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使用运放推动的A类耳机放大器电路图
文章来源:永阜康科技 更新时间:2020/11/18 10:26:00

  采用本文介绍的甲类放大器,可以获得比较好的高传真效果。A类耳机放大器(TL072OP配合BC142,143)

  在日常的生活中,当其他家庭成员正在看电视,或者别人正在睡觉不能打扰时,你就无法去欣赏那优美的音乐。在这种情况下就需要考虑本文介绍的放大器,虽然电路很简单,但其高传真效果却超过了商店里的标準功率放大器,利用调谐器和答录机机芯,就可以安装出一个高质量的音响系统,而价格却比较低。

  设计思路:在详细介绍电路之前,先谈谈设计思路,并解释一下怎样才能达到甲类性能,而大多数的身歷声功率放大器都採用乙类。

  我们知道,一般放大器的输出级由二支路组成:一支路处理负极性(负半周)输出信号,另一支路由处理正极性(正半周)输出信号。这样可以使静态电流降至最小,但要驱动扬声器又必须使电压和电流具有较大的振幅。

  遗憾的是,这些放大器都有一定的失真,叫做交叉失真。它出现在输出信号的零交叉点或者在该点附近。如果电路的这两个支路不完全匹配,则往往会出现交叉失真,这种失真使得利用耳机听节目的效果非常差。

  将耳机的插座接在主放大器输出端的话,还產生另一个问题是:需要在耳机和输出级之间串联一些电阻,用来减小信号电平。这样一来将改变原负反馈特性,由此通常使得低音响应產生一个高峰,并伴有低於该峰值频率的快速滚降。

  总之,要想生產出一种能成功驱动耳机并获得最好音质的放大器,需要解决以上两个问题。

  要成功设计任何一种音频设备,首先第一步要弄清所设计的是什麼设备,并由此决定其电路。十年前,大多数耳机的阻抗都是8Ω,而现在绝大部分都使用了聚酯膜振动膜,阻抗通常為32Ω。

  如果你去几个高传真用品商店转转,就会发现大多数商品(包括阻抗為8Ω的那一类)的灵敏度為87dB-96dB/mW,最大输入功率近於100mW通过对10副耳机加装这种放大器后进行的测试发现:大部分耳机都可以在输入功率為10MW的情况下输出足够音量。

  甲类功放:对输出功率而言,放大器同样需要低失真,低噪音,频带宽,以适应高传真设备的要求。避免交叉失真,输出级必须為甲类放大器。

  现在来谈谈普通的小信号A类电晶体放大级。為保证信号的最大动态范围,集电极电压应為有效电源电压值的一半,该级的电流消耗决定於集电极所联负载电阻值的大小。在功率放大器中,负载通常是一个8Ω扬声器。

  现在再返回来看看耳机。為一副32Ω的耳机提供10MW功率需要560MWR.M.S电压动态范围和25MA的电流消耗,所以,只要在输出级採用小信号电晶体就可以实现。但实际上放大器的最大输出功率正好超过了100MW,在放大器输出最高电平之前,耳机就已经开始出现失真。

 

  為了使输出级能够正常工作,最后选择了运算放大器作為驱动器(其输出级為甲类)。通过对这款耳机甲类放大器进行总谐波失真(THD)及带宽测试,结果如下:

  THD<0.005%(1KHZ)

  频率回应:2.5HZ-100KHZ(-3dB)

  信噪比:-90dB

  最大输出:120mW/32Ω

  电路原理:

  电路图见图一,耳机右路元件的标号是在左路元件标号的基础上加100,例如右路的R1写成R101,C2写成C102等。

  这里的放大器实质上是一个提升放大器,它的运算放大器和输出级都是甲类的,為实现直接藕合,电路採用了双电源。

  首先,输入信号先通过隔直电容C1藕合到音量控制电位器VR1上,VR1的阻值较大,使声音在低音区(即2HZ)的-3DB点上。

  对大多数信号源而言,如果它的信号不在电容上產生任何附加直流电压,那麼该电容可以不要。当然,為了安全最好保留该电容,否则输入端的直流偏移将导致的输出端上產生较大的偏移。

  如果出现了直流偏移,数值较小时,会在输出级上增加电流消耗,產生失真;数值较大时,耳机将会被损坏。

  音量控制VR1决定了放大器的输入阻抗為47KΩ,因為IC1的输入级是一个结型场效应管(J.F.E.T),其输入阻护大约為10-12MΩ。

 

  目前市场上有大量的运算放大器,可广泛用於音频电路,但经过大量实验只有TL072性能最好,价格合理,噪音低,回应速率為13V/mS,并具有很高的电流吸收能力。

  儘管这些元件具有上述诸多特点,实际上这些元件却很少运行在最佳条件下。例如,运算放大器的输出级工作电流為2MA,只工作的甲乙类,负载小於10KΩ。其解决办法是在输出端和电源负极之间连接一个适当阻值的电阻,这样就强迫将其调至甲类。

  图中的运算放大器IC1於同相输入放大器,将输入信号从可变电位器VR1的滑动触头连至其同名端(+)。电阻R3和R4有两个功能:第一功能前面已经说过,就是强制运算放大器工作在甲类状态;第二个功能是為TR1和TR2所组成的输出级提供偏压。

  互补电晶体TR1和TR2採取发射极跟随器工作方式,这样,从基极看其输入阻抗较高,而输出极的输出阻抗则较低。

  在电路设计中,电阻R5和R6是非常重要的,因為R5和R6与TR1和TR2的发射极串联,產生局部负反馈,使输出级工作在线性状态。

  R5.R6和R3上的电压降也很重要,它使得输出级进入甲类工作状态,负反馈从电阻R5/R6的连接点通过电阻R2反馈到IC1的反相输入端(引脚2)。放大器的电压增益决定於电阻R2和R1的比值(10倍),电容C2用来隔直流,使其交流负反馈系数為R5/R6,而直流负反馈则是百分之百。放大器的输出端直接与耳机相连。

  在介绍了放大器的电路之后,注意力应转移到电源上来。变压器有两个6V次级线圈,它们可為桥式整流器提供交流电。通过整流后,用电解电容C3和C4滤波。这是一个很基本的稳压电路,当然為了求得更佳的效果你也可以选择更好的电源供电方式,相信在其他的电路一可以容的找到。

 
 
 
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