DIY A 类 MOSFET 耳机放大器
| 乔瓦尼·米利塔诺 |
DIY A 类耳机放大器
我对电脑声卡驱动我的 32 欧姆 Grado SR80 耳机的方式并不感到兴奋，我决定为自己打造一个用于办公室的台式耳机放大器。在这种情况下，我有足够的电压增益，但使用好的耳机，声卡的气体就耗尽了。此放大器仅适用于输入信号不需要电压的设置 amp升压（例如前置放大器、mp3 播放器或计算机的输出）。该放大器将提供充足的电流来驱动更多类型的耳机。
这是一个简单的自己动手 （DIY） 耳机放大器项目，主要遵循 Greg Szekeres 的 A 类 MOSFET 耳机驱动器项目，并在某种程度上模仿 Mark 的 DIY A 类 2SK1058 MOSFET 放大器项目。放大器概念很简单，遵循典型的单端 A 类电路，使用有源恒流源 （CCS） 代替无源电阻器。CCS 使电路的效率比使用无源负载电阻器时的效率提高了一倍，最高可达 25%。
图1：基本A类放大器原理图
有几点需要注意。FET跟随器电路将能够提供高电流，但电压增益将小于1。该放大器仅适用于输入信号不需要电压放大的应用（例如 mp3 播放器或计算机的输出）。此外，像这样的简单单端电路将没有电源纹波抑制，因此电源中的任何噪声都会直接通过放大器。因此，您需要使用稳压电源。可以从 Radio Shack 购买合适的廉价稳压（壁疣）电源。10-20VDC 和 750mA 应该没问题。
该耳机放大器项目的原理图如下图 2 所示。本例中使用了IRF610 MOSFET，但可以使用多种FET器件来代替它。我在 IRF510、IRF610、IRF611、IRF612 和 IRF710 上取得了成功，所有这些都效果很好。您需要远离 IRF530 或 IRF540 类型（常见于电源中），因为高点会严重下降。使用普通 LM317 稳压器的简单应用，将其配置为非常精确的 CCS 装置，以消耗 250mA。
图 2：IRF610 A 类耳机放大器原理图
结构 – DIY A 类 MOSFET 耳机放大器
这款耳机放大器主要放在我工作时的办公桌上，因此它需要适合办公环境。幸运的是，我有一个没电的 Plextor 外部 CD-ROM，它可以成为完美的外壳，并很好地融入我的桌子上。更好的是，它的背面已经有一个电源开关、电源适配器插座和 RCA 输入，以及一个正面的耳机插孔。完善！您在背面看到的开放孔是 USB 接头所在的位置，但我之前曾为另一个项目抢救过它。
照片 1：Plextor 外部 CD-ROM 外壳
该放大器采用 Radio Shack （1.75-276） 的 ~148 英寸方形原型板构建，但任何板都可以工作。我只使用了手头的零件，你可以看到我没有使用任何精品零件。普通（但匹配）金属膜电阻器、1uF 聚酯薄膜输入电容和输出端的 0.47uF 聚丙烯旁路电容。0.1uF去耦电容器也是聚丙烯。有些人可能更喜欢使用更高质量的输入和旁路电容，这应该会改善声音。您可以使用碳电阻器，但我建议您使用金属薄膜，特别是对于 CCS，因为它们比碳具有优越的温度稳定性。
照片 2：Protoboard 上的 DIY 耳机放大器
散热器是从各种死掉的部件中回收的。较小的散热器约为 1.75 英寸见方，只能适度发热，但请记住，散热器连接到金属机箱上，这也有助于散热。确保将 MOSFET 和稳压器与散热器隔离。
照片3：耳机放大器的构造
耳机放大器首先使用非常低电压的稳压电源进行测试（冒烟测试）。通过改变100k可变电阻器来设置偏置，直到MOSFET的输出侧（源极）处于电源电压（漏极）的一半。您需要在最初的几个小时内检查和重置偏差几次，因为当一切都稳定下来时，它会漂移。该放大器在 10 到 20VDC 之间工作良好，但在 13V 及以上电压下似乎工作效果最佳。在调节供应的情况下，没有听到嗡嗡声。不受监管的供应情况并非如此。
照片 4：耳机放大器的构造
接下来，我有机会试用我的新 USB 示波器。它是一个DSO-2150，是一个双迹线示波器，带宽为60MHz，最大采样率为150MS/s。对于那些对此类示波器感兴趣的人，这里有更多关于我使用 DSO-2150 USB PC 示波器的体验的信息。我检查了正弦波响应，正如预期的那样，在 20Hz 到 20kHz（我的函数发生器的极限）范围内结果都很好。下面是 100Hz 和 4800Hz 时方波响应的两个屏幕截图。
照片 5：100Hz 方波响应
图6：4800Hz方波响应
顶部走线（绿色）是输入波形，底部走线（黄色）是输出。我的信号发生器不是很好，这反映在输入波的质量上。如果将输入电压与输出电压进行比较，您会发现电路的增益约为 0.8。正如您在 100Hz 迹线中看到的，方波响应略微倾斜但稳定。随着频率的增加，倾斜逐渐减少，超过大约 300Hz，方波响应非常好，最高可达 20kHz，这是我的信号发生器的极限。由于音乐主要由正弦波组成，因此这不是问题，因为正弦波响应在整个可听范围内都很好。
最后的润色是将 CD-ROM 面板环氧树脂涂在铝板上，然后将外壳重新组装在一起。由于将使用 mp3 播放器或计算机来控制音量，因此放大器上没有电位器。CD-ROM 中的原始音量控制旋钮被切割并粘在适当的位置。
图7：光盘面板
照片8：成品A类MOSFET耳机放大器
第二层 – A 类 MOSFET 耳机放大器
更新 – 2013 年 12 月。下面的照片显示了我构建的第二个放大器。这个版本的 A 类 MOSFET 耳机放大器具有非常高质量的 PCB，由论坛成员制作并作为礼物送给我。
图9：A类MOSFET耳机放大器的PCB
对于我使用的电源，是来自旧笔记本电脑的 20VDC 电源。20VDC 使用基本的 LM317 可变电源电路调节至 16VDC。这使得该放大器电路所需的超静音电源。
Photograph 10: Class-A Mosfet Headphone Amp with LM317 Regulated Power Supply
The headphone amplifier was built into the enclosure from some sort of old Dolby processor (1990s) that I had to modify slightly. Plain RCA jacks are used for input source. For the headphone output I am using a Neutrik Locking 1/4″ phone jack. This is a very good quality 1/4″ locking jack and I use these all the time in my builds.
Photograph 11: Second Finished Class-A MOSFET Headphone Amplifier
Sound – Class-A Mosfet Headphone Amplifier
For a simple single-ended amplifier design, the sound is pretty good to my ears. The amp drives my Grado SR80 headphones with ease, while my portable mp3 does not. I even prefer the sound compared to the built-in integrated headphone amp on my NAD C162 preamp. See the forum for more photographs and discussion about the DIY Class A MOSFET Headphone Amplifier project.