朋友讓我看一塊電路板，分析其耳機(jī)輸出電路。

因?yàn)槠渲械妮敵?a href="http://www.zgszdi.cn/tags/耦合/" target="_blank">耦合電容有6個(gè)這么多，有點(diǎn)奇怪。

耳機(jī)輸出電路的實(shí)物外觀長(zhǎng)這樣：

音頻解碼芯片（型號(hào)WM8988）輸出音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)6個(gè)耦合電容，最終在耳機(jī)接口輸出：

關(guān)鍵看靠近耳機(jī)接口部分的電路，其中的6個(gè)貼片MLCC電容引人注目：



復(fù)原電路原理圖：



為什么用6個(gè)電容做耦合呢？下面開(kāi)始分析。

一、首先簡(jiǎn)化電路

1、壓敏電阻D1、D2是防靜電使用，電路分析時(shí)可以將其忽略：



2、查詢(xún)?cè)撝靼迳系囊纛l解碼芯片的規(guī)格書(shū)，發(fā)現(xiàn)其可推動(dòng)16歐姆、32歐姆的耳機(jī)。

而電阻R1、R2均為470歐姆，是耳機(jī)阻抗的十倍以上。

并聯(lián)使用時(shí)，主要體現(xiàn)為耳機(jī)本身的阻抗，大膽地將電阻R1、R2忽略：



3、由于左聲道和右聲道是對(duì)稱(chēng)的，留下其中一路分析就可以。以外接16歐姆的耳機(jī)為例，最后電路圖簡(jiǎn)化如下：



這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的高通濾波器！

二、接著理論計(jì)算 輸入一個(gè)頻率為f的信號(hào)ui，輸出到電阻端的信號(hào)為uo：



當(dāng)uo衰減為ui的0.707倍時(shí)，此時(shí)的頻率f：



為什么是0.707倍，因?yàn)檫@個(gè)倍數(shù)時(shí)功率衰減為原來(lái)的一半。所以這個(gè)頻率f也叫截止頻率。

為什么是這個(gè)公式，感興趣的話(huà)點(diǎn)贊本文告訴我，下一篇文章介紹是怎么推導(dǎo)出來(lái)的。

咱們繼續(xù)，將R=16歐姆，C=66uF代入上式，算得頻率f：

要知道人耳對(duì)聲音的接收范圍是20Hz到20KHz，這個(gè)電路板設(shè)計(jì)的低頻理論值只到150.8Hz，相對(duì)20Hz似乎偏高。

三、進(jìn)一步刨根問(wèn)底 繼續(xù)翻查音頻解碼芯片（型號(hào)WM8988）的數(shù)據(jù)手冊(cè)：



數(shù)據(jù)手冊(cè)給的參考設(shè)計(jì)是220uF，對(duì)應(yīng)算出來(lái)的截至頻率f為45Hz。

到這里基本知道本文分析的電路板，為什么使用6個(gè)貼片MLCC電容了：



因?yàn)椋?1、這款產(chǎn)品的電路板結(jié)構(gòu)受限制，不能用體積偏大的大容量鋁電解電容：

2、能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的鉭電解電容，又太貴了：

所以最終采用了降成本的方案，用6個(gè)22uF的貼片MLCC電容，代替2個(gè)220uF大容量電容。

耦合電容的容量縮水，犧牲了低頻效果，而且使用的貼片MLCC電容本身失真會(huì)比鋁電解電容高。

至于實(shí)際的聲音效果，聽(tīng)歌感覺(jué)還行。

四、提煉

請(qǐng)注意，這不是標(biāo)準(zhǔn)的電路方案，只是其中一款產(chǎn)品是這么設(shè)計(jì)的，作為案例供大家參考。

所謂：做硬件，堆經(jīng)驗(yàn)。

案例看多了經(jīng)驗(yàn)也就上去了。

五、最后

問(wèn)題來(lái)了，電阻R1、R2在電路中起什么作用？



有人說(shuō)“音頻信號(hào)通過(guò)電容耦合輸出的，要接一個(gè)對(duì)地電阻，不然電平會(huì)漂移。”





審核編輯：劉清