基于555定时器和D类放大器的耳机音频线路驱动器设计

广受欢迎的555定时器可用作乐器或其他应用的PWM/D类放大器。其可在4.5V～16V的电源电压范围内工作，并可输出200mA的驱动电流。音频信号被传送至555定时器的CV( 控制电压)引脚。

本设计实例为耳机和音频线路提供两个简单、便宜的驱动器，分别如图1、图2所示。这两个驱动器针对电吉他和小提琴设计，但也可适用于更多其他应用。对于这样的简单应用而言，噪声和总谐波失真(THD)并不是重点考虑因素，因此并未对这两个数值进行测量。

图1：含运算放大器和NE555定时器的耳机和音频线路驱动器。也可以使用CMOS版本(如LMC555)，但输出电流较低。其优点为工作频率较高。

下述为一些设计考虑因素：

● CV引脚的输入电阻约为3kΩ，在大多数音频应用中，需要某种音频前置放大器/缓冲器。

● CV需要极大幅度的输入音频信号。所需的幅度取决于555定时器的电源和所需的输出音频功率。

● 555定时器作为振荡器使用，通过施加至CV的较低频音频信号对其进行调制。振荡频率应最好至少为最大所需音频频率的10倍。对音频应用而言，频率应介于60kHz至200kHz之间。这样就简化了555定时器所产生的高频噪声的滤除，并维持了高切换效率。

● 需留意射频发射。至少应在555定时器的输出端和扬声器或耳机间设置一个一阶低通滤波器。若电缆较长，则应考虑电缆寄生电容(最好为双绞线)。

通过Av1=1+R6/R12这一公式，第一级增益由R6和R12设定为约11。

CV上无输入模拟信号时的定时器的频率取决于R7、R8及C5的值，其标准计算公式如下：

f=1.44/((R7+2R8)×C5)(Hz)

NE555的输出信号传输至连接器OUT1、OUT2和OUT3。R9、C7和负载可作为低通滤波器，用于滤除定时器产生的高频分量。若未经滤波，这些分量会产生辐射，导致放大器周围的敏感电子设备出现问题。应尽量降低滤波器的截止频率，并选用具有较高电阻的耳机。

结型场效应晶体管(JFET)版本

电路也可使用场效应晶体管或双极型晶体管来获取高输入阻抗，放大NE555之前的音频信号。

电路的输入级构建于JFET T1周围。电阻器R4*和R5*应具有最小适用值。它们应产生一定增益，且具有低输出阻抗以驱动555定时器。在无输入信号的情况下，A点和B点之间的直流电压约为VEE/3。该电路比图1所示的电路要简单，但可能需要根据所选用的晶体管T1和第一级所需的电压增益，对R4*和R5*进行调整。此处的问题是，给定类型的JFET参数的差别可能超过4:1。当开关S1闭合时，T1的增益设置为最大值。

图2：含JFET输入和NE555的耳机/线路驱动器。

双极型晶体管T2可提高JFET的驱动能力。此外，其还支持使用较高的R4*数值，从而增加T1的电压增益。

图3所示电路采用两个工作在不同频率下的555定时器，以获取不同的音效。

结论

这类电路可在555定时器的整个电压范围(4.5V～16V)内运行，但更高的+VEE(如12V～16V)为首选。这将产生更多输出功率，大多数运算放大器和JFET在该电压范围内运行效果更佳。

这类电路可驱动高阻抗扬声器和耳机—超过24Ω的为首选。不管在何种情况下，较好的做法是使555定时器的峰值输出电流保持在150mA以下。这样将把芯片的功耗保持在可接受的程度内。若输出电流远高于100mA，555定时器输出晶体管的压降会快速增加。