些人喜欢买贵的 只要价格贵 用好料 就一定认为声音好 声音的走向是电路 参数 布线决定的 用料只是硬件设置 不能代表实际性能比如 有些人过分追求指标的提升 只要用了指标好的集成电路 就会觉的声音好 而指标和听感是两码事比如 有些人崇拜国外线路 只要有人仿制 不管效果好坏都人了追捧 要知道就算线路一样 不同的零件不同的布线 不同的环境 声音也是不一样的 如果是参考国外线路加以优化和改进 也无可厚非 但是很多都是用原图直接照搬 然后随便布线做出来的 中国并非是山寨的国家 国产的东西一样有很多不错的 只是很多人看不起 只是很多人不愿意去关注身为中国人 我们自己都看不起自己的话 怎么让别人看得起我们呢？所以 我决定设计一个电路来适当扭转一下部分人群错误的观念 这个电路取名为“分立狂”耳机放大器首先介绍一下设计思路和设计理念耳放定位为电池耳放 相比于台式机 取消了市电供电部分 改用电池供电 方便随身携带电路分为 放大电路 升压电路 充电电路 指示电路4部分放大电路主要功能是把信号放大 用于推动耳机 放大电路供电9V充电电池供电充电电路用于给9V电池充电 功能上包括横流充电 充满自停 升压电路是给充电电路供电的为了让充电更方便 准备采用USB充电的方案 USB供电只有5V 而9V电压比较高 所以要想用USB给9V电池充电必须将5V升高 所以升压电路是必须的 指示电路分两部分 一个是电源指示灯 一个是充电状态指示灯 充电指示灯主要显示充电状态 用来区分 充电中和以充满两个状态 电源指示灯 除了开机之后亮起之外 还会显示电池状态 电池缺电的时候会提示充电 以免使用中由于电池没电忽然断电由于设计初衷是为了用过产低价好声的作品扭转一部分人的错误观念 所以在设计之前必须明确设计理念具体包括以下几点1 电路完全由本人自己设计 不仿照任何一个国外线路 同样也不会起一些山寨的仿照国外的电路的名字2 电路才用纯分立的结构 不使用一个集成电路 整个电路只有电阻电容二极管三极管等几种基本原件 不使用一个IC3为证明国产便宜零件也能出好声 电路暂时不使用任何发烧原件 完全使用国产零件 并在电路设计和调试上下功夫4 尽量降低材料成本 并通过一次次完善 提升耳放的音质 也就是说最后成品机的大部分价值在于技术 以及本身的性能 而不是材料下面主要介绍设计电路的过程 去年7月份 便开始了分立结构放大电路的设计 并在那时决定了电路主要的结构2010年7月24日 最初电路基本结构设计了最初的电路结构 并且搭出来进行了实际测是一个非常基础的结构 甚至经常出现在 各种教科书之中 电路结构非常简单Q3为一个共射极放大电路 将输入信号放大并传递给后一级 Q1 Q2 为末级输出管R3 R4 提供末级偏置电流 D1 D2提供末级偏置电压R1 R2提供末级管局部反馈 稳定电流 R5 R6为大环路反馈 稳定整体电路增益计算出合理的参数之后 马上做了一个进行实际测试通电之后无任何异常 接上信号 连上8欧纸喇叭 正常发声 用示波器检测输出波形 之后我震惊了没想到如此简单的线路也能放大 不但能推动8欧的喇叭还可以输出比较好的波形 可以说从波形上看看不出明显的变形 于是继续调整示波器 把波形放大仔细观察 放大后没发现交越失真 这个电路算是比较满意的了 当然 可能很多人会认为正弦波不能说明什么问题 要看电路性能 需要用方波测试 的确 要检测电路方波是更好一些 但是 目前这个线路只是为了证明此类电路的可行性及可塑性对于性能方面的调整会在后面改善电路之后进行 请耐心往下看基础部分电路的测试到这里告一段落2011年4月4日 改进后电路结构经过将近1年的调整 终于将电路结构调整到了比较完善的程度 目前的电路结构可以看出 在上一版本电路结构的基础上上有了极大的改进 为Q1提供偏置电流的电阻换成R3 R7串联的结构 并增加自举电容C2 输出电压提升时 C2可以通过R3放电 从而得到相对稳定的偏置电流在电压放大管Q3前 增加一级输入管 主要作用为 增大整体电路开环增益 以及稳定放大倍数R5提供输入管的工作电流 并与R6分压稳定整体电路增益 在R6上串联电容C4 使其形成交流反馈结构R10 R11 将电源电压按比例分割 提供输入端电位 用于稳定输出直流电位输出端增加隔直电容C3 并对地并联R8为其放电此时 电路各部分大致也已经完整了 结构大致已经基本定型了 整体看一下酷似国内外知名的电路1969 但这个电路并非是1969对比一下不难发现 图中电压放大管的位置在1969里面确是在两个三极管之间的 而并非再一侧从工作形式上看 1969属于一端横流 一端输出的甲类结构 而本机是两管同时动作的 小电流下勉强算甲类 大电流下则是甲乙类输出 相比之下功耗更小 更适合做电池耳放此电路与1969也有一些共同点 比如工作结构都是基本的共射级放大 与现在放大器普遍采用的差分结构相比 虽然失真 共模抑制等指标上不如差分结构 但是听感上却有明显的优势电路结构设计完后 一样做出了测试板 这次由于电路结构比较复杂 原件比较多 设计出了PCB 并做出了测试板 一方面是为了美观 另一方面是想看看在尽力压缩尺寸的前提下 这部分电路最小能做到多大。测试板打算用9V供电 也是为了和最终的成品供电电压统一 按照9V供电计算好参数后直接安装好看尺寸放大部分仅比9V电池稍大一点 看来尺寸控制的非常到位接下来正弦波测试无任何异常 电路功能完好 继续下一步测试空载测试 将信号输入接地 输出悬空状态下测试了一下输出波纹 有0.06MV的噪声电压看噪声波形应该是三极管内产生的噪声 这是任何半导体原件都会出现的状况负载测试 接上炮灰耳机 开机没有人和状况 于是换上森海塞尔的HD595信号输入接地时听不到任何噪音 就跟没有开机一样把音乐打开 听了几首歌 整体感觉还算不错 低频柔软 高频明亮不刺耳 但是略显毛躁 应该是有高频振铃推力很大 三极管微热 测试结束后 9V电池只有5.463V电压了 - - 可见电路相当耗电又上点测试了一下 静态耗电居然有80MA左右 看来耗电问题也是一个需要解决的问题2011年5月9日 调整补偿电容一直说要测试一个电路的性能 光看正弦波波形是不够的于是 那天心血来潮用方波测试了一下 没想到这一测试收获还不小最开始先用20KHZ的方波信号进行测试 由于人耳的听力范围是20HZ20KHZ 所以最先想到的是上限20KHZ其实20KHZ中含有的大量奇次谐波成分已经已经不止20KHZ 了虽然形状不是很理想 但是至少也算是方波了 增大频率 增加到200KHZ增加信号频率之后并没有什么有价值的发现 猜想可能是因为压摆过大 造成电路削顶 所以不容易发现问题于是降低频率至20KHZ 同时降低了输入信号的振幅修改信号之后 问题已经很容易发现了 高频有振铃于是 继续将波形拉长如此以来验证了之前的猜想 主要问题就是高频振铃其解决办法就是在电压放大管上增加滞后补偿电容增加C5并反复调整C5大小到合适的参数后 问题算是完美的解决了最后测试了一下个频率方波 感觉表现还不错(为做对比 上面波形为输入信号 下面波形为放大后输出信号)200HZ2KHZ20KHZ200KHZ一直到200K测试结果都比较满意 后来干脆直接加到1MHZ1M这时候 方波已经有点圆滑了 但是信号发生器的能力也有限经过输入输出对比 也不知是信号源造成的变形还是放大器造成的变形总之测试结果还是比较让我满意的放大部分结构设计基本结束 接下来要考虑剩下的部分了2011年6月28日 测试版整体电路设计放大电路部分设计好之后就考虑设计其他部分了 升压部分想到直流升压线路 第一反应便是Boost电路 很多升压芯片都是采用这个方案实现升压的该电路有很多好处 比如 可以简单的通过改变反馈参数改变输出电压 而不需要再点路上做较大修改 不论输入有多大波动 输出都会比较稳定 等等用于开关电源的脉宽控制芯片有很多 但是 本着这次的设计理念 是必须用分立结构的于是画了下面的电路电路左边是一个可控制的震荡电路 Q3 Q4 Q5 以及R4 R5 R6 R7 R8 组成类似差分放大器的结构 当Q5集电极输出高电平(近似VCC)时 Q4基极电位为三分之二VCC 并通过R9给Q3充电 当Q3基极电位超过Q4基极电位时 Q5关闭 Q5集电极被R10下拉 输出低电平(近似接地)此时Q4基极电位为三分之一VCC C1通过R9放电 当Q3基极电位小于Q4基极电位时 Q5再次开启 这样循环往复 Q5集电极便可以输出方波信号 信号的频率可以通过R9 C1的大小进行调整L Q6 D1 C4 组成基本的Boost结构 方波信号通过R11传递给Q6 使之处于开关状态 L自感放电并通过D给C4充电 使C4电压逐渐提高 R1 R2 R3 Q1 Q2是反馈部分 三极管开启电压为0.6V左右 当R1通过R2分得的电压超过0.6V时Q1打开 并开启Q2 使Q3基极处于高电平状态并以此关闭Q6 停止Boost电路继续给C4充电 如此动态稳定输出电压实际测试输入5V 输出15V可输出80MA左右电流 给9V镍氢电池充电是足够了LED指示部分这部分主要有两部分 一部分是充电指示 另一部分是电池缺电提示这两部分电路结构大致一样 所以放在一起说所谓提示 主要通过LED的三种状态提示 1亮 2不亮 3闪亮和不亮很好控制 只需要控制供电即可 但是闪烁的话 就稍微麻烦点了最简便的方案 就是使用多谐振荡电路除了Q3 和LED之外的原件组成多谐振荡电路 提供电源后 Q1 Q2 可以交替导通 在R4上串联LED后 便可以在Q2开启时点亮LED 在Q2 关闭时 熄灭LED 以便实现LED闪烁在Q2上面夸了一个同样的三极管Q3是为了对LED状态进行控制 当K端输入高电平打开Q3时使LED长亮 这样便可以对LED三种状态进行随意的控制了缺电控制电路 当初想的比较简单 用电阻分压实现 R5 R6 对电源进行分压 当R5上分得的电压小于0.6V Q3不开启 LED闪烁 当Q5上分得的电压大于0.6V时 Q3开启 LED长亮 把整体并联在开关后面的电源上 在调整R5 R6 参数便可以使耳放开机后 当电压降低到一定程度的时候进行闪烁提示 但是这种电路存在一个比较大的问题 别着急 下文会提到。充电部分的指示 也是一样的 在充电电路中留出一个状态输出端 连接至K端即可充电电路 充电电路主要有3个功能需要实现 1 横流充电 2 充满自停 3状态指示电路D1 D2 Q1 R3 组成恒流源 R5给两个二极管提供静态电流 R