朋友讓我看一塊電路板，分析其耳機輸出電路。

因為其中的輸出耦合電容有6個這么多，有點奇怪。

耳機輸出電路的實物外觀長這樣：

音頻解碼芯片（型號WM8988）輸出音頻信號，經(jīng)過6個耦合電容，最終在耳機接口輸出：

關(guān)鍵看靠近耳機接口部分的電路，其中的6個貼片MLCC電容引人注目：



復(fù)原電路原理圖：



為什么用6個電容做耦合呢？下面開始分析。

一、首先簡化電路

1、壓敏電阻D1、D2是防靜電使用，電路分析時可以將其忽略：



2、查詢該主板上的音頻解碼芯片的規(guī)格書，發(fā)現(xiàn)其可推動16歐姆、32歐姆的耳機。

而電阻R1、R2均為470歐姆，是耳機阻抗的十倍以上。

并聯(lián)使用時，主要體現(xiàn)為耳機本身的阻抗，大膽地將電阻R1、R2忽略：



3、由于左聲道和右聲道是對稱的，留下其中一路分析就可以。以外接16歐姆的耳機為例，最后電路圖簡化如下：



這就是一個簡單的高通濾波器！

二、接著理論計算 輸入一個頻率為f的信號ui，輸出到電阻端的信號為uo：



當uo衰減為ui的0.707倍時，此時的頻率f：



為什么是0.707倍，因為這個倍數(shù)時功率衰減為原來的一半。所以這個頻率f也叫截止頻率。

為什么是這個公式，感興趣的話點贊本文告訴我，下一篇文章介紹是怎么推導(dǎo)出來的。

咱們繼續(xù)，將R=16歐姆，C=66uF代入上式，算得頻率f：

要知道人耳對聲音的接收范圍是20Hz到20KHz，這個電路板設(shè)計的低頻理論值只到150.8Hz，相對20Hz似乎偏高。

三、進一步刨根問底 繼續(xù)翻查音頻解碼芯片（型號WM8988）的數(shù)據(jù)手冊：



數(shù)據(jù)手冊給的參考設(shè)計是220uF，對應(yīng)算出來的截至頻率f為45Hz。

到這里基本知道本文分析的電路板，為什么使用6個貼片MLCC電容了：



因為： 1、這款產(chǎn)品的電路板結(jié)構(gòu)受限制，不能用體積偏大的大容量鋁電解電容：

2、能滿足結(jié)構(gòu)的鉭電解電容，又太貴了：

所以最終采用了降成本的方案，用6個22uF的貼片MLCC電容，代替2個220uF大容量電容。

耦合電容的容量縮水，犧牲了低頻效果，而且使用的貼片MLCC電容本身失真會比鋁電解電容高。

至于實際的聲音效果，聽歌感覺還行。

四、提煉

請注意，這不是標準的電路方案，只是其中一款產(chǎn)品是這么設(shè)計的，作為案例供大家參考。

所謂：做硬件，堆經(jīng)驗。

案例看多了經(jīng)驗也就上去了。

五、最后

問題來了，電阻R1、R2在電路中起什么作用？



有人說“音頻信號通過電容耦合輸出的，要接一個對地電阻，不然電平會漂移。”





審核編輯：劉清