基于袖珍耳机放大器的设计与制作

笔者发现现在越来越多的音响爱好者都认识到了Hi-Fi耳机的优越性，而加入了耳机爱好者的行列。目前市场上的Hi-Fi大耳机主要有森海塞尔、拜亚动力、AKG、铁三角等一些产品，它们的阻抗都比较高，一般在100～300Ω之间(有些耳机甚至高达600Ω)，往往越高级的耳机，阻抗也越高。
最近随着Hi-Fi耳塞引进中国，也有不少人购买了Etymotic、Shure、BangOlaph等一些高级产品，而它们的阻抗也比一般的耳塞高。所有这些高档次的产品在满足相同音量的条件下，都需要比32Ω普通耳机更高的推动电压。
根据公式P=U2/R，对32Ω耳机来说，产生1mw的功率仅需要0.179V电压来驱动，但对于阻抗250Ω的耳机来说，产生同样的功率却需要0.5V的电压来驱动。这样，如果用普通的CD、MD随身听来直接驱动大耳机或高阻耳塞的话，即便把音量旋钮调到最大，耳机里的声音也有气无力，高低音尽失，失真明显。要想发挥出这些耳机的真正实力，必须要给它们配备一款耳机放大器。然而市售的产品耳放却存在两点不足，第一，这些耳放都是采用220V交流电源供电的，必须要固定使用，把欣赏者拴在一个固定的位置上，不能像听随身听那样，边干手里的工作边欣赏音乐；第二，产品耳放的价格很昂贵，由于Hi-Fi耳机惊人的解析力，任何器材的瑕疵都会展露无疑，所以价格低于千元的耳放效果都不会太令人满意。为了解决这样的问题，使Hi-Fi耳机也能应用在随身听上，美国的一家公司已经推出采用电池供电的袖珍耳放，其价格接近200美元。
一．线路简介
笔者设计的这款耳机放大器是专为CD随身听而打造的，本着节约、简单易制、高成功率和高质量的原则，笔者选用了一款近年来由飞利浦公司推出的新型集成电路TDA1308。这是一块新型的低电压、低失真、高速率、强输出的运算放大器集成电路。它的输出级采用了MOS管，可以直接推动32Ω的耳机，性能的出色在目前还没有其他的电路可以比拟。这块电路并不难买到，爱好者们可以邮购，价格仅几元钱。
在TDA1308电路的应用说明书中，给出一个增益为1的单端供电、负端输入放大电路，但笔者试改变其外围，把它接成双端供电的正输入放大电路，增益为10倍。这样改进的优点是，取消了输出电容，拓展了低频下限，并得到了所需的增益倍数。这个电路大家都很熟悉，如图1所示，与当年著名的。NE5532N构成的10倍线路放大器非常接近，除了增加由R3、C4和R7、C13构成的两个RC消振网络以外其余基本相同。该放大器的关键就在于选材与制作工艺。

二．元件选择
对元器件的要求不能降低，应该尽可能使用优质器件。音量电位器RW1、RW2采用两只独立的单连电位器，这样设计便于调整声道平衡度。笔者利用了两只墨西哥生产的精密工业产品，读者可以用日本的ALPS替代。输入和输出插座JK1、JK2应该使用镀金的产品，但充电插座JK3就无所谓了，一般的产品就行。
所有普通电容都使用德国WIMA或ERO产品，耐压63V，而电解电容都用Philips产品，耐压不限。所有的电阻都采用美国CGW，功率为1/4W。
LED1装在面板上，做电源指示灯用，采用中3mm的高亮度蓝色发光二极管，在1mA下已经很明亮了；LED2仅仅作稳压管使用，安装在电路板上，所以任何型号的红色、绿色发光二极管都可使用。D1、D2是为了降低电池电压而加入的，可以选用一般的1N4148，D3也一样；Bat1和Bat2是两节小型锂电池，其标准端电压为3.6V，电压范围在2.7～4.2V之间。指示电路由于串入了LED2和D3，再加上LED1的压降，当两节电池的总电压降落到接近5V时，发光管LED1的亮度就大幅度减低了，指示电池应该充电了。
电源开关也应该使用ALPS的开关，笔者用的是美国的自锁型2×2产品。至于锂电池的型号，可以根据读者的条件自行选取，笔者用的是AA尺寸650mAh容量的产品。其实也可以采用4节AAA氢镍电池供电，把D1、D2去掉。由于该放大器的耗电很低，所以充一次电可以使用很长时间。
三．安装制作
下面要介绍的是这款放大器的制作。整个电路设计成图2所示的印板，就可以将全部元器件安装妥当。

至于机壳，任何结构的机壳都可以采用，只要它足够坚固，具有屏蔽作用。具体的外形，根本没有限制，读者可以任意发挥自己的想象力。笔者使用的材料主要取自老式的5.25英寸硬盘盘片，这是一种直径为中125mm，厚度为2mm的高精度铝合金盘片。表面镀有金属磁性层，光泽夺目，光滑平整，坚硬不易变形。用铝片和M2的沉头螺栓把它的中心孔堵住备用。以两片盘片作为放大器机壳的顶板和底板，再取一条铝型材，用钢锯和锉刀按图3所示的形状尺寸加工，然后用M2沉头螺栓固定上下盘片，就构成了一个形状像飞碟一样的小巧的机壳。

如果读者希望该机方便放置在台面上使用，还可以在底板上加固3只脚钉。电路板也是用螺栓固定在机内的，反向安装，器件置于下面。电位器轴、3只插座，电源开关和LED灯都通过面板和背板的相应孔伸出，如图4所示。

这只小耳放主要为CD随身听设计，购买一只适合的双层小皮包，分别把CD机和耳放装入两个夹层，然后用两端带有双芯插头的短屏蔽电缆连接CD机的线路输出和耳放的输入，就完成了整个设计，你就可以像使用随身听一样。在路上用Hi-Fi耳机欣赏音乐了。
四．测试评价
这个小巧的耳放表现如何呢?这是大家最关心的。笔者没有更专业的仪器，只用信号发生器和示波器简单地测试了一下。给耳放接上阻抗250Ω的拜亚动力T931耳机，调节信号发生器，使其输出电平为100mV正弦波，在10Hz～80kHz的频率范围内，放大器的输出始终在1V，没有丝毫衰减，用肉眼看不出任何失真；从80kHz开始到100kHz，输出幅度逐渐下降到800mV，仍无失真；超过100kHz，输出下降较快。然后笔者用400Hz信号，逐渐加大输入电平，当输出达到2V时才出现削波失真，此前波形一直完好。
笔者又采用方波信号作进一步测试。输入100mV/1kHz的方波时，输出波形非常标准，输入10kHz/100mV的方波时，可以看到输出波形的前后沿出现了些许的延迟。整个测试结果令人非常吃惊，笔者没有想到这样一块低压电路竟有如此优异的性能(注：以上测试是在电池刚充满电、端电压在4.2V时测得的结果)。