為您的應(yīng)用選取最合適的耳機(jī)放大器

摘要：本文介紹了各種用在耳機(jī)應(yīng)用中的放大器，并進(jìn)行了詳細(xì)的比較。

關(guān)鍵詞：放大器；耳機(jī)；電容耦合放大器；OCL放大器；接地參考放大器

概述

　　現(xiàn)今市面上的耳機(jī)放大器可謂種類繁多，但在選購(gòu)指南卻很少見(jiàn)到。本文將綜合討論市面上主要類型放大器的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用為放大器選型提出一些合理建議。

耳機(jī)放大器輸出概覽

　　在擴(kuò)音技術(shù)發(fā)展的早期，耳機(jī)已被用來(lái)邊走邊聽(tīng)音樂(lè)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，耳機(jī)已基本形成了一個(gè)相對(duì)通用的配置規(guī)格?，F(xiàn)今差不多所有的耳機(jī)都采用一種名為TRS(尖環(huán)套管)連接器的3.5毫米(標(biāo)稱為1/8英寸)三端子連接器。有一少部份的耳機(jī)采用比較大的1/4英寸(標(biāo)稱為6.3毫米)格式的TRS連接器。圖1所示為一個(gè)TRS連接器，這款連接器的最大特點(diǎn)是可共享性，意即它幾乎可以連接到市面上任何一個(gè)音頻或多媒體電子設(shè)備上。

圖 1  尖環(huán)套管連接器

　　可是，隨著耳機(jī)應(yīng)用的日漸普遍，這種共享性也逐漸暴露出了它缺陷：兩個(gè)揚(yáng)聲器要共享一個(gè)連接(或接地)。現(xiàn)今大部份的便攜消費(fèi)電子設(shè)備都使用一個(gè)正電源來(lái)供電。而音頻的交流本質(zhì)會(huì)迫使電子設(shè)備在電源的單極性與雙極性之間出現(xiàn)某程度的電平移位。

　　電容耦合放大器輸出
　　使用單一正電源的耳機(jī)放大器很容易就可以通過(guò)耦合電容器來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)有接地參考的耳機(jī)。如圖2所示，圖中的雙通道放大器在中間電源被偏置，并且通過(guò)一對(duì)耦合電容器來(lái)驅(qū)動(dòng)立體聲耳機(jī)。

圖2  電容耦合耳機(jī)放大器

　　為這些電容器選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜迪鄬?duì)簡(jiǎn)單，可用以下的數(shù)式計(jì)算出來(lái)：

 

　　其中CMIN是最小的可用電容值， fC是所要求的低截止頻率，ZL是耳機(jī)的阻抗。舉例來(lái)說(shuō)，假如所要求的截止頻率為100Hz，負(fù)載阻抗是16W，那所需的電容值便應(yīng)為100mF?？墒窃趯?shí)際的情況中，一般都會(huì)選用比標(biāo)準(zhǔn)所需更大的電容值從而確保有足夠的低音響應(yīng)，并可將接近截止頻率的失真推至更低。

　　由于經(jīng)輸出電容器會(huì)造成電平移位極性，因此通常都會(huì)選用一個(gè)極化電容器。即使極化電容器具有很高的C-V密度，它們?nèi)匀皇欠糯笃飨到y(tǒng)中最大的對(duì)象，其體積比起連接器本身更大。

　　雖然標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)算放大器也可用作電容器耦合耳機(jī)放大器，但當(dāng)它在上電和下電時(shí)一般都會(huì)發(fā)出很嘈雜的 “卡嗒” 或 “啪啪”聲。針對(duì)此類應(yīng)用的放大器例如LM48100，具有一個(gè)可控的上電和下電程序，能夠有效地消除這種開(kāi)關(guān)噪聲。

　　電容耦合放大器無(wú)疑是最便宜的耳機(jī)放大器IC。雖然由放大器省回來(lái)的成本會(huì)某程度地被耦合電容器抵銷，但只要HUL空間不是首要考慮的問(wèn)題，那設(shè)計(jì)人員一般都會(huì)選用電容器耦合耳機(jī)放大器。

　　OCL(無(wú)輸出電容器)放大器
　　驅(qū)動(dòng)接地參考耳機(jī)的方法之一便是用第三個(gè)放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)套管(接地)端。如圖3所示。圖中的第三個(gè)放大器在中間電源被偏置，它將套管驅(qū)動(dòng)到一個(gè)固定的直流電壓。從而AC音頻信號(hào)在這個(gè)中間電源電壓的附近被偏置。

圖3  無(wú)輸出電容器耳機(jī)放大器

　　OCL放大器的主要優(yōu)點(diǎn)是其低音響應(yīng)可以擴(kuò)展到直流電源電壓。這功能對(duì)于大部份系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都難以達(dá)到。因?yàn)殡娐返钠渌糠萑钥赡茉O(shè)有耦合電容器，這些耦合電容器要在很高的阻抗下工作，例如20kΩ。因此要求這些電容器的尺寸和成本要是最低的。

　　OCL耳機(jī)放大器可算是最小的系統(tǒng)。與電容器耦合耳機(jī)放大器比較，OCL耳機(jī)放大器的成本和功耗相對(duì)較大。由于OCL耳機(jī)放大器擁有最佳的低音響應(yīng)，因此對(duì)于那些尺寸要求比較苛刻或工作電壓最小為2.5V的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，OCL耳機(jī)放大器仍是不二之選。

　　如果管套在接地以上被偏置，有些系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)故障。故障通常發(fā)生是因?yàn)槎鷻C(jī)的插口連接著其它的設(shè)備而不是耳機(jī)。假如有兩個(gè)系統(tǒng)經(jīng)一個(gè)地線參考(非隔離)接地共享一個(gè)接地，那便可能有過(guò)大的電流流經(jīng)套管連接。