1. 引言#

近年来，高保真耳机和无损音频格式的流行推动了个人电子设备中高质量音频输出的加入。尤其是24位/192kHz的音频数模转换器（DAC）被广泛应用于智能手机、平板电脑以及便携音乐播放器等移动设备中。这些DAC能够提供极低失真的信号，但不能直接驱动耳机。因此，为了充分发挥高性能DAC的优势，必须设计合适的耳机放大器。

2. 传统耳机放大器电路#

DAC输出通常为差分信号，耳机放大器电路需要将其转化为单端信号。传统的差分放大器由一个运算放大器（Op-Amp）和四个匹配的电阻组成，用以放大两个互补DAC输出之间的差异，同时抑制公共信号（如偶次谐波失真）。该放大器应当保持稳定，避免在耳机连接时引入不必要的噪声或失真，且不改变系统的整体频率响应。

3. 耳机的阻抗特性#

耳机并非简单的电阻性负载，尽管其标称阻抗（通常在16Ω到600Ω之间）看起来像是一个纯电阻负载。实际测量显示，耳机的阻抗随频率变化并且有明显的共振峰值。低频共振峰出现在100Hz左右，由耳机驱动单元的机械与电气特性引起；而高频共振峰则是由于耳机线缆的电容与驱动单元线圈的电感共同作用所致。

在高频范围，耳机表现为电容性负载，这会在放大器的开环增益曲线中引入极点，可能导致系统的相位裕度降低，从而引起振荡。为了解决这一问题，常常在输出端加上一个串联电阻（RISO），用以隔离电容性负载，保持放大器的相位裕度。然而，这样做虽然能提高稳定性，却会对音频性能产生负面影响，例如输出电压不再与负载无关，音质可能因此受到影响。

4. 改进的耳机放大器电路#

为了避免增加输出阻抗并保持低失真，一些放大器电路采用了将隔离电阻放入反馈环路中的设计，并使用双反馈拓扑结构。该电路通过引入电阻RX和电容CX，能够在反馈曲线中创建极点-零点对，从而提升系统的相位裕度，同时避免影响音频频率范围内的性能。

在该设计中，RX和CX的值决定了系统的稳定性和音频性能。RX的值影响反馈增益的幅度，CX则控制系统的零点位置。通过合理选择这些元件，可以确保放大器在高频下保持稳定，同时避免音频带宽内的性能下降。

5. 稳定性与音频性能的平衡#

设计中，稳定性和音频性能的要求往往需要平衡。例如，系统的零点频率应当尽量高，以避免噪声和失真增大，同时避免影响到音频带宽的表现。在使用OPA1612运放的模拟过程中，模拟结果表明，通过适当选择RX和CX的值，可以保证系统在驱动典型耳机负载时的稳定性和出色的音频性能。

6. 结论#

耳机放大器的稳定性设计非常复杂，尤其是对于差分放大器电路，要求低输出阻抗、低失真、低噪声以及高共模抑制比（CMRR）。通过优化电路中的反馈环路和合理选择电阻与电容元件，可以在驱动电容性负载时保持系统的稳定性，同时确保高保真音频性能。此类设计方法可以有效提升耳机放大器的性能，满足现代高品质音频系统的需求。