使用運放推動的A類耳機放大器電路圖
發(fā)布日期:2022-04-11
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采用本文介紹的甲類放大器,可以獲得比較好的高傳真效果。A類耳機放大器(TL072OP配合BC142,143)
在日常的生活中,當其他家庭成員正在看電視,或者別人正在睡覺不能打擾時,你就無法去欣賞那優(yōu)美的音樂。在這種情況下就需要考慮本文介紹的放大器,雖然電路很簡單,但其高傳真效果卻超過了商店里的標準功率放大器,利用調(diào)諧器和答錄機機芯,就可以安裝出一個高質(zhì)量的音響系統(tǒng),而價格卻比較低。
設(shè)計思路:在詳細介紹電路之前,先談?wù)勗O(shè)計思路,并解釋一下怎樣才能達到甲類性能,而大多數(shù)的身歷聲功率放大器都採用乙類。
我們知道,一般放大器的輸出級由二支路組成:一支路處理負極性(負半周)輸出信號,另一支路由處理正極性(正半周)輸出信號。這樣可以使靜態(tài)電流降至最小,但要驅(qū)動揚聲器又必須使電壓和電流具有較大的振幅。
遺憾的是,這些放大器都有一定的失真,叫做交叉失真。它出現(xiàn)在輸出信號的零交叉點或者在該點附近。如果電路的這兩個支路不完全匹配,則往往會出現(xiàn)交叉失真,這種失真使得利用耳機聽節(jié)目的效果非常差。
將耳機的插座接在主放大器輸出端的話,還產(chǎn)生另一個問題是:需要在耳機和輸出級之間串聯(lián)一些電阻,用來減小信號電平。這樣一來將改變原負反饋特性,由此通常使得低音響應(yīng)產(chǎn)生一個高峰,并伴有低於該峰值頻率的快速滾降。
總之,要想生產(chǎn)出一種能成功驅(qū)動耳機并獲得最好音質(zhì)的放大器,需要解決以上兩個問題。
要成功設(shè)計任何一種音頻設(shè)備,首先第一步要弄清所設(shè)計的是什麼設(shè)備,并由此決定其電路。十年前,大多數(shù)耳機的阻抗都是8Ω,而現(xiàn)在絕大部分都使用了聚酯膜振動膜,阻抗通常為32Ω。
如果你去幾個高傳真用品商店轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),就會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)商品(包括阻抗為8Ω的那一類)的靈敏度為87dB-96dB/mW,最大輸入功率近於100mW通過對10副耳機加裝這種放大器后進行的測試發(fā)現(xiàn):大部分耳機都可以在輸入功率為10MW的情況下輸出足夠音量。
甲類功放:對輸出功率而言,放大器同樣需要低失真,低噪音,頻帶寬,以適應(yīng)高傳真設(shè)備的要求。避免交叉失真,輸出級必須為甲類放大器。
現(xiàn)在來談?wù)勂胀ǖ男⌒盘朅類電晶體放大級。為保證信號的最大動態(tài)范圍,集電極電壓應(yīng)為有效電源電壓值的一半,該級的電流消耗決定於集電極所聯(lián)負載電阻值的大小。在功率放大器中,負載通常是一個8Ω揚聲器。
現(xiàn)在再返回來看看耳機。為一副32Ω的耳機提供10MW功率需要560MWR.M.S電壓動態(tài)范圍和25MA的電流消耗,所以,只要在輸出級採用小信號電晶體就可以實現(xiàn)。但實際上放大器的最大輸出功率正好超過了100MW,在放大器輸出最高電平之前,耳機就已經(jīng)開始出現(xiàn)失真。
為了使輸出級能夠正常工作,最后選擇了運算放大器作為驅(qū)動器(其輸出級為甲類)。通過對這款耳機甲類放大器進行總諧波失真(THD)及帶寬測試,結(jié)果如下:
THD<0.005%(1KHZ)
頻率回應(yīng):2.5HZ-100KHZ(-3dB)
信噪比:-90dB
最大輸出:120mW/32Ω
電路原理:
電路圖見圖一,耳機右路元件的標號是在左路元件標號的基礎(chǔ)上加100,例如右路的R1寫成R101,C2寫成C102等。
這里的放大器實質(zhì)上是一個提升放大器,它的運算放大器和輸出級都是甲類的,為實現(xiàn)直接藕合,電路採用了雙電源。
首先,輸入信號先通過隔直電容C1藕合到音量控制電位器VR1上,VR1的阻值較大,使聲音在低音區(qū)(即2HZ)的-3DB點上。
對大多數(shù)信號源而言,如果它的信號不在電容上產(chǎn)生任何附加直流電壓,那麼該電容可以不要。當然,為了安全最好保留該電容,否則輸入端的直流偏移將導(dǎo)致的輸出端上產(chǎn)生較大的偏移。
如果出現(xiàn)了直流偏移,數(shù)值較小時,會在輸出級上增加電流消耗,產(chǎn)生失真;數(shù)值較大時,耳機將會被損壞。
音量控制VR1決定了放大器的輸入阻抗為47KΩ,因為IC1的輸入級是一個結(jié)型場效應(yīng)管(J.F.E.T),其輸入阻護大約為10-12MΩ。
目前市場上有大量的運算放大器,可廣泛用於音頻電路,但經(jīng)過大量實驗只有TL072性能最好,價格合理,噪音低,回應(yīng)速率為13V/mS,并具有很高的電流吸收能力。
儘管這些元件具有上述諸多特點,實際上這些元件卻很少運行在最佳條件下。例如,運算放大器的輸出級工作電流為2MA,只工作的甲乙類,負載小於10KΩ。其解決辦法是在輸出端和電源負極之間連接一個適當阻值的電阻,這樣就強迫將其調(diào)至甲類。
圖中的運算放大器IC1於同相輸入放大器,將輸入信號從可變電位器VR1的滑動觸頭連至其同名端(+)。電阻R3和R4有兩個功能:第一功能前面已經(jīng)說過,就是強制運算放大器工作在甲類狀態(tài);第二個功能是為TR1和TR2所組成的輸出級提供偏壓。
互補電晶體TR1和TR2採取發(fā)射極跟隨器工作方式,這樣,從基極看其輸入阻抗較高,而輸出極的輸出阻抗則較低。
在電路設(shè)計中,電阻R5和R6是非常重要的,因為R5和R6與TR1和TR2的發(fā)射極串聯(lián),產(chǎn)生局部負反饋,使輸出級工作在線性狀態(tài)。
R5.R6和R3上的電壓降也很重要,它使得輸出級進入甲類工作狀態(tài),負反饋從電阻R5/R6的連接點通過電阻R2反饋到IC1的反相輸入端(引腳2)。放大器的電壓增益決定於電阻R2和R1的比值(10倍),電容C2用來隔直流,使其交流負反饋系數(shù)為R5/R6,而直流負反饋則是百分之百。放大器的輸出端直接與耳機相連。
在介紹了放大器的電路之后,注意力應(yīng)轉(zhuǎn)移到電源上來。變壓器有兩個6V次級線圈,它們可為橋式整流器提供交流電。通過整流后,用電解電容C3和C4濾波。這是一個很基本的穩(wěn)壓電路,當然為了求得更佳的效果你也可以選擇更好的電源供電方式,相信在其他的電路一可以容的找到。
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