為您的應用選取最合適的耳機放大器

摘要：本文介紹了各種用在耳機應用中的放大器，并進行了詳細的比較。

關鍵詞：放大器；耳機；電容耦合放大器；OCL放大器；接地參考放大器

概述

　　現今市面上的耳機放大器可謂種類繁多，但在選購指南卻很少見到。本文將綜合討論市面上主要類型放大器的優缺點，并結合實際應用為放大器選型提出一些合理建議。

耳機放大器輸出概覽

　　在擴音技術發展的早期，耳機已被用來邊走邊聽音樂。經過多年的發展，耳機已基本形成了一個相對通用的配置規格?，F今差不多所有的耳機都采用一種名為TRS(尖環套管)連接器的3.5毫米(標稱為1/8英寸)三端子連接器。有一少部份的耳機采用比較大的1/4英寸(標稱為6.3毫米)格式的TRS連接器。圖1所示為一個TRS連接器，這款連接器的最大特點是可共享性，意即它幾乎可以連接到市面上任何一個音頻或多媒體電子設備上。

圖 1  尖環套管連接器

　　可是，隨著耳機應用的日漸普遍，這種共享性也逐漸暴露出了它缺陷：兩個揚聲器要共享一個連接(或接地)。現今大部份的便攜消費電子設備都使用一個正電源來供電。而音頻的交流本質會迫使電子設備在電源的單極性與雙極性之間出現某程度的電平移位。

　　電容耦合放大器輸出
　　使用單一正電源的耳機放大器很容易就可以通過耦合電容器來驅動一個有接地參考的耳機。如圖2所示，圖中的雙通道放大器在中間電源被偏置，并且通過一對耦合電容器來驅動立體聲耳機。

圖2  電容耦合耳機放大器

　　為這些電容器選擇適當的電容值相對簡單，可用以下的數式計算出來：

 

　　其中CMIN是最小的可用電容值， fC是所要求的低截止頻率，ZL是耳機的阻抗。舉例來說，假如所要求的截止頻率為100Hz，負載阻抗是16W，那所需的電容值便應為100mF。可是在實際的情況中，一般都會選用比標準所需更大的電容值從而確保有足夠的低音響應，并可將接近截止頻率的失真推至更低。

　　由于經輸出電容器會造成電平移位極性，因此通常都會選用一個極化電容器。即使極化電容器具有很高的C-V密度，它們仍然是放大器系統中最大的對象，其體積比起連接器本身更大。

　　雖然標準的運算放大器也可用作電容器耦合耳機放大器，但當它在上電和下電時一般都會發出很嘈雜的 “卡嗒” 或 “啪啪”聲。針對此類應用的放大器例如LM48100，具有一個可控的上電和下電程序，能夠有效地消除這種開關噪聲。

　　電容耦合放大器無疑是最便宜的耳機放大器IC。雖然由放大器省回來的成本會某程度地被耦合電容器抵銷，但只要HUL空間不是首要考慮的問題，那設計人員一般都會選用電容器耦合耳機放大器。

　　OCL(無輸出電容器)放大器
　　驅動接地參考耳機的方法之一便是用第三個放大器來驅動套管(接地)端。如圖3所示。圖中的第三個放大器在中間電源被偏置，它將套管驅動到一個固定的直流電壓。從而AC音頻信號在這個中間電源電壓的附近被偏置。

圖3  無輸出電容器耳機放大器

　　OCL放大器的主要優點是其低音響應可以擴展到直流電源電壓。這功能對于大部份系統來說都難以達到。因為電路的其它部份仍可能設有耦合電容器，這些耦合電容器要在很高的阻抗下工作，例如20kΩ。因此要求這些電容器的尺寸和成本要是最低的。

　　OCL耳機放大器可算是最小的系統。與電容器耦合耳機放大器比較，OCL耳機放大器的成本和功耗相對較大。由于OCL耳機放大器擁有最佳的低音響應，因此對于那些尺寸要求比較苛刻或工作電壓最小為2.5V的系統來說，OCL耳機放大器仍是不二之選。

　　如果管套在接地以上被偏置，有些系統會出現故障。故障通常發生是因為耳機的插口連接著其它的設備而不是耳機。假如有兩個系統經一個地線參考(非隔離)接地共享一個接地，那便可能有過大的電流流經套管連接。