DIY耳机功放 耳放制作

作为耳机爱好者,高阻抗耳机是不可少的。高阻抗耳机相对普通耳机有不少优势,高音质自然是居首。然而高阻抗耳机正如它的名字所指出的,阻抗比较高,不少都是200欧以上。拿普通手机或者电脑的内置声卡来听音乐,高阻抗耳机音量比较小,声音有一种打不开的感觉,发挥不了高阻抗耳机的优势,甚至没有普通耳机的听起来效果好。

但是,如果给高阻抗耳机配一个专用的耳放,也就是耳机的功放,高阻抗耳机立即有了发挥的空间。桌面Hifi的高音质享受,令人会有爱不释耳的感觉。

本文详细介绍了自己动手做一台耳机功放。先看看成品的耳放:

IMG_6565.HEIC.JPG

机箱是标准铝壳,前后面因为要开孔,选择使用3D打印机打印另外设计的前后盖板。下图是前面板的模型:


box_front_panel.jpg

用3D打印切片软件切片,层高设置为0.15,高精度打印。


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打印出来的效果,用的是丝绸金PLA打印材料。打印温度210度。


IMG_6530.HEIC.JPG

耳放有不少经典的设计,我选择了比较知名的cMoy耳机放大器电路。CMoy是一个源自其发明者Chu Moy先生。cMoy电路的原理图如下:


cmoy_headphone_amp.jpg

我选用的运算放大器为OPA2312, 这是一款音质相当不错的运算放大器。运算放大器需要提供双电源,上图的原理图中使用了两个电阻分压,中间点为接地。

为了耳放更好的工作,我挑选了几个不同的电源,最开始使用常见的12伏电源,例如电视机顶盒的电源。但发现不能驱动OPA2312, 但是对NE5532运放却能很好的工作。最后选择了一个专门为音箱设计的24伏电源,额定电流达到8A。因此这个电源的功率是将近200瓦,显然耳机功放用不了这么大的功率。但足额功率的电源一个好处是它也可以拿来做客厅音箱的电源使用。这个电源采用了一个大的电容,断电后指示灯还能亮1,2分钟。


power_supply02.jpg

电源对于一个音响系统太重要了,一般选择线性电源,比如使用一个大而重的环形变压器,在这个耳放项目中,我用的这个电源是开关电源,但是这个电源使用了复杂的电路对电源进行了优化,输出质量已经很不错了。在耳放电路的电源部分,我采用了一个专门的电源模块将电源转换为正负双电源,输出端再并联两个470uF的音频专用电容。最后的耳放基本上是零噪音,对电源的处理应该起了一部分的作用。

Mornsun金升阳 电源模块:


mornsun_power_module.jpg

修改电源模块后的电路图:


headphone_amplifier_schematic01.jpg

电源部分:


headphone_amplifier_schematic_power.jpg

耳放开机时会有一个冲击电流,对耳机有一定的副作用,因此有必要提供一个保护电路。 保护电路利用一个继电器,再开机几秒钟之后再接通耳机的电路,对耳机起到一个保护的作用。

耳放的电源使用不少高容量的电容,因此关机后能继续提供一定时间的电源,保护电路的另外一个作用就是关机瞬间切断耳机的电源,提供更好的使用体验。

下图是耳机保护电路的原理图:


headphone_amplifier_schematic_protect.jpg

运放后端输出的左右声道分别串联了一个1000uF的音频专用电容,因此不需要对耳机进行直流检测保护了。

耳放的电源除了上文说的12伏不能使用外,一般的18伏,19伏都可以使用(需要内正外负的5.2插头)。耳机保护电路部分的电源直接从电源输入取,因为选用的电源是24伏电源,因此使用了一片LM7815稳压电源芯片转换为15伏电压,为继电器稳定工作提供保证。

继电器选用了富士通的RY12W-K:


RY12W-K.jpg

为了耳放的外观,音量电位器采用了旋转的拨盘方式,因为调节音量使用的频次并不太高,因此没有采用大的旋钮。

把外围的耳机插座,电源插座,开关加上,一个耳机放大器基本成型,可以进行PCB布线了。

headphone_amplifier_PCB_01.jpg

除了一般电子工程师考虑的电路性能之外,PCB布线和处理Word文档有点类似,很多的左对齐,居中对齐等。

做出来的PCB板,紫色很酷炫。


tom_audio_pcb.jpg

焊接上元器件:


IMG_6584.HEIC.JPG

装入机壳:

IMG_6582.HEIC.JPG

IMG_6555.HEIC.JPG

前后面板因为是3D打印件,因此内部贴一层铜箔,防止外部的电磁干扰。


IMG_6577.HEIC.JPG

装机后工作的样子:


IMG_6567.HEIC.JPG

美妙的音乐就从这个盒子里流淌出来...Enjoy!

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