当您将MP3或者IPOD播放器连接到汽车音响或者家庭音响时，通常会感觉音量小，然后开大音量会引来声音失真。和信噪比降低。
那么我特意制作了一个基于OPA2227的USB供电的要音频前置放大器。总谐波失真为0.00001%，这是一个将MP3播放器连接到汽车音响或者家庭隐形系统时，声音更响亮的高质量方案。
因为我最近买了一部新手机，用耳机听起来不错，但是将它连接到音响时，发现只有提高音量才能听，但是声音已经失真了。这个放大器可以提高音频电平，并且失真度很小。
步骤1:案例解读
当通过AUX连接手机到汽车音响时，即使调高音量，声音也是很低，而且没有动态。耳机插孔的最大输出为300MVRMS，这个驱动耳机还可以，但是现在大多音响输入电平为1VRMS。
步骤2：解决方案
解决方案听起来很简单，只需要信号放大。但是音频放大可能很复杂。
1.高质量的放大，线性放大无失真。
2.方便，使用电池或者USB供电。
3.无需设置，即插即用。
方案选择1：耳机放大器
我发现即使世界上最好的耳机放大器，作为前置也不好。
因为耳机是感性负载，耳机在放大器中会有许多的反馈来进行修正失真，而当用作前置放大时，阻抗是不同的，线路工作已经不同。
耳机放大更耗能源，而前置放大可以很省电。
方案2：蓝牙
同样遇到了问题，因为声音并未被放大，而且转码会使声音更差。
方案3：
IPOD/IPHONE和其他一些播放器通过扩展坞借口输出。线路通常在耳机放大器之前，这个合乎要求，但是电平仍然较低400MVRMS。
步骤3：首次尝试
我偶然发现LM386音频放大器，不需要太多零件。使用纽扣电池即可供电，下面是示意图。
每个通道通过一个电阻，然后通过放大器，在通过阻尼器输出。这样可以实现20倍增益。我很快搭出来，效果不错。但是使用LM386有一些缺陷。
1.LM386谐波失真有些大。
2.工号约为10MA，我的纽扣电池仅持续约10个消失。总体而言，LM386的解决方案不错，但它实际上是为小型收音机和喇叭设计的，作为前置放大器，我发现失真太明显，争议太大。
步骤4：修订
我不想更换电池，也不想用有失真的前置放大器。所以再次绘图设计。
固定放大器：
LM386失真太大，增益太高，经过查资料，我决定使用BURR-BROWN OPA2227.它具有较低的失真，增益可调。但是稍微贵了一些。
LM386在20kHz时的失真约为1％，而OPA2227的失真约为.0001％，即百分之一的千分之一。OPA的增益也较低，这使我们可以将输入电平保持在较高的水平。
固定电源
我意识到我总是使用USB /点烟器适配器，所以我在板上添加了USB插孔。USB插孔吸收驱动前置放大器所需的10mA电流。车载充电器通常非常嘈杂，因此我添加了多个旁用路以将噪音降至最低。我还添加了电池跳线，以便可以从电池盒中运行前置放大器。
OPA2227还需要一个分离式电源（+ V，AGnd和–V）。最简单的方法是将USB电源的+ V设为5V，USB电源的-V接地，而我们的模拟地将是中间点（2.5V）。使用电阻分压器得到0点位点（也称为虚拟地）。
步骤5：完成和测试
这是电路的第一个版本；
模拟仿真测试
Spice是一个模拟电路仿真器，可让您在试验板之前在计算机上构建和测试电路。因为这是我的第一个运算放大器电路，所以我用它来测试用CircuitLogix构建的电路并对其进行测试-这就是我得到的；
看起来还不错吧，左边的方框显示了我们放大的信号源，正弦波形状很好，右边的方框显示了整个音频范围内的增益。
实物测试：
我在面包板上搭建电路，并将其连接到我的家庭立体声系统。结果很不错，尽管存在一些削波，但通过将MP3播放器调低一个档位可以解决此问题。总电流消耗小于10mA。
我进行了扩展的听力测试，并感到非常满意，因此我组装了一个原型。
然后，我把它拿到车上，一切都崩溃了。
接上汽车上的电源后，由于汽车电子设备之间的干扰，运算放大器会变得很不稳定，音频失真严重。
糟糕的电源
USB车载充电器提供了相当不稳定的电源。给手机充电时可以正常工作，但对模拟电路而言效果不佳。
为了解决该问题，我添加了更多的旁路电容，以帮助平滑输入功率。这取得了巨大的进步。连接+ 5V和+ 2.5V（我的虚拟地）的两个电容实际上并不能帮助保持2.5V稳定，而只是增加了噪声，因此我将其从电路中移除。
放大器稳定性
我怀疑负载电容会使运算放大器不稳定，因此我将增益从5倍增加到10倍，从而消除了不稳定问题。在Spice中进行的测试与原始电路没有任何区别。
这是最终的原理图，更少的旁路电容；
测试完成。现在，我们来制作。
步骤6：使用的工具
Opa！Amp的构建很简单，从开始到完成大约需要15分钟。将需要一些工具来构建它：
- 烙铁和焊锡。含铅焊料更易于使用，而15至40瓦的铁就可以了。圆锥形或凿形尖端效果很好。
步骤7：制作零件组装
零件清单
- Burr-Brown / TI OPA 2227
- 电阻器：2x 1.1k，2x 270、2x 10k，全¼瓦。
- 电容：1x 110uF，1x .1uF，1x .01uF
- 2个耳机插孔（Mouser部件＃806-STX-3100-5N）
- 1个Male USB（sparkfun）
- 8针DIP插座
这些电容器可以稳定电压电平并降低噪声。
C6稳定了虚拟地，这是一个0.01uF的陶瓷电容器。.01uF的盖上标有数字“ 103”，
R1和R2是分压器。他们为放大器构成虚拟地。R7和R8是输入电阻。他们设置了放大器的输入阻抗，我使用的是1.1k
R4和R3是反馈电阻。它们控制放大器的增益。我在这里使用10k欧姆电阻（棕色-黑色-橙色），大约10倍的增益（反馈电阻值/输入电阻值或1.1k / 10k）
使用它
使用Opa！放大器非常简单，只需将其插入USB电源即可。它为我们的源产生约9倍的增益，将100mV RMS输入提高到约1V RMS。我建议您的音量保持在50％左右。如果变得饱和（失真），请将其调低一个档位。
电路调整
板上有许多点可用于修改电路。
C4和C5让您添加反馈电容器-它们充当一阶低通滤波器。如果有RFI噪声，可以修改一下。C1，C2，C3和C7都是用于旁路，以稳定电源。
C8和C10将V +（通常为5V）连接到虚拟地。除非您也使用TLE2426，否则不会用它。
分压5V单电源时，Opa 227恰好在其电压范围的边缘运行。如果要增加电压范围，则可以添加电池盒或9V电池并将其用作电源。板上标有+和-的跳线是连接外部电源的地方。
总结
总结
将本电路接在音响AUX上，通过USB口供电，手机输出到本前置放大器，然后再到音响。声音变得清晰细致，动态范围扩大。更干净，更有韵味。喜欢高音质的您不妨试试，线路制作简单，制作容易。很容易便成功。
\u0014
閱讀更多 音響科技工坊 的文章
