实战超级IC耳放：TPA6120 ！兼送PCB！

杰仔

　　自入手耳机以后，一直在寻找与实践着不同的耳放，尝试不同电路形式的声音。当然，当中也有不少是为朋友们做的产品，顺便也为自己积累更多的数据。几个月下来，常见的耳放线路都基本都实验了一次，大多也做成了成品使用。包括了传统的全分立A类与现在较常见的运放IC推动管子的数种形式。在这段关注耳放的期间，对一只较新的IC产生了很大的兴趣，它就是TI公司的耳放专用IC：TPA6120。



　　IC做耳放已经有很多例子，如很“著名”47耳放，或是其它运放+BUFFER的形式。一个小小的耳放IC之所以让我念念不忘是它的性能参数非常的厉害。可能从下图TPA6120的主要指标看出，比很多极品运放还厉害得多，某人夸张地说：这是做视频放大的。

TPA6120主要特点：电压转换率1300V/uS；120dB动太范围；最大700MA的输出电流；120dB的信噪比超低的噪声；难以想象的超低失真；很高电源抵制比与温度、短路保护功能。（32欧可以达到1W以上的输出）。

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　　从电路的形式上看，TPA6120可视为一对高性能的功率型运放，电路上接近运放+BUFFER的形式，但要简单得多，如同两只独立的功放一样，直接驱动耳机负载。如此诱人的指标，不得不对TPA6120抱着幻想，到底它能有什么表现？在论坛上，查到了不久前有讨论过这个IC的贴子，马上咨询了贴主一些关键的数据，顺便搞了国外DIYER做过的几份电路图，初步规划了一下大概的框架。顺手打开淘宝，查到了为数不多的6120卖家，先搞了5 片回来，准备做各种电路版本的测试。

　　在等待IC寄来的期间，准备了一些预想中的零件与洞洞板、牛牛，准备先用标准电路搭一个测试电路来做试验，以便详细了解这个IC的特性。由于标准电路极为简单，所以决定搭棚方式来构建，所有零件都是按基本标准选取，把稳压电源也做在一体，然后做一些相关的测试。

为洞洞板准备的部分零件



　　第一次装好通电试机，出现了自激现象。这是早有预料的情况。按某网友的说法，此IC容易自激，因为带宽、速度都很高。而按官方PDF说明，数个关连的电阻必需与IC做到最短连接。这点在搭棚上已经考虑到，但毕竟搭棚会引入一些不稳定因素。还有一个处理方法就是在输入端并入两只1000P的电容，截掉过高带宽。并入这两只电容后，自激现象消失。测量输出输出端的失调电压，都是非常小的，1MV以内。未开启音源，接入40欧低阻耳机，噪声不可闻，开机与关机完全没有区别。这个低噪声指标不是吹出来的。此时IC有点点温度，估计比室温要高2-3度。

基本电路



　　接入音源，第一感觉是声音明亮清晰，很干净。先不作音色上的探讨，让它工作一段时间观察各个工作点的反应与状态。另一边，打算把一个正式的电路画成PCB，等打样回来作进一步的完整调试。说起画PCB，这里有一故事。以前应该说10多年以前，自己用是油性笔手画PCB的。虽然在386电脑哪个时候就已经装过PROTEL这类软件，不过一直没认真学过。所以一想现在要画PCB还是双面的，就防范犯难了。但网络是个好东西。某天有人问谁能帮忙画PCB，有个朋友报名了，我顺便也找上他一问。忘了名字的这位朋友热心地帮我画一份PCB。不过TPA6120的封装有点麻烦，而我也没有这方面操作的经验，经过多次修改后发去PCB厂里打样。回来的PCB发现有许多BUG，但仍然可作测试用途。无论如何，对于这位网友的帮助还是要感谢的。


　　在这一周等待PCB样版的期间，逐渐对6120的搭棚洞洞板作不断的改进，最后可以做到标准的电路下无需要额外的电容就可以保持稳定。声音也有了一很的了解，总体来讲，在简单的洞洞测试板上的表现已经相当的好。除了我原有的耳机，还特意从朋友处强借来HD600、AKG K450、DT235等多只耳机，逐一测试6120对不同阻抗负载的表现。在标准电路上，推动32欧到300欧的负载都很好，音色中性清丽，能让耳机体现自身的风格。对于驱动数百欧的高阻耳机，要适当提高增益，满足音量调节上的一致性。

洞洞版，标准电路测试


　　打样的电路如图。这里也要感谢网友Gogowath，在他的英文短讯中，给提供了一份完整的原理图。因为只是测试版，所以先按照这个框架打样了一份双层的PCB。在实际中调试修改再确定最终的元件选值等等。原来打样是10片PCB，送来的却是12份。把手上3个TPA6120分别焊有一片PCB上，对应三套不同电路形式与零件。由于调试中环境纷乱，影响形象，也无暇抽出手去拍摄，这部分的图片就略过。

打样回来的PCB




　　电路前端由一个运放组成的两倍增益电路，主要起到的是阻抗变换作用。把三片PCB的输入阻抗设定220K、100K、与47K。高输入阻抗有利于使用容量较小的耦合电容，可以大大降低体积减少引入的干扰，又很方便地找到非常多的电容产品作调音。经过这一级输出的阻抗大大降低，有利于与6120输入端对接，减少其诱发自激的可能。由于后面是全直接耦合，所以概求使用低失调电压的运放。同时，耳机是很灵敏的，微弱的噪声会无所循形，为了对得住超低噪声的6120，所以运放要求是高输入阻抗低失调与超低噪声的型号。原图纸上是使用LT1468低噪声宽带运放。一来手没有这个零件，二来根据已经掌握的运放经验，分别选取了，OPA627、AD8620与OPA2134来对应三个待测的PCB。


PCB测试，先用普通货验证电路，PCB有BUG，所以要飞线


　　电源也做了三个方案，分别LT的可调系列、LM的可调系列、ST的固定系列。电压定在12VX2两个与一个15VX2。高电压的是对应高阻耳机。选用的是一只10W的两组15V交流输出的环牛。学会看PDF可以吸收很多有用的数据。根据6120官方PDF所以资料的分析，6120建议的反馈电阻也是使用1K，低阻负载时增益2倍，高阻负载时为3倍。输入输出端要串入电阻，就近放置去耦电容，这些都已经设计在PCB上了。把高阻耳机测试的PCB上的6120增益设为3。这样三个稍有分别的PCB用于零件数值与型号测试对比，比在一个PCB上做要方便得多。接下来也换上不同的耦合电容与滤波电解等，过程繁琐不再详表。虽然PCB有BUG，但由于布线仍然做得很好，所以虽然三片PCB都未在6120两个输入端并入1000P的电容，都无发生自激现象，三种运放的失调都非常小。

　　经过数周晚上的不断试验，整个调试工作非常成功，以声音的表现来定出了一套完整的正式版方案，包括了零件的取值与型号的选取。实践证明，TPA6120确实是一个相当出色的耳放IC。高的性能指标令它的发挥得到很好的保证，而零件调试配合后的声音也相当出色，对高低阻负载的驱动能力都相当强，印象最深刻是如太空般的宁静。除了是一个耳放外，也可以是一个优秀的前级。

　　一轮的实战经验积累了很多数据，如果身边朋友都喜欢它的话，计划把其中一个标准方案设计为一个套件，所有电路零件都按最终调试的数值更改，重新设置电源系统，PCB也重新布线做在一个小巧机壳内，内置电源变压器等等。如果有对些电路感兴趣的，欢迎来提出你的建议与想法，把这个耳放做得更好。

现在把余下的8 片测试版PCB送出，让有兴趣的人先偿下鲜，需要的PM我（需要电路基础与动手能力）。别小看这是测试版，声音已经相当出色。

安装方法与测试时对零件选取的内容的地方慢慢贴上来。


免得再有某些特别人士来搞浆糊，俺再公布一次计划

正式版的PCB，不是测试工程板这个样子，（别把测试版当产品）

·传统线性电源供电，调试中发现这种方式声音相对最容易做好

·结构还是运放+6120结构，整体表现最好，

·内置小型变压器，一体完成，便于实际使用，

·带线路输出，可用作为前级

·带耳机阻抗选择开关，适合某些需要这功能的用户

·双12V供电，对32-300欧的耳机都有很好的推动力

至于电池或是单改双供电方式，不是本次设计考虑的范围，原因多样：结构、性能、音质等。最主要是第一版以最传统的方式去实现，效果最好地满足。

杰仔

占位补图

LiangSheng

什么东东？？？

dsh5611

TPA6120等待关注，不知音质与RAI相比怎样

3dj7

上图看看

Eugene.C

很有兴趣！电路知识比较欠缺，动手能力还行。

杰仔

图来了。

cao

留个脚印

confucius

要一个，正想试试非甲类耳放。

hzx999

没有动手能力，所以只能等大家测试好以后要比较成熟的产品套件了。

TDA-7294

双面板布线比单面板容易多了。。。

3dj7

指标不错，PCB有BUG要飞线，预留的元件没装的不少，修改过的PCB也发一个看看

杰仔

已经为楼上的送出4 片，还有4 片。有人问要份元件，抱歉，余下的IC与零件都给朋友抢走瓜分了。

杰仔

喜欢HIFI风格平直清爽的，可以选用两片，OPA627

虫虫小林

双面板布线比单面板容易多了。。。
TDA-7294 发表于 2009-12-1 09:11 PM

单面靠技术的

杰仔

指标不错，PCB有BUG要飞线，预留的元件没装的不少，修改过的PCB也发一个看看
3dj7 发表于 2009-12-1 21:13

这个是PCB测试，不需要完全装齐，可调改固定三端，也少用了几个电阻，电容位多留了几个，用以测试，也不是必需要装的。