现带大家回顾一下首届立创商城电子制作节的优秀作品之一《HIFI耳机放大器》：

  一. 作品简介

  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MP3，WMA有损格式，到FLAC，APE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AK380、SONYNW-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。

  二. 作品亮点

  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32位DACAK4490EQ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OPA1612、OPA1611，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。

  三. 系统设计

  四. 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LPF，I/V，等进行处理，最后输出到耳机里。

  1. 数字3.3V电源，模拟3.3V电源。

  2. 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。

  3. 电池采用1400mAh，所以采用充电电流800mA的IC。充电时间2小时就可以充满。

  4. 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。

  5. 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。

  6. 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。

  7. 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。

  五. 材料清单（BOM表）

  六. PCB实物图

  七. 软件部分的描述

  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，LPF，delay，PCM与DSD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。

  八. 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）。

  九. 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ICSPEC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DSD和PCM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。

  十. 改进

  1. 这个 USB 界面输出的主时钟（11.2MHz）波形不是很好，虽然说对于音质影响不是很大，但是想在进行波形的整形电路，以及将 MLCK 时钟换成飞秒时钟，这样较少或降低时间抖动。给 DAC 提供更加准确的参考。

  2. 设计的时候，考虑的是对 8Ω~600Ω的耳机进行放大，负载跨度太大，所以可以增加一个 GIN 增益开关。设置高增益和低增益两个档切换。

  3. 现在耳机平衡输出也是潮流，并且具有很多优点。（驱动能力更强、抗干扰好，左右声道分离度高等）改成平衡输出，制作一根平衡耳机线。

  4.增加一个高保真蓝牙模块，让接口更加灵活。