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HIFI耳机放大器 本帖主对外承接开发,联系作者
s六un
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发表于Fri Oct 28 20:26:26 CST 2016   |  只看该作者 1# 电梯直达

HIFI耳机放大器

作品简介(用途、目的和意义)

您这个电子制作的用途是什么?能实现那些功能?

将手机或者电脑输出的音频文件,输入到设备里进行音频解码并放大,从而提供高保真的音频输出。为音乐库爱好者提供一个较为理想的音源发烧器材。

作为半个音乐发烧友,对音乐音质的追求,仅仅停留在有一两个比较好的耳机,这样是仅仅不够的。好的耳机自身阻抗相对较高,手机和电脑的音频部分,

应用的都是基础的集成方案,驱动能力不强,完全达不到驱动好耳机的要求;而且手机和电脑内部电路较为复杂,干扰因素较多,音频噪声很大,导致声音失真率高,影响音质。

对音质有影响的因素很多。

1、音乐格式:从MP3WMA有损格式,到FLACAPE等无损格式,再到现在的DSD音频格式,不断的改进与发展说明音频格式对音质的影响;

2、播放器本身的素质;

3、耳机放大器的好坏;

4、放到耳朵里面的耳机;等等。上述几个因素都会对声音的回放产生很大影响,所以,追求比较好的音乐回放效果,就要从整个环节考虑,而非仅仅拥有一个好的耳机就可以的。

       目前市面上好的纯音MP3比较贵,不是我们一般消费者买得起的。比如艾利和AK380SONY NW-WM1A等。而且还要搭配比较好的耳机放大器来推动耳机。

       由此想到DIY一个供耳机音频爱好者使用的HIFI级音频解码放大器,将手机电脑的音频文件不在电脑里面解码,直接输出来放到外部专业解码芯片来解码。

       从而提升普通手机电脑音质,提高驱动能力。同时预留模拟输入口,为高端纯音频MP3提供音频放大,解决驱动高阻抗耳机的问题。


作品亮点(如果有请写出)

1、这个作品原创性较高,整个架构拓扑较为新颖。

设备支持纯数字信号音频输入,同时也支持传统的模拟信号输入。

2、性能参数上,远远超过HIFI级别,同时具备非常低的底噪,这也是制作这个设备最主要的要求。

3、与同等的产品相比,本产品体积小便于携带;协同手机一起作为音源的输入,大大地提升了音质;同时支持DSD256格式的音频纯硬件解码。

4、运用6路电源为整个系统供电,防止各功能间的供电串扰,从而提高声音通道分离度,使声音更具有立体感、方向性。

5,采用专业的32DAC AK4490EQ芯片,信噪比可达到-112。能够很好的解码DSD格式文件。USB数字界面采用XMOS二代处理芯片XU208,处理速度是一代的两倍。

6、音频放大部分采用TI专业得音频运放OPA1612OPA1611,进行电压放大。BUF634高速驱动来进行电流放大。使信号尽量减小失真,还原真实的声音。

系统设计



图表 1系统框图

图表 2硬件设计结构图


图表 3系统供电示意图

原理图

基本原理:电脑或手机(OTG线)中的数字信号通过“USB数字界面”传递出来,再通过单片机i2c信号控制外部专业DAC芯片进行音频解码。然后DAC采用差分方式,将信号转换成

模拟信号,再经过LPFI/V,等进行处理,最后输出到耳机里。

 

 

一、数字3.3V电源,模拟3.3V电源



二、两路±5V,分别给左右声道供电,电源输出电容采用三洋固态钽电容,具有良好的抑制纹波的作用。



三、电池采用1400mAh,所以采用充电电流800mAIC。充电时间2小时就可以充满。

                                                                                  

四、DAC输出采用差分输出,两路差分输出,可以有效的减少噪声的引入

                                                                              

五、LPF电路增益为1,截止频率(Fc)为186KHz,能够有效滤掉高频噪声,同时减少有效音频的信号的丢失。使声音细节得以展现。



                                                                                                

六、电压电流闭环放大,每路输出提供最高250mA的电流,同时具有高速响应的特点。



                                                                                      

七、模拟数字信号切换输入,本来想用一个音频模拟切换IC,担心引入噪声,减少失真,后来换成欧姆龙的小型继电器。

                                                                                         


材料清单(BOM表)主要物料

 

mfr

mfr P/N

Quantity

Components

1

AKM

AK4490EQ

1

U9

2

ST

STM32F103C8T6

1

U1

3

TI

BQ21040

1

U5

4

TI

BUF634

2

U8, U12

5

TI

OPA1612

2

U6, U10

6

TI

TPS65133

2

U2U3

 

PCB实物图


 


软件部分的描述(扩展选项,可不写)

软件部分,主要是通过单片机实现对USB数字界面的信号采集,控制DAC的内部参数,(音量,LPFdelayPCMDSD格式转换等),电池电量监控管理,以及对电源的控制。实现

模拟与数字信号切换等功能。

作品的简单使用说明

1、 本产品引出来的接口只有一个USB,一个电源开关。USB和电源开关又分别具有两个功能:USB(充电和USB信号输入);电源开关(开关机和模拟数字信号输入模式切换)

2、 打开电源开关,插上3.5mm音频对录线,音频输出插入耳机,就可以听歌了。关闭电源,再打开,就切换到数字输入模式,将OTG线插入手机,也可以听歌。

3、 只有电源开关关闭的情况下,才能够给设备充电(这样比较安全)。

 


 

总结

1、 制作一个模块,比较简单,但是实现一个整个系统还是比较困难的,要考虑到的地方很多,外壳的结构尺寸要求,与PCB板配合,以及各个元器件的封装,都是用卡尺一点点

测量出来的,可以说是从头做起,复杂且繁琐 。

2、制作一个系统还是需要看很多的IC SPEC  自己比较忙,没有时间也是一个考验。占用了很多休息时间。



3、 在软件调试与硬件调试上面花费了一些时间,通过USB数字界面DSDPCM之间切换总是有些卡顿。调整软件试了很多次。

4、 PCB板采用4层的结构还是很有必要的,对于电源的布局,以及噪声控制,有很大帮助。


HIFI耳机放大器设计说明.zip

Headphone Audio Amplifier.zip









该帖子已被s六un于Fri Oct 28 21:24:36 CST 2016编辑过
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小电子
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发表于Sat Oct 29 08:31:12 CST 2016   |  只看该作者 2#
板子做得很漂亮,采用多路电源防止串扰的方法值得借鉴。提个问题,这个能解码MP3、WMA等格式文件吗?
代售①黄花No.907 ②FPGA芯片EP4CE6E22C8N ③万用表Fluke15B+ ④LED恒流源LM2733XMF/NOPB⑤CJT1117B-5.0
立创商城赵...
【官方工作人员】
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发表于Sat Oct 29 09:10:58 CST 2016   |  只看该作者 3#
第一印象,PCB上的那个耳机LOGO很Nice
《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
s六un
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发表于Sat Oct 29 10:22:53 CST 2016   |  只看该作者 4#
小电子 发表于 Sat Oct 29 08:31:12 CST 2016  2# 板子做得很漂亮,采用多路电源防止串扰的方法值得借鉴。提个问题...

当然支持。MP3,WMA格式格式属于低解码率PCM。主要应用是DSD格式,最高支持256DSD,高解码率PCM文件,比如APE,flac,等无损格式


广州冠图模...
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发表于Sat Oct 29 12:25:16 CST 2016   |  只看该作者 5#
不错
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s六un
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发表于Fri Nov 04 22:22:49 CST 2016   |  只看该作者 6#
觉得自己做的东西还是不错的,给自己点鼓励!!!
外星人广生
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发表于Mon Nov 07 15:10:54 CST 2016   |  只看该作者 7#
楼主能否卖个烧录好程序的STM32F103和一个空PCB?其他元件自己买来焊,想做个玩玩,刚好手上没耳放。
老胡
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发表于Wed Mar 08 19:06:44 CST 2017   |  只看该作者 8#

能否加个好友交流一下?我们也是做音频产品的厂商

s六un
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发表于Fri Mar 24 14:14:46 CST 2017   |  只看该作者 9#
老胡 发表于 Wed Mar 08 19:06:44 CST 2017  8# 能否加个好友交流一下?我们也是做音频产品的厂商
你好,不好意思,刚刚看到,论坛还是很少上来的,电话18610694859
TYin
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发表于Fri Mar 24 15:52:05 CST 2017   |  只看该作者 10#
楼主能否卖个烧录好程序的STM32F103和一个空PCB?其他元件自己买来焊,想做个玩玩,刚好手上没耳放
osli
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发表于Fri Apr 14 09:40:21 CST 2017   |  只看该作者 11#
s六un 发表于 Sat Oct 29 10:22:53 CST 2016  4# 当然支持。MP3,WMA格式格式属于低解码率PCM。主要应用是DSD格...
XMOS才是主角,可是太贵技术还封闭,高端货
得力集团
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发表于Mon May 08 09:46:41 CST 2017   |  只看该作者 12#
远远超过HIFI级别
p0083
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发表于Mon May 08 09:59:59 CST 2017   |  只看该作者 13#
有没有套件购买?
fanzk
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发表于Sun Nov 26 12:37:23 CST 2017   |  只看该作者 14#
有成品可以购买吗
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