基于NE555設(shè)計兩款低成本耳機/線路驅(qū)動器設(shè)計

本設(shè)計實例為耳機和音頻線路提供兩個簡單、便宜的驅(qū)動器，這兩個驅(qū)動器針對電吉他和小提琴設(shè)計，但也可適用于更多其他應(yīng)用。

廣受歡迎的555定時器可用作樂器或其他應(yīng)用的PWM/D類放大器。其可在4.5V～16V的電源電壓范圍內(nèi)工作，并可輸出200mA的驅(qū)動電流。音頻信號被傳送至555定時器的CV( 控制電壓)引腳。

本設(shè)計實例為耳機和音頻線路提供兩個簡單、便宜的驅(qū)動器，分別如圖1、圖2所示。這兩個驅(qū)動器針對電吉他和小提琴設(shè)計，但也可適用于更多其他應(yīng)用。對于這樣的簡單應(yīng)用而言，噪聲和總諧波失真(THD)并不是重點考慮因素，因此并未對這兩個數(shù)值進行測量。

圖1：含運算放大器和NE555定時器的耳機和音頻線路驅(qū)動器。也可以使用CMOS版本(如LMC555)，但輸出電流較低。其優(yōu)點為工作頻率較高。

下述為一些設(shè)計考慮因素：

● CV引腳的輸入電阻約為3kΩ，在大多數(shù)音頻應(yīng)用中，需要某種音頻前置放大器/緩沖器。

● CV需要極大幅度的輸入音頻信號。所需的幅度取決于555定時器的電源和所需的輸出音頻功率。

● 555定時器作為振蕩器使用，通過施加至CV的較低頻音頻信號對其進行調(diào)制。振蕩頻率應(yīng)最好至少為最大所需音頻頻率的10倍。對音頻應(yīng)用而言，頻率應(yīng)介于60kHz至200kHz之間。這樣就簡化了555定時器所產(chǎn)生的高頻噪聲的濾除，并維持了高切換效率。

● 需留意射頻發(fā)射。至少應(yīng)在555定時器的輸出端和揚聲器或耳機間設(shè)置一個一階低通濾波器。若電纜較長，則應(yīng)考慮電纜寄生電容(最好為雙絞線)。

通過Av1=1+R6/R12這一公式，第一級增益由R6和R12設(shè)定為約11。

CV上無輸入模擬信號時的定時器的頻率取決于R7、R8及C5的值，其標(biāo)準(zhǔn)計算公式如下：

f=1.44/((R7+2R8)×C5)(Hz)

NE555的輸出信號傳輸至連接器OUT1、OUT2和OUT3。R9、C7和負載可作為低通濾波器，用于濾除定時器產(chǎn)生的高頻分量。若未經(jīng)濾波，這些分量會產(chǎn)生輻射，導(dǎo)致放大器周圍的敏感電子設(shè)備出現(xiàn)問題。應(yīng)盡量降低濾波器的截止頻率，并選用具有較高電阻的耳機。

結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)版本

電路也可使用場效應(yīng)晶體管或雙極型晶體管來獲取高輸入阻抗，放大NE555之前的音頻信號。

電路的輸入級構(gòu)建于JFET T1周圍。電阻器R4*和R5*應(yīng)具有最小適用值。它們應(yīng)產(chǎn)生一定增益，且具有低輸出阻抗以驅(qū)動555定時器。在無輸入信號的情況下，A點和B點之間的直流電壓約為VEE/3。該電路比圖1所示的電路要簡單，但可能需要根據(jù)所選用的晶體管T1和第一級所需的電壓增益，對R4*和R5*進行調(diào)整。此處的問題是，給定類型的JFET參數(shù)的差別可能超過4:1。當(dāng)開關(guān)S1閉合時，T1的增益設(shè)置為最大值。

圖2：含JFET輸入和NE555的耳機/線路驅(qū)動器。

雙極型晶體管T2可提高JFET的驅(qū)動能力。此外，其還支持使用較高的R4*數(shù)值，從而增加T1的電壓增益。

圖3所示電路采用兩個工作在不同頻率下的555定時器，以獲取不同的音效。

結(jié)論

這類電路可在555定時器的整個電壓范圍(4.5V～16V)內(nèi)運行，但更高的+VEE(如12V～16V)為首選。這將產(chǎn)生更多輸出功率，大多數(shù)運算放大器和JFET在該電壓范圍內(nèi)運行效果更佳。

這類電路可驅(qū)動高阻抗揚聲器和耳機—超過24Ω的為首選。不管在何種情況下，較好的做法是使555定時器的峰值輸出電流保持在150mA以下。這樣將把芯片的功耗保持在可接受的程度內(nèi)。若輸出電流遠高于100mA，555定時器輸出晶體管的壓降會快速增加。