耳機(jī)放大器架構(gòu)設(shè)置全新解決方案(一)
伴隨DVD、MP3、MP4、智能手機(jī)等越來(lái)越多的便攜式音頻設(shè)備的出現(xiàn),這些設(shè)備的電路板設(shè)計(jì)空間越來(lái)越不足。現(xiàn)今,根據(jù)特定功能設(shè)計(jì)解決方案的尺寸,在預(yù)期功能的條件下將需要的組件數(shù)量降到最低,顯得越來(lái)越重要。將音頻信號(hào)傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.ptau.cn/news/listbylabel/label/耳機(jī)">耳機(jī),一直以來(lái)都使用DC 阻隔電容,除此之外,其他替代的解決方案,不是有先天的限制,就是過(guò)于簡(jiǎn)單化而不切實(shí)際需求,不被市場(chǎng)認(rèn)可與接受。
本文特別著重在耳機(jī)放大器架構(gòu),除了說(shuō)明其優(yōu)缺點(diǎn),也介紹全新的解決方案,該解決方案可解決某些耳機(jī)放大器架構(gòu)所造成的問(wèn)題。
不同的耳機(jī)放大器配置
不采用大型 DC 阻隔電容驅(qū)動(dòng)耳機(jī)的其中一種傳統(tǒng)方法,是將連接器的接地接腳偏移到中軌,也就是 VDD/2 (VBIAS)。由于大多數(shù)消費(fèi)性耳機(jī)放大器都是單一供應(yīng)電源,因此,要達(dá)到良好的動(dòng)態(tài)范圍,唯一的方法是以 DC 將音頻偏移到 VDD/2,使信號(hào)能擺蕩到接地及 VDD。由于接地接腳連接 VDD/2,因此其中主要的缺點(diǎn)是,只要連接 到Hi-Fi 放大器或以電源驅(qū)動(dòng)的喇叭等接地為真實(shí)接地 (亦即 0V) 的外部設(shè)備,就會(huì)造成接地回路問(wèn)題,并引發(fā)不必要的噪聲或設(shè)計(jì)問(wèn)題。
圖 1. 含偏移接地套管的輸出單端耳機(jī)放大器
如圖 1 所示,最傳統(tǒng)的耳機(jī)放大器架構(gòu)是含 DC 阻隔電容的單端放大器。
圖 2. 含 DC 阻隔電容的單端耳機(jī)放大器
從中可看出,耳機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸出偏移到 VDD/2 (VOUT),而音頻從 VDD 擺蕩到接地。其中需要 DC 阻隔電容,才能將移除此偏壓,讓訊號(hào)在接地周?chē)行[蕩,也就是在 –VDD/2 至 +VDD/2 之間擺蕩。此架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)接孔,然而,這類方法的主要問(wèn)題在于低頻率響應(yīng)。耳機(jī)阻抗一般是 16Ω 或 32Ω,而輸出電容及耳機(jī)喇叭阻抗兩者會(huì)形成高通濾波,其截止頻率為 3dB,如等式 1 所示:
(等式 1)
截止頻率必須在耳機(jī)的音頻頻帶范圍內(nèi),此頻帶會(huì)因制造商的不同而有所差異,但一般的范圍是 20Hz 至 20kHz 之間。為了不使低音頻頻率衰減,高通濾波的截止頻率至少必須大約是 500Hz 以下。
將等式 1 改寫(xiě)為等式 2,即得出:
(等式 2)
對(duì)于 100Hz 的截止頻率及 16Ω 的耳機(jī)喇叭阻抗,電容必須是 110μF。對(duì)于需要小體積尺寸的情況而言,這會(huì)造成電容值及實(shí)體尺寸過(guò)大,而且使得成本過(guò)高。許多工程人員只能改用 22μF 的較小電容,不過(guò)這會(huì)影
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