本书以耳机放大器为核心，以耳机、电源和接口为外围，以听音感受和电磁兼容性为使用环境，深入浅出地介绍了高保真耳机放大器的设计理念和制作细节，以大量的实验电路和图表向读者展现了耳机放大器设计的全貌。“兴趣是探索的动力，动手是*深刻的学习”，这是作者通过本书所倡导的观念。 本书主要内容包括∶耳机放大器的背景知识、耳机放大器的设计方法、集成电路耳机放大器、低电源电压耳机放大器、分立元器件耳机放大器、基于运算放大器的耳机放大器、电流反馈耳机放大器、无交越失真的乙类耳机放大器、数字耳机放大器、电子管耳机放大器、耳机放大器的接口、耳机放大器专用电源等。 本书适合于音响爱好者和从事音频便携式电子产品设计的研发人员阅读，也适于作为工科非电子专业大学生扩展知识面的科普读物。

第 1章 耳机放大器的背景知识 1 1.1 认识耳机 1 1.1.1 耳机中的电声转换器 1 1.1.2 耳机的特性 8 1.1.3 耳机的品牌和产地 31 1.2 认识耳机放大器 35 1.2.1 耳机放大器的特性 35 1.2.2 耳机放大器的电路结构 37 1.2.3 耳机放大器的性能指标 38 第 2章 耳机放大器的设计方法 41 2.1 电子系统 41 2.1.1 电子系统的特征 41 2.1.2 电子系统设计方法 42 2.1.3 耳机放大器是什么规模的电子系统？ 42 2.2 音频信号的特性 44 2.2.1 认识声音 44 2.2.2 音频信号的数字化 53 2.3 耳机放大器的设计原则 70 2.3.1 物理原则 70 2.3.2 声压级原则 74 2.3.3 增益原则 76 2.3.4 高保真原则 79 2.4 耳机放大器的设计方法 82 2.4.1 选择拓扑结构 82 2.4.2 稳定性补偿方法和优化 102 2.5 电路的传统设计方法和工具 112 2.5.1 电路的传统设计方法 112 2.5.2 电路的传统设计工具 114 2.6 电路的EDA设计方法和工具 123 2.6.1 设计和仿真工具SPICE 123 2.6.2 建模和计算工具MATLAB 132 第3章 集成电路耳机放大器 138 3.1 集成耳机放大器的概况 138 3.1.1 与数字信源的连接 138 3.1.2 电压增益和输出功率 140 3.1.3 电路结构 140 3.1.4 封装形式 143 3.2 虚拟地技术 145 3.2.1 等电平虚拟地 145 3.2.2 负电压电荷泵 146 3.3 低功耗技术 148 3.3.1 哑音和待机关断 148 3.3.2 G类放大器 148 3.3.3 H类放大器 150 3.3.4 I类放大器 151 3.3.5 D类和数字放大器 151 3.4 数字电位器音量控制技术 152 3.4.1 数字电位器的工作原理 152 3.4.2 耳机放大器芯片中的数字电位器 154 3.5 差异化设计 155 3.5.1 量身定制的耳机放大器芯片 155 3.5.2 功能创新的耳机放大器芯片 157 3.6 集成耳机放大器的应用 159 3.6.1 在普通手机中的应用 159 3.6.2 在音乐手机中的应用 160 3.6.3 在无损播放器中的应用 163 3.6.4 在前置放大器中的应用 163 3.6.5 典型耳机放大器芯片特性表 164 3.7 耳机放大器芯片发展 165 3.7.1 耳机放大器芯片与音频OP的比较 165 3.7.2 耳机放大器芯片的未来 166 第4章 低电源电压耳机放大器 168 4.1 低压耳机放大器的历史和现状 168 4.1.1 晶体管和运算放大器在低压下的性能 168 4.1.2 低压电器历程 170 4.1.3 关于电池 170 4.1.4 低压耳机放大器的结构 172 4.2 低压运算放大器 176 4.2.1 低压运算放大器的历史 176 4.2.2 轨至轨低压运算放大器的电路结构 176 4.2.3 常见的低压运算放大器 178 4.3 实验低压缓冲器 178 4.3.1 运算放大器缓冲器 179 4.3.2 菱形电压跟随器 180 4.3.3 结型场效应管互补跟随器阵列 181 4.3.4 自举晶体管缓冲器 181 4.4 直接用电池供电的低压耳机放大器 182 4.4.1 运算放大器驱动菱形电压跟随器 182 4.4.2 运算放大器驱动自举晶体管缓冲器 183 4.4.3 全分立元器件低压耳机放大器 183 4.4.4 集成低压OP耳机放大器 184 4.5 使用升压变换器的低压耳机放大器 185 4.5.1 使用一节镍氢电池的差分耳机放大器 185 4.5.2 使用一节镍氢电池的耳机分配放大器 188 4.5.3 使用一节锂电池的高阻耳机放大器 189 4.6 低压耳机放大器中的特殊电源 190 4.6.1 把单电压变换成双电压 190 4.6.2 半压偏置电源 191 4.6.3 虚拟地电源 192 4.7 低压耳机放大器中高频开关电源 192 4.7.1 升压变换器 193 4.7.2 负压变换器 195 4.8 开关电源设计举例 197 4.8.1 把1.2V升压到±5V的开关电源 197 4.8.2 把3.7V升降压到±12V的开关电源 200 4.8.3 开关电源耳机放大器中的电磁干扰和对策 204 4.8.4 开关电源在低压耳机放大器中的优化设计 205 第5章 分立元器件耳机放大器 207 5.1 经典功率放大器的电路结构 207 5.1.1 功率放大器的结构演变 207 5.1.2 经典功率放大器的基本电路 208 5.1.3 经典功率放大器的性能 209 5.2 经典功率放大器的改进途径 210 5.2.1 从哪里入手改进 211 5.2.2 改进电路的性能 212 5.3 经典耳机放大器的范例 213 5.3.1 经典耳机放大器的实际电路 214 5.3.2 实际电路的改进细节 215 5.3.3 经典耳机放大器的性能 217 5.4 两级电压放大结构的甲类耳机放大器 219 5.4.1 两级电压放大结构的进一步改进 219 5.4.2 场效应管甲类耳机放大器的实际电路和性能 226 5.5 实验三级电压放大结构甲乙类耳机放大器 230 5.5.1 三级电压放大结构的优势和缺陷 230 5.5.2 设计思想和电路结构 232 5.5.3 三级电压放大结构的实验结果 236 第6章 基于运算放大器的耳机放大器 240 6.1 音频运算放大器的特点 240 6.1.1 运算放大器的黑匣子特性 241 6.1.2 电压反馈运算放大器和电流反馈运算放大器 242 6.1.3 失调电压和失调电流 243 6.1.4 增益特性 244 6.1.5 噪声特性 245 6.1.6 失真特性 250 6.1.7 转换速率 251 6.1.8 共模**比和电源**比 252 6.1.9 具有代表性的音频运算放大器 253 6.2 运算放大器耳机放大器的结构 255 6.2.1 运算放大器与晶体管的组合结构 255 6.2.2 运算放大器与集成缓冲器的组合结构 255 6.2.3 全运算放大器结构 256 6.2.4 分配放大器 256 6.3 电压放大器的设计 257 6.3.1 直接用运算放大器作电压放大器 257 6.3.2 扩展运算放大器输出电压的方法 263 6.4 电流放大器的设计 265 6.4.1 直接用运算放大器作电流放大器 265 6.4.2 扩展运算放大器输出电流的方法 268 6.5 基于运算放大器的耳机放大器设计实例 273 6.5.1 电路结构 273 6.5.2 数字电位器音量控制 274 6.5.3 低噪声电压放大器 277 6.5.4 畸变校正器 282 6.5.5 电流放大器 283 6.5.6 整机电路和性能指标 284 6.6 耳机放大器中的运算放大器文化 287 第7章 电流反馈耳机放大器 289 7.1 电流反馈放大器的电路模型 289 7.1.1 电路中的四种传输函数 289 7.1.2 电流反馈放大器的电路模型 290 7.2 电流反馈放大器的基本电路和改进途径 291 7.2.1 电流反馈放大器的基本电路 291 7.2.2 基本电路的改进 292 7.3 电流反馈耳机放大器电路的演进 295 7.3.1 用菱形电压跟随器的电流反馈耳机放大器 295 7.3.2 用级联放大器的电流反馈耳机放大器 295 7.3.3 用电流镜的电流反馈耳机放大器 296 7.3.4 用误差控制环路的电流反馈耳机放大器 297 7.4 用电流反馈运算放大器设计耳机放大器 298 7.4.1 电流反馈运算放大器的特性 299 7.4.2 驱动低阻耳机的电流反馈耳机放大器 307 7.4.3 驱动高阻耳机的电流反馈耳机放大器 309 7.4.4 用复合放大器改进电流反馈耳机放大器的精度 310 7.5 电流反馈耳机放大器与电压反馈耳机放大器的对比 313 7.5.1 在波特图上寻找宽带和高速的原因 314 7.5.2 设计和制作的困惑 315 7.5.3 学习和理解的过程 316 7.5.4 是否真的需要一台电流反馈耳机放大器 316 第8章 无交越失真的乙类耳机放大器 317 8.1 关于乙类放大器 317 8.1.1 乙类放大器的定义 317 8.1.2 理想乙类放大器的概念 318 8.1.3 乙类放大器的交越失真 318 8.2 消除交越失真的方法 322 8.2.1 消除交越失真的传统方法 322 8.2.2 用电桥消除交越失真 325 8.2.3 用误差前馈消除交越失真 329 8.3 分立元器件乙类耳机放大器设计 331 8.3.1 两级电压放大结构的乙类耳机放大器 332 8.3.2 三级电压放大结构的乙类耳机放大器 335 8.3.3 分立元器件乙类耳机放大器的讨论 338 8.4 基于运放的乙类耳机放大器设计 340 8.4.1 误差前馈乙类耳机放大器的设计 340 8.4.2 电抗桥乙类耳机放大器的设计 349 8.4.3 把50周年纪念版耳机放大器改造成乙类 354 8.5 乙类耳机放大器的现状和前景 358 第9章 数字耳机放大器 360 9.1 什么是数字音频放大器 360 9.1.1 D类放大器和数字音频放大器的区别 360 9.1.2 D类放大器和数字音频放大器的种类和结构 361 9.2 数字音频放大器的设计方法和工具 363 9.2.1 EDA工具 363 9.2.2 选择拓扑结构 363 9.2.3 计算理想状态的极限性能 364 9.2.4 设计工程电路 367 9.3 实验模拟信号输入的分立元器件PDM耳机放大器 369 9.3.1 把离散时间域的模型转换成连续时间域的电路 369 9.3.2 用反相器实现单元电路的功能 370 9.3.3 构建仿真电路 372 9.3.4 设计实际电路 376 9.4 实验数字信号输入集成电路PDM耳机放大器 381 9.4.1 数字音频信号传输接口器件和电路 381 9.4.2 AES/SPDIF解调器 382 9.4.3 音频数据电平转换器 386 9.4.4 PDM放大器 386 9.4.5 重建滤波器 390 9.4.6 电源 392 9.4.7 控制电路 392 9.4.8 放大器的性能 392 9.5 数字类耳机放大器的现状和未来 394 第 10章 电子管耳机放大器 396 10.1 为什么要用电子管耳机放大器 396 10.1.1 怀旧情怀和文化传承 396 10.1.2 电子管耳机放大器的电路结构 397 10.1.3 电子管耳机放大器的资源 399 10.2 单级放大器 400 10.2.1 电路结构 401 10.2.2 用高互导五极管设计单级耳机放大器 401 10.2.3 用双三极管设计单级耳机放大器 406 10.3 两级放大器的电路结构 407 10.3.1 传统两级单端无反馈放大器 407 10.3.2 全局负反馈的接入方法 413 10.3.3 理想功率放大器的实现方法 414 10.4 非线性反馈放大器 415 10.4.1 超三极管的概念 416 10.4.2 基本单元电路分析 420 10.4.3 设计要点 425 10.4.4 实验电路 428 10.4.5 从理想功率放大器的定义理解超三极管耳机放大器电路 434 10.4.6 超三极管与SRPP电路的区别 435 10.5 误差校正放大器 436 10.6 认识输出变压器 437 10.6.1 输出变压器的基本原理 437 10.6.2 输出变压器的解析分析 438 10.6.3 输出变压器的设计方法 446 10.6.4 输出变压器的替代方法 450 10.7 电子管耳机放大器的电源 451 10.7.1 传统整流电源 451 10.7.2 线性稳压电源 466 10.8 高频开关电源 487 10.8.1 高频开关电源简介 487 10.8.2 乙电电源 492 10.8.3 灯丝加热电源 498 第 11章 耳机放大器的接口 501 11.1 耳机放大器的接口 501 11.1.1 模拟信号接口的种类 502 11.1.2 数字信号接口的种类 502 11.1.3 空中接口 503 11.1.4 控制接口 503 11.1.5 电源接口 503 11.2 数字信号接口 504 11.2.1 AES3专业接口协议 504 11.2.2 S/PDIF接口协议 506 11.2.3 USB音频接口协议 507 11.2.4 SD/TF存储卡协议 514 11.2.5 连接器和调理电路 523 11.3 空中接口 534 11.3.1 蓝牙音频接口 535 11.3.2 PuruPathTM和WUSB数字音频接口 557 11.3.3 红外线数字音频接口 557 11.4 控制接口 558 11.4.1 耳机放大器中的控制项目 558 11.4.2 音量控制 566 11.4.3 SPI总线 578 11.4.4 I2C总线 580 11.4.5 微处理器 587 11.5 电源接口 597 11.5.1 耳机放大器中的电源接口 597 11.5.2 电源适配器 599 11.5.3 电源连接器 600 11.5.4 电源干扰 604 第 12章 耳机放大器专用电源 624 12.1 耳机放大器电源的结构 624 12.1.1 为什么要用电池 625 12.1.2 功能模块的工作原理 626 12.1.3 选择电池 633 12.2 电源路径管理电路的设计 633 12.2.1 选择芯片 633 12.2.2 外围电路设置 633 12.2.3 电源选择逻辑 636 12.2.4 电量计电路 636 12.3 DC-DC变换器的设计 637 12.3.1 选择控制芯片 638 12.3.2 输出变压器的参数计算 640 12.3.3 输入变压器的参数计算 642 12.4 线性稳压电源的设计 643 12.4.1 正电源参数计算 644 12.4.2 负电源参数计算 644 12.4.3 稳压电源的性能 645 12.5 辅助电源 646 12.5.1 辅助电源的功能和结构 646 12.5.2 辅助电源的实例 646 12.5.3 辅助电源的注意事项 648