Today's the day

向软件大牛炫耀我会焊单片机,向硬件大牛炫耀我会写 Rails,向软硬件大牛炫耀我生物,向软硬件生物大牛炫耀我会折腾期货 -_-bbb

自制全分立元件 OP 式耳放

上次的简易的耳放制作完成之后,兴趣也被勾了起来,正好继续补习模电的知识,顺便把这个耳放加强一下吧~

前级完全 OP 化了,在洞洞板上和雕刻板上尝试了好几天才把这个电路正确运行起来,虽然里面还有一些疑惑,不过经过这么一折腾,比看书的认识深多了。

全部用了分立元件,连稳压器部分也只用了三极管和稳压管,只要外接一个 24V 的电源,通过稳压器稳压后到 20V 左右,就可以使用了~

一般来说功放都是设计成正负双电源的,网上搜到的设计图也都是如此,但是为了省事,就用了单电源,用中点当做零点,所以 20V 单电源相当于 +10V -10V 的双电源,我也不知道图中的偏置方法是否正确,总之运行得还不错~

 

最终的外观相当华丽~    本来想用廉价电容来焊,但是发现手上的廉价电容都是 16V 耐压的,无奈只好拿出很久之前买的发烧电容(50V 耐压),最后就成了看上去很奢华的耳放了。

废了相当大的功夫焊接完毕,非常走运没有什么问题。听感比上次的廉价耳放好多了,声音非常平衡,导致感觉有点冷 :D。

不过还是有点小遗憾,电源部分忘了一个误差电容;右边中间的两个三极管离得太近了,装上散热片就快靠在一起了,而且正好是一个 +20V 一个地,安装的时候不小心用剪刀短路了一下这两个散热片,结果打了一个很大的火花,剪刀的一个尖还粘在了一个散热片上,太汗了……

此外为了调节音量,输入那边搞了一个双联的电位器(左边中间那个旋钮),但是这个电位器精度太低了,满值 10K,转到中间左右,两个值一个 5K,一个 5K4,误差快 10% 了,老有心理作用觉得两个声道不平衡,所以最后干脆拆了下来。

静态总电流 100mA 左右,功放管很烫,不过加了个小的散热片之后就比较温了,这个应该算作什么类的放大器呢?A 类?B 类?AB 类?目前对这个分类概念也不是很清楚。

为了测试耳放,还给 ER4 配了一条高阻线,说是高阻其实也只有 80 欧而已。原来一直觉得换线会改变声音是胡扯,但是这次换上高阻线之后的确声音有变化,声场变大了,层次更清晰了。原因不是很清楚,大概是阻抗可以抵消掉耳机的部分容性或感性负载的比例的吧,这样就可以让输出更加线性;另外高阻抗强制输入端必须提高音量,这样底噪占得比例也会变小。

有机会把前级改成集成的 OP 芯片看看有没有区别,自我感觉应该差别不是很大。虽说差分对三极管如果没有精确配对会带来误差,但是 Vbe 的差别虽然被放大,因为在单电源的情况下输出有电容耦合,所以直流的部分并不会被输出。hFE/Ic 之类的差别,可以被发射级电阻抵消大半,所以即便不如 OP 也不应该很明显的听出来才对。 至少用分立元件总体噪声会少,频率特性应该也会变好,此外也可以自由在各个部分选择特殊的三极管或者灵活的设计。我估计着,如果在差分部分用上孪生对管,再在各个部分用上用上高品质的三极管,最终的效果应该会超过 OP 才对,也许 HIFI 级别的功放里面都有大部分的分立元件,也是因为如此吧。

以这个东西为标志,模电三极管的补习算是告一段落。

以后就用这个耳放听歌了~ :D


 

接下来继续补习其他的东西……汗

趁着春节前的工作日,赶紧买了一些电感和 pF 级别的电容,春节期间看看高频的内容吧,这部分貌似也挺好玩的~

 

自制耳机放大器

看了半个月的模拟电路,今天做了第一个模拟电路的玩具 -- 一个耳机放大器~

其实这个电路是驱动低阻的无源音箱用的,但是手上没有:(。

电路板早就打样了,只不过今天中午才收到,下午焊上测试了一番,效果相当不错~ :D

左声道原理图(右声道相同):

大牛们请无视,因为目前就学习到这里,所以只能弄出这样的电路,并且基本是抄书。

5V 就可以工作,高了更好,只要不超过电容的耐压值,3.8V 以下就要被削波了。15V 下驱动 8 欧负载理论上可以输出 0.5w 以上。

成品:

使用兆信的稳压电源输出 5V ~ 15V、电池(4x1.5v)、USB 电源(再经过自制的稳压器),都可以很稳定的工作。

手上只有 ER4p 和 HD570 这两个耳机可以测试,都不难推:(,所以只能测试下音质效果。测试下来效果令人满意~ 原来曾经用过一个铁三角的廉价耳放,听上去效果没什么差别 :D。

总结:

无信号下噪声很低,是因为只有一级放大的缘故。不过插上耳机,还是会听到一些“沙沙”的噪声,主要来自信号线和音源的噪声,因为前级的电压放大把噪声也放大了,铁三角的那个耳放也有同样的现象。这个看来只有改善传输线和音源的品质才行。

原理图中的 C11 就是高音增强电容,想增强高音,就增大这个电容,不过太大了就没意义了(因为全增强了)。如果你的耳机高频很突出,那么可以不要这个电容,不过大部分情况下还是需要的。我开始听的时候,觉得高音太刺耳了,所以就认为 470uF 太高了,后来换成 10uF 的感觉不错,但是最后才发现是因为播放器的 EQ 把高音区打得太高了,把 EQ 调成水平,然后再换回 470uF,就正常了。拿掉这个 470uF,感觉很浑浊。

相比在播放器上用 EQ 拉高高音,使用电容调整的效果就要自然多了,这次自制耳放最大的体会就是这个。但是缺点也是有的,因为噪声也在这个频率区域,所以用电容调整,噪声也会变大:(,用 EQ 就不会有这种状况了。

C8 和 C6 是输入和输出的隔直电容,输入是 10uF,输出是 1000uF。实验的时候犯过一个错误,就是把 C6 也换成 10uF 的,结果发现低音全没了。后来才知道,为什么这两个电容不一样,是输入和输出阻抗不同造成的。

输入阻抗是 R7 和 R9 并联的值,大概 10K 左右,配合 10uF 的 C8,截止频率在 1.6Hz 左右($$f_c=\frac{1}{2\pi CR}$$),对低音信号(最小 20Hz)完全没问题。

输出阻抗其实是耳机的阻抗,比如 ER4p 是 27 欧,配合 10uF 的 C6,截止频率就在 590Hz 左右,自然低音都没了。换成 1000uF 的,到 5.9Hz 就没问题了~

下一步:

这次用的元件都是非常廉价的,第一级的三极管是最便宜的 2N5551,后面的推挽输出也没有配对,随便抓了个 TIP31C 和 42C 来用,电容也都是论斤卖的那种,所以下一步就是更换好一点的原件,看看音质上是不是有提升,也可以一定程度上了解那些音响的“磨机”有没有意义。

另外,这个电路板是上个星期五去打样的,周末出差,回来之后继续看晶体管的书,就看到了负反馈放大和差分放大,后悔没有加在这个电路里面。那么,接下来就是设计更有技术含量的电路吧,看看可否改善音质。

一般的功放,似乎前级的电压放大都是 OP 来实现的,既省空间又稳定。但是我也用 OP 就不好玩了,那么就尝试用分离元件搭个 OP 吧,正好书上也有这部分的内容,看看效果咋样 :D。

迟到的 09 年总结 + 2010 年计划

本来想 09 年 12 月 31 号写来着,但是不知道那天干啥去了,没有写,后来就忘记了,今天赶紧补上。

单片机之年

09 年基本一年都在折腾单片机。除了写代码就是画电路板和焊电路板,从原型到几次改版再到最终产品,再给产品加上外壳和标签,成就感非常大~

虽说还处在入门阶段,但是总体来说是个成功的转行~ ; )

暂别 Linux 之年

和许多人一样,曾经幻想以后用 Linux 作为自己工作和生活的平台,不过 09 年几乎都在 Windows 下度过,因为要用到的所有工具都是 Windows 下的。

虽说开始有些别扭,但是习惯了之后发现 Windows 下也没有预想的那样糟糕,反而因为不用考虑一些折腾的事情(比如 emerge -uD world、编译内核、更新驱动...),从而可以更专心的干自己的工作。

在用 C# 和 WPF 开发了客户端软件的时候,花了一个月看了下 C# 和 WPF,就可以依靠着方便的 VS Studio 开发完一个像样的程序,整个过程畅通无阻并且很舒适。也让我反思作为一个程序员真正的目的是什么,是开发出一个好的程序造福更多的人?还是专注一种工具了解全部的细节?

不过,Chito 的开发还是在 Gentoo 下完成,今后也不会放弃 Linux 平台,只不过目前的重心渐渐转移到网络应用和硬件开发上,相比之下操作系统平台就显得有些无关紧要了。

依旧宅男之年

基本一年都在屋里宅着,而且作息时间颠倒。曾经有一个多月的时间,经常在外面跑,那时候我都有种不再是宅男的错觉了,但是跑完那段时间,马上恢复了以往的生活。

继续顺其自然,这种状态还真让人上瘾 : )。

依旧很穷之年

东西做了不少,赚钱的不多,08 年的时候还想赚了钱去败点东西,比如去买 Mac 啦,换服务器啦,结果这个愿望要平移到今年了。接着努力~


嗯,接下来是 2010 年的计划:

学习模拟电路

原来就很想看,但是没有腾出时间。做单片机的时候,对模拟电路的东西还是能躲就躲。现在要抓紧把这部分内容补上了。

看了晶体管的部分内容,搭了一个放大器,又搭了一个稳压源,觉得模拟电路比想象中的有趣,而且感觉思路又扩宽了很多,配合单片机那些数字的东西,又可以做不少好玩的东西吧~

换个地方宅

宅在家里太不像话,所以争取租个房子换个地方宅吧,也会方便不少,嗯嗯,前提是赚到租房子的钱。

 

目前就这么多,慢慢补上~ :D

宅男必备 -- 脚踏键盘

嗯嗯,作为一名宅男,对着电脑吃饭是一种习惯。不过,可能跟别人不一样,我更加喜欢在吃饭的时候看静态的东西,比如长帖子、博文、漫画之类。

吃包子的时候还好,但是如果是吃面什么的话,看两眼就要腾出手来去翻页,那是相当不爽的。现在,终于做了这个,咩哈哈效果不错~

最贵部分就是这个脚踏板,要 60 大洋,淘宝上买的,这个已经是能找到的最不土的了……相比这个,其他部分的成本可以忽略不计了……

电路部分很简单,一块 M48,和一块旧的 PCB 板,上面引出接口刚好可以连接 USB 接口,和键盘引出口。那块 8 脚的小芯片,只是个 MOS 管,给 PCB 搭桥用,上面顺便有个 TVS 管防静电:

脚踏按钮是四线的,量一下确定分组,PCB 上正好有两个按钮的位置,接上去:

软件用 V-USB 模拟一下 USB 传输,做个 HID 设备,就完成了~

完成的连接图,再来根 USB 延长线,插到主机背后的 USB 接口中,请自行忽略地上的脏土 ^ ^b :

M48 4¥
二极管 x 2 0.3¥
USB 接口 0.2¥
MOS 管 0.7¥
其他元件 0.2¥

电路部分合计只要 5.4¥,可惜那个脚踏板太贵了……

默认的模式是 PageDown 和 PageUp,吃饭的时候看漫画用,此外也可以看 pdf 的时候做连续翻页,Protel 里面的放大和缩小也是 PageDown/Up,在鼠标拖动元件的过程中,通过脚踏板缩放图纸也很方便。

此外,也可以调为 Ctrl+C Ctrl+V 模式,解放左手

因为是 HID 设备,自然 Linux 下也能用,lyanry 出了个好主意,可以做个 Vim 模式,把脚踏调成 Esc 键,这样模式切换踩一下就可以了~

此外,做个老板键也不错~

拿来切换桌面也不错~

玩赛车游戏,设成油门和刹车键也不错~

……

用处很广阔啊~ 

目前的缺点:

1. 太贵,得去找个便宜点的脚踏板。

2. 脚感有点硬,而且声音咔哒咔哒的,夜里估计会很吵,得去找个软的静音踏板。

3. 切换模式得重新烧程序进去,下版搞个切换开关在上面。

Hootsuite 被墙,FuckGFW

同时受难的貌似还有 twittterkr, twitiq, tuite.de ……

是因为今天的垃圾焚烧厂事件吗……

无奈了,多好用的一个客户端啊……

#FuckGFW

我们继续被打败中……