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A类耳机放大器 22 October 2008

您是否曾想过是否可能构建一个高保真度的简单放大器?您是否认为发烧友们声称高品质必须昂贵是正确的?如果是这样,我建议您构建一个简单的A类单端放大器,并用自己的耳朵听听。它具有简单的输出级和最高的音质,不受交叉和其他谐波失真的影响。

MOSFET晶体管使输出的声音类似于真空管。它类似于我爷爷二十多年前听自由欧洲广播的旧收音机的声音。MOSFET晶体管的饱和特性类似于热离子管。

这种设计的主要缺点是其低效率,大约为几个百分点,但耳机只需要几十毫瓦的功率,所以我们可以承受几瓦的能量散发为热量。

电路如下图所示:

schemat

这是经典之作。在其中包含了一些发烧友的“致命罪行”。

第一点:输入级中使用运放。有人说它会引起很多失真,刺耳的声音和其他一些问题,但我决定冒险,因为我知道它是输出级控制声音粗糙度/柔和度的因素。该放大器的目录数据显示,该芯片的非线性谐波失真系数约为0.003%。非常低。

第二点:全局反馈回路(电阻R5、R6)。这是必须的,因为放大器要传递尽可能低频的频率,所以我必须放弃输出电容。这样的电容削减了常数偏置输出分量(对耳机非常危险),但它也充当高通滤波器,影响低音性能。因此,在信号通路中使用电容比全局反馈回路更破坏声音质量,后者还可以防止耳机上的恒定电压。

该放大器由对称稳压电压供电。
源负载是一个经典的电流源,同样由MOSFET晶体管和运放制成。通过测量电阻R1上的电压,可以通过电位器P1设置放大器的空载电流。对于22欧姆的耳机,185毫安的电流已经足够。电流越大,放大器对过载的抵抗性就越强,但会散发更多热量。上述空载电流值对于人耐受的音量是完全足够的。

放大系数由R5和R6的值设置,公式为:放大=1+R5/R6。在我们的示例中,它的值为5。它应该根据我们的放大器信号源的选择而定。

电容C1应该防止放大器发生高频自振,但事实证明,使用此电容电路会在大约2兆赫兹的频率上振荡,摆脱此电容后,放大器就不再出现问题。

MOSFET晶体管应放置在体积适中的散热器上,因为它们会散发大量热量(几瓦)。晶体管应使用云母或硅橡胶垫片与散热器电气隔离。

放大器每个电源分支(+12和-12 V)消耗约500 mA,电源应能够提供这样的电流。通常,LM7812和LM7912的标准应用就足够了,由2 x 12 V 20-40 W变压器、整流桥和滤波电容器供电。电压调节器也应散热,并与MOSFET类似地绝缘。

电阻R3应尽可能靠近晶体管放置。

该电路纯粹是出于好奇心制作的,但声音表现出如此高质量和真正的类似真空管的“柔和”,以至于它被安装在铝外壳中,并作为电声设备的一部分。

下面我们呈现一些示意放大器保真度的示波图。上图是来自发生器的输入信号,下图是输出信号。

20 kHz,方波,增益2倍:

TEK0003

100 kHz,方波,增益2倍:

TEK0003

500 kHz,正弦波,增益2倍:

TEK0001

1 Hz,正弦波,增益2倍:

TEK0010

有用的带宽超过500千赫兹,方波输入信号不会引起任何共振,声音柔和,”类似真空管”。对于如此简单的设计,这个放大器非常出色。

Piotr Struski, 2008 年 10 月 22 日