耳機放大器的要求
---耳機放大器主要用于使攜式音頻裝置中,，它與其他便攜式電子產(chǎn)品一樣,，要求器件具有低工作電壓、低功耗,、小尺寸封裝,。耳機放大器還有自身的技術參數(shù)要求，要求總諧波失真加噪聲(THD+N)小,、電源變動抑制率(PSSR)高,、信噪比(SNR)高、效率高等,。不同的放大器還有不同的附加功能,，如內(nèi)置數(shù)字音量控制、內(nèi)置DAC等,。具體性能指標如下,。
● 輸出功率POUT
---耳機放大器輸出功率較小，一般為20～100mW(實際輸出功率與工作電壓大小有關,，并且與負載電阻大小及THD+N大小有關),。立體聲耳機的負載電阻一般為16Ω或32Ω，負載電阻小的輸出功率大一些,。
● THD+N
---THD+N的指標一般在0.01%～0.2%的范圍內(nèi),，Hi-Fi級則小于0.01%。該指標與負載電阻RL大小及輸出功率POUT大小有關,，若RL不同,、POUT不同，則其指標有較大差別,。例如,，同一耳機放大器，在RL=32Ω,，POUT=12mW,，f=1kHz時，THD+N=0.006%;而在RL=16Ω,、POUT=15mW,，f=1kHz時，THD+N=0.015%,。所以在比較不同耳機放大器的THD+N指標時,，必須在基本條件相差不多時才有可比性。
● SNR
---SNR一般在60～90dB范圍內(nèi),，其大小與POUT有關,，有一些產(chǎn)品的SNR可達到100dB左右。
● PSRR
---PSRR高的耳機放大器,，其性能受電源電壓變動的影響小(PSRR高的放大器可以不需穩(wěn)壓電源供電),。PSRR一般為60～80dB,，性能好的可達90dB?！ ?/p>
降低工作電壓
---為減小便攜式產(chǎn)品的體積和重量,，最有效的辦法是采用能量密度高、體積小的鋰離子電池,，但鋰離子電池價格貴,。采用1～2節(jié)堿性電池或充電電池來供電，則制造和使用成本會減少很多,。近年來,，一些廠商開發(fā)出僅用1節(jié)電池供電的耳機放大器(1節(jié)5#或7#堿性電池或鎳氫,、鎳鎘電池)更受到消費者歡迎,，其工作電壓為0.9V～1.8V，既可用1節(jié)堿性電池,，也可用1節(jié)充電電池供電,，使一些低檔MP3播放機的成本大幅下降，銷售量隨之大增,。
---由于是單電源供電,，耳機放大器輸出的電壓幅值受到工作電壓的影響。雖然可采用輸出滿幅值(rail-to-rail)的放大器,，但1V工作電壓的輸出總是小于1V,。
---為了降低工作電壓，還要保證足夠大的輸出電壓幅值,，在耳機放大器中集成了一個電壓反轉(zhuǎn)的電荷泵電路,，使輸入的VDD轉(zhuǎn)換成-VDD，則耳機放大器由單電源供電變成正負電源供電,，輸出電壓幅值增大了一倍,，如圖1所示。
減少外圍元件的措施
---德州儀器公司的TPA611xA2耳機放大器的典型應用電路如圖2所示,。放大器內(nèi)部的兩個325kΩ電阻組成分壓器,，提供兩個通道運放的偏置電壓(1/2VDD)，并有關閉控制(SHUTDOWN)端(低電平有效),，實現(xiàn)關閉放大器,，使耗電小于10μA。
---減少外圍元件,，不但可節(jié)省印刷電路板面積,，還能改善性能。圖3所示是德州儀器公司2004年8月推出的耳機放大器TPA4411的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外圍元件,。TPA4411采用固定增益(AV=-1.5V/V),，無需輸出隔直電容器,，簡化外圍元件，并且有如下的優(yōu)點：減少PCB板面積;降低元器件成本;改善THD+N性能;無需考慮輸出電容器對低頻響應的影響,。圖2與圖3相比,，減少了4個增益設置電阻，省掉兩個輸出電容器,。
---為解決不同音頻裝置對放大器增益的要求,，美信公司(MAXIM)于2004年11月推出了耳機放大器MAX9725，有不同增益供用戶選擇,，MAX9725A,、MAX9725B、MAX9725C和MAX9725D的增益分別為 -2V/V,、-1.5V/V,、-1V/V和-4V/V。從圖1中也可看出新型耳機放大器減少外圍元件的情況,。
增加附加功能
---性能良好的耳機放大器中一般有關閉控制,、過熱保護及短路保護、抑制開機/關機噪聲(咔啦聲及爆裂聲),、靜噪籌功能,。新型耳機放大器還增加了其他附加功能，如數(shù)字式音量控制(有I2C接口及數(shù)字音量電路),、內(nèi)置DAC,、左右通道線輸出等。
---MAX9850是美信公司2004年11月推出的帶DAC的耳機放大器,，并有立體聲線輸出,。該器件采用單電源1.8～3.6V供電;在1.8V供電時可輸出30mW;無需輸出電容;PSRR在1kHz時為91dB;時鐘頻可達40MHz;靈活的I2S兼容數(shù)字音頻接口;I2C耳機音量及靜噪控制;立體聲線輸入及輸出;無咔啦聲及爆裂聲;兩線制(I2C)兼容控制接口;28管腳QFN封裝。該器件主要應用于MP3播放器,、便攜式多媒體播放器,、手機、智能電話,，便攜式DVD等,。
---MAX9850的典型應用電路如圖4所示。圖4中,，立體聲耳機可插入HPL,、HPS、HPR耳機插座中,。另外,，由OUTL、OUTR線輸出經(jīng)0.47μF輸入電容器,，輸入到MAX9701功率放大器,，驅(qū)動左右兩揚聲器,。
---日本JRC公司推出的NJW1109是一種有電子音量控制的耳機放大器，圖5是該器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,，由微處理器經(jīng)SDA,、SCL來控制音量。該器件內(nèi)置1/2V+偏置電路(Bias)在Vref端外接10μF旁路電容,。INa,、INb為音頻信號輸入，OUTa,、OUTb為兩路輸出(接立體聲耳機),。SDA為I2C總線數(shù)據(jù)輸入，SCL為I2C總線時鐘輸入,，ADR為I2C總線從地址選擇端,。該器件有14管腳DIP封裝、DMP封裝及SSOP封裝,。
采用D類高效放大器
---D類開關型音頻放大器的效率高,，一般用于輸出功率為數(shù)瓦或數(shù)十瓦的功率放大器中,。為了延長電池的壽命,，減少功耗，在新型移動電話,、PDA,、便攜式音頻裝置中也采用了這類放大器。例如,，美國國家半導體公司在2004年5月推出的LM4666是高效立體聲1.2W開關型音頻放大器,，在工作電壓為3V，負載電阻RL=8Ω,，輸出功率POUT=100mW時,，其效率典型值可達79%。典型應用電路如圖6所示,。
---該器件特點包括：無須輸出濾波器;可選擇6dB或12dB的增益;外圍元件少;有“咔啦”,、“爆裂聲”抑制電路;有微功耗關閉控制;有短路保護;小尺寸14腳SDA封裝。增益選擇(GAIN SELECT)端接高電平時增益為6dB,，接低電平時為12dB,。SHUTDOWN端接低電平時為關閉。