暖手器：USB NOS TDA1543 DAC与6N2+6N6耳放合体机

赵雷

1、为了与公司的笔记本配合在办公室听音乐（纯二做好后被老婆和老妈天天占用看连续剧）
2、为了消耗库存元件发泄DIY欲望
3、为了过冬时在老板舍不得烧暖气的办公室兼做暖手器用

以上三个理由促成了这台机器的制作。

因为媳妇怀孕保胎住院搞得手头拮据，所以做之前给自己立下的一个前提就是尽量利用现有元件。

结果不错，做完这台机器没有花一分钱另购材料，全部元件为自己库存+从公司顺。

DAC部分
自己在07年的时候做过8片并联的TDA1543并联NOS DAC，这次制作的DAC部分基本就是当时的死尸复活。

USB接收使用当时买的一种成品USB转光纤的转换器，使用了UDA1321芯片，支持I2S输出，我就直接拆它的板子来用了。

解码部分就是普通的TDA1543八片并联。唯一不同的是芯片的7脚，往常的线路都是把所有芯片的7脚连在一起然后接一个Iref设定电阻。根据Datasheet，7脚是Vref，也就是电压基准。大家知道，电压源直接并联的话会有问题。在TDA1543这个芯片，Vref的作用是提供一个电压基准，然后通过外接电阻来设定流出7脚的电流基准。如果直接把7脚并联，那么芯片的差异会导致每个芯片各自的基准电流不一样。

为此我做了一个实验来验证：



如图中所示，用两只TDA1543，开关打开时相当于两个IC分别单独工作的状态，开关合上时为7脚并联使用。开关打开时，两芯片各输出脚直流电压基本一致，而当开关合上，两个芯片的输出脚电压一个升高，一个降低，各自偏向一边，这足以证明我的想法，两个芯片各自的基准电流不同。不过随着时间两个芯片输出电压会慢慢靠近，不知芯片内部有什么让它能够自己热补偿的电路。

在实际使用时，如果用所有7脚并联的方法，虽然所有芯片的基准电流和DAC偏置电流的总和一样，不影响AD转换，但是各个芯片的7脚输出的电流以及偏置电流源提供的电流不同，也就是说各个芯片的电压基准电路和电流源电路的负荷不同，这会使得各个芯片的功耗不平均——我猜测这会增加发热量，不过这只是猜测，我没有深究这个问题。

我自己的电路里，我把各个芯片的7脚独立外接电阻。实测在接8V电源时，发热量也并不大，手摸芯片只是温热，不需要加散热片。

赵雷

先上个整体电路图：




图中8个TDA1543除7脚各自接1K电阻到地，其他脚都并联使用。


LPF部分

这个电路在YY阶段时LPF想了不同的方案，有运放的，有电子管的。因为一开始提到的大前提，为了更好地适应现有的电源牛，决定采用无源滤波。

之前拜读过小鬼头版主的一篇文章，主体思想是NOS方式的DAC在一半采样频率处会有-4dB的衰减，要通过LPF来补偿这一衰减。根据这个思想，我自己计算了三阶无源LPF的参数如下：



上面是这个LPF的仿真结果。这个线路的传递函数是：



我的控制理论是半桶水，当时计算的时候试着解了这个传递函数的极点，并由此计算的L、R、C值，不过现在忘了怎么解的了，只记住了结果。最终的响应请见上面的仿真图片，在22.5K时有4dB的提升。

然后剩下的问题就是电感的绕制了。因为对电感元件不熟，不知道用磁芯的话会不会有一些非线性或者饱和之类的问题，所以决定绕空心电感。开始用0.3左右的细线绕，直流电阻有几十欧，我担心会影响LPF的特性，后来从公司找了一个坏了的接触器，拆它的线圈来绕，最终绕出来的电感有鹌鹑蛋那么大。



电感的照片我本机没有保存，从我在别的论坛上发的帖子里下载下来的。

赵雷

仿真那张图片里电感的数值有误，应该是1.7mH。本来设计时是按照电阻120欧来算的，电感量应该是1.53mH，结果绕多了绕到1.7mH，只能改RC数值。

赵雷

耳放的部分就没什么好说的了，DAC输出直耦6N2共阴放大，再直耦6N6构成的WCF跟随器。基于一些没有什么根据的想法，6N2没有使用阴极电阻，所以本级反馈深些，环路反馈浅些。工作点的选取和反馈量的确定没有经过什么仔细的推敲，毕竟我是刚刚尝试自己设计电路。

电源部分略微复杂些，因为我开始只使用CLC时没办法把电源纹波控制到合适的水平，耳机能听到残留的100Hz噪声，于是加了一级MOS管的有源滤波器。

中途我也曾经尝试用电感输入式滤波，6N6作并联阴极输出，我的想法是让后级的工作点电压低一些电流大一些，我觉得对推动耳机好一些。结果是扼流圈在用作电感输入式滤波时对6N2的干扰太大了。普通CLC方式工作时，扼流圈两端交流电压仅为1V多RMS（万用表测得），而电感输入式则高达100多V——我猜想对于一般设计的扼流圈，这会铁芯也饱和了吧？不知道电感输入式滤波用的扼流圈是不是要特殊设计，请懂的前辈高手指点。

赵雷

最后上几张照片。老婆怀孕后DIY活动都在公司空闲时进行，而相机在家，所以照片不多，没有过程图。



乱棚，棚如其人，我就是个邋遢的人。洞洞板上两个黑疙瘩是电感，因为担心互相磁路会耦合影响分离度，我把它们安装得远一些，并且成90度。




外观图




和最近做的另外一台6N7P推挽在一起

yuweihan

速度惊人，这么有空

赵雷

回复 6# yuweihan


    并不快啊，这个是做完了以后才发的帖子啊