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便携式耳放+24Bit/96KHz USB DAC制作

时间:2012-4-18 14:12:05 点击:

  核心提示:最近入手了台艾美特TF-10耳机,用MP3和电脑的输出接这个家伙肯定是推不动的,声场打不开,软弱无力的......就上TB找相关的便携式的耳放。数一数进口或国产的牌子真多,知名度好的有加拿大-GOVI...

最近入手了台艾美特TF-10耳机,用MP3和电脑的输出接这个家伙肯定是推不动的,声场打不开,软弱无力的......就上TB找相关的便携式的耳放。

数一数进口或国产的牌子真多,知名度好的有加拿大-GOVIBE、美国-RSA、PICO、ALO还有IBASSO,但是不尽人意,就是价格昂贵,伤不起啊。原本看好加拿大-GOVIBE VULCAN+ 便携耳放,也听过,非常合口味,就是价格偏高;于是朋友就建议,掏钱买一台这么贵的耳放倒不如自己DIY一台。

除了必备的基本功能、一定的音乐效果、还得要一个漂亮的外观,除了出差或者散步,我经常会用手提电脑,边做事边听音乐也是一件乐事,所以,USB DAC这个功能也要加到耳放里面。

一来,既可以改善电脑播放的音质,二来又可以满足自己的听感,以下是我对这台便携式耳放的构思和一些仿真图片。

一、电路、功能构思

耳放采用电池供电,方便携带,电路分为五部分组成:

1、USB DAC部分

WIN7和Vista的系统USB支持24Bit/96KHz音频格式输出,用TI的TAS1020B还是用TENOR TE7022接收呢?由于TE7022的货源不好找,价格也偏贵,考虑方便采购,最终采用TAS1020B+WM8740组成USB DAC解码部分。

2、耳机放大电路设计

a、放大电路采用OP+BUFFER结构,输出可以驱动16欧~300欧的耳机,初步确定不失真输出功率32欧(RMS  500MW)300欧(RMS 270MW),PCB板上OP设计成可以更换单、双运放,不同品牌的芯片,搭配出来有不同的听感,同时也更好地搭配耳机;


耳放电路图

b、BUFFER电路部分采用分立元件组成;(个人因素特别喜欢,因为三极管可以调节输出电流,更好地配合耳机 )

c、专门配置BASS提升开关;

d、专门配置增益开关(放大倍数):低增益适合低阻抗或者高灵敏度耳机,高增益适合高阻抗或者低灵敏度耳机;

e、如图为耳放电路和仿真波形,有错的地方请大家指出,共同合力做好这台耳放。


图为1K、20K、10Hz~1MHz仿真波形和扫频曲线

3、电源部分

其构思要做到全面照顾大小耳机,首先应付的是高阻抗300欧等耳机系列,所以电压方面决定要做到正负15V,要控制机子的休积之余达到正负15V供电是非常难实现的项目,如果使用锂聚合物电池需要8颗,考虑到充电安全、便利、空间等问题,最后确定使用3节锂聚合物电池供电,透过成熟稳定的PWM的控制芯片与高频变压器组成升压电路结构,将12.6V电压逆变出双15V交流,再经二极管整流然后采用LC电路进行滤波再供电给耳放。

4、电池充电电路采用LM317恒流充电,电流设定在300mA左右充电。如果电池容量为1200mA,那么充电时间在4~5H左右,当电池充满时,指示灯会熄灭。

5、耳机保护、电池保护和升压保护电路

a、耳机保护电路:每次上电,保护电路会自动检测,在没有故障的前提下输出继电器延时10秒左右动作,在这10秒内,如果保护电路检测到机器有问题,输出继电器不会动作,将耳机和耳放完全隔离,防止烧耳机;

b、电池保护电路:采用高性能的保护芯片,防止每颗电池过放、过充、过流保护;当电池放电到9V会自动关断,这时就要充电了,当电池充电满到12.6V也会自动关断;

c、升压保护电路:自动检测输入电压,如果电压超过额定电压会自动关断,防止电压过高,烧坏器件,低于额压电压也会自动关断。

二、外观设计
 


3D效果图粗糙地画了一个

三、PCB板设计

划分为三部分,一是USB DAC部分,二是电源部分,三是放大电路。PCB板已经绘好,发出去打样。

1、收到PCB板,开工焊接器件,花了一天的时间。


PCB顶层图片


PCB顶层图片

2、板子上电前,先用放大镜看过一次有没有地方连锡或者焊错器件,通电后目测了板子有没有异常情况出现,再用手去感应下器件有没有发热,以上这两种情况都没有,就可以开始做简单的调试和测量。

电源部分根据电池放电过程,做了个实验:用外接可调电源从12.6V慢慢降到9V,这个过程中用数字表测量正负电压变化,电压是从15.2V降到12.2V。电压正常后,关电再把OP插入,上电测量耳机输出口的直流电位0.05mV正常,保护电路也正常工作,在输出级接入实验电压,保护继电器动作,最后从输入口插入测试信号,简单做了32~300负载的测试。

耳放工作一切正常后,接上电池后,测量电压正常后,分别做过流测试,将电池输出短路,保护芯片立刻关断,然后解除故障,电池输出正常,充电测试,大约4H充满电,充满后自动关断;1200mA的电池大约续航时间为10H左右,至于可以续航多长时间有待进一步放电测试。


正弦波测试波形


方波测试波形


电池安装

3、至于USB部分调试,连接电脑前先外接+5V通电,没有发现异常情况出现,电源供电正常,连接电脑后,电脑会自动检测安装程序。

4、盒子买回来后,前后盖板自己加工。


将耳放装入盒子

5、至此耳放安装完成。

6、至于听音效果,还在调试和初步试听,不过第一次出声,效果不错。


TF-10+耳放+ipod


作者:不详 来源:网络
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