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耳机驱动电路的问题深入探讨,并给出解决方案

耳机驱动电路的问题深入探讨,并给出解决方案
如今在连接耳机放大器时经常听到“零电容”或“无电容”这类炫耀式的强调说法。

目前市场上已经出现了几种这类的解决方案,都是颇为激进地基于几种不同的技术。

这几种解决方案的优缺点并非总是那么明显-颇具讽刺意义的是,相对于过去的传统电路,某些最具吸引力的解决方案实际上还需要更多的电容器,但却在某些方面却具有优势,如功耗,爆破音抑制和启动时间等。

本文将就这些问题进行深入的探讨,并给出解决方案的合理选择。

1.使用电容器的问题
图1所示为一个传统的耳机驱动电路。

其左声道和右声道输出放大器采用一个单电源VDD,而其输出端的直流电压位于电源轨的中点,即VDD/2。

为了消除该直流电压,在放大器后面插入了两只电容器。

图1:传统的耳机驱动电路。

通常使用电解电容或钽电容,而常见的电容值则为220μF。

电路对低频信号的频率响应由这两只电容器的容值和耳机的阻抗共同决定,而低于截止频率fc的音调被衰减。

对于220μF的电容值来说,当采用的耳机阻抗为16欧姆时,电路的截止频率为45Hz,而当所用耳机的阻抗为32欧姆时,该截止频率则降到22.5Hz。

不期望采用低于220μF的电容值,因为这将提到电路的低频截止频率,导致低音部分的损耗,这是一个难题,即便是采用目前最先进的信号处理技术,该损耗也只能是得到部分补偿校正。

虽然电容器制造技术也在不断地提升和改进,但仍落后于由于摩尔定律所导致的消费电子体积快速减小和成本快速降低的步调。

其结果是,仅仅这两只220μF的电容器就占据了个人媒体播放器或手机电路板上的绝大部分空间。

如今,尽管在电容器的物理尺寸、高度以及成本等方面可以取得一些折衷,但传统的解决方案最终还是无法满足绝大多数应用的要求。

这就是图1所示电路存在的主要问题。

这种电路在启动时还存在另一个不太明显的问题。

启动前,所有的电路节点上的电压都是。

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