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使用运放推动的A类耳机放大器电路图文

2011-07-23   云岭

使用运放推动的A类耳机放大器电路图文

[日期:2010-12-10] 来源:土炮网  作者:佚名 [字体: ]

採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:

A类耳机放大器电路图

    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。
 

                       (从运放输出端接一枚比负载小一点的电阻至负电源就可以强制运放工作于甲类状态。更好的方法是用一个恒流源来代替那个电阻。)

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