DIY一台HiFi耳机功率放大器 (全开源)
题记: 承诺了许久的新耳放终于OK了,经过几天的试听我对这个新东西还是相当满意的,可以放心的拿出来和大家一起分享了。今天这篇文章我就详细的来介绍一下制作过程,方便想follow的小伙伴能轻松的搞出来,同时也当给2020开源项目做一个小小的里程碑。项目简介
说起这个项目的起源其实是因为壳体,我在工作中的一个项目需要重新选择外壳,于是买了很多各式各样的铝质壳体回来选。选后就剩下了很多,其中有一个大小外观都很喜欢,于是就想画板子给它用起来,这便有了我们这款耳放。这种外壳特别适合做这一类的产品,比我第一款开源耳放的外壳便宜很多。前后面板依旧用PCB来做可以说是完美结合。下面给大家晒一下这款耳放的正面照。
之前有朋友问面板为什么要用PCB来做,其实答案很简单那就是“划算”。面板用PCB来做对于搞电子的再适合不过了,因为我们对PCB是最熟悉的,完全可控。再加上现在PCB打样5元包邮的活动简直完美。如果出去定制金属面板再打上logo,价格将贵的离谱,完全失去了DIY的意义。
前面板从左至右分别是电源钮子开关、开源logo电源指示灯、6.35mm耳机接口、音量旋钮。开源logo电源指示灯的做法是在面板的正反面都铺铜,而把开源logo这块给抠铜,这样其他地方都不透光,只有logo这块透光,里面的电源指示灯就可以把logo照出来了,比把led直接透出来B格高很多。后面板从左至右分别是3.5mm音频输入接口、莲花音频输入接口、DC电源接口。
前面板
后面板
设计细节
这款耳放所使用的方案和我第一款开源耳放是一样的,依旧是德州仪器的TPA6120A2,我对这款IC还是很满意的,也做过好几个成品,包括覆铜板腐蚀做的demo,需要注意的是这个片子假货很多,假货的品质与正品相差甚远。
前置的缓冲润色运放我用的是军规的AD5962双运放,这是我在工作中大量使用的片子,价格不菲,性能优异。大家在制作中没必要用它,完全可以用NE5532或是OPA2604等运放来替代,也会有相当不错的表现。
这款耳放里面我用的是正负12V双电源给运放和功放IC供电,使用金升阳的URA2412YMD-10WR3电源模块将输入的直流电转为正负双电源,在音频领域很多朋友对开关电源一直是很鄙视的,但我从不苟同。好的开关电源是可以将纹波做到很低的,其技术含量比线性电源要高很多,特别是近些年开关电源的发展取得了很大的进步,电磁干扰、纹波、动态响应等问题都有了很大的改善。我用的这款金升阳的模块表现就很不错,至少对于这个档次来说足够用了。
我的手上有很多相当不错的电容,伊娜、松下、尼吉康、日化、红宝石等等,在这个耳放上面滤波部分我都是用的伊娜的10mm*16mm电容,比较巧合的是这个电容尺寸在这个项目上正正好好,电路板插进壳体电容与上壁正好还有1mm的距离,十分完美,再高一点就不能用了。前置信号耦合电容我用的是日化的1uF电容。
电路分析
我的手上有很多相当不错的电容,伊娜、松下、尼吉康、日化、红宝石等等,在这个耳放上面滤波部分我都是用的伊娜的10mm*16mm电容,比较巧合的是这个电容尺寸在这个项目上正正好好,电路板插进壳体电容与上壁正好还有1mm的距离,十分完美,再高一点就不能用了。前置信号耦合电容我用的是日化的1uF电容。
运放部分进行了一倍的信号放大,因为采用的是双电源供电,所以不需要进行电压偏置,比较简单。功放IC部分采用的是官方推荐的配置,没有做太多修改,布线上会有一些考究,整体效果比较满意。
这次我依旧加入了延期启动保护电路,但是对电路进行了一些简化。继电器我采用的是松下的TQ2-12V信号继电器。用它的原因是我在工作中有项目使用,有一些库存,大家也可以采用同类型其他品牌继电器。对于延时启动电路的作用顾名思义就是上电延时接通耳机,因为刚上电瞬间会产生浪涌电流,延时接通耳机以达到保护的作用。
这次我没有加入直流监测电路,原因是我在输出部分加了一个耦合电容,就无需再使用专门的直流监测电路了,也省了很多空间以及器件。
其他部分都比较简单,大家直接看原理图即可,在这里我就不赘述了。
BOM单
上图是这个项目的BOM单,所有器件都是比较常用的,直接可以在淘宝采全。对于壳体大家直接淘宝搜索“82*27-100mm 铝外壳”即可找到。
到这里这次开源耳放项目的介绍就要结束了,希望对大家有所帮助。视频介绍以及这款耳放的云试听我发布在了西瓜视频,大家可以进一步了解。
这里预告一下接下来的开源项目。这次是一款开源游戏机,软件借用arduboy,硬件我给重新设计了一下画了PCB。目前正在制作中,后面依旧我会给出详细的制作教程。
技术文章—双节锂电池供电移动21音响音频放大升压充电
评估音箱档次,听觉感受是重要的一环,也就是俗称的音质体验。提升音质的方式方法很多,比如从电子电路下手提升音频功放输出功率,降低失真度;调整频率响应以补偿扬声器或者腔体某些频点的不足等等。而分频是一种提升音质非常有效的方法。因为针对低频,中频,或者高频这种相对频带较窄的扬声器很好做,效果也很好。但20Hz~20kHz音频全频带的扬声器就较难做得好,或者需要成本很高的材料才能做出效果较好的全频喇叭。采用2.1声道组合属于电子分频的范畴,是提升音箱音质的一贯做法。便携式蓝牙音箱也一样,做成移动2.1声道音箱,也是提升音质效果的一种好办法。尤其是震撼的低音听觉体验是双声道或者单喇叭很难比拟的。
深圳市永阜康科技有限公司推出基于CS8611E单芯片移动2.1声道蓝牙音箱解决方案。采用双节锂电池串联8.4V做电源,再加一个升压芯片CS5036E升压到12V给CS8611E供电,实现20W+2×10W输出;而充电采用CS5090E USB 5V输入两节锂电池串联8.4V充电管理芯片,非常方便。在锂电池为电源的状态下提供媲美传统2.1音箱的听觉体验。
整体功能框图如下:
一. 设计说明:
此方案是20W+2×10W移动2.1音频放大升压充电管理组合参考设计。电源是两节串联18650电池,分为三个主要级:
1,采用CS5090升压型双节锂电充电IC,省掉传统的外接适配器,用一根USB线实现给两节锂电充电;
CS5090E是一款USB_5V输入用于两节锂电池串联8.4V充电管理芯片。内置完整的涓流,恒流,恒压充电过程。最大的特点是输入自适应功能,任何大小电流的USB接口都可以正常充电,最大充电电流1.5A。另外,具备各种安全可靠的保护措施以及充电状态指示,还带了NTC温度控制功能。
CS5090E脚位图以及管脚说明
2,两节锂电池串联8.4V做电源,通过升压芯片CS5036E升压到12V给功放IC供电;
CS5036E是一款内置12A,MOS高效DC-DC升压转换芯片。外围极其简洁,输入电压范围宽3V~12V,效率高达93%以上。限流值外围可调,方便匹配电池。采用EQA16封装,具备过温保护,过压保护等功能。
CS5036E脚位图以及管脚说明
3,音频功率放大芯片采用CS8611E,在12V电压提供20W+2×10W功率输出;
CS8611E是一款2×15W+30W专用2.1声道D类音频功率放大器。先进的EMI抑制技术使得在输出端口采用廉价的磁珠滤波器就可以满足EMC要求。再加上扩频工作模式,FM收音机也获得较理想的收台效果。另外,高达90%以上的效率使得在播放音乐的时候不需要额外的散热器。
CS8611E脚位图以及管脚说明
二.CS5090E+CS5036E+CS8611E+AC6951C整体板原理图
三.CS8611E _2.1声道音频功放部分原理图
四. CS5090E+CS5036E+CS8611E+AC6951C整体板PCB顶层设计图
五. CS5090E+CS5036E+CS8611E+AC6951C整体板PCB底层设计图
六. CS5090E+CS5036E+CS8611E+AC6951C整体板贴片图
七. CS5090E+CS5036E+CS8611E+AC6951C整体板物料清单
八. CS5090E+CS5036E+CS8611E+AC6951C整体板实物图
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