目前附有外部揚聲器音頻功能的便攜設備日趨增多，如MP3播放器、帶MP3功能或喇叭的手機、以及便攜式CD播放器等，它們的輸出根據配置和驅動(dòng)的不同而各異。

圖1: 聲級和輸出功率間特性曲線(xiàn)。注意音量與音頻系統輸出功率之間并非線(xiàn)性關(guān)系。

圖2：利用比較器檢測差分信號的電路。

圖3：音頻放大器的直接實(shí)現方法。

圖4：利用運算放大器產(chǎn)生輸入音頻放大器中的反向信號。

圖5：簡(jiǎn)化的變壓器電路實(shí)現方法。完整的電路還必須包括其它元件來(lái)確保原始信號并平衡輸入。

圖6A：在電位器中增加運算放大器可解決音頻放大器增益的問(wèn)題。

圖6B：在電位器中增加運算放大器可解決音頻放大器增益的問(wèn)題。

MP3播放器或手機的輸出是單端信號，適合驅動(dòng)32Ω的聽(tīng)筒揚聲器。典型外置揚聲器系統的揚聲器阻抗是4至8Ω，每個(gè)聲道可能會(huì )有多個(gè)揚聲器。然而32Ω的驅動(dòng)器難以驅動(dòng)這些低阻抗揚聲器，也就無(wú)法提供足夠的音量。

外部揚聲器系統因品質(zhì)、音量及揚聲器數目的不同而有所區別，因此通用的放大器將不適于驅動(dòng)這些揚聲器。MP3播放器的揚聲器系統具有耳機插孔輸入端，并能支持單端輸出的立體聲信號。某些新型高端揚聲器系統可支持差分信號，為了后向兼容，這些系統也支持單端信號。

由于差分信號是單端信號的兩倍，因而單端信號和差分信號將產(chǎn)生不同的音量。人的聽(tīng)力和聲音大小的關(guān)系符合對數曲線(xiàn)規律，因此就不能采用線(xiàn)性的控制方式(圖1)。

對于將輸入信號放大為相等輸出的單端/差分音頻放大器來(lái)說(shuō)，有幾種方法可以對其進(jìn)行檢測和實(shí)現。系統之間的接口連接器應至少有5個(gè)引腳才能提供差分信號。兩個(gè)器件之間的共地連接是必須的。乍看起來(lái)，由于信號是直流隔離的，因而交流耦合電容無(wú)需與地連接，但實(shí)際上這是提供理想噪聲性能的需要。

第一個(gè)問(wèn)題是如何檢測輸入是單端還是差分信號。在諸多電路中，有兩種電路用連接器的一個(gè)外部引腳來(lái)測試輸入信號的直流電平。指定連接器的一個(gè)外部引腳很容易，但對于空間狹小的應用來(lái)說(shuō)卻不可行。源器件既能使該引腳開(kāi)路也能使該器件接地。

檢測差分信號的第二個(gè)方法，是利用比較器來(lái)測試信號的直流電平，看后者是接地的還是差分信號。以上兩種方法的輸入信號都必須通過(guò)低通濾波器。原始信號必須分離為其直流電平的50%至25%，如果系統在低頻、高峰峰值交流信號的差分模式下，這將導致錯誤的檢測結果(圖2)。若原始信號的直流電平是地電平的話(huà)，這種技術(shù)也不能使用。

電路的第二個(gè)部分是音頻放大器。該電路的解決方案和所需的聲音質(zhì)量有關(guān)。真正的差分輸入比進(jìn)入一個(gè)放大器的差分信號能提供更高的聲音質(zhì)量，實(shí)際的差分放大器需要一個(gè)附加電路將單端信號轉換為差分輸入。

對音頻放大器來(lái)說(shuō)最簡(jiǎn)單的辦法是將信號輸入到一個(gè)放大器中(圖3)。在單端模式下，該差分輸入不產(chǎn)生信號，允許不經(jīng)轉換的輸入設置于0.5Vcc上，這就是標準的單端輸入配置。模擬開(kāi)關(guān)保持在斷開(kāi)狀態(tài)，以使放大器輸出2倍的增益。在差分模式下，模擬開(kāi)關(guān)閉合，增益變?yōu)?。因此對不同的輸入模式，這兩種輸入信號都會(huì )產(chǎn)生相同的輸出信號幅度。

第二種實(shí)現方法是采用真正的差分放大器來(lái)驅動(dòng)揚聲器。這種放大器可提供較好的噪聲抑止。與前面的實(shí)例不同，此時(shí)輸入音頻放大器的信號必須是差分信號。差分信號可利用運算放大器或變壓器來(lái)實(shí)現。運算放大器的實(shí)現方法有利于系統的尺寸，但對平衡輸入信號則存在困難(圖4)。該運算放大器的增益為-1，以將單端輸入信號變成反向信號。模擬開(kāi)關(guān)在輸入之間轉換以實(shí)現音頻放大器的輸入。這種差分信號可以直接送入音頻放大器中。

替代運算放大器產(chǎn)生差分信號的另一個(gè)方法是采用1:1的變壓器。該變壓器可簡(jiǎn)化電路，但增加了尺寸，特別是高度。需要注意的是，變壓器的頻率范圍必須在系統能夠放大的音頻信號范圍之內。原始的輸入信號必須采用交流旁路電容來(lái)使直流與地隔離。模擬開(kāi)關(guān)可用來(lái)使該放大器的增益在2倍(單端輸入)和1倍(差分輸入)之間進(jìn)行轉換。

利用標準單向電位器通過(guò)幾種方法可以實(shí)現對音量的控制。如前面所述，旋轉旋紐時(shí)，具有對數特性的電位器才能產(chǎn)生平滑的音量控制(圖1)。該電位器可以對電路進(jìn)行計數，從而產(chǎn)生線(xiàn)性的響應。對于差分輸入，單聲道系統需要2個(gè)電位器，而立體聲系統則需要4個(gè)電位器。

最簡(jiǎn)單的方法是在電位器中的輸入音頻信號和地之間放置一個(gè)電阻，滑動(dòng)端與音頻放大器的輸入相連接�；瑒�(dòng)端的輸出與輸入信號成比例。如果音頻放大器需要大電流輸入，則將影響音頻放大器的輸入電阻比例，因而不會(huì )產(chǎn)生期望的增益。當電容與電位器阻抗相關(guān)時(shí)，會(huì )出現其它問(wèn)題，很可能產(chǎn)生旁路濾波器(在電位器中濾掉某些頻率的信號)。

一個(gè)解決方案是在電位器的滑動(dòng)端增加一個(gè)運算放大器(圖6)。對于輸入端該電路呈現的是電位器的靜態(tài)阻抗。運算放大器直接驅動(dòng)音頻放大器，因而消除了增益的不同。對該電路來(lái)說(shuō)，由于音頻放大器無(wú)法真正實(shí)現滿(mǎn)幅(rail-to-rai)輸出，因此電位器不能通過(guò)接地來(lái)消除輸出信號的噪聲。