Identifizieren von Komponenten in einer Kopfhörerverstärkerschaltung

Ich werde in Signalpfadreihenfolge antworten.

R3/C1 bilden einen Tiefpassfilter, der Hochfrequenzstörungen (wie von Kabeln aufgenommene Mobiltelefon-HF) entfernt, da diese vom Operationsverstärker gleichgerichtet und erkannt werden können und hörbare Geräusche erzeugen. C1 sollte ein verzerrungsarmer Kondensator sein, also Keramik C0G, nicht X7R und dergleichen. Sein Wert ist so gewählt, dass er deutlich über dem Audioband liegt, hier bei etwa 1 MHz, abhängig von der Quellenimpedanz.

R6 stellt einen Pfad für den Eingangsvorspannungsstrom des Operationsverstärkers zur Masse bereit. Da die Opamp-Eingänge BJT-Transistoren sind, haben sie einen Basisstrom. Ohne R6, wenn nichts an die Eingangsbuchse angeschlossen ist, könnte der Basisstrom nirgendwo hingehen, sodass die Eingangsspannung steigen (oder fallen) und der Operationsverstärker abschneiden würde.

Über den Puffer: Der Operationsverstärker ist ein rauscharmes Modell mit geringer Verzerrung, aber er verfügt nicht über genügend Ausgangsstromkapazität, um Kopfhörer richtig anzusteuern (dies ist bei den meisten Operationsverstärkern der Fall). Der Puffer ist Einheitsverstärkung und hat eine viel größere Stromkapazität. Dadurch entsteht ein zusammengesetzter Verstärker. Da die Rückkopplung um den Puffer gewickelt ist, steuert der Operationsverstärker sie und korrigiert die durch den Puffer eingeführten Verzerrungen. Der Puffer muss sehr schnell (und eng im Layout) sein, da er innerhalb der Rückkopplungsschleife platziert ist. Sie möchten vermeiden, dass eine zusätzliche Phasenverschiebung hinzugefügt wird, die den gesamten Verstärker instabil machen würde (Einzelheiten finden Sie in der Steuerungstheorie und im Nyquist-Stabilitätskriterium).

Ein zusammengesetzter Verstärker ist ein ziemlich verbreitetes Design, manchmal wird der Puffer mit diskreten Transistoren implementiert.

R5 ist ein bisschen schwierig. Normalerweise möchten Sie hier keinen Widerstand, da das Hinzufügen einer Impedanz im Ausgang dazu führt, dass der Frequenzgang von der Impedanz des Kopfhörers abhängt, die sich mit der Frequenz ändert. Je nach Wert von R5 wird es etwas anders klingen. Kopfhörerbuchsen sind jedoch dumm: Wenn Sie sie einstecken, schließt jeder Pin mit so ziemlich allem anderen kurz, während die Buchse eingeschoben wird. Der Widerstand schützt also vor diesem Kurzschluss. Das Datenblatt des Puffers gibt jedoch an: "Ausgangskurzschluss (gegen Masse) kontinuierlich", was bedeutet, dass es geschützt ist (es wird sich jedoch erwärmen).

Der Widerstand hat eine andere Verwendung: Er isoliert den Verstärker von der Kapazität des Kabels. Das Treiben kapazitiver Lasten führt eine Phasenverschiebung in die Schleife ein und riskiert Instabilität. Das Hinzufügen eines Widerstands funktioniert also gut, um dies zu vermeiden.

Zu den Entkopplungskappen:

Es wäre viel besser, die 22-nF-Kappen durch den größten Wert zu ersetzen, den Sie in X7R-Dielektrikum für Ihr bevorzugtes SMD-Gehäuse bekommen können, sagen wir 1206. Mehr Kapazität ist hier besser. 22 nF reichen für einen Hochstromchip wie BUF634 nicht aus, insbesondere mit der zusätzlichen Impedanz aufgrund der Perlen.

Eine kleinere Kappe (physikalisch kleiner) hätte eine geringere Induktivität, aber das spielt hier keine Rolle, da der Induktivitätsunterschied zwischen einem großen 1206 und einer winzigen Kappe sowieso von der Pin-Induktivität des IC überschwemmt wird.

Ebenso sind die Ferritperlen von zweifelhaftem Interesse ... In der Art und Weise, wie die Schaltung verdrahtet ist, würden sie eine LC-Resonanz mit den 22-nF-Kappen auf dem Puffer einführen, was zu einem Klingeln im Ausgang und anderen Unannehmlichkeiten führen könnte. Wenn Sie unbedingt Ferrite in Ihren Stromleitungen haben möchten, holen Sie sich die Spice-Modelle von der Murata-Website (sie sind ein kostenloser Download) und simulieren Sie sie, um ein Klingeln zu vermeiden.

Also würde ich 10 µF 25 V X7R 1206-Kappen auf die Versorgung des Puffers und 1 µF auf den Operationsverstärker setzen. Aber in Anbetracht des Mengenrabatts auf die 10µF... 2Caps=50c, 10Caps=1,3€ würde ich einfach 10 kaufen und das einfach verwenden, wen interessiert das?

Ich würde einfach die Ferritperlen am Puffer entfernen und die am Operationsverstärker durch 1R-Widerstände ersetzen oder sie einfach ganz entfernen.

Wenn Sie ein lautes Netzteil verwenden, befindet sich der Ort zum Filtern am Anschluss, an dem es in die Platine eintritt, und nicht in dem Schaltkreis, in dem sich die Operationsverstärker befinden.

Wenn Sie dieses Ding kurzschlusssicher machen wollen, beachten Sie die Verlustleistung in den Puffern und auch in R5 in einem kurzgeschlossenen Ausgangsszenario. Verwenden Sie keinen 0805 SMD-Widerstand für R5, er brennt nur. Die Puffer erfordern möglicherweise einen kleinen Kühlkörper.

Wenn Sie für einen rauscharmen Operationsverstärker bezahlen, können Sie auch rauscharme Widerstände verwenden (dh Metallfilm oder Dünnfilm in SMD) und Kohlenstoff, Dickfilm usw. vermeiden, die stromabhängiges Rauschen erzeugen. Sie kosten nur ein paar Cent extra.