袖珍耳機放大器的設計與製作

    筆者發現現在越來越多的音響愛好者都認識到了Hi-Fi耳機的優越性，而加入了耳機愛好者的行列。目前市場上的Hi-Fi大耳機主要有森海塞爾、拜亞動力、AKG、鐵三角等一些產品，它們的阻抗都比較高，一般在100～300Ω之間(有些耳機甚至高達600Ω)，往往越高級的耳機，阻抗也越高。
    最近隨著Hi-Fi耳塞引進中國，也有不少人購買了Etymotic、Shure、Bang&Olaph等一些高級產品，而它們的阻抗也比一般的耳塞高。所有這些高檔次的產品在滿足相同音量的條件下，都需要比32Ω普通耳機更高的推動電壓。
    根據公式P=U2/R，對32Ω耳機來說，產生1mw的功率僅需要0.179V電壓來驅動，但對於阻抗250Ω的耳機來說，產生同樣的功率卻需要0.5V的電壓來驅動。這樣，如果用普通的CD、MD隨身聽來直接驅動大耳機或高阻耳塞的話，即便把音量旋鈕調到最大，耳機里的聲音也有氣無力，高低音盡失，失真明顯。要想發揮出這些耳機的真正實力，必須要給它們配備一款耳機放大器。然而市售的產品耳放卻存在兩點不足，第一，這些耳放都是採用220V交流電源供電的，必須要固定使用，把欣賞者拴在一個固定的位置上，不能像聽隨身聽那樣，邊干手裡的工作邊欣賞音樂；第二，產品耳放的價格很昂貴，由於Hi-Fi耳機驚人的解析力，任何器材的瑕疵都會展露無疑，所以價格低於千元的耳放效果都不會太令人滿意。為了解決這樣的問題，使Hi-Fi耳機也能應用在隨身聽上，美國的一家公司已經推出採用電池供電的袖珍耳放，其價格接近200美元。

一．線路簡介
    筆者設計的這款耳機放大器是專為CD隨身聽而打造的，本著節約、簡單易制、高成功率和高質量的原則，筆者選用了一款近年來由飛利浦公司推出的新型集成電路TDA1308。這是一塊新型的低電壓、低失真、高速率、強輸出的運算放大器集成電路。它的輸出級採用了MOS管，可以直接推動32Ω的耳機，性能的出色在目前還沒有其他的電路可以比擬。這塊電路並不難買到，愛好者們可以郵購，價格僅幾元錢。
    在TDA1308電路的應用說明書中，給出一個增益為1的單端供電、負端輸入放大電路，但筆者試改變其外圍，把它接成雙端供電的正輸入放大電路，增益為10倍。這樣改進的優點是，取消了輸出電容，拓展了低頻下限，並得到了所需的增益倍數。這個電路大家都很熟悉，如圖1所示，與當年著名的。NE5532N構成的10倍線路放大器非常接近，除了增加由R3、C4和R7、C13構成的兩個RC消振網路以外其餘基本相同。該放大器的關鍵就在於選材與製作工藝。
 

二．元件選擇
    對元器件的要求不能降低，應該儘可能使用優質器件。音量電位器RW1、RW2採用兩隻獨立的單連電位器，這樣設計便於調整聲道平衡度。筆者利用了兩隻墨西哥生產的精密工業產品，讀者可以用日本的ALPS替代。輸入和輸出插座JK1、JK2應該使用鍍金的產品，但充電插座JK3就無所謂了，一般的產品就行。
    所有普通電容都使用德國WIMA或ERO產品，耐壓63V，而電解電容都用Philips產品，耐壓不限。所有的電阻都採用美國CGW，功率為1/4 W。
    LED1裝在面板上，做電源指示燈用，採用中3mm的高亮度藍色發光二極體，在1mA下已經很明亮了；LED2僅僅作穩壓管使用，安裝在電路板上，所以任何型號的紅色、綠色發光二極體都可使用。D1、D2是為了降低電池電壓而加入的，可以選用一般的1N4148，D3也一樣；Bat1和Bat2是兩節小型鋰電池，其標準端電壓為3.6V，電壓範圍在2.7～4.2V之間。指示電路由於串入了LED2和D3，再加上LED1的壓降，當兩節電池的總電壓降落到接近5V時，發光管LED1的亮度就大幅度減低了，指示電池應該充電了。
    電源開關也應該使用ALPS的開關，筆者用的是美國的自鎖型2×2產品。至於鋰電池的型號，可以根據讀者的條件自行選取，筆者用的是AA尺寸650mAh容量的產品。其實也可以採用4節AAA氫鎳電池供電，把D1、D2去掉。由於該放大器的耗電很低，所以充一次電可以使用很長時間。

三．安裝製作
    下面要介紹的是這款放大器的製作。整個電路設計成圖2所示的印板，就可以將全部元器件安裝妥當。
 
    至於機殼，任何結構的機殼都可以採用，只要它足夠堅固，具有屏蔽作用。具體的外形，根本沒有限制，讀者可以任意發揮自己的想象力。筆者使用的材料主要取自老式的5.25英寸硬碟碟片，這是一種直徑為中125mm，厚度為2mm的高精度鋁合金碟片。表面鍍有金屬磁性層，光澤奪目，光滑平整，堅硬不易變形。用鋁片和M2的沉頭螺栓把它的中心孔堵住備用。以兩片碟片作為放大器機殼的頂板和底板，再取一條鋁型材，用鋼鋸和銼刀按圖3所示的形狀尺寸加工，然後用M2沉頭螺栓固定上下碟片，就構成了一個形狀像飛碟一樣的小巧的機殼。
 
    如果讀者希望該機方便放置在檯面上使用，還可以在底板上加固3隻腳釘。電路板也是用螺栓固定在機內的，反向安裝，器件置於下面。電位器軸、3隻插座，電源開關和LED燈都通過面板和背板的相應孔伸出，如圖4所示。
 
    這隻小耳放主要為CD隨身聽設計，購買一隻適合的雙層小皮包，分別把CD機和耳放裝入兩個夾層，然後用兩端帶有雙芯插頭的短屏蔽電纜連接CD機的線路輸出和耳放的輸入，就完成了整個設計，你就可以像使用隨身聽一樣。在路上用Hi-Fi耳機欣賞音樂了。

四．測試評價
    這個小巧的耳放表現如何呢?這是大家最關心的。筆者沒有更專業的儀器，只用信號發生器和示波器簡單地測試了一下。給耳放接上阻抗250Ω的拜亞動力T931耳機，調節信號發生器，使其輸出電平為100mV正弦波，在10Hz～80kHz的頻率範圍內，放大器的輸出始終在1V，沒有絲毫衰減，用肉眼看不出任何失真；從80kHz開始到100kHz，輸出幅度逐漸下降到800mV，仍無失真；超過100kHz，輸出下降較快。然後筆者用400Hz信號，逐漸加大輸入電平，當輸出達到2V時才出現削波失真，此前波形一直完好。
    筆者又採用方波信號作進一步測試。輸入100mV/1kHz的方波時，輸出波形非常標準，輸入10kHz/100mV的方波時，可以看到輸出波形的前後沿出現了些許的延遲。整個測試結果令人非常吃驚，筆者沒有想到這樣一塊低壓電路竟有如此優異的性能(註：以上測試是在電池剛充滿電、端電壓在4.2V時測得的結果)。
    最後把耳放連接筆者的Panasonic SL570的CD隨身聽線路輸出，播放了一曲《加州旅店》，感覺頻響寬闊，低頻強勁有彈性，高頻纖細綿密、層次分明。音量在電位器開到一半時就不能忍受了，效果比CD機直接推動耳機音質好得太多了!
    說到不足之處，筆者覺得TDA1308的雜訊電平比不過優質的運放LT1028，大概與AD827、NE5532N接近或稍大，在沒有信號的情況下你仍然可以聽到微弱的雜訊。