為您的應(yīng)用選取最合適的耳機(jī)放大器

　　接地參考放大器輸出
　　修正OCL耳機(jī)放大器的非接地套管問題的一個(gè)方法是使用接地參考耳機(jī)放大器。圖4所示為一個(gè)接地參考耳機(jī)放大器。當(dāng)中放大器電路上的電荷泵會(huì)產(chǎn)生出一個(gè)負(fù)電壓，改電壓值與正電源相等，但極性恰好相反。該接地參考耳機(jī)放大器會(huì)在正電源與負(fù)電源之間運(yùn)作，從而使輸出產(chǎn)生出一個(gè)交流音頻信號(hào)。

圖4  接地參考耳機(jī)放大器

　　與OCL耳機(jī)放大器相比，采用接地參考耳機(jī)放大器通常都會(huì)使電路的成本增加，而且功耗大約是OCL的兩倍。然而，接地參考耳機(jī)放大器同樣擁有極優(yōu)的低音響應(yīng)。由于接地參考耳機(jī)放大器能夠有效地將電源增大一倍，因此即使電壓低至1.4V，仍能產(chǎn)生出足夠的輸出功率。接地參考耳機(jī)放大器通常用于對(duì)空間要求苛刻的系統(tǒng)中，而且該系統(tǒng)的耳機(jī)插口可能需要連接到其它的設(shè)備。

　　接地參考耳機(jī)放大器的最大缺點(diǎn)是功耗較大。電路中的電荷泵會(huì)從正電源提取電流，而由于電荷泵的效率損耗，所提取的電流一般會(huì)比放大器的偏置電流稍微大一點(diǎn)。此外，電荷泵的另一個(gè)問題是它屬于自激性的振蕩器，可能會(huì)對(duì)鄰近的電路產(chǎn)生一些影響。電荷泵的頻率即使聽不到，也可以在負(fù)電源搖擺時(shí)的音頻信號(hào)中看出來。

　　高性能耳機(jī)放大器
　　高性能耳機(jī)放大器可以提供優(yōu)質(zhì)的音頻感受。圖5為一個(gè)高性能耳機(jī)放大器。在這個(gè)圖例中，系統(tǒng)采用了雙電源，典型值是±5V到±15V，而且兩個(gè)電源均有穩(wěn)壓處理。電路中的高性能運(yùn)算放大器在共享環(huán)路內(nèi)驅(qū)動(dòng)一個(gè)高電流緩沖器，并在合成放大器電路周圍反饋。

圖5  高性能耳機(jī)放大器

　　高性能耳機(jī)放大器的最大優(yōu)點(diǎn)是可將系統(tǒng)的兩個(gè)主要部份分隔開。輸入放大器訂立系統(tǒng)的整體音質(zhì)。在圖例中， THD+N為0.00003%的LM4562便提供了穩(wěn)健的音效基礎(chǔ)，而真正用來驅(qū)動(dòng)低阻抗耳機(jī)的是LME49600高電流緩沖器。上述方法可有效地消除來自精密控制電路的負(fù)載電流所引致的熱梯度，就如一位優(yōu)雅的芭蕾舞演員去控制一個(gè)肌肉發(fā)達(dá)的橄欖球后衛(wèi)一樣。

　　高性能耳機(jī)放大器最好配合高質(zhì)的音頻信源使用。因?yàn)檫@些放大器首要考慮的是高保真度，其次才是成本、尺寸和功耗等問題。

　　最理想的音頻還原系統(tǒng)是用一個(gè)高性能、高采樣率(即24位和192kHz)的音頻信源來驅(qū)動(dòng)一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍在120dB以上的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，而模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出可用來直接驅(qū)動(dòng)高性能耳機(jī)放大器的輸入，并且不需要在模擬領(lǐng)域做任何的信號(hào)調(diào)理。所有的音量控制均在微控制器的指令下由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以數(shù)字形式來控制。

不同耳機(jī)放大器的優(yōu)劣比較

　　為您的應(yīng)用選擇合適的耳機(jī)放大器其實(shí)是頗為簡單的一件事。圖6中的數(shù)據(jù)表示出系統(tǒng)普遍需要優(yōu)化的參數(shù)，并提供了針對(duì)不同拓?fù)湫阅鼙容^。

表1  比較不同耳機(jī)放大器拓?fù)涞膮?shù)


應(yīng)用實(shí)例

　　采用單枚1.2V/1.5V電池的數(shù)字音頻播放器
　　數(shù)字音頻播放器(DAP)需要良好的音質(zhì)，體積小巧。當(dāng)DAP采用單枚電池時(shí)，無論是最基本的堿性電池抑或是鎳金屬混合可充電電池，都難以從中獲得足夠的輸出功率。配備有電源倍增電荷泵的接地參考放大器便是解決這個(gè)問題的最佳方案。該放大器不但尺寸小巧，而且還有良好的低音響應(yīng)。

　　采用鋰正離子電池的數(shù)字音頻播放器
　　采用鋰正離子(Li+或鋰聚合物電池等)來運(yùn)行的數(shù)字音頻播放器由于可獲得較大的電源電壓，因此可使用一個(gè)OCL耳機(jī)放大器。大部份的數(shù)字音頻放大器事實(shí)上在連接到計(jì)算機(jī)時(shí)都會(huì)把其仿真耳機(jī)輸出關(guān)閉，以解決套管的偏置電壓問題。此外，OCL放大器的優(yōu)點(diǎn)還包括相對(duì)較小的體積和比接地參考耳機(jī)放大器更低的成本。

　　帶有立體聲頭戴耳機(jī)的手機(jī)
　　手機(jī)市場現(xiàn)正劃分為OCL與接地參考耳機(jī)放大器兩個(gè)部份。這些采用鋰正離子來供電的手機(jī)，電壓根本不成問題。問題在于有些手機(jī)具備有多個(gè)功能端口。當(dāng)手機(jī)用作視頻輸入時(shí)，端口必須可承受一個(gè)負(fù)同步脈沖。在容忍負(fù)脈沖方面，接地參考耳機(jī)放大器可謂駕輕就熟。

　　手機(jī)或DAP功能擴(kuò)展底座
　　現(xiàn)今不少的功能擴(kuò)展底座在內(nèi)部都設(shè)有足夠的空間，因此電容器耦合耳機(jī)放大器的電容器尺寸便不再是一個(gè)問題。毫無疑問，這種拓?fù)鋵?duì)于較低檔次的功能擴(kuò)展底座來說是不錯(cuò)的選擇。但對(duì)于比較高檔次的產(chǎn)品而言，采用OCL或接地參考放大器可以獲得更佳的低音響應(yīng)。事實(shí)上，高檔次的功能擴(kuò)展底座市場正是高性能耳機(jī)放大器的目標(biāo)市場之一。

　　高性能個(gè)人耳機(jī)放大器
　　個(gè)人耳機(jī)放大器市場所采納的電路拓?fù)淇芍^種類繁多，但大部份都與圖5的方案類似。這些拓?fù)渥兓倍?，從真空管到單一晶體管放大器都有擁護(hù)者。

結(jié)語

　　使用不同的放大器都可以輕易地克服一般耳機(jī)上TRS共享接地端子的限制。每一種方法均有其優(yōu)點(diǎn)。只要選擇得宜，設(shè)計(jì)人員可獲取最優(yōu)的設(shè)計(jì)。