Alex.H

設(shè)計(jì)初衷

隨著電子科技的發(fā)展，已經(jīng)有越來(lái)越多的人使用手機(jī)、平板、WAV數(shù)字播放器等手持音頻設(shè)備來(lái)聆聽(tīng)音樂(lè)。然而，用這些音頻設(shè)備直接驅(qū)動(dòng)高阻頭戴耳機(jī)，很難有好的音效，有些甚至只能出聲，難以發(fā)揮一些高檔耳機(jī)的威力。其原因就在于，這些音頻設(shè)備對(duì)耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力小，有時(shí)受使用電壓的限制。這時(shí)我們就需要一款優(yōu)秀外部耳機(jī)放大器來(lái)連接音頻設(shè)備，提供足夠的音樂(lè)功率和輸出電流來(lái)驅(qū)動(dòng)耳機(jī)，從而獲得優(yōu)秀的聽(tīng)感。這也促生了這臺(tái)型號(hào)為NS1的耳機(jī)放大器的設(shè)計(jì)制作。

使用材料

NS1采用了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)半”）最新推出的兩款頂級(jí)音頻器件——LME49720和LME49600。我們先了解下這兩個(gè)器件：

LME49720：這是國(guó)半最新推出的頂級(jí)雙運(yùn)放，擁有超低失真、低噪聲、高轉(zhuǎn)換速率，是運(yùn)算放大器系列中的佼佼者。它使用了優(yōu)秀的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)和制造工藝，擁有極低的噪聲（2.7nv/√^Hz）和超低失真度（0.00003%）。LME49720可謂優(yōu)秀的模擬音頻器件，能滿(mǎn)足最苛刻的音頻應(yīng)用設(shè)計(jì)。應(yīng)用范圍有模擬放大、唱機(jī)唱頭放大、有源濾波等。

LME49600：這是一個(gè)高性能、高保真、高電流的音頻緩沖器，是國(guó)半最新推出的電流緩沖器件，其高達(dá)250MA的輸出電流、超低的失真度（0.00003%），能提供完善的過(guò)熱、過(guò)流和短路保護(hù)。應(yīng)用范圍有耳機(jī)放大器輸出驅(qū)動(dòng)、低功率音頻放大器輸出、大電流運(yùn)算放大器輸出級(jí)等。

設(shè)計(jì)過(guò)程

1 NS1設(shè)計(jì)架構(gòu)：

音頻主體放大：LME49720+LME49600

電源：LM29d1S+LM4911S

音頻輸出保護(hù)：UPC1237

2 電路闡述：

A：設(shè)計(jì)制作

這是一個(gè)全DC放大電路，U101A（LME49720）+U103（LME49600）組成主體放大，音頻信號(hào)通過(guò)音量電位器輸入到圖中U101A第三腳正相輸入端，第1腳輸出連接到U103的2腳輸入端，通過(guò)U103擴(kuò)流輸出至UPC1237的保護(hù)電路。最后連接耳機(jī)輸出插座的R104和R107（R101）組成反饋網(wǎng)絡(luò)，NS1默認(rèn)設(shè)計(jì)為3倍放大，R101通過(guò)繼電器控制，控制放大電路的增益，以達(dá)到適應(yīng)更多不同阻抗的耳機(jī)。輸出的另一路經(jīng)過(guò)R122，R123可以當(dāng)前級(jí)放大器使用。

NS1確定方案后，設(shè)計(jì)圖紙就有了思路，整體電路是一個(gè)模擬放大，對(duì)于一個(gè)優(yōu)秀的模擬放大電路，地線(xiàn)的處理尤為重要，所以我在NS1上的地線(xiàn)下了功夫，采用星型接地方式，所有的電流回流地都匯集到電源一點(diǎn)地，這樣可以提高整機(jī)SN和降低失真度。放大部分分左右排列，和音量電位器形成90度布局，信號(hào)輸入經(jīng)過(guò)電位器后，以最短的走線(xiàn)距離輸入到放大電路，避免線(xiàn)路損耗和輻射干擾。電源穩(wěn)壓的選用同是國(guó)半的LM2941S和LM2991S，表面貼片安裝，高效率和低穩(wěn)壓差也可以保證LME49600在大電流輸出時(shí)，也不會(huì)過(guò)熱。圖中的LM2940-5穩(wěn)壓是獨(dú)立供電給控制增益的繼電器，避免繼電器工作時(shí)，電流回路干擾模擬電源。這個(gè)是很有必要的。對(duì)于阻容元件，主體選用1%的VISHAY+ELNA的電容。

B：技術(shù)難點(diǎn)

1 使用LM2941和LM2991時(shí)，由于LME49600是個(gè)5端可調(diào)的穩(wěn)壓IC，其調(diào)整腳（ADJ）不能接對(duì)地連接電容。否則，會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)壓模塊性能?chē)?yán)重惡化，電壓不可調(diào)，電源噪聲巨大。

2 LME49600這個(gè)電流放大器，IC自身有完善的保護(hù)電路。但是為了避免冷機(jī)開(kāi)機(jī)的沖擊聲，我使用了UPC1237控制繼電器延時(shí)和快速關(guān)斷。對(duì)于追求聲音直接性的愛(ài)好者，可以不使用這部分電路。信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后直出鏈接到耳機(jī)插座。

音質(zhì)效果及心得

耳機(jī)放大器一直是耳機(jī)發(fā)燒友必不可少的環(huán)節(jié)，好的耳機(jī)放大器，搭配高素質(zhì)的耳機(jī)，能獲得很好的聽(tīng)音享受，由于其體積小，相對(duì)環(huán)保，對(duì)于沒(méi)有正規(guī)聽(tīng)音室的音樂(lè)愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，是最合適的。NS1制作完成后，無(wú)論使用入門(mén)級(jí)別的AKG420或HIFI級(jí)別HD600，都能輕松驅(qū)動(dòng)，播放人聲或古典，都獲得平衡真實(shí)的聽(tīng)感。高頻泛音豐富而不刺耳，加上LME49600的大電流輸出，使得低頻干凈有力，毫不拖泥帶水。整體表現(xiàn)不亞于中級(jí)別音響系統(tǒng)的效果。

后期的理想改進(jìn)：

1 使用更緊湊的設(shè)計(jì)布局

2 更改成平衡輸出

3 增加機(jī)箱，完成完整設(shè)計(jì)。