【耳機放大器設計手册】

編輯推薦

包含耳機放大器原理、耳機、電源和介面等知識

聽覺藝術呈現與耳機科技實現的結合

詳細介紹高保真耳機放大器的設計理念和製作細節

富含大量的實驗電路和圖表

一本電路分析、音訊科技方面的專業應用型圖書

內容簡介

本書以耳機放大器為覈心，以耳機、電源和介面為週邊，以聽音感受和電磁相容性為使用環境，深入淺出地介紹了高保真耳機放大器的設計理念和製作細節，以大量的實驗電路和圖表向讀者展現了耳機放大器設計的全貌。 “興趣是探索的動力，動手是最深刻的學習”，這是作者通過本書所宣導的觀念。

本書主要內容包括∶耳機放大器的背景知識、耳機放大器的設計方法、集成電路耳機放大器、低電源電壓耳機放大器、分立元器件耳機放大器、基於運算放大器的耳機放大器、電流迴響耳機放大器、無交越失真的乙類耳機放大器、數位耳機放大器、電子管耳機放大器、耳機放大器的介面、 耳機放大器專用電源等。

本書適合於音響愛好者和從事音訊可擕式電子產品設計的研發人員閱讀，也適於作為工科非電子專業大學生擴展知識面的科普讀物。

作者簡介

王新成畢業於哈爾濱船舶工程學院。 曾在部隊任職，從事飛行器遙測工作。 退伍後曾任北京新奧特集團總工程師，泰鼎多媒體科技（上海）有限公司建築師，現任職瑞芯微電子股份有限公司。 著有：《晶體管收音機中的新技術》《音響集成電路的原理和應用》《非線性編輯技術與應用》（多人合著）《音頻D類放大器的仿真與制作》等。

目錄

第1章耳機放大器的背景知識1

1.1認識耳機1

1.1.1耳機中的電聲轉換器1

1.1.2耳機的特性8

1.1.3耳機的品牌和產地31

1.2認識耳機放大器35

1.2.1耳機放大器的特性35

1.2.2耳機放大器的電路結構37

1.2.3耳機放大器的性能指標38

第2章耳機放大器的設計方法41

2.1電子系統41

2.1.1電子系統的特徵41

2.1.2電子系統設計方法42

2.1.3耳機放大器是什麼規模的電子系統？ 42

2.2音訊訊號的特性44

2.2.1認識聲音44

2.2.2音訊訊號的數位化53

2.3耳機放大器的設計原則70

2.3.1物理原則70

2.3.2聲壓級原則74

2.3.3增益原則76

2.3.4高保真原則79

2.4耳機放大器的設計方法82

2.4.1選擇拓撲結構82

2.4.2穩定性補償方法和優化102

2.5電路的傳統設計方法和工具112

2.5.1電路的傳統設計方法112

2.5.2電路的傳統設計工具114

2.6電路的EDA設計方法和工具123

2.6.1設計和模擬工具SPICE 123

2.6.2建模和計算工具MATLAB 132

第3章集成電路耳機放大器138

3.1集成耳機放大器的概況138

3.1.1與數位信源的連接138

3.1.2電壓增益和輸出功率140

3.1.3電路結構140

3.1.4封裝形式143

3.2虛擬地科技145

3.2.1等電平虛擬地145

3.2.2負電壓電荷泵146

3.3低功耗科技148

3.3.1啞音和待機關斷148

3.3.2 G類放大器148

3.3.3 H類放大器150

3.3.4 I類放大器151

3.3.5 D類和數位放大器151

3.4數位電位器音量控制科技152

3.4.1數位電位器的工作原理152

3.4.2耳機放大器晶片中的數位電位器154

3.5差异化設計155

3.5.1量身定制的耳機放大器晶片155

3.5.2功能創新的耳機放大器晶片157

3.6集成耳機放大器的應用159

3.6.1在普通手機中的應用159

3.6.2在音樂手機中的應用160

3.6.3在無損播放機中的應用163

3.6.4在前置放大器中的應用163

3.6.5典型耳機放大器晶片特性錶164

3.7耳機放大器晶片發展165

3.7.1耳機放大器晶片與音訊OP的比較165

3.7.2耳機放大器晶片的未來166

第4章低電源電壓耳機放大器168

4.1低壓耳機放大器的歷史和現狀168

4.1.1電晶體和運算放大器在低壓下的效能168

4.1.2低壓電器歷程170

4.1.3關於電池170

4.1.4低壓耳機放大器的結構172

4.2低壓運算放大器176

4.2.1低壓運算放大器的歷史176

4.2.2軌至軌低壓運算放大器的電路結構176

4.2.3常見的低壓運算放大器178

4.3實驗低壓緩衝器178

4.3.1運算放大器緩衝器179

4.3.2菱形電壓跟隨器180

4.3.3結型場效應管互補跟隨器陣列181

4.3.4自舉電晶體緩衝器181

4.4直接用電池供電的低壓耳機放大器182

4.4.1運算放大器驅動菱形電壓跟隨器182

4.4.2運算放大器驅動自舉電晶體緩衝器183

4.4.3全分立元器件低壓耳機放大器183

4.4.4集成低壓OP耳機放大器184

4.5使用升壓變換器的低壓耳機放大器185

4.5.1使用一節鎳氫電池的差分耳機放大器185

4.5.2使用一節鎳氫電池的耳機分配放大器188

4.5.3使用一節鋰電池的高阻耳機放大器189

4.6低壓耳機放大器中的特殊電源190

4.6.1把單電壓變換成雙電壓190

4.6.2半壓偏置電源191

4.6.3虛擬地電源192

4.7低壓耳機放大器中高頻開關電源192

4.7.1升壓變換器193

4.7.2負壓變換器195

4.8開關電源設計舉例197

4.8.1把1.2V升壓到±5V的開關電源197

4.8.2把3.7V升降壓到±12V的開關電源200

4.8.3開關電源耳機放大器中的電磁干擾和對策204

4.8.4開關電源在低壓耳機放大器中的優化設計205

第5章分立元器件耳機放大器207

5.1經典功率放大器的電路結構207

5.1.1功率放大器的結構演變207

5.1.2經典功率放大器的基本電路208

5.1.3經典功率放大器的效能209

5.2經典功率放大器的改進途徑210

5.2.1從哪裡入手改進211

5.2.2改進電路的效能212

5.3經典耳機放大器的範例213

5.3.1經典耳機放大器的實際電路214

5.3.2實際電路的改進細節215

5.3.3經典耳機放大器的效能217

5.4兩級電壓放大結構的甲類耳機放大器219

5.4.1兩級電壓放大結構的進一步改進219

5.4.2場效應管甲類耳機放大器的實際電路和效能226

5.5實驗三級電壓放大結構甲乙類耳機放大器230

5.5.1三級電壓放大結構的優勢和缺陷230

5.5.2設計思想和電路結構232

5.5.3三級電壓放大結構的實驗結果236

第6章基於運算放大器的耳機放大器240

6.1音訊運算放大器的特點240

6.1.1運算放大器的黑匣子特性241

6.1.2電壓迴響運算放大器和電流迴響運算放大器242

6.1.3失調電壓和失調電流243

6.1.4增益特性244

6.1.5雜訊特性245

6.1.6失真特性250

6.1.7轉換速率251

6.1.8共模抑制比和電源抑制比252

6.1.9具有代表性的音訊運算放大器253

6.2運算放大器耳機放大器的結構255

6.2.1運算放大器與電晶體的組合結構255

6.2.2運算放大器與集成緩衝器的組合結構255

6.2.3全運算放大器結構256

6.2.4分配放大器256

6.3電壓放大器的設計257

6.3.1直接用運算放大器作電壓放大器257

6.3.2擴展運算放大器輸出電壓的方法263

6.4電流放大器的設計265

6.4.1直接用運算放大器作電流放大器265

6.4.2擴展運算放大器輸出電流的方法268

6.5基於運算放大器的耳機放大器設計實例273

6.5.1電路結構273

6.5.2數位電位器音量控制274

6.5.3低雜訊電壓放大器277

6.5.4畸變校正器282

6.5.5電流放大器283

6.5.6整機電路和性能指標284

6.6耳機放大器中的運算放大器文化287

第7章電流迴響耳機放大器289

7.1電流迴響放大器的電路模型289

7.1.1電路中的四種傳輸函數289

7.1.2電流迴響放大器的電路模型290

7.2電流迴響放大器的基本電路和改進途徑291

7.2.1電流迴響放大器的基本電路291

7.2.2基本電路的改進292

7.3電流迴響耳機放大器電路的演進295

7.3.1用菱形電壓跟隨器的電流迴響耳機放大器295

7.3.2用級聯放大器的電流迴響耳機放大器295

7.3.3用電流鏡的電流迴響耳機放大器296

7.3.4用誤差控制環路的電流迴響耳機放大器297

7.4用電流迴響運算放大器設計耳機放大器298

7.4.1電流迴響運算放大器的特性299

7.4.2驅動低阻耳機的電流迴響耳機放大器307

7.4.3驅動高阻耳機的電流迴響耳機放大器309

7.4.4用複合放大器改進電流迴響耳機放大器的精度310

7.5電流迴響耳機放大器與電壓迴響耳機放大器的對比313

7.5.1在波特圖上尋找寬帶和高速的原因314

7.5.2設計和製作的困惑315

7.5.3學習和理解的過程316

7.5.4是否真的需要一臺電流迴響耳機放大器316

第8章無交越失真的乙類耳機放大器317

8.1關於乙類放大器317

8.1.1乙類放大器的定義317

8.1.2理想乙類放大器的概念318

8.1.3乙類放大器的交越失真318

8.2消除交越失真的方法322

8.2.1消除交越失真的傳統方法322

8.2.2用電橋消除交越失真325

8.2.3用誤差前饋消除交越失真329

8.3分立元器件乙類耳機放大器設計331

8.3.1兩級電壓放大結構的乙類耳機放大器332

8.3.2三級電壓放大結構的乙類耳機放大器335

8.3.3分立元器件乙類耳機放大器的討論338

8.4基於運放的乙類耳機放大器設計340

8.4.1誤差前饋乙類耳機放大器的設計340

8.4.2電抗橋乙類耳機放大器的設計349

8.4.3把50周年紀念版耳機放大器改造成乙類354

8.5乙類耳機放大器的現狀和前景358

第9章數位耳機放大器360

9.1什麼是數位音訊放大器360

9.1.1 D類放大器和數位音訊放大器的區別360

9.1.2 D類放大器和數位音訊放大器的種類和結構361

9.2數位音訊放大器的設計方法和工具363

9.2.1 EDA工具363

9.2.2選擇拓撲結構363

9.2.3計算理想狀態的極限效能364

9.2.4設計工程電路367

9.3實驗類比信號輸入的分立元器件PDM耳機放大器369

9.3.1把離散時間域的模型轉換成連續時間域的電路369

9.3.2用反相器實現單元電路的功能370

9.3.3構建模擬電路372

9.3.4設計實際電路376

9.4實驗數位信號輸入集成電路PDM耳機放大器381

9.4.1數位音訊訊號傳輸介面器件和電路381

9.4.2 AES/SPDIF解調器382

9.4.3音訊數據電平轉換器386

9.4.4 PDM放大器386

9.4.5重建濾波器390

9.4.6電源392

9.4.7控制電路392

9.4.8放大器的效能392

9.5數字類耳機放大器的現狀和未來394

第10章電子管耳機放大器396

10.1為什麼要用電子管耳機放大器396

10.1.1懷舊情懷和文化傳承396

10.1.2電子管耳機放大器的電路結構397

10.1.3電子管耳機放大器的資源399

10.2單級放大器400

10.2.1電路結構401

10.2.2用高互導五極管設計單級耳機放大器401

10.2.3用雙三極管設計單級耳機放大器406

10.3兩級放大器的電路結構407

10.3.1傳統兩級單端無迴響放大器407

10.3.2全域負反饋的接入方法413

10.3.3理想功率放大器的實現方法414

10.4非線性迴響放大器415

10.4.1超三極管的概念416

10.4.2基本單元電路分析420

10.4.3設計要點425

10.4.4實驗電路428

10.4.5從理想功率放大器的定義理解超三極管耳機放大器電路434

10.4.6超三極管與SRPP電路的區別435

10.5誤差校正放大器436

10.6認識輸出變壓器437

10.6.1輸出變壓器的基本原理437

10.6.2輸出變壓器的解析分析438

10.6.3輸出變壓器的設計方法446

10.6.4輸出變壓器的替代方法450

10.7電子管耳機放大器的電源451

10.7.1傳統整流電源451

10.7.2線性穩壓電源466

10.8高頻開關電源487

10.8.1高頻開關電源簡介487

10.8.2乙電電源492

10.8.3燈絲加熱電源498

第11章耳機放大器的介面501

11.1耳機放大器的介面501

11.1.1類比信號介面的種類502

11.1.2數位信號介面的種類502

11.1.3空中介面503

11.1.4控制介面503

11.1.5電源介面503

11.2數位信號介面504

11.2.1 AES3專業介面協定504

11.2.2 S/PDIF介面協定506

11.2.3 USB音訊介面協定507

11.2.4 SD/TF存儲卡協定514

11.2.5連接器和調理電路523

11.3空中介面534

11.3.1藍牙音訊介面535

11.3.2 PuruPathTM和WUSB數位音訊介面557

11.3.3紅外線數位音訊介面557

11.4控制介面558

11.4.1耳機放大器中的控制項目558

11.4.2音量控制566

11.4.3 SPI匯流排578

11.4.4 I2C匯流排580

11.4.5微處理器587

11.5電源介面597

11.5.1耳機放大器中的電源介面597

11.5.2電源適配器599

11.5.3電源連接器600

11.5.4電源干擾604

第12章耳機放大器專用電源624

12.1耳機放大器電源的結構624

12.1.1為什麼要用電池625

12.1.2功能模組的工作原理626

12.1.3選擇電池633

12.2電源路徑管理電路的設計633

12.2.1選擇晶片633

12.2.2週邊電路設定633

12.2.3電源選擇邏輯636

12.2.4電量計電路636

12.3 DC-DC變換器的設計637

12.3.1選擇控制晶片638

12.3.2輸出變壓器的參數計算640

12.3.3輸入變壓器的參數計算642

12.4線性穩壓電源的設計643

12.4.1正電源參數計算644

12.4.2負電源參數計算644

12.4.3穩壓電源的效能645

12.5輔助電源646

12.5.1輔助電源的功能和結構646

12.5.2輔助電源的實例646

12.5.3輔助電源的注意事項648