為您的應(yīng)用選取最合適的耳機放大器

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

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

概述

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

耳機放大器輸出概覽

　　在擴音技術(shù)發(fā)展的早期，耳機已被用來邊走邊聽音樂。經(jīng)過多年的發(fā)展，耳機已基本形成了一個相對通用的配置規(guī)格?，F(xiàn)今差不多所有的耳機都采用一種名為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TRS連接器，這款連接器的最大特點是可共享性，意即它幾乎可以連接到市面上任何一個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：兩個揚聲器要共享一個連接(或接地)?，F(xiàn)今大部份的便攜消費電子設(shè)備都使用一個正電源來供電。而音頻的交流本質(zhì)會迫使電子設(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放大器很容易就可以通過耦合電容器來驅(qū)動一個有接地參考的耳機。如圖2所示，圖中的雙通道放大器在中間電源被偏置，并且通過一對耦合電容器來驅(qū)動立體聲耳機。

圖2  電容耦合耳機放大器

　　為這些電容器選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜迪鄬唵?，可用以下的?shù)式計算出來：

 

　　其中CMIN是最小的可用電容值， fC是所要求的低截止頻率，ZL是耳機的阻抗。舉例來說，假如所要求的截止頻率為100Hz，負載阻抗是16W，那所需的電容值便應(yīng)為100mF。可是在實際的情況中，一般都會選用比標(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)輸出電容器會造成電平移位極性，因此通常都會選用一個極化電容器。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)中最大的對象，其體積比起連接器本身更大。

　　雖然標(biāo)準(zhǔn)的運算放大器也可用作電容器耦合耳機放大器，但當(dāng)它在上電和下電時一般都會發(fā)出很嘈雜的 “卡嗒” 或 “啪啪”聲。針對此類應(yīng)用的放大器例如LM48100，具有一個可控的上電和下電程序，能夠有效地消除這種開關(guān)噪聲。

　　電容耦合放大器無疑是最便宜的耳機放大器IC。雖然由放大器省回來的成本會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題，那設(shè)計人員一般都會選用電容器耦合耳機放大器。

　　OCL(無輸出電容器)放大器
　　驅(qū)動接地參考耳機的方法之一便是用第三個放大器來驅(qū)動套管(接地)端。如圖3所示。圖中的第三個放大器在中間電源被偏置，它將套管驅(qū)動到一個固定的直流電壓。從而AC音頻信號在這個中間電源電壓的附近被偏置。

圖3  無輸出電容器耳機放大器

　　OCL放大器的主要優(yōu)點是其低音響應(yīng)可以擴展到直流電源電壓。這功能對于大部份系統(tǒng)來說都難以達到。因為電路的其它部份仍可能設(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耳機放大器可算是最小的系統(tǒng)。與電容器耦合耳機放大器比較，OCL耳機放大器的成本和功耗相對較大。由于OCL耳機放大器擁有最佳的低音響應(yīng)，因此對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)來說，OCL耳機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)會出現(xiàn)故障。故障通常發(fā)生是因為耳機的插口連接著其它的設(shè)備而不是耳機。假如有兩個系統(tǒng)經(jīng)一個地線參考(非隔離)接地共享一個接地，那便可能有過大的電流流經(jīng)套管連接。