用分量放大器摩“创刊50周年纪念版”耳放

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1、用分量放大器摩“创刊50周年纪念版”耳放齐朴《无线电与电视》2009，42009-3-3在庆祝《无线电与电视》杂志创刊50周年之“我爱耳放”制作活动中，得悉有两千多名在学生和音频爱好者参加活动，从博士到中学生，从老顽童到新烧，踊跃程度自改革开放以来前所未有。衷心感谢编辑部组织了这次活动，衷心感谢深圳山灵数码科技发展有限公司对公益事业的大力支持。牛年春节，我第一次接触这台漂亮小巧的耳放，先后用32欧姆的低阻耳机SR125、120欧姆的中阻耳机AKGK401、300欧姆的高阻耳机HD580聆听以后，感到确实具有良好的音质。但也发现了一些缺点，如输出中点电平漂移、PS

2、RR差、线性指标不高、音质偏硬等。于是萌发了摩机的念头，目的是想让这别致的台耳放具有更优美的音质。摩机的原则是器件决定电路，电路决定音质。因而基本不动原型机的电路结构，只增减少量电路使音质有大幅度的提高。摩机的方法用最高境界法，即只用普通元件去改善的音质，而不用补品元件改变音质。这符合现代工程定律：设计是为了经济和合理，而不是堆金砌玉。摩机的目标是把原型机末级的AB类改成纯B类，并把线性提高一倍，即失真减小6分贝。这个目标显然很高，因为还有上述原则和方法双重约束。为了推广普及EDA工具，方案探讨和电路优化全部在计算机上完成。得到预期的目标数据后，再动手修改电路。

3、增添的电路在洞洞板上搭焊，减少的电路从原型机上直接拆除。如果测试指标和主观评价达不到预期目标，推倒重来。第一步，先校正EDA工具，做到心中有数。在ATS-2音频分析仪上，信源类型选用正弦波，幅度70.7mVrms，负载32欧姆。原型耳放的实测指标如下：频响：2Hz～62.2KHz,(±3dB)信噪比：91.07dBTHD+N：0.00687%（100Hz），0.0157%（1KHz），0.139%（10KHz）声道分离度：63.18dBPSRR：37.69dB,因为这次摩机的重点是改善线性，于是先用ATS-2音频分析仪实测THD+N曲线如图1，（输入70.7mV

4、rms）。图1：原型机的实测THD+N再把原型机电路等效成图2所示仿真电路，与原电路相比只去掉了连接在Q1和Q2基极上的电容C4，因为发现它对仿真没有好处。输入激励源是正弦波，幅度0.2Vpp。在频率50H～25KHz范围里对其进行谐波分析，总失真率如图3。五频点THD数据如表1。1图2：原型机仿真电路图3：原型机THD仿真曲线表1：原型机电路THD仿真数据表频点(Hz)1001k5k10k20kTHD（%）0.002010.002040.006070.01380.0512这里需要说明的是目前的EDA工具有点象过去的老式失真仪，没有ATS-2那么智能。需要编写每

5、个测试频点的激励源文件，且须每个频点仿真一次。最后把所得数据汇总起来，在ORIGIN软件上拟合成曲线。所以仿真是非常枯燥无味的苦差事。另外，用SPICE软件的傅里叶分析功能仿真功放电路的线性，对于驱动扬声器的功放一般用7次谐波分析就够了。对于耳放则需要用11次谐波分析法。因为耳放驱动的是轻如鸿毛的耳机振膜，它又紧贴耳朵，任何轻微的杂音都会尽收耳底。再者Hi-Fi耳机的线性指标比扬声器高一个数量级，于是要求耳放的线性也比功放要高一个量级。与图1实测THD曲线比较，仿真数据存在差异。历来的经验表明仿真指标总是高于测试指标。这是因为仿真用的模型参数是理想的，而实际的器

6、件参数是离散的。另外仿真数据只是11次谐波的均方根值与基波值的百分比；音频分析仪测试的是全部的失真率加噪声之和，即THD+N。后者肯定比前者大。为了得到更真实的结果，把ATS-2的输出直接与输入直接连接，幅度设置为70.7mVrms，测得ATS-2的失真度0.0015%。如果扣除仪器的失真成分，仿真与实测的误差减小到合理的程度。到此，EDA工具的校正就算结束了，下面的工作全部用EDA软件在计算机上进行。根据过去的经验，用两个1N4148为Q1、Q2提供偏压，并不能完全消除交越失真。为此先仿真Q1、Q2工作电流，仿真波形如图4和图5。可以看出推挽输出晶体管的正负半

7、周电流衔接得并不好，把园圈内衔接点的波形放大后（图5），能清楚看到静态电流虽然消除2了死区，但没有衔接点。由于波形波形是对称的，说明剩余的失真成分主要是交越失真，它就是影响线性的祸根。图4：原型机Q1、Q2发射极电流仿真波形图5：衔接点的电流仿真波形接下来把负反馈从末级输出端移到OP输出端，使电流放大级置于负反馈环路之外，如图6所示。失真率仿真结果如图7。五频点的失真值如表2。对比图3，末级失真率增加了50分贝（1KHz），曲线呈现无反馈放大器所具有的平坦特性。图6：无反馈AB类仿真电路3图7：无反馈AB类THD仿真曲线表2：无反馈AB类仿真数据表频点(Hz)1

8、001k5k10k20k