在坛子潜水好多年了，学了不少东西，长了不少见识，也积累了一些经验。在音频器材选购或者DIY过程中碰到问题，总是来坛子查阅，总能等到一些帮助。但是从没有规规矩矩的发篇文章，来给别人提供一些帮助。所以在我仿制莱曼音频的黑立方线性耳放（以下简称黑立方耳放）电路部分完成之际，把制作过程、调试的步骤、遇到的问题和解决方法整理出来，方便后面的同志。第一次写这方面的文章，再加上水平有限，文中难免存在错漏和不妥之处，望读者指正，以利改进和提高。 一、起源-受朋友之托 几个要好的朋友都是被我带着前后“误入迷途”－买了耳机走上了音频发烧之路，虽然都处于入门阶段，但是已经或多或少的发觉自己的随身播放器已经无法较好的驱动自己的耳机到合适的声压，都有了耳放的需求。但是经过我推荐几款后，都觉得价格甚高，承受不起。今年年初我们几个一块吃饭，他们就群起而攻之，“谴责”我把他们带上了败家之路，非要我给他们制作出性价比高的耳放不可，不然平不了他们心中的怒火，估计以后顿顿饭局就该我付账了。 二、电路的选择-从原理着手 一般的线性功率放大器，多用甲类、乙类或甲乙类工作状态的电路。 BJT共射放大
甲类：如图是小功率共射放大电路，静态时BJT（双极型晶体管）集电极电流Ic控制在线性区域的中点值附近，当Ui加有交流输入信号时产生的电流和静态的Rb给基极B提供的偏置电流Ib叠加，又因为Ic=βIb，所以集电极电流Ic随Ib变化而变化，由于集电极电阻Rc的存在，便将Ic转换为电压Uo输出驱动负载RL，Ic的值不能太小到BJT截止区，也不能太大使BJT工作于饱和区，不然都会产生削峰失真，正常工作时在输入信号Ui的整个周期里，BJT都工作在线性放大区，这种工作状态叫甲类。
工作时BJT的集电极C始终有电位，通过C2耦合、隔直后，而只将交流信号加到负载上。但是电容的阻抗随通过信号频率的增加而减小，所以造成了整个音频段的不均衡性，低频增益(放大倍数)衰减。还有一种实际中也很常用的甲类输出耦合电路-变压器耦合，如下图。
共射放大-变压器耦合
此种耦合方式也存在类似的问题，变压器起到隔直和阻抗匹配的作用，变压器是磁耦合元件，当通过的信号频率较高时效率高，而频率接近0时其效率很低，影响通频带，造成音频段均衡不佳。甲类还有一个缺点是电能利用率低，原因是静态工作点较高，在不工作时的直流消耗功率也较大。
乙类互补
乙类：如图所示是一个乙类互补功放电路，有时又称作OCL(Output Capacitorless输出无电容)电路，在此电路中T1和T2一个是NPN管一个是PNP管，但特性对称，称之为互补管。电路采用了正负电源供电，静态时，T1和T2均截止，输出电压为0。假设两BJT的截止区域很小，输入正弦信号时，当Ui>0,也就是信号处于正半周期时T1导通、T2截止，电流方向如图中实线所示；当Ui<0时，也就是信号的负半周T1截止、T2导通，电流方向如图中虚线所示。所以在一个正弦波周期内两BJT交替导通，正负电源交替供电。对于BJT T1只有半个周期工作在线性放大区，这种工作状态叫做乙类。这两个特性相同的极性相异的BJT交替的的工作方式称为“互补”。但是很多情况下BJT并不是理想器件，截止区不能忽略，这时在输入信号很小-在过0点附近时，无法使BJT导通而工作在线性放大区，输出端没有信号，只有当输入信号高于导通电压（硅管0.7V、锗管0.3V）时才导通工作于放大区，所以在0点附近的小输入信号没有得到正常的放大，输出信号产生了失真，这就是交越失真。如下图所示。
交越失真
甲乙类：在乙类互补功放电路中无输出耦合元件，所以不会影响电路的频率特性，有整个音频段均衡的优点，而甲类电路始终工作在线性区所以没有交越失真。集两者之长，人们发明了甲乙类互补电路，如下图。 甲乙类
静态时，从+Vcc经过R1、R2、D1、D2、R3到-Vcc有一个直流电流，D1、D2加上R2的压降略大于T1和T2的导通电压，这样T1、T2都处于微导通状态，由于两BJT极性相反而特性相同，所以两BJT的集电极电流Ic1和Ic2同样大，从+Vcc经T1和T2流到-Vcc，所以负载上是没有电流的，当叠加正弦的输入信号Ui时，因为T1和T2都已经微导通，所以Ui叠加到基极后，T1和T2都处于线性放大区了，避免了小信号叠加到基极时而BJT还处于截止状态所产生的交越失真，而两BJT导通时间都略大于半周期，所以称为甲乙类工作状态。
三、简要分析计算
在选择选择耳放的电路时所以肯定要选择甲乙类的，在查找资料的过程中发现了黑立方耳放，他的电路是很巧妙，如下图，利用Q1和Q2将末级功放管Q5和Q6的静态工作点进一步抬高，将电路的甲乙类互补工作状态变成了甲类互补工作状态。虽然甲类电能效率低，但是作为耳机放大电路，其输出功率小，所以不用太在意。因此这个电路形式集中了甲类的失真很小，互补电路无输出耦合元件使音频均衡的优点，所以便成为我的最终制作目标。
黑立方功率级
黑立方的前级电压放大采用的是典型的电压串联负反馈电路：
电压串联负反馈
其输出电压计算公式是：
Uo=(1+R2/R1)Ui
黑立方电压级
黑立方此部分的实际电路如图，当不接入R1A和R1B时、接入R1A、同时接入R1A和R1B时，其电压放大倍数分别是:
Av=Uo/Ui=((1+R2/∞)Ui)/Ui=1+R2/∞=1 注：∞为无穷大，所以R2/∞为0，也就是电压跟随器状态
Av=Uo/Ui=((1+R2/R1A)Ui)/Ui=1+R2/R1A =1+4700/2200=3.14
R1A和R1B并联的阻值：
R1=(R1A*R1B)/(R1A+R1B)=(2200*680)/(2200+680)=519.4Ω
将R1代入：
Av=Uo/Ui=((1+R2/R1)Ui)/Ui=1+R2/R1=1+4700/519.4=10
利用放大倍数转换成增益的公式：
G=20lgA 注：x=lgA表示以10为底A的对数为X，也就是说10的X次方等于A
分别求得其增益为0dB、10dB、20dB，也就是铭牌上标注的不同拨码开关组态下的各增益水平。
黑立方的电源部分可以分为整流、滤波、稳压3个单元，整流部分采用了快速恢复二极管并联金属化聚丙烯薄膜电容的全桥整流电路，滤波部分采用大容量铝电解电容并联小容量金属化涤纶电容的方式，其目的都是为了滤除各种交流噪声，稳压部分采用了三端稳压器LM317和LM337来获得+/-15V的电源，其电压调整端的分压电阻分别并联了金属化涤纶电容，减小输出纹波。其典型应用电路如下图。
三端稳压器
LM317的输出电压的计算公式为：
Uo=1.25(1+R2/R1)+Iadj*R2
由于一般Iadj非常小，所以Iadj*R2一般情况下可以忽略，带入黑立方电路的电阻值得：
Uo=1.25(1+1100/100)=15
正好为15V。LM337类似，略。
四、绘制板图和确定元件封装
电路已经确定了，下一步需要做的就是绘制印制电路板(PCB)图，原理图是PCB上元件的逻辑关系表达，而PCB是原理图的物理实现，所以在绘制PCB前需要绘制原理图，绘制软件用的是Protel的最新版本Altium Designer，新版本相对原来的Protel在功能上已经有了质的飞跃，参加了两次新版本的发布会，也与时俱进了，装上了最新的Summer 09，在Altium Designer中PCB和原理图的同步已经无需网络表，而且元件库也增加了很多，并且官方支持简体中文，使得初学者更容易上手。
Altium Designer Summer 09
强大且易用
为了A4的图纸可以放得下，同时也为功能模块化更加分明，所以分成了两张图纸：电源部分和放大部分，如下。
电源部分
(点击图片查看清晰原图)
放大部分
(点击图片查看清晰原图)
原理图画好了，必须先确定下来元件封装，才可以开始画PCB，黑立方用了部分不是很常用的元件封装，所以只有买到和原机同参数和封装的元件才可以画，如果画了拿到PCB买不到合适封装的元件就比较郁闷了，还有就是元件在制造过程中外形上会有一些微小的误差，所以在绘制元件封装时最好要用元件厂商官方资料文档里提供的数据或者是IEEE标准上的，这样获得的封装才是精密可靠的，而不是用卡尺直接测量元件实物。 在选购元件过程中，碰到了某些元件有比较容易混淆的相似型号，或者有仿制品，我在下面加以说明，给大家一些参考。
首先是黑立方使用的耳机插座，大家都知道是NEUTRIK公司的产品，原机使用的型号是NRJ6HH-AU，后面的AU表示是镀金，这个比较容易区分，该型号的结构图如下。
NRJ6HH图纸
NRJ6HH照片
其公司有另两型号产品NRJ6HF和NRJ6HH-1如下：
NRJ6HF图纸
NRJ6HF照片
不知道大家发现没有NRJ6HF的插口端是全螺纹而NRJ6HH的螺纹只有一半，型号的最后一个字母H代表是half，而F代表full。
我们先来分析下黑立方耳放为什么选择的是NRJ6HH而不是NRJ6HF。
面板内钢板
面板外铝板
对比上面两张图片可以看出黑立方的面板实际上是两层结构，内部是一层钢板用于固定耳机插座接口和电位器轴底部，并且都旋上了紧固的螺母，而外层铝板起到了较好的装饰作用，掩盖固定螺母。所以耳机插座接口在铝面板上开的孔较小，这样耳机插座接口这样正好嵌入在铝面板中，而内钢板上开的孔则较大可以让螺纹段通过，用了安装固定螺母。这样的双层结构还有一个好处就是利于散热。翻到黑立方耳放底面可以发现前端实际上有一个这两层面板空出来的一个槽口，这样可使机内外空气得以流通，交换出机内的热空气，让工作在甲类的BJT凉快一些。
NRJ6HH-1图纸
制作莱曼黑立方线性耳机放大缓冲器漫长过程记录(多图)…………第一次发长贴^_^
