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對于47耳放的完美改進(jìn) 制作高保真耳機放大器

之前一直折騰功放聽(tīng)桌面音箱，半年前忽然打算用用耳機了，于是入了森海的HD595。

雖然50歐的阻抗不算高，但是要發(fā)揮出設備的實(shí)力耳放還是少不了的。

所以，決定自己動(dòng)手做一個(gè)耳放。
這期間參考了大量關(guān)于耳放的資料，最終決定以47耳放電路為基礎并加以改進(jìn)制作一個(gè)比較完美的耳機放大器。便動(dòng)手做了起來(lái)。

一、放大部分

47耳放是一位外國人設計的電路，電路如圖。



因為電路中有較多以47為參數的元件所以稱(chēng)作47耳放。

傳說(shuō)中的47耳放結構其實(shí)是很簡(jiǎn)單的，
第一級運放進(jìn)行負反饋控制放大倍數進(jìn)行比例放大，

第二個(gè)運放進(jìn)行電壓跟隨，降低放大器內阻，增加了輸出電流，并做聲音修飾。

兩個(gè)運放輸出經(jīng)過(guò)兩個(gè)47歐勻流電阻輸出致耳機。

因為反饋取樣點(diǎn)在47電阻之后，所以不用考慮電阻帶來(lái)的損耗。

曾經(jīng)在網(wǎng)上看過(guò)很多47耳放的PCB設計，雖然47耳放的電路十分簡(jiǎn)單，但是很多PCB卻存在著(zhù)或多或少的布線(xiàn)問(wèn)題，有些抗干擾能力不是很強，甚至在淘寶上看到很多看似很漂亮的板子卻有很大的交流聲。所以自己決定做一個(gè)比較完美的47耳放以便把這個(gè)電路的能力發(fā)揮出來(lái)。

于是，開(kāi)工了。

首先 線(xiàn)路圖


電路沒(méi)有添加音量電位器，只做了放大部分。這樣一來(lái)功能比較獨立，方便以后的各種組合。

47原設計使用的運放是OPA2132，這個(gè)運放是FET輸入型的，所以?xún)茸铇O高。而且在低電壓下可以正常工作，失調電壓與失調電流極小，算是比較高檔的運放了。當然OPA2132的價(jià)格也是很高檔的。我作為0收入人士必然不能把這種高檔傳承下去，于是我選用了這年頭滿(mǎn)大街都是的NE5532。NE5532雖然指標相對于OPA2132較差，但是工作于+-15V時(shí)音色總體來(lái)說(shuō)還是比較討人喜歡的。單片5532耗電相對較大，兩片并聯(lián)就更不用說(shuō)了，雙15V下耗電可想而知。這就意味著(zhù)這款耳放將要脫離便攜式耳放的范疇轉型向臺式耳放了。

由于5532失調電壓較高而且又是NPN管輸入的，如果使用原設計必然會(huì )引來(lái)較大的輸出中點(diǎn)漂移，經(jīng)過(guò)測試最大有30多MV。所以我在反饋電阻的位置串聯(lián)了電容，也就是C03 C04兩個(gè)電容，將直流反饋變?yōu)榻涣鞣答?，這樣可以使輸出中點(diǎn)控制在1MV以下。換成其他運放如果沒(méi)有中點(diǎn)問(wèn)題這個(gè)電容的位置可以直通。 

反饋采樣部分依然從輸出取，并在R05 R06 上面并聯(lián)了C05 C06，作用是超前補償，不需要的話(huà)可以留空。

電源部分增加了兩個(gè)退耦電解電容 C07 C08，并習慣性的在兩個(gè)電解上并聯(lián)了小電容 C09 C10。
最后增加伏地電阻R。伏地可以吸收一部分地線(xiàn)的干擾信號讓信號地更加純凈。當然還有一個(gè)作用，那就是在布線(xiàn)的時(shí)候可以在視覺(jué)上隔離信號地與電源地，為合理布線(xiàn)帶來(lái)方便。

線(xiàn)路做好了，接下來(lái)的工作就是布線(xiàn)了。
話(huà)說(shuō)這個(gè)47耳放市面上賣(mài)的款式很多，但是在設計PCB的時(shí)候好像只注重外觀(guān)而忽略了對布線(xiàn)的要求，最終導致一些電路聲音不好，嚴重的甚至出現交流聲。

吸取了別人的經(jīng)驗教訓，所以在畫(huà)這個(gè)板子的時(shí)候就注意了很多。
退耦電容兩兩一組，原則為電源經(jīng)過(guò)退耦電容再連接至IC，這樣可以有效吸收放大器工作時(shí)候產(chǎn)生的耦合信號，也可以避免由于電源線(xiàn)過(guò)長(cháng)引起的干擾信號進(jìn)入放大器。
簡(jiǎn)單說(shuō)下地線(xiàn)。地線(xiàn)主要分為電源地和信號地，這兩個(gè)地也可能是連在一起的，但是作用不同。電源地主要提供大電流電源，一般功率輸出地都要接這根。信號地主要提供參考電位，電流很小，所以也比較容易受到干擾。一般說(shuō)來(lái)越靠近電容引腳的地方電容對交流信號抑制作用越強，所以?xún)蓚€(gè)并聯(lián)在電源上的電容的交點(diǎn)可以認為是比較穩定的地，放大器輸出的地 一般從這里引出。而信號地上各點(diǎn)到電容地交點(diǎn)的途中是不能有大電流存在的，否則會(huì )將耦合信號注入信號地從而干擾基準的穩定，造成聲音不耐聽(tīng)甚至交流聲等嚴重后果。在地線(xiàn)處理上我將兩個(gè)退耦電容交點(diǎn)作為電源地，并采用1點(diǎn)接地處理。又從交點(diǎn)上引出一根地線(xiàn)經(jīng)過(guò)伏地電阻拉到前面作為信號地，使信號地與電源地徹底隔離提供穩定的基準。

輸出是兩個(gè)運放并聯(lián)的，每個(gè)運放又接有勻流電阻。反饋采樣避開(kāi)兩個(gè)輸出電阻的線(xiàn)，直接從輸出端子引腳引出，這樣反饋取樣線(xiàn)上就不會(huì )出現較大電流了，保證了反饋取樣的準確性。

整體布線(xiàn)采用酷似70年代手工布線(xiàn)風(fēng)格


比較爽眼。

之后的一段時(shí)間就是更換各種零件聽(tīng)各種聲音了。要確定一個(gè)放大器比較合理的參數個(gè)人的實(shí)際聽(tīng)感是少不了的。
經(jīng)過(guò)4個(gè)整夜的試聽(tīng)終于確定下來(lái)自己認為比較合理的參數了。

下面說(shuō)一下參數的選擇。

4個(gè)勻流電阻 R07 R08 R09 R10 理論上電阻值越大，兩個(gè)運放輸出電流一致性越好，但是輸出電流能力也隨著(zhù)下降。本人測試過(guò)10歐、22歐、33歐、47歐、100歐這樣的參數，聽(tīng)感差距基本沒(méi)有，所以維持原設計用47歐電阻。

反饋網(wǎng)絡(luò )的電阻原設計為4.7K、10K，放大倍數為3倍多一點(diǎn)。實(shí)際測試感覺(jué)增益過(guò)高，
后來(lái)改為33K(R03 R04) 47K(R05 R06) 倍數為2.4左右，雖然降低了然是依然能保證正常放大。

C05 C06用10P環(huán)保瓷片電容，作用主要是針對高頻。如果不裝感覺(jué)也沒(méi)什么區別，穩妥起見(jiàn)我還是裝上吧。

C03 C04用22U ELNA無(wú)極電解電容，經(jīng)過(guò)計算此時(shí)截至頻率為0.22HZ。實(shí)測對低頻影響不大。由于此電容的存在將反饋模式變?yōu)榻涣鞣答?，所以中點(diǎn)可以穩定在1MV以?xún)?。不同IC對于中點(diǎn)表現也有不同，失調電壓低的運放即使使用直流反饋中點(diǎn)也會(huì )很接近0。

輸入對地電阻R01 R02 參數與反饋電阻一致用47K，對于BJT輸入的運放可以使兩個(gè)輸入差分管偏置相同以便更好的穩定中點(diǎn)。
47K相比之前100K小了很多，同時(shí)也增強了抗干擾能力。
輸入耦合電容使用10U ELNA無(wú)極電解。經(jīng)過(guò)計算低頻截至頻率為0.34HZ，對聲音也不會(huì )造成影響。

最后，伏地電阻4.7歐，電源退藕用100U ELNA 電解 并聯(lián)飛利浦0.1U小電容。

標好參數


放大電路裝好后 拍了幾個(gè)照片









二、電源部分

47耳放設計為標準OCL放大器，自然也是需要雙電源供電的。

最簡(jiǎn)單的電源設備可以用雙電源變壓器直接經(jīng)過(guò)整流橋或者4個(gè)整流整流二極管，并在用兩個(gè)電解電容濾波得到雙電源。雖然這種電源結構簡(jiǎn)單并可以提供較大的瞬間電流，但是電源的穩定性以及抗干擾能力較差。一般情況下大功率功放選用這種電源而功率比較小且對電源質(zhì)量比較嚴格的耳機放大器用這種電源就不太適合用這種了。

而相對比較合適的就是線(xiàn)性穩壓電路了。NE5532理想電壓為雙15V，對于+-15V電源有專(zhuān)用的三端穩壓IC，使用起來(lái)非常方便，比如7815、7915系列。

基本穩壓電路



雙15V變壓器三線(xiàn)經(jīng)過(guò)D1 D2 D3 D4 四個(gè)整流二極管和C05 C06兩個(gè)濾波電容形成基本的整流濾波電路結構，在大電解上并聯(lián)小電容也是我的習慣，這樣做可以降低電容高頻內阻減少電容溫升提高電容壽命，而且對瞬間放點(diǎn)電流也有提升。 

此時(shí)，電容C05、C06兩端分別有大約21V的直流電壓，形成雙21V電源。接下來(lái)就是三端穩壓管了。

三端穩壓管可以理解成一個(gè)具備分壓功能的可變電阻，這個(gè)神奇的電阻會(huì )根據參考端與輸出端之間的電壓對內部分壓電阻進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整，使得輸出與參考之間的電壓維持在一個(gè)定值。 

7815與7915分別是+15V以及-15V的穩壓管，將參考端接地輸入雙21V電源通過(guò)兩個(gè)IC便可以得到穩定的雙15V電源。為了降低電源內阻提高電源瞬態(tài)相應，再輸出端分別并聯(lián)了兩個(gè)小電解，同樣在電解上也并聯(lián)了小電容。

雖然用三端穩壓構成的穩壓電源相對于直接整流濾波的電源要好很多，但是還是存在一些弊端。三端穩壓雖然穩定但是波紋抑制卻不是很出色，輸出電壓檢測靈敏度也不夠強。于是乎又做了一個(gè)用運放做伺服的穩壓電路。




第一步還是先對交流電進(jìn)行整流濾波，交流電通過(guò)4個(gè)二極管形成的整流橋進(jìn)行整流， 然后給濾波電容充電，不同的是在4個(gè)二極管上分別并聯(lián)有小電容。對于二極管來(lái)說(shuō)類(lèi)似旁路電容的電容，因為后面的濾波電容的存在，二極管是在前方交流電電壓值大于后面電容電壓值0.7V左右時(shí)開(kāi)啟的。二極管波形類(lèi)似方波，方波含有大量奇次諧波，而電容的作用就是過(guò)濾掉這些諧波。參數要求不是很?chē)栏?，?02~104均可 。后面的濾波電容同樣并聯(lián)有小電容。電容后面接三端穩壓管，三端穩壓管輸入輸出端根據電流方向接有反向的二極管，作用是消除電路中由于感性元件的存在產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢 。而穩壓管的參考端并沒(méi)有接在公共地上，取而代之的是運放的輸出端。這個(gè)運放便是伺服電路的核心 。

前面說(shuō)到穩壓管的功能是始終保證輸出與參考端電壓不變。但是在臨界狀態(tài)下輸出端快速而小幅度的變化IC本身并不能快度的所出反應。這里用運放構造了一個(gè)放大34倍左右的反向放大電路，參考點(diǎn)為地，輸入端經(jīng)過(guò)10U電容接到輸出電源上。這樣，在輸出端形成小范圍的微弱變化會(huì )被運算放大器經(jīng)過(guò)34被放大作用在三端穩壓的參考端上，相當于對誤差值進(jìn)行了35倍放大，從而提高了對誤差信號檢測的靈敏度，也提高了整個(gè)電源電路對交流波紋的抑制，增加了電源的穩定性。

穩壓管輸出依然和前面的電路一樣并聯(lián)小電解，同樣在電解上并聯(lián)上小電容。

一個(gè)相對完整的伺服電源線(xiàn)路已經(jīng)完成了，接下來(lái)進(jìn)行PCB布線(xiàn)。

在PCB設計上主要注意地線(xiàn)和電容的接法就可以了，地線(xiàn)盡量做到“一點(diǎn)接地”就是根據地線(xiàn)的作用把不同功能的地點(diǎn)最終會(huì )聚到電容交點(diǎn)上，這樣可以盡可能的較少地線(xiàn)的干擾。 電容盡可能在引腳上做成法放射狀布線(xiàn)，這樣可以使電容的性能發(fā)揮到最佳狀態(tài)。 

設計出來(lái)之后 同樣做了測試樣板


4個(gè)整流管在PCB最前端，地線(xiàn)用跳線(xiàn)飛入并與整流管并排。整流管輸出直接接電容引腳最底端。地線(xiàn)由飛線(xiàn)分開(kāi)，分別接入兩個(gè)電容接地點(diǎn)再從電容處引出在后面電路下方匯聚，這樣可以更好的過(guò)濾掉前面的波紋。整流管輸出一樣直接指向電容。電壓取樣、運放供電也是從電容單獨飛出，把每一個(gè)線(xiàn)盡可能的獨立開(kāi)。在這里我承認我有些較真，雖然這種布線(xiàn)效果較好但是浪費了大量面積，增加了做圖難度，對于效果的改善卻比較小，如果大家自己做大可以隨意些 ，大電流的走線(xiàn)相對獨立就好了。
PCB裝好后


整流管用的最常用的4007 并聯(lián)在整流管上的電容。我用的0.1U的CBB，看外形疑似松下電容。


做伺服的運放用的手里比較多的飛利浦5532。實(shí)際上電源對這個(gè)運放要求比較高，要求帶寬以及轉換速率都比較高且輸入阻抗較大的運放。輸入阻抗大當然需要FET輸入的運放，而我手里最多的就是5532，其他型號運放比較少，所以就用上了。當然在這里使用 NE5532并不合適，如果有機會(huì )再做我會(huì )選用LF353，目前為了測試就不更換了。


濾波電解電容用的國產(chǎn)電容，畢竟對這個(gè)電解要求不是很高。而輸出端我選用松下FC系列高頻電解，并聯(lián)飛利浦0.1U CBB電容。

上個(gè)電路反面焊接點(diǎn)的照片。


做好后的電源準備上電測試。變壓器用的音響拆下來(lái)的變壓器里面的雙14.8V副電源


上電后測量正負電源電壓，確保電路可以穩定工作。本人用的萬(wàn)用表不算精確但是測量電壓沒(méi)有太大出入就能說(shuō)明電源穩定工作了。

經(jīng)測量正電壓14.89V


負電壓14.92 V 。


測試合格，電源部分完工。


三、耳機保護電路

47耳放原設計使用供電電壓較低的運放OPA2132，用電池供電，主要作為便攜式耳放使用。 

而我這次做的耳放選用供電電壓較高且耗電較大的運放，而且使用雙15V穩壓電源，相比之下比電池供電的耳放危險不少。由于電壓較高所以使用起來(lái)也是提心吊膽，擔心耳機會(huì )因為電路出問(wèn)題而犧牲 。所以像功放一樣，作為一款功能完善的耳放也是需要耳機保護電路的。于是做了耳機保護電路。

耳機保護電路主要是保護耳機的安全。其功能通過(guò)一個(gè)繼電器實(shí)現，并在可能威脅到耳機安全的時(shí)候迅速斷開(kāi)耳機與電路的連接，起到保護耳機的目的。

這一點(diǎn)與喇叭保護電路類(lèi)似。主要的功能有三項，開(kāi)機延時(shí)、關(guān)機瞬斷、中點(diǎn)檢測。

開(kāi)機延時(shí)功能就是在剛剛開(kāi)機的一段時(shí)間之后接通耳機與電路，目的是跳過(guò)放大器剛開(kāi)起時(shí)產(chǎn)生的沖擊，以便保護耳機的安全。

關(guān)機瞬斷功能與開(kāi)機延時(shí)類(lèi)似。由于放大器濾波電容的存在，在切斷電源之后還會(huì )繼續工作一段時(shí)間，而隨著(zhù)電容的放電供電電壓越來(lái)越低，到最后也會(huì )產(chǎn)生一定的沖擊。而關(guān)機瞬斷也是為了在沖擊產(chǎn)生之前切斷耳機與電路之間的連接從而起到保護耳機的目的。

中點(diǎn)檢測功能并不像前兩項功能每次開(kāi)關(guān)機都會(huì )啟動(dòng)，只有在放大器輸出直流的時(shí)候才會(huì )啟動(dòng)保護。我們知道，耳機放大器輸出信號是交流的，而輸出端對地直流電壓要盡可能接近0。如果耳機放大器輸出直流電壓則會(huì )對耳機造成一定的傷害，如果放大器輸出管發(fā)生損壞、短路或者斷路都會(huì )使輸出端產(chǎn)生近似于電源電壓的直流電。對于雙15V供電的47耳放來(lái)說(shuō)出現這樣的問(wèn)題無(wú)疑對耳機是毀滅性的破壞。所以一個(gè)相對全面的保護器需要具備中點(diǎn)檢測功能。 

保護器主要是通過(guò)繼電器實(shí)現的，在繼電器對地端加了三極管用于控制繼電器的開(kāi)關(guān)。

首先要想到的就是延時(shí)啟動(dòng)的控制，延時(shí)通過(guò)電容充電實(shí)現。

具備延時(shí)功能的保護器基本結構

 
電源通過(guò)電阻給電容充電，電容剛開(kāi)始充電時(shí)視為短路，當電容電壓提升至足以開(kāi)啟三極管的時(shí)候三極管導通使繼電器吸和從而實(shí)現延時(shí)啟動(dòng)功能。

但是該電路僅僅是最簡(jiǎn)單的原理圖還不夠完善存在很多問(wèn)題，于是作了進(jìn)一步修改


在上圖的基礎上增加了一個(gè)三極管并與前管構成達林頓結構。這種結構可以增大整體電流放大倍數從而降低開(kāi)關(guān)的驅動(dòng)電流使繼電器更容易被控制 。在C5上并聯(lián)R4 ，在充電過(guò)程中與R3分壓使得C5電壓不會(huì )一直升高，確保Q5基極電壓不至于過(guò)高而擊穿三極管發(fā)射結。在保護器斷電期間R4也可以放掉C5上的電荷保證下一次延時(shí)啟動(dòng)的穩定工作 。繼電器線(xiàn)圈的兩個(gè)腳根據電壓的方向并聯(lián)了反向的二極管，這個(gè)二極管是非常必要的，因為繼電器線(xiàn)圈本身就是一個(gè)大電感，二極管可以吸收線(xiàn)圈斷電瞬間產(chǎn)生的比較大的反向電流保證電路工作穩定。

而Q5的基極也被用于保護電路控制信號的接受點(diǎn)，當這點(diǎn)電壓降低至小于兩個(gè)三極管開(kāi)啟電壓時(shí)保護電路工作，繼電器斷開(kāi)。

關(guān)機瞬斷功能是通過(guò)保護器供電瞬間切斷實(shí)現的。放大器使用的穩壓電源濾波電容較大，關(guān)機后還會(huì )提供一段時(shí)間的電源，但是此時(shí)變壓器已經(jīng)不工作，如果變壓器有另一個(gè)繞組給保護器供電而濾波電容較小的話(huà)，保護器會(huì )提前關(guān)斷起到瞬斷作用。 

增加電源的電路


濾波電路不需要很?chē)栏袷褂冒氩ㄕ骷纯?，我多加了一個(gè)二極管這樣可以方便雙電源供電時(shí)候使用。為保證繼電器穩定工作增加了一個(gè)與繼電器電壓值相符的三端穩壓管。

中點(diǎn)檢測功能就是對輸入信號對地電壓進(jìn)行檢測。當輸入信號與地線(xiàn)的電壓差到達一定程度時(shí)保護啟動(dòng)。監測中點(diǎn)不僅要檢測正電壓，伏電壓也一定要檢測出來(lái)，最終轉化為同樣的信號控制繼電器關(guān)斷。想到這里首先想到的應該是整流橋，的確整流橋可以將正負電壓信號統統轉為同一個(gè)方向但是缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。首先二極管壓降比較大，一般在0.7V左右。這樣一個(gè)橋堆的監測下限也被提高到1V以上。其次二極管整流出來(lái)是正像的電壓信號，不能直接給前面Q5信號控制繼電器。再次，二極管的恢復速度相對較慢所以對信號檢測速度造成影響。于是，我遍采用了另一種檢測電路。

增加一個(gè)聲道中點(diǎn)檢測的電路


用兩個(gè)三極管對電壓進(jìn)行檢測。三極管開(kāi)啟電壓較低通常只有0.5V，而且速度較快。

當沒(méi)有直流輸入或直流在正負0.5V之間時(shí)，Q2、Q4 均不導通，不影響繼電器吸和。

當輸入大于0.5V正電壓直流時(shí)，三極管Q2導通。將Q5基極下拉至地，保護啟動(dòng)，繼電器斷開(kāi)。

當輸入小于-0.5V負電壓直流時(shí)，三極管Q4導通。將Q5基極下拉至負電壓，保護啟動(dòng)，繼電器斷開(kāi)。

檢測端前面帶有RC濾波電路用于隔離交流。畢竟給耳機的信號是交流信號，如果不進(jìn)行隔離會(huì )影響正常使用。由于信號是正負信號，信號濾波用的電容應該選用無(wú)極性電容，但是由于該電容容值比較大所以選用兩個(gè)電解電容對接的方案使用，效果等同于無(wú)極性電容。

兩個(gè)聲道完整的保護電路畫(huà)完，并標上參數之后如下圖所示。


信號輸入濾波電容用兩個(gè)220U對接串聯(lián)實(shí)際參數為110U。前面加3.3K電阻，保證在有效值為4V的交流電在20HZ以上時(shí)不會(huì )保護。這樣一來(lái)便可以保證300歐高阻耳機在輸出50MW功率以下時(shí)不會(huì )被保護。不然聲音開(kāi)大之后會(huì )被認為是直流進(jìn)行保護的 。

這里要特殊說(shuō)明一下，整個(gè)保護電路參數對于高阻耳機是絕對安全的。以300歐阻抗耳機為例，即使在出現剛好輸出0.5V直流并沒(méi)有起保護的情況，此時(shí)耳機因為直流所產(chǎn)生的功率為0.8MW，這點(diǎn)發(fā)熱并不會(huì )對耳機造成影響。但是同樣的電壓換成32歐阻抗的耳機就不一樣了。同樣是0.5V電壓產(chǎn)生的功率為8MW。雖然有些32歐低阻耳機的極限功率有200MW只高但不排除一些極限功率僅有30MW耳機的存在。雖然不足以致命但還是比較危險的。所以這個(gè)保護電路應用于第阻抗耳機是會(huì )有存在危險的可能。

雖說(shuō)有危險的情況，但并不代表電路不能保護耳機的安全。一款成熟的電路調試好之后一般輸出電壓都會(huì )在10MV以?xún)?。而使用中出現輸出直流的概率也是非常低的，即使輸出直流大部分情況也是在電路損壞的情況下輸出電源電壓的直流。這種情況保護電路會(huì )立即檢測并且啟動(dòng)保護。所以，使用這個(gè)電路基本上是不會(huì )出現問(wèn)題的。但是對于這一點(diǎn)概率極低的可能性還是要特殊說(shuō)明一下。

電源部分使用7812穩壓管與后面12V繼電器相匹配。前后各用10U電解電容濾波，這兩個(gè)濾波電容不能太大，不然會(huì )影響瞬斷速度。下面R3、R4兩個(gè)分壓電阻分別用150K 和22K 靜態(tài)時(shí)Q5基極電壓約為1.5V左右，保證三極管導通又不會(huì )使BE間電壓過(guò)高而導致?lián)舸?。C5用220U 此時(shí)開(kāi)機延時(shí)約為5秒，如果需要更長(cháng)時(shí)間增加C5即可。整個(gè)電路所用的三極管均為NPN管，除Q6需要電流較大之外其他管子都可以用9014這類(lèi)小電流管子。為了方便安裝全部管子我都用的大電流的SS8050 。

保護參數確定下來(lái)之后又給保戶(hù)板增加了閃爍指示燈


新添加的部分是由R5、R6、R7、R8、C6、C7、Q7、Q8 組成的多諧振蕩器。給振蕩器供電時(shí) Q7、Q8 兩個(gè)三極管交替導通，在R8上面串聯(lián)發(fā)光二極管可以達到二極管閃爍的效果。將Q7集電極通過(guò)一個(gè)二極管接到Q6集電極上，當繼電器接通時(shí)由于Q6導通，會(huì )將Q7集電極一端下拉至地，發(fā)光二極管停止閃爍改為常亮 。這樣在保護電路工作時(shí)候 LED是常亮的，而在延時(shí)啟動(dòng)和出現中點(diǎn)問(wèn)題導致繼電器斷開(kāi)的時(shí)候LED閃爍。這個(gè)LED也可以直接用于耳放的電源指示燈。

電路做到這里基本上算是完工了，剩下的就是做出PCB來(lái)進(jìn)行實(shí)際測試。

由于當初總覺(jué)得保護器是一個(gè)開(kāi)關(guān)的作用對布線(xiàn)的要求不高，于是再布線(xiàn)上沒(méi)有下很大功夫，但是后來(lái)悲劇了。關(guān)于悲劇的問(wèn)題后面說(shuō)，先發(fā)一個(gè)我最開(kāi)始設計的PCB樣品照片。




整套耳放是定位在臺式機上設計的，所以耳機插座直接做在了板子上，這樣可以直接擰在機箱上進(jìn)行固定。繼電器用比較小型的雙聯(lián)繼電器，整體設計使元件盡量緊湊。
安裝過(guò)程比較格式化，無(wú)非插零件、焊接，裝好后




準備通電測試電路，電源依然使用之前用過(guò)的雙14V進(jìn)行測試。其實(shí)用12~18V都可以工作 而且單雙電源都能用。上電之后開(kāi)機延時(shí)、關(guān)機瞬斷功能一切正常，但是這并不代表不會(huì )出問(wèn)題。之后又用示波器檢測了耳機輸出接口的信號。


經(jīng)過(guò)檢測，悲劇了。發(fā)現了大約20MV的交流信號。


這就是由于布線(xiàn)問(wèn)題引起的??！看波形比較波折且頻率為50HZ左右，推測是整流管開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的諧波經(jīng)過(guò)地線(xiàn)耦合到輸出的?？戳艘幌掳遄硬季€(xiàn)確實(shí)是這樣。
 


[ 此貼被蟲(chóng)蟲(chóng)小林在2011-09-12 17:39重新編輯 ]

這篇文章寫(xiě)出來(lái)很久了 沒(méi)在這個(gè)論壇發(fā)過(guò) 無(wú)線(xiàn)電雜志有刊登過(guò)
剛好來(lái)論壇 發(fā)來(lái)給大家分享 - -
附件超過(guò)限制了 過(guò)幾天繼續 - -

支持一下小蟲(chóng)朋友。手工的確是非常好。不過(guò)話(huà)說(shuō)47耳放這個(gè)電路到底有多少潛力可以挖掘？

樓主專(zhuān)業(yè)人士啊，本人對電子電路一竅不通，只能看看了

蟲(chóng)大的這個(gè)帖子在HIFIDIY看過(guò)了，經(jīng)典留名了，哈哈；不過(guò)估計會(huì )被版大轉到DIY區去吧

Quote:

引用第2樓5162101于2011-09-12 21:15發(fā)表的  :
支持一下小蟲(chóng)朋友。手工的確是非常好。不過(guò)話(huà)說(shuō)47耳放這個(gè)電路到底有多少潛力可以挖掘？

至于有多少潛力可以挖掘 可以看我新發(fā)表的文章 就是對于蟲(chóng)版47的折騰貼 按照那里面可以組合出幾十甚至幾百種電路 - - 
無(wú)線(xiàn)電雜志到時(shí)候也會(huì )刊登

 
電源地本應該先經(jīng)過(guò)電容濾波后再接到后面電路的，但是在布線(xiàn)時(shí)認為保護電路不注重合理布線(xiàn)結果就悲劇了。濾波電容前的地線(xiàn)帶有大量諧波，信號經(jīng)過(guò)兩個(gè)信號220U電容和一個(gè)3.3K電阻傳到耳機輸出插座產(chǎn)生了噪音。雖然信號20MV比較大，但是經(jīng)過(guò)3.3K電阻衰減后聲音就比較小了，一般情況下不會(huì )被人發(fā)覺(jué)，但是既然我發(fā)現了就要想辦法解決 。

把PCB修改了一下，將濾波電容前的地線(xiàn)刮斷并與濾波后的地線(xiàn)相連。


經(jīng)過(guò)修改之后的電路基本上在噪音方面就沒(méi)有什么大問(wèn)題了，又用示波器測試了一下。


噪音問(wèn)題解決后繼續測試保護電路。用一節5號電池經(jīng)過(guò)電位器分壓制造一個(gè)可調的直流信號輸入測試電路對直流的檢測情況。經(jīng)測試，在輸入+0.49V以上和-0.57V以下時(shí)可以啟動(dòng)保護。保護電路直流檢測功能上沒(méi)有任何問(wèn)題。但是在測試過(guò)程中 卻發(fā)現了一個(gè)比較奇怪的現象，那就是正負直流解除后恢復時(shí)間差距很大的問(wèn)題。以1.5V作為測試電壓，給輸入-1.5V信號，電路進(jìn)入保護狀態(tài)，當-1.5V消失后，4秒鐘恢復正常狀態(tài)。但是給輸入+1.5在進(jìn)入保護狀態(tài)撤銷(xiāo)直流電之后，卻要等上28秒。相當的緩慢，雖然這個(gè)問(wèn)題不會(huì )影響電路的監測功能，雖然中點(diǎn)問(wèn)題不會(huì )經(jīng)常發(fā)生在放大器上，但是這樣明顯的不平衡還是讓我對這個(gè)電路非常不爽。經(jīng)過(guò)對電路的檢查終于發(fā)現了問(wèn)題的所在。在設計電路是只考慮了檢測功能的問(wèn)題，而對于檢測后恢復的問(wèn)題卻沒(méi)有多想。

問(wèn)題出要出在電容上


前面說(shuō)過(guò) Q4用于檢測負電壓，當給輸入-1.5V電壓時(shí)A電產(chǎn)生負電Q4導通，同時(shí)C5的電荷通過(guò)綠色箭頭由B點(diǎn)放電至A點(diǎn)，使B點(diǎn)電位降低從而繼電器斷開(kāi)。當輸入的-1.5V撤銷(xiāo)時(shí)由于電容的存在A(yíng)點(diǎn)存在-1.5V電壓，所以Q4依然保持導通狀態(tài)。不同的是電源經(jīng)過(guò)R3再經(jīng)過(guò)綠色箭頭源源不斷地給電容充電，A點(diǎn)電壓逐漸提高，當提高到無(wú)法使Q4繼續導通時(shí)Q4關(guān)閉。同時(shí)R3轉換到給C5充電，B點(diǎn)電壓提高，繼電器恢復閉合狀態(tài)。正是由于電源經(jīng)過(guò)R3可以通過(guò)綠色箭頭的方向給電容充電所以 A點(diǎn)會(huì )馬上恢復到安全狀態(tài)。所以保護電路在檢測負電壓時(shí)恢復得比較快。

但是監測正電壓的時(shí)候就不同了


若輸入+1.5V電壓 Q2開(kāi)啟，撤消電壓后A點(diǎn)的電荷只能通過(guò)Q1的發(fā)射結進(jìn)行放電，也就是圖中的紅色箭頭方向。三極管發(fā)射結可以放掉的電核實(shí)比較有限的，這樣微弱的放電必然要經(jīng)過(guò)很長(cháng)一段時(shí)間才能使A點(diǎn)電壓逐漸降低至安全狀態(tài)。 

所以對正負電壓檢測恢復時(shí)間不同這種情況，正是由于電路對正電壓信號檢測時(shí)電容不能快速放電造成的。解決這種問(wèn)題的辦法根簡(jiǎn)單，只要在A(yíng)點(diǎn)對地接一個(gè)給電容放電的電阻即可。若電阻較大放電恢復時(shí)間會(huì )比較長(cháng)改善效果不明顯。若電阻較小，會(huì )增加輸入端監測范圍降低檢測精度。所以最終選擇30K電阻。

這里特殊說(shuō)明一下。正電壓檢測恢復時(shí)間過(guò)長(cháng)這個(gè)問(wèn)題是在耳機保護電路輸入懸空測試時(shí)發(fā)現的問(wèn)題。而在接入工作中的放大器的時(shí)候是不會(huì )出現這種問(wèn)題的。如果放大器不慎輸出直流還有可能自行恢復的話(huà)（比如信號輸入端不慎碰到電源然后立即恢復正常狀態(tài)）恢復正常后的輸出端便可以提供一個(gè)接近0電位的放電基準，A點(diǎn)電荷會(huì )通過(guò)3.3K電阻進(jìn)行放電。所以這兩個(gè)電阻也可以不加。但是懸空測試出現問(wèn)題總覺(jué)得比較別扭，所以最后還是加上了。

電路修改后


修改了電路之后馬上對PCB也進(jìn)行了修改。并且做出了測試用的樣板進(jìn)行第二次測試。


可以看出，不但增加了兩個(gè)電阻的位置，而且地線(xiàn)也作了修改。耳機插座的孔還兼容了3.5MM的小插座。裝好后


反面


做到這里保護電路就算完工了。
四、總結

耳機放大電路、穩壓電源電路、耳機保護電路，三套電路這里已經(jīng)都完成了。在這里可以說(shuō)已經(jīng)算是一套比較完整的耳房電路了。缺少的就是機箱，電位器，和變壓器了。電位器由于安裝時(shí)候結構簡(jiǎn)單，所以并沒(méi)有另外做出一個(gè)板子來(lái)，安裝的時(shí)候直接焊接就好了。

由于機箱和變壓器暫時(shí)沒(méi)有買(mǎi)，所以沒(méi)能把裝機過(guò)程一并寫(xiě)出來(lái)。僅僅是幾個(gè)板子連接好之后聽(tīng)了一段時(shí)間，感覺(jué)還是比較不錯的，自己比較滿(mǎn)意。5532聲音比較渾厚，偏暖。我也曾把IC1換成TL072試聽(tīng)過(guò)，聲音與之前略有差別。相信換幾次運放大家還是可以找到自己適合的聲音的。

最后發(fā)個(gè)全家福照片上來(lái)。


后期準備發(fā)布關(guān)于47耳房的折騰貼 以便完全發(fā)揮47耳放的潛力 敬請關(guān)注