為您的應用選取最合適的耳機放大器

　　接地參考放大器輸出
　　修正OCL耳機放大器的非接地套管問題的一個方法是使用接地參考耳機放大器。圖4所示為一個接地參考耳機放大器。當中放大器電路上的電荷泵會產生出一個負電壓，改電壓值與正電源相等，但極性恰好相反。該接地參考耳機放大器會在正電源與負電源之間運作，從而使輸出產生出一個交流音頻信號。

圖4  接地參考耳機放大器

　　與OCL耳機放大器相比，采用接地參考耳機放大器通常都會使電路的成本增加，而且功耗大約是OCL的兩倍。然而，接地參考耳機放大器同樣擁有極優的低音響應。由于接地參考耳機放大器能夠有效地將電源增大一倍，因此即使電壓低至1.4V，仍能產生出足夠的輸出功率。接地參考耳機放大器通常用于對空間要求苛刻的系統中，而且該系統的耳機插口可能需要連接到其它的設備。

　　接地參考耳機放大器的最大缺點是功耗較大。電路中的電荷泵會從正電源提取電流，而由于電荷泵的效率損耗，所提取的電流一般會比放大器的偏置電流稍微大一點。此外，電荷泵的另一個問題是它屬于自激性的振蕩器，可能會對鄰近的電路產生一些影響。電荷泵的頻率即使聽不到，也可以在負電源搖擺時的音頻信號中看出來。

　　高性能耳機放大器
　　高性能耳機放大器可以提供優質的音頻感受。圖5為一個高性能耳機放大器。在這個圖例中，系統采用了雙電源，典型值是±5V到±15V，而且兩個電源均有穩壓處理。電路中的高性能運算放大器在共享環路內驅動一個高電流緩沖器，并在合成放大器電路周圍反饋。

圖5  高性能耳機放大器

　　高性能耳機放大器的最大優點是可將系統的兩個主要部份分隔開。輸入放大器訂立系統的整體音質。在圖例中， THD+N為0.00003%的LM4562便提供了穩健的音效基礎，而真正用來驅動低阻抗耳機的是LME49600高電流緩沖器。上述方法可有效地消除來自精密控制電路的負載電流所引致的熱梯度，就如一位優雅的芭蕾舞演員去控制一個肌肉發達的橄欖球后衛一樣。

　　高性能耳機放大器最好配合高質的音頻信源使用。因為這些放大器首要考慮的是高保真度，其次才是成本、尺寸和功耗等問題。

　　最理想的音頻還原系統是用一個高性能、高采樣率(即24位和192kHz)的音頻信源來驅動一個動態范圍在120dB以上的數/模轉換器，而模/數轉換器的輸出可用來直接驅動高性能耳機放大器的輸入，并且不需要在模擬領域做任何的信號調理。所有的音量控制均在微控制器的指令下由模/數轉換器以數字形式來控制。

不同耳機放大器的優劣比較

　　為您的應用選擇合適的耳機放大器其實是頗為簡單的一件事。圖6中的數據表示出系統普遍需要優化的參數，并提供了針對不同拓撲性能比較。

表1  比較不同耳機放大器拓撲的參數


應用實例

　　采用單枚1.2V/1.5V電池的數字音頻播放器
　　數字音頻播放器(DAP)需要良好的音質，體積小巧。當DAP采用單枚電池時，無論是最基本的堿性電池抑或是鎳金屬混合可充電電池，都難以從中獲得足夠的輸出功率。配備有電源倍增電荷泵的接地參考放大器便是解決這個問題的最佳方案。該放大器不但尺寸小巧，而且還有良好的低音響應。

　　采用鋰正離子電池的數字音頻播放器
　　采用鋰正離子(Li+或鋰聚合物電池等)來運行的數字音頻播放器由于可獲得較大的電源電壓，因此可使用一個OCL耳機放大器。大部份的數字音頻放大器事實上在連接到計算機時都會把其仿真耳機輸出關閉，以解決套管的偏置電壓問題。此外，OCL放大器的優點還包括相對較小的體積和比接地參考耳機放大器更低的成本。

　　帶有立體聲頭戴耳機的手機
　　手機市場現正劃分為OCL與接地參考耳機放大器兩個部份。這些采用鋰正離子來供電的手機，電壓根本不成問題。問題在于有些手機具備有多個功能端口。當手機用作視頻輸入時，端口必須可承受一個負同步脈沖。在容忍負脈沖方面，接地參考耳機放大器可謂駕輕就熟。

　　手機或DAP功能擴展底座
　　現今不少的功能擴展底座在內部都設有足夠的空間，因此電容器耦合耳機放大器的電容器尺寸便不再是一個問題。毫無疑問，這種拓撲對于較低檔次的功能擴展底座來說是不錯的選擇。但對于比較高檔次的產品而言，采用OCL或接地參考放大器可以獲得更佳的低音響應。事實上，高檔次的功能擴展底座市場正是高性能耳機放大器的目標市場之一。

　　高性能個人耳機放大器
　　個人耳機放大器市場所采納的電路拓撲可謂種類繁多，但大部份都與圖5的方案類似。這些拓撲變化繁多，從真空管到單一晶體管放大器都有擁護者。

結語

　　使用不同的放大器都可以輕易地克服一般耳機上TRS共享接地端子的限制。每一種方法均有其優點。只要選擇得宜，設計人員可獲取最優的設計。