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耳机放大器架构设置全新解决方案(一)

作者:时间:2013-09-09来源:网络收藏

伴随DVD、MP3、MP4、智能手机等越来越多的便携式音频设备的出现,这些设备的电路板设计空间越来越不足。现今,根据特定功能设计解决方案的尺寸,在预期功能的条件下将需要的组件数量降到最低,显得越来越重要。将音频信号传输到,一直以来都使用DC 阻隔电容,除此之外,其他替代的解决方案,不是有先天的限制,就是过于简单化而不切实际需求,不被市场认可与接受。

  本文特别着重在架构,除了说明其优缺点,也介绍全新的解决方案,该解决方案可解决某些架构所造成的问题。

  不同的耳机配置

  不采用大型 DC 阻隔电容驱动耳机的其中一种传统方法,是将连接器的接地接脚偏移到中轨,也就是 VDD/2 (VBIAS)。由于大多数消费性耳机都是单一供应电源,因此,要达到良好的动态范围,唯一的方法是以 DC 将音频偏移到 VDD/2,使信号能摆荡到接地及 VDD。由于接地接脚连接 VDD/2,因此其中主要的缺点是,只要连接 到Hi-Fi 或以电源驱动的喇叭等接地为真实接地 (亦即 0V) 的外部设备,就会造成接地回路问题,并引发不必要的噪声或设计问题。

  耳机放大器架构设置全新解决方案(一)

  图 1. 含偏移接地套管的输出单端耳机放大器

  如图 1 所示,最传统的耳机放大器架构是含 DC 阻隔电容的单端放大器。

  耳机放大器架构设置全新解决方案(一)

  图 2. 含 DC 阻隔电容的单端耳机放大器

  从中可看出,耳机驱动的输出偏移到 VDD/2 (VOUT),而音频从 VDD 摆荡到接地。其中需要 DC 阻隔电容,才能将移除此偏压,让讯号在接地周围有效摆荡,也就是在 –VDD/2 至 +VDD/2 之间摆荡。此架构的优点是能够使用标准的耳机接孔,然而,这类方法的主要问题在于低频率响应。耳机阻抗一般是 16Ω 或 32Ω,而输出电容及耳机喇叭阻抗两者会形成高通滤波,其截止频率为 3dB,如等式 1 所示:

  耳机放大器架构设置全新解决方案(一)

  (等式 1)

  截止频率必须在耳机的音频频带范围内,此频带会因制造商的不同而有所差异,但一般的范围是 20Hz 至 20kHz 之间。为了不使低音频频率衰减,高通滤波的截止频率至少必须大约是 500Hz 以下。

  将等式 1 改写为等式 2,即得出:

  耳机放大器架构设置全新解决方案(一)

  (等式 2)

  对于 100Hz 的截止频率及 16Ω 的耳机喇叭阻抗,电容必须是 110μF。对于需要小体积尺寸的情况而言,这会造成电容值及实体尺寸过大,而且使得成本过高。许多工程人员只能改用 22μF 的较小电容,不过这会影

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关键词: 耳机 放大器

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