【原创】DIY简单靓声的甲类耳机功放

[Taotaoba]

托朋友买了一副Shure耳机，SRH840。算不上特别发烧的耳机，但听起来不错。我决定为它做一个耳放，并尝试一下传说中的甲类(class A)功放究竟音质如何。

先收集电路图。DIY，所以简洁至上。好在甲类功放都很简单，最后圈定一个，只用一个MOSFET管和一个LM317。全部元器件加起来不过一,二十个。具体电路出处和说明可见这里：http://diyaudioprojects.com/Solid/IR...Headphone-Amp/

然后照葫芦画瓢，从Digikey买来元器件（网上下了订单，第二天就收到了，真是神速），拿出多年不用的烙铁，一个晚上就差不多弄好了（简单啊）。

迫不及待拿出耳机试听，音源取自我的IBM笔记本电脑耳机插孔。嘿，还真没有让我失望。先看看我老婆的评价：就好像一块布，从我的耳放里听，感觉纤维细一些。

我的感觉是整体声音非常干净，失真非常小，所以听起来更细腻。同时低音非常充沛且不含混。听《加州旅馆》，当鼓点第一次出来时，就感觉一块巨大的石头投进了一个大池塘里，低音随着水波慢慢扩散开来，有力而不乱。（我经常和我儿子跑到安大略湖边，往里面扔大石头。我很喜欢听水波激荡时那低沉的“嘭”声）

再听一首我喜欢的Micheal Learns to Rock的Sleeping Child，听“嚓嚓”配器声；和班得瑞的Annie's World里的钢琴。以前听总有一种说不出的刺耳，但现在我把音量开到几乎耳朵都受不了了，声音依然非常悦耳。

晚上睡前继续听蔡琴的台语老歌和小提琴的演奏，第一次感觉到别人说的声音醇厚甜美是什么意思：感觉胸口放一块蜜样发甜。

也许这就是甲类功放的魅力吧。真如别人所说，戴上耳机了就不想摘下来了。（当然我最后还是摘下来了，因为耳朵闷在耳罩里有点热）。如此简单的电路居然有如此靓声，真让我想不到。有兴趣的朋友不妨试一试。

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图片补充说明：左：我的Shure耳机和耳放。中：耳放外观，从Dollar店买的木盒子，打上散热孔，刷上漆。右：耳放内部。做工不是很讲究

[Taotaoba]

嘿，说了那么多个人试听感受，其实偏离主题了。听音乐其实是一个非常主观的活动，也有个人偏好在里面，所以究竟如何，自己听过才知道。下面补充一些技术上的内容。

- GZKL说的没错，这是一个电压跟随器，没有电压放大，实际上，电压增益不到1，只有0.8左右。但我保持我的笔记本输出音量不变的情况下，直接接笔记本听和通过耳放听，后者声音反而大一些。为什么？其实就是耳放的输出能力大了。更具体地分析，就是耳放的输出内阻更低，这样才能在电压增益<1的时候，反而能输出更大的功率。而低内阻带来的好处就是高阻尼，对耳机振膜有更好的控制。主要表现就是低音紧了，绝不拖泥带水。

- 这个电路没有包括电源。因为任何电源上的纹波和噪音都会反映的耳机上，所以需要稳压电源才行。我用的是笔记本的开关电源。电压我试过从12V到24V都没有问题，只要把中心电压调到电源的一半就行了。我现在用的是给东芝笔记本的19V电源。因为是开关电源，所以电源的低频嗡嗡声是没有的，但有一点高频的丝丝声，和间歇的噼啪声。我也不想再麻烦搞什么滤波电路了，因为噪音很弱，这样在完全没有声音的时候才能听到。

一个有趣的比较，我的东芝笔记本的电源噪音比IBM笔记本的要小，但IBM输出的音质要比东芝好。所以对我来说正好，两不误。

- 材料清单
上传附件里是我从Digi-Key购买的元器件清单。是一个Excel文件，也许可以从Digi-Key的网上订单直接导入。里面包括了所有的主要元器件，但没有包括我自己原有的一些元件，如洞洞板，耳机插座，端子排等。Digi-Key总共费用大概$30多.

- 在一个回帖里我说了这个耳放其实是非常over design的。下面是我的具体分析。

先看看这个耳放的输出能力。我的供电电压是19V，LM317组成的恒流源大概需要3V的压降才能正常工作，而MOSFET管大概也需要3V以上的压差才能保持比较好的线性。这样一来，有效的输出电压就是13V(p-p)了。折算成有效电压，差不多是4.5V。这样以我现在的44欧的耳机阻抗来算，最大的RMS功率大概是460mW。

再看看我的耳机需要多大的功率。我的耳机的灵敏度是105dB/mW。105dB实际上会把你耳朵听聋的，按平均听音水平80dB算（已经比较响了），它只需要1mW/25dB = 1/316= 0.00316mW. 当然音乐峰值功率是远远大于平均功率的，一般以10倍来算。我按100倍算，也不过0.3mW。

这样，正常的音乐功率需求只有它能力的千分之一都不到，所以说它是over design是一点也不为过。

所以这个电路里的恒流源就没有多大意义了。本来使用恒流源是为了提高效率，但在这样的设计下，它的效率是... 0.3mW / 19 x 250 = 0.006%, 只有万分之零点六！如果把恒流源换成电阻（可以用一个40欧左右，3W以上的电阻），可能音质还会有所提高，毕竟少了一个active元件。但我现在也不想再改它了，因为以我现在的音源条件，我也挑不出恒流源的毛病。不过现在想做的朋友，就可以省掉一个LM317和散热器了，直接用电阻就行了。（但可能也省不了几个钱，说不定花费还更多。）

但从另一个方面来讲，这个电路也不能算over design。不信你把电压和配置电流降下来试试，可能听感就没这么好了。我没试过，但据原论坛上反馈，如果电压降到12V以下，好像就不太行了。我想原因是MOSFET管的线性没有晶体管好，它需要比较高的配置才能把它调到线性区域。毕竟总共功耗才10W，who cares? 天冷的时候我还可以用它暖暖手呢。

- 煲机或煲耳机？ 耳放做好刚开始用Shure耳机听的时候，说老实话，效果好像不比我的一个联想MP3耳塞好多少。但听了大约一个星期以后，无意中发现声音好多了。难道这就是传说中的“煲”？可能更多的是耳机给“煲”了。

发烧快乐！ DIY更乐！

(完)

[千金顶]

胆机听人声是没得说。俺没有真正听过好的胆机，不过2年前yardsale捡回来一个胆机的reel to reel的磁带机，自带的话筒还是Shure的，里面大概有4，5个胆，都不大，估计应该是50年代的，机器上了点油，把断成n节的磁带用透明胶粘起来，录了一段蔡琴，感觉和以前很不一样，好听。

后来搬家太沉给处理了，现在还后悔莫及。

[pabloB]

胆味也包括这石头落水声

[Taotaoba]

作者: 千金顶

胆机听人声是没得说。俺没有真正听过好的胆机，不过2年前yardsale捡回来一个胆机的reel to reel的磁带机，自带的话筒还是Shure的，里面大概有4，5个胆，都不大，估计应该是50年代的，机器上了点油，把断成n节的磁带用透明胶粘起来，录了一段蔡琴，感觉和以前很不一样，好听。

后来搬...

澄清一下，这个不是胆机，是石机。

[老广]

IMO, 这是个跟随器，或叫缓冲器。只有电流放大，没有电压放大能力（电压略衰减）。怎么能叫A类放大器？
所以好声音都是耳机好，跟电流放大器没什么关系。
耳机是阻尼很高的喇叭，一般音质都极佳。需要的功率很微。我以前有个高阻耳机（军品，部队摆摊卖的）直接接AM的检波二极管输出就能听，根本不需要放大。
BTW, 看过一篇文章（老外专家级写的），为什么A类放大器好？因为它的波形上下是不完全对称的（一边大小），而喇叭的振动两个方向也是不对称。所以这种不对称互补了，出来的声音就对称了。

[Taotaoba]

作者: gzkl

IMO, 这是个跟随器，或叫缓冲器。只有电流放大，没有电压放大能力（电压略衰减）。怎么能叫A类放大器？
所以好声音都是耳机好，跟电流放大器没什么关系。
耳机是阻尼很高的喇叭，一般音质都极佳。需要的功率很微。我以前有个高阻耳机（军品，部队摆摊卖的）直接接AM的检波二极管输出就能听，根本不...

没错，这是个跟随器，只有电流放大功能，但不能说不是放大器。因为有功率放大能力。好的功放多是前后级分开的（不分开的叫合并式功放），其中前级主要负责电压放大，后级则负责电流放大。能说后级不是功率放大器？（sorry，不是抬杠）

A类是看偏置够不够大，能否保持一直导通。这个配置电流在250mA，把我的耳机烧了也不会截止。

我的耳机不是高阻的，只有44欧姆，我的IBM电脑可以直接驱动，声音也不错。所以我有直接比较。按理说如果多一层放大，声音品质应该有所降低才对，但比较下来，接耳放后，声音要好多了。

[somedy]

作者: gzkl

为什么A类放大器好？因为它的波形上下是不完全对称的（一边大小），而喇叭的振动两个方向也是不对称。所以这种不对称互补了，出来的声音就对称了。

这个专家的说法倒是独树一帜，电子线路课本告诉我，甲类放大器好，是因为没有交越失真，代价是没有输入信号的时候也要半功率工作，空载也耗电、工作温度高导致对器件要求也高，不过做耳放应当无妨。曾经自己焊过一只Meta42耳放，电池供电，效果不错；尝试过把它接到Class A方式，发现吃电池超快，可见课本没有骗人

[Taotaoba]

作者: somedy

这个专家的说法倒是独树一帜，电子线路课本告诉我，甲类放大器好，是因为没有交越失真，代价是没有输入信号的时候也要半功率工作，空载也耗电、工作温度高导致对器件要求也高，不过做耳放应当无妨。曾经自己焊过一只Meta42耳放，电池供电，效果不错；尝试过把它接到Class A方式，发现吃电池超快，可见课本没有...

如果我没猜错的话，这个专家应该是Nelson Pass。我觉得他说得有一定道理，但到底是不是这个原因，我持怀疑态度。而且他所说的也不是把波形修正了变成完美的波形了，而是甲类单端的上下不对称特性正好和空气的单端特性相似，所以声音听起来会更自然。如果正是这样，那么当你把喇叭或耳机的正负极性互换时，听感应该不一样。我没有仔细对比过，不过我猜我是听不出来的。

Nelson Pass 文章可在这里找到http://passdiy.com/articles.htm。具体在哪一篇里，我记不太清楚了。

[somedy]

作者: Taotaoba

如果我没猜错的话，这个专家应该是Nelson Pass。我觉得他说得有一定道理，但到底是不是这个原因，我持怀疑态度。而且他所说的也不是把波形修正了变成完美的波形了，而是甲类单端的上下不对称特性正好和空气的单端特性相似，所以声音听起来会更自然。如果正是这样，那么当你把喇叭或耳机的正负极性互换时，听感应...

学习了。这样说来，选择器件的时候，线性范围大的管子也未必好喽？

[Taotaoba]

作者: somedy

学习了。这样说来，选择器件的时候，线性范围大的管子也未必好喽？

不是这个意思。管子当然线性范围越大越好。我做这个电路时确实就是照葫芦画瓢，没多想。现在仔细分析一下，其实这个电路是绝对的over design. 正常的工作区域只有它能工作范围的千分之一到千分之五左右，所以任何线性再差的管子（实际上这个电路里的MOS管不是为音频设计的，而是用在开关电路里的，只有1块多钱一个），在这么小的范围内都可以看成线性非常好。

我将不断的补充一下技术信息到原帖里，记得多去捧捧场噢。

[pabloB]

想借宝地问大侠们single triode和 twin triode声音有什么区别？

有个100刀的的yaqin cd2（single triode）据说最便宜的改善音质装置，我改用ss功放后很怀念胆味想买一个，又发现yaqin cd3（twin triode）用的是6sn7管，我刚好有这种管所以打算进cd3

[somedy]

作者: Taotaoba

不是这个意思。管子当然线性范围越大越好。

这就不对啦，按我的理解，单端输出的不对称性应该是放大管的非线性造成的，管子线性越好，不对称越小 ...

[Taotaoba]

作者: pabloB

想借宝地问大侠们single triode和 twin triode声音有什么区别？

有个100刀的的yaqin cd2（single triode）据说最便宜的改善音质装置，我改用ss功放后很怀念胆味想买一个，又发现yaqin cd3（twin triode）用的是6sn7管，我刚好有这种管...

不好意思，从来没有玩过胆机，有机会很想听一听，试一试。不过在网上看过很多资料，来个纸上谈兵。

你说的Single Triode应该是指胆管的单端输出接法，本耳放就是这种方式。这种方式如有失真时，偶次谐波和3次谐波比较丰富。而twin triode我想是对管对称输出。这种方式看上去很像常见的AB类放大器，但因为配置很高，所以还是A类放大器。因为用的是对管，所以输出波形的对称性提高了，指标上来说，就是把偶次谐波降低了。

人耳对偶次谐波失真比较接受，甚至说还比较喜欢。小时候吹口琴，喜欢吹重音口琴，其实就是上下两排孔各相差1个八度，听起来声音比较丰满。

而3次谐波，则有人喜欢，有人不喜欢。（以下为本人研究，说得不对之处，尽可拍砖）从乐理上分析，比如C音，偶次谐波还是C，所以是完全和谐的。而C的3次谐波是G，是C的五度音（严格来说，是相差一个八度的五度音；更严格来说，也不完全是五度音，但差别非常小，一般人听不出来）。而五度音在和弦上来说是perfect fifth，也可以说是完全和谐。学过钢琴或吉他的朋友一定知道，比如C大和弦就是由C，E和G组成的。

所以我想甲类单端和甲类对称输出的差别就在这里：前者偶次和3次谐波丰富，后者只有3次谐波了。至于你究竟喜欢哪一种，只有自己听过才知道。

[老广]

作者: Taotaoba

不好意思，从来没有玩过胆机，有机会很想听一听，试一试。不过在网上看过很多资料，来个纸上谈兵。

你说的Single Triode应该是指胆管的单端输出接法，本耳放就是这种方式。这种方式如有失真时，偶次谐波和3次谐波比较丰富。而twin triode我想是对管对称输出。这种方式看...

你应该知道胆机跟石机的音质区别吧。比方说，1%THD失真的胆机好听过0.1%失真的石机，知道为什么吗？

[Taotaoba]

作者: gzkl

你应该知道胆机跟石机的音质区别吧。比方说，1%THD失真的胆机好听过0.1%失真的石机，知道为什么吗？

听很多人这么说，但我还没机会听过胆机功放，所以没体验。 不过愿闻其详。（很小的时候听过电子管的收音机，声音非常好听，但那当然和高保真没关系。）

[Taotaoba]

作者: somedy

这就不对啦，按我的理解，单端输出的不对称性应该是放大管的非线性造成的，管子线性越好，不对称越小 ...

任何失真都是应该尽量去避免，高保真追求的是0失真。线性越好，失真就越小。

但在失真不可避免的情况下，例如音量开得比较大的时候，偶次谐波失真是最好的，其次是3次谐波。任何更高频次的谐波都使人生厌。

[torontoqian]

这个电路如等效于NPN三极管的话,应该是一个典型的射极跟随器(共集电极), 工作点在甲放状态. 在正偏压的情况下,发射极e电位始终比基极b低一点点, 没有电压放大的. 发射极电阻Re本来就有负反馈作用,现在放了一个稳流器来代替Re,可以等效的认为这个Re是一个自动可变电阻,当Ic增大,Re也自动增大,Ve比没有稳流器来代替时增了更明显,Ib也降了更明显. 负反馈作用更强烈. 按他说用稳流器来代替,使发射极电阻Re的作用(大概指负反馈吧)增强一倍. 也许这个放大器是一个有深度负反馈作用的电流(功率)放大器. 深度负反馈作用对音质也许有一点影响吧? 具体那些方面,是好是坏,我不懂. 你可以找一个电阻代回去(测量静态Ie,Ve来算Re的阻值和功率,保持静态参数不变)看看对音质的影响.
请教各位这类射极跟随器输入信号是低阻抗的功率信号还是高阻抗的线路信号为好? 我的耳机不行(十几块钱),耳朵(分别音质能力)也不行. 但也想试试,看看深度负反馈的作用, 请问Taotaoba一共大概多少钱? http://www.digikey.ca/网购? 找东西麻烦. 能否给或pm我你的定购名细表. 谢谢

[老广]

作者: torontoqian

这个电路如等效于NPN三极管的话,应该是一个典型的射极跟随器(共集电极), 工作点在甲放状态. 在正偏压的情况下,发射极e电位始终比基极b低一点点, 应该是没有电压放大的.发射极电阻Re本来就有负反馈作用,现在放了一个稳流器来代替Re,是否可以等效的认为这个Re是一个可变电阻,当Ic增大,Re也增大...

射极跟随器就是一个100％反馈的电路，理论电压增益为1。作用就是增大驱动电流的能力。
如果是低阻输入就没必要要它了。电流很小的，估计就10毫安等级就可以。

[mengge]

曾经也如此执着过，焊板无数，可惜，你不得不承认，由于年龄的原因，耳朵对音频的敏感性明显迟钝，所以，再也没有年轻时候的兴趣。记得特别是青少时期，几个烂纸盘发出的低频，都能让我激动不已，现在不行啦