Делаем высококачественный усилитель для наушников

Купил простенькие уши, чтоб по ночам можно было гаматься и иногда слушать музыку, взял недорогие, но большие KOSS UR20. Подключив к ресиверу был несколько ошарашен, звук очень и очень приятный, джаз и классика просто на ура идут. По НЧ конечно сильно проигрывают затычкам Koss the plug, и ощутимо KOSS Porta Pro, которые уже какой год таскаю как портативные. Был очень удивлен после когда решил послушать Koss Porta Pro после прослушивания композиций на KOSS UR20 — с порта про как будто в уши ваты натолкали. А я ведь считал их очень «приличными» в плане звука. Хотя может это время и атмосфера их могла так попортить? Все это к чему? Да так, решил собрать усилок для ушей, Усилок будет домашний, не портативный ни разу.
Решил для начала собрать клон Lehmann Audio Black Cube Linear
Вот результат:

Все вместе заняло около 3 вечеров и меньше 1000 р денег.
Кому интересно добро пожаловать под кат, будет очень много фоток с подробным описанием.

Схема и конструкция

Сама схема достаточно простая: усилитель класса А, ООС выходные каскады не охвачены, ООС охвачен только ОУ. В интернете схема ищется легко.

Усилитель

Питание

Размышлял как сделать печатку, нашел на каком то польском форуме сканированную печатную плату

и обвел её в любимом Sprint Layout
Вот что получилось

Правда её я чуть перерисовал, ибо нашел пару ошибок и изменил размеры под свои размеры деталей. Дальше получилось, то что в магазине фольгированный текстолит есть только размера 10х15, а плата была больше, пришлось опять перерисовать и уменьшить её общие размеры.

Изготовление печатной платы

ЛУТ или Лазерно-Утюжная Технология наше все ) В качестве материала переноса давно использую глянцевые журналы, главное, чтобы на листах журнала не было много темных областей и заливок.
Распечатываем 2 стороны.

После этого самое веселое — надо как то их совместить. Я делал ЛУТ сразу с обоих сторон, приложил кусок стекстолита в листы и аккуратно их завернул, дальше утюгом хорошо прогладил сначала одну потом другую сторону. В принципе получилось неплохо, одна сторона убежала на несколько десятых миллиметра.

После проглаживания надо плату поместить в воду и размокшую бумагу очень осторожно снять, я делаю это подушечками пальцев под водой, вот так

после отмывания от бумаги получается такая плата

Внимательно её изучаем на наличие косяков, если они есть корректируем скальпелем линейкой и маркером. Если все хорошо кидаем плату в ванночку с раствором хлорного железа (рецептура приготовления есть на банке). Главное в этом деле помешивать раствор и регулярно переворачивать плату для равномерного травления.

втыкаю зубочистки, чтобы исключить касание платы ребер ванны для травления.
После травления надо хорошо промыть плату от раствора

Тонер, с готовой платы, смывается ацетоном.

Для удобства сборки люблю наносить обозначения элементов

Дальше сверлятся все отверстия, с использованием движка с цанговым патроном

Нижнюю часть платы облудил используя оплетку с флюсом и небольшим количеством припоя.

Все следующие фотки в основном с еще не отмытой от флюса платой.

Сборка

В первую очередь собираем цепи питания, справа любимые бокорезы с победитовыми накладками.

и проверяем их. Питание с первого раза не запустилось, оказалось что LM337 напрочькитайскийперепил и просто не работает. Поэтому первая проверка усилителя на кухне ночью была от 2 лабораторных источников (нижний кстати тоже самодельный).

Проверка показала, что радиатор обязателен. Плата пока выглядит так.

Взял из запасов старый радиатор от материнки насверлил

Нарезал, снял фаски

Слюда и КПТ, радиатор на месте. Схема потребляет около 150 мА по каждому плечу питания. Напомню усилитель класса А.

Трансформатор взял готовый со старого списанного венгерского усилителя.
Тестовые прослушивания делал на следующих ушах ТДС-5М и 3 пары KOSS ))) все среднячок.

Корпус

Большая часть самодельных конструкций умирает так и не обретя корпус. Тут я превзошел свою лень и решился на подвиг — законченный корпус для данного усилителя. В качестве донора был взят корпус CD-ROM. Процес сверления дырок и установку стоек для платы не заснял, не было фотоаппарата под рукой. Получилась такая неказистая конструкция.

Лицевая панель полный шлак, не красиво в общем.
Их старых запасов поднимаем листовой алюминий и вырезаем накладку по размеру лицевой панели CDROM

Долго не думая прикрутил эту панель двумя винтами, выбрал самые симпатичные ))))

Сверлим и примеряем, уже стало лучше.

Покраска и оформление

Корпус решил сделать черным матовым (просто баллончик матовой черной краски остался изготовления самодельного бюджетного саба для кино).
Для покраски снял все из корпуса и покрыл все краской из аэрозольного баллона, далее была скучная просушка и сборка. Лицевую панель прошкурил и обезжирив нанес ЛУТом надписи

Собранная плата в корпусе

Пришлось поменять емкости по питанию перед стабилизаторами с 4700 на 10 000 около OPA2134 c 470 на 4700 мкФ, так как был небольшой гул, который можно было услышать ночью в полной тишине. Также добавил радиаторы на интегральные стабилизаторы, так как температурный режим их в закрытом корпусе не самый лучший.

Итог

Затраты деталей суммарно не превысили 1000 р. Оригинал стоит около 40 000 р. На качество оригинала не претендую, но и не считаю что получившийся усилитель плохим. Играет он очень хорошо. Приличные уши обещали дать для сравнения. Источник Asus Xonar D1.
Самое дорогое это конденсаторы.
Транзисторы подобраны по коэффициенту передачи комплиментарными парами и они одинаковы в обоих каналах. Перебрал несколько пакетов с ними в радиомагазине.
На выходе усилителя постоянное напряжение не превышает 5 мВ.
Все сопротивления подобраны с точностью менее 1% или даже лучше.
Входные конденсаторы K73-17+ слюдяные.
Регулятор громкости не самый дорогой но и не самый дешевый alpha.

Источник: Хабрахабр

soundbass.org.ua

Радиоконструктор «Клон усилителя для наушников Lehmann BCL»

Клон Hi-End усилителя для наушников Lehmann Black Cube Linear

Из-за простоты повторения схема этого усилителя класса Hi-End популярна у радиолюбителей. На любом радиолюбительском форуме есть тема про клонирования этого усилителя.

0. Можно купить оригинал



1. Можно полностью самому сделать печатную плату и собрать усилок — geektimes.ru/post/257526/
2. Можно купить в Китае печатную плату, набить своими деталями и получить результат- geektimes.ru/post/256990/
Некоторые делают самодельные усилители «круче» оригинала — используют более крутые детали.
3. Можно купить готовый усилитель — mysku.ru/blog/ebay/17042.html
4. Я купил радиоконструктор: печатная плата, детали, корпус, трансформатор, разъемы, регулятор громкости ALPS и прочее. Покупал у этого продавца полтора года назад. У него периодически эти радиоконструкторы заканчиваются, он оптом закупает и распродает дальше, но уже открывает новый лот на ebay.

Информация от продавца

Basic parameters
Frequency range 10Hz-35kHz
Adaptation impedance 8-2kΩ
Distortion
Output power 200mW / 300ohm;
400mW / 60 ohms.
Features power consumption
Input impedance 47kΩ;
SNR> 95dB;
LINE OUT-60ohm;
PHONE OUT-5ohm;
Channel separation> 70dB / 10kHz.
Input Interface RCA connector × 1 group
Output Interface: 6.3mm interfaces × 2, RCA Interface × 1 (can be used as preamp)

Internal dimensions: Width 135mm height 48mm depth 240mm

main materials:

Opamp is PHI NE5532.
Power transistor is ST BD139 140.
30W R-core Transformer.
Original ALPS 27 type Potentiometer
US CMC Copper RCA
Ruby main electrolysis, Siemens MKT coupling capacitors, Panasonic decoupling capacitors, resistors made in TaiWan.

Конструктор прислали двумя посылками:

Вложили записку:

Фото печатной платы с двух сторон. Качественная печатная плата:


Трансформатор питания с экранирующей обмоткой:

Схема этого усилителя для наушников в классе А легко ищется в инете:

Все конденсаторы и ОУ — под замену на Wima/Nichichon/Matsushita в фильтр питания/OPA2134 вместо китайского NE5532.

Транзисторы выходного каскада подобрал по коэф. усиления.

Спаял, в корпус поместил. Радиаторы выходных транзисторов, чтобы не болтались, зафиксировал на печатной плате с помощью термоклея. Сигнальные входные и выходные провода — OFC моножила в экранах. RCA разъемы должны быть изолированны от корпуса усилителя.



Для заземления на корпус на плате УНЧ есть спецотверстие:

Собирал конструктор почти полтора года назад. Сейчас установил бы фильтр против электромагнитных помех EMI.
Типа такого «1pcs AC2A3-2 Power Line EMI Filter 250V 50/60Hz 3A Brand new»:

Или возможно в гнездо подключения кабеля «CW2A-10A-T-AC-115V-250V-10A-Panel-Mount-3-Pin-Solder-EMI-Filter»:


Отгородил трансформатор железным экраном… Улучшать конструкцию можно до бесконечности…

Настройка:
Регулятор громкости на минимум. Первое включение лучше делать «через лапочку» (лампа наливания обычная на 100 Вт включается ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО первичной обмотке трансформатора). Замерить постоянное напряжение между выходом усилителя и общим проводом на выходе усилителя на выходных разъемах обеих каналов. Если все ок:
1. лампочка не горит, а только, возможно, на секунду вспыхивает при включении питания,
2. постоянное напряжение меньше 30 мВ.

Можно отключить лампочку, подключать наушники и слушать музыку. Если имеется осциллограф и генератор сигналов, то можно проверить усилитель этими приборами.

На плате установлены переключатели для настройки комфортного уровня усиления.

Защита от постоянного напряжения на выходе
Если «что-то пойдет не так» на наушники может попасть постоянное напряжение. Тогда наушники выйдут из строя. В оригинальной схеме не предусмотрена защита от таких ситуаций. Решил установить такую защиту. На ebay продается такой модуль c «зеленой платой»: «Earphone Protection C1237 (UPC1237) DIY Kit» ebay.com/itm/320743978923

Я покупал за 300 р. Возможно где-то он есть дешевле. Картинка в помощь.
Этот модуль как раз подходит для наших целей:
1. Если его немного «подрезать» со стороны разъема для наушников. Сам разъем для наушников устанавливать не нужно. Дорожки тут расположены удачно — на функциональность защиты не отражаются. После изоляции с обратной стороны платы, модуль отлично помещается над разъемами для наушников основной платы. Я на пластиковых стойках M3 его разместил, просверлив необходимые отверстия. Закрепил пластиковыми гайками и винтами М3.
2. Питание модуля — двухполярное переменное — подключил прямо к выходным клеймам трансформатора для наушников УНЧ.
3. Перед установкой на плату УНЧ — проверить схему. Через несколько секунд после подачи питания, должно щелкнуть реле (наушники подключаются), при подачи постоянного напряжения должно
4. Подсоединил к защите только сигнальные провода — общий провод и так соединен у нас через общий провод питания. Модуль подключил в разрыв дорожек на выходе УНЧ:

Получилось вот так:

Измерения
Нагрузка: резисторы 250 Ом
Vpp=7.2V:





Vpp=1.12V:




Впечатления
Звучит хорошо. Нейтрально. Мне нравиться. Сейчас основной усилитель для наушников. Фона, искажений нет. Звук нейтральный.

Испытывал на наушниках:
Затычки — Sennheiser CX 300-II (16 Ом)
Beyerdynamic DT 990 PRO (250 Ом )
Все ок.

Возможно использовать как предварительный усилитель к усилителю мощности. Так же возможность подключения 2-х пар наушников. Один штекер отсоединяет выход предварительного усилителя, второй не отключает.

Сам конструктор оставил двойственное впечатление — с одной стороны — набор «все в одном». Купил, спаял, все работает, смотрится красиво, слесарные работы сведены к минимуму. Но возможности модификации ограниченны корпусом, трансформатором, схемой. Что для самодельщика не есть хорошо. Высокая цена доставки видимо из-за веса корпуса и трансформатора. На эти элементы бесплатной доставки не бывает.
Прогрев усилителя — минут 20 (транзисторы выходного каскада на рабочую температуру нагреваются). Когда играет музыку — усилок охлаждается. Когда не играет — греется. Особенности класса А.

mysku.ru

Усилитель для наушников класса A

Недавно прослушанный у друга усилитель побудил тоже сделать себе А-класс УНЧ на наушники. Конструкция этого усилителя настолько проста, что даже начинающим радиолюбителям это удастся. В процессе сборки немного поэкспериментировал со значениями некоторых элементов, напряжением питания и токами покоя, чтобы получить собственное впечатление от лучшего звука. Разница в звучании эпичная, особенно когда сравнивать наушники подключенные через эту схему напрямую к выходу звуковой карты или к ужасающе шумному выходу наушников китайского усилителя от настольной аудиосистемы.

Схема УНЧ А-класса к наушникам

Усилитель был сделан всего за один день, кроме транзисторов и гнезд уже было большинство радиоэлементов. Остальное куплено на радиобазаре за копейки.

Сразу предупреждаю: усилитель А-класса, поэтому неплохо греется. Стоит сделать вентиляцию (на фото вентиляционных отверстий нет, что плохо). Вряд ли долго они выдержат конденсаторы, которые нагреваются в закрытом корпусе. Тем более недавно получил для ремонта оборудование, в котором была та же проблема: высушенные электролиты.

Первоначально предполагалось, что усилитель для наушников будет питаться от старого блока питания ноутбука, но во время прослушивания музыки было слышно как инвертор работает — шум в наушниках — непонятно связано ли это с ошибкой монтажа или низким качеством самого блока питания. В итоге применил трансформаторный источник питания, используя маленькие трансформаторы.

Блок питания работает по классической схеме трансформатор — диодный мост — 2000 мкФ конденсатор зашунтированный 100 нФ. Напряжение 23 В после нагрузки падает до 18 В и остается независимым от громкости с которой слушается музыка.

Всего сделал два усилителя — первый, сделанный по приведенной выше схеме, показался практически идеальным, но так было до тех пор пока не вышел из строя недостаточно охлажденный стабилизатор 7815 и не появилось +30 В на его выходе. Через мгновение перегорели резисторы R10 и транзисторы, не охлаждаемые радиаторами. Так что начал создавать второй, улучшенный усилитель, в котором:

  1. Использовал более слабые транзисторы QFET FQP1N60, которые желательны при характеристиках линейной работы звука при значительно более низком токе, чем BUZ10.
  2. Сделал сетевой фильтр на транзисторе IRFP450 (отдельно для каждого канала), который имеет дополнительную очень приятную функцию: он устраняет все щелчки наушников при включении и выключении устройства.
  3. Увеличил напряжение питания до 30 В (после фильтра), что делает усилитель более мощным и практически нечувствительным к нагрузке различных типов наушников (хорошо работает даже при нагрузке на 16-омные).
  4. Увеличил ток покоя до 1 А, но высокая мощность потерь (65 Вт) потребовала использования радиатора.
  5. Резисторы R10 15 Ом / 0,5 Вт заменены на сборку 5 х 75 Ом / 2 Вт из-за большого количества выделяемого ими тепла.
  6. Все работает от тороидального трансформатора 2 х 24 В, двухполюсного выпрямителя на высокоскоростных диодах SFAF50G, фильтрация 10000 мкФ / 50 В.

В итоге ни шумов, ни гудений — чистая тишина. Тем более там нет потенциометра — вход УНЧ напрямую подключен к выходу USB звуковой карты.

Схема фильтра питания

Вот схема фильтра. Диод — любой кремний, вместо полевика IRFP240 можете использовать IRFP450 или аналогичный, также подойдут те, которые использовались в усилителе. Это классический транзисторный фильтр, схема которого является частью усилителя ZEN V9 Nelson Pass.

В принципе достаточно 1 х 4700 мкФ до и 2 х 2200 мкФ после фильтров, в идеале вместо 1 х 2200 мкФ дать 2 х 1000 мкФ с низким ЭПС. Усилители класса А потребляют почти постоянный ток, в музыке нет колебаний мощности, как в случае с другими классами усилителей, следовательно, гораздо меньше потребность в больших конденсаторах в источнике питания. Представленная схема является правильной и спаянная без ошибок должна сразу заработать.

2shemi.ru

Высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003

Конкурс начинающих радиолюбителей
“Моя радиолюбительская конструкция”

Схема простого высококачественного усилителя для наушников на микросхеме своими руками

Конкурсная конструкция начинающего радиолюбителя
“Высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003″

Здравствуйте уважаемые друзья и гости сайта!
Представляю вашему вниманию пятую конкурсную работу начинающего радиолюбителя.
Автор конструкции: Морозас Игорь Анатольевич:


Здравствуйте радиолюбители!

Предлагаю Вам посмотреть мою вторую конструкцию –это высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003.

Схема усилителя взята из интернета. По этой схеме есть целый форум. Большинство радиолюбителей отозвались по ней положительно. Радиолюбитель из Европы даже произвел замеры, которые подтверждают, что усилитель работает в классе А. Коэффициент усиление =18. Этой мощности мне кажется сверх достаточно любому меломану. Вот и я решил проверить это на себе.

Вот основная схема одного канала с блоком питания:


Вот дословно перевожу текст об этом усилителе от Европейского радиолюбителя:


«Это очень простая схема основана на чипе TDA 2003, и дает отличную производительность, равную самых лучших коммерческих проектах стоимостью сотни фунтов.
Паспорт производителя для TDA2003 дает искажений фигуру 0,15% на выходе 4,5 Вт, и коэффициент усиления по напряжению 100, но в этом приложении коэффициент усиления по напряжению был сокращен до 18 за счет увеличения общей питание назад соотношение, и выходная мощность снижается приблизительно 10 мВт. Как следствие, коэффициент гармонических искажений сводится к 0,006%, очень низкий показатель действительно. Прибыль была установлена ​​на этом уровне, чтобы удовлетворить мои наушники Sennheiser HD25SP, с усилителем изгнаны из номинальной источника 200 мВ. 10k горшок журнал может быть использован в качестве регулятора громкости в случае необходимости. Блок питания может быть увеличена до 18v, позволяя более высокую выходную мощность на том же уровне искажений. Это может быть уместным, если используются менее чувствительные наушники.
Обратите внимание, что, чтобы избежать проблемы неустойчивости строгий одной точке схема заземления должны быть использованы. Общая точка заземления должна быть как можно ближе к контакту 3, как это возможно.

Спектр показывает шумов и искажений относительно выхода 1Vpk на частоте 1 кГц, что является очень громко сигнал в Sennheisers. Вторая гармоника на-90дБ и 3-го ниже-88 дБ. Это соответствуют так Суммарный коэффициент гармонических искажений фигура 0,006%. Шум показан как ниже -100 дБ уровня, но с гул шип на-84дБ.
Переходный ответ на частоте 1 кГц прямоугольной волны также показано на рисунке. Там нет никаких признаков звона, превышения или любой переходных искажений за что следует из конечной полосы усилителя.
Полоса пропускания имеет 3dB точки на 10 Гц и 50 кГц. Все рабочие характеристики были измерены с наушниками прилагается:


Объективно использование этого усилителя является безупречным, и это также звучит сладко, как можно было ожидать. Это запускает спокойно, и не будет оглушить вас или взорвать ваши дорогие телефоны с большим зарядки переходного процесса. Короче говоря, настоятельно рекомендуется, особенно если, как я, вы чувствуете, что цель производительности является хорошей отправной точкой для оценки аудиофилов продукта.
Программное обеспечение анализатора спектра Спектр Лаборатория Вольфганг Buescher (DL4YHF).»

Как всегда самое «сложное» при сборке радиосхемы – это укомплектовать все в корпус. Поэтому, я сначала приобрел корпус в радиомагазине, и после внутренних замеров этого корпуса, сделал разводку печатной платы под нее в программе Sprint-Layout 6.0. В своем варианте я сделал несколько изменений. Во-первых: на вход добавил сдвоенный переменный резистор, вместо эл.конденсатора С1 поставил пленочный конденсатор марки Wima 2,2 мкф и в блоке питания увеличил емкость эл. конденсаторов до 6800 мкф.

Плату изготавливал по ЛУТ технологии. Об этой технологии много информации в интернете. Я печатаю дорожки на тонкую глянцевую фотобумагу 130гр. Мощность утюга ставлю на третье деления и грею плату с фотобумагой не более 30-40 сек.

После травления платы в хлорном железе и очистки медных дорожек ацетоном от краски картриджа я лужу дорожки в сплаве РОЗе. В подходящую емкость с водой кидаю несколько капель сплава. Как только они расплавятся ложу плату дорожками в низ и начинаю водить ее по дну емкости. После переворачиваю и губкой стираю все лишние наплывы на дорожках. При таком лужении особо уделяйте вопросу вентиляции. Пары сплава РОЗе ядовиты!

Мне нравиться, когда выглядит все по заводскому, поэтому ЛУТ сделал и со стороны деталей тоже:


Сборка деталей усилителя на плату:


Установка платы усилителя в корпус:


Лицевую панель я сделал таким образом. В программе Фотошоп нарисовал внешний вид лицевой панели где должны быть установлены переменный резистор, гнезда для входа и выхода и светодиод. Готовый рисунок распечатал струйным принтером на тонкой глянцевой фотобумаге. На обезжиренную приготовленную панель с отверстиями наклеиваю столярным клеем фотобумагу и ложу панели под так называемый пресс. На сутки. В качестве пресса у меня блин от штанги на 15 кг.

Распечатанный рисунок на фотобумаге наклеены на лицевую панель:

Через сутки после высыхание клея лицевые панели для того чтобы рисунок на них не стирался со временем я поверхность ламинирую термопленкой. Это делаю обычным утюгом через бумагу:


И вот конечный результат сборки:


Ну а теперь о звуке. Если не принимать во внимание, что это мой первый усилитель и до этого мне не приходилось слушать «крутые» усилители для наушников, то звук меня очень порадовал. Звук чистый, если слушать в хорошем качестве запись звук даже кристальный. Прослушиваются все инструменты. Басы есть, но они плотные без дребезга. Мне показалось многовато высоких частот. Громкости столько, что можно реально оглохнуть. Для того чтобы более явно оценить звучание этого усилителя я решил собрать еще один усилитель для наушников на микросхеме ОРА2134


Приложения к статье:

  Схема усилителя для наушников в формате .spl7 (32.6 KiB, 3,526 hits)

  Печатная плата усилителя для наушников в формате ,lay6 (113.6 KiB, 4,085 hits)

  Лицевая панель в формате “Front Designer” (39.6 KiB, 2,814 hits)


Уважаемые друзья и гости сайта!

Не забывайте высказывать свое мнение по конкурсным работам и принимайте участие в голосовании за понравившуюся конструкцию на форуме сайта. Спасибо.

Перейти на форум 



radio-stv.ru

Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током

Схема усилителя для наушников, которая точно заслуживает внимания. Тут и удвоенный выходной ток и отсутствие разделительных конденсаторов на пути сигнала. При этом схема усилителя для наушников очень проста и понятна. 

Обновлено [30.02.2019]: Из схемы убран входной разделительный конденсатор. Изменены номиналы входных резисторов.

Схема усилителя для наушников

Регулярные скитания по по бескрайним просторам помойки кладезя знаний — интернету, привели к интересной находке. Это был PDF файл от компании Burr Brown. Который воодушевил меня создать усилитель для наушников на ОУ. С языка потенциального врага, его название дословно можно перевести следующим образом : Удвоение выходного тока в нагрузку двумя аудио ОУ OPA2604.

скачать: Double the output current to a load with the dual OPA2604 audio op amp

Файл состоит из двух страниц, где ценность представляет только первая. Представленная там схема усилителя для наушников была перерисована и избавлена от лишних умных надписей.

Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным токомСхема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током

Знакомьтесь, это будущее сердце нашего усилителя. А если быть точнее — это схема одного канала. Каналов у нас будет 2, а значит потребуется два сдвоенных операционных усилителя (ОУ). 

Резисторы R3 и R4 сопротивлением по 51 Ом нужны чтобы защитить выходы операционных усилителей.

В чем «фишка» этого усилителя?

Схема совсем не нова, и известна еще из даташитов 90-х годов. Но интересность схемы заключается в том, что оба ОУ усиливают один и тот же сигнал. Но это не мостовое включение. Выходные сигналы обоих ОУ находятся в фазе, а их выходные токи складываются.

Такое включение решает проблему малого выходного тока многих ОУ. Это заметно увеличивает количество ОУ, которые могут быть использованы в усилителе. Теперь достаточно, чтобы каждый операционный усилитель мог обеспечивать выходной ток в 35-40 мА, вместо 70-80 в случае одного ОУ на канал.

Максимальное значение выходного тока всегда приводятся в даташитах на ОУ. 

Коэффициент усиления

Коэффициент усиления  сигнала определяют резисторы R1 и R2. Его точное значение определяется формулой:

K= 1+ R2/R1

Если ориентироваться на линейный выход с уровнем сигнала в 1 Вольт, то для большинства наушников коэффициента усиления равного трем будет вполне достаточно. На три и будем ровняться. 

Желательно, чтобы резисторы, задающие коэффициент усиления, имели точностью не хуже ±1%. Зачастую в магазинах не слишком большой выбор прецизионных резисторов. Но в данном случае можно обойтись резисторами одного номинала.

В закромах шкафа были найдены прецизионные резисторы по 7,5 кОм которые и стали резистором R1. В качестве R2 два резистора по 7,5 кОм были включены последовательно. Аналогично можно сделать, включив параллельно два резистора по 15кОм в качестве R1, и один резистора на 15кОм в качестве R2.

Для изменения коэффициента усиления лучше менять резистор R2. Для схем на ОУ обычно рекомендуется использовать резисторы номиналом 1÷100 кОм. Резистор R1 будет выполнять еще одну важную функцию, поэтому желательно использовать 7.5кОм.

Доводим схему до ума

Представленная в документе схема несколько неполная и отражает лишь самое главное. Для нормально работы следует дополнить схему входными цепями, а так же параллельно резистору R2 следует добавить конденсатор небольшой емкости. Он нужен для исключения самовозбуждения ОУ.

Для начала не будем изобретать велосипед и позаимствуем входную цепь у усилителя для наушников FiiO Olympus E10. В таком случае схема нашего усилителя примет следующий вид: 

Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным токомСхема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током

На схеме обозначены ножки для сдвоенного операционного усилителя в корпусе DIP8. Схема полностью рабочая и ни в какой настройке не нуждается.

Выкинем конденсатор со входа

ОУ  одинаково хорошо усиливает как переменное так и постоянное напряжение. Конденсатор(C1) нужен для того, чтобы отсекать постоянное напряжение по входу. С одной стороны — нормальные источники сигнала не дают постоянку на выходе. С другой стороны, если она вдруг будет, то ее нужно отсекать. А то и наушники можно спалить.

Но народ активно не желает видеть лишние конденсаторы в пути сигнала, поэтому будем выкручиваться.

усилитель для наушников без разделительного конденсатораусилитель для наушников без разделительного конденсатора

 

Перечитывая в очередной раз «Искусство схемотехники» Хоровиц и Хилла, обнаружил то, что искал. Чтобы получить усилитель переменного тока, необходимо включить конденсатор, аналогичный C1, последовательно с резистором R1.

В таком случае обратная связь ОУ будет работать только по переменке и необходимость в конденсаторе на входе у нас отпадет. Поэтому можно смело переместить C1 со входа усилителя в цепь обратной связи ОУ.

Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным токомСхема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током

Образовавшаяся RC-цепь (R1, С1) будет отсекать как постоянное напряжение так и инфра-низкие частоты (<10Гц). Они не несут полезной информации, но значительно нагружают усилитель по току.

Так же такое включение конденсатора уменьшит напряжение разбаланса ОУ по входам. А оно, к слову, тоже усиливается и подмешивается в выходной сигнал. При этом конденсатор в цепи обратной связи практически не влияет на звук, в отличие от конденсатора на входе. Вообщем одни полюсы от такой перестановки.

Входные резисторы

Удаление конденсатора со входа вынудило пристальнее присмотреться к резисторам R5 и R6, оставшимся на входе. А зачем они вообще нужны и как их рассчитать?.

Резистор R5 называется компенсирующим и необходим для обеспечения равенства сопротивлений между каждым из входов и землей. Его величина определяется как параллельное сопротивление резисторов R1 и R2.

компенсирующий резистор, усилитель для наушниковкомпенсирующий резистор, усилитель для наушников

Однако у нас последовательно с R1 стоит конденсатор С1. Сопротивление конденсатора зависит от частоты и складывается с сопротивлением резистора. Сопротивление конденсатора на какой-то частоте определяется из соотношения:

RС = 1 / (2 × π × F × C) ,

Где F в Гегрцах, С в Фарадах, а RС в Омах

Для определения сопротивления R5, сначала были рассчитаны значения сопротивлений конденсатора емкостью 2,2 мкФ на частотах 20Гц и 20кГц. Затем для обоих случаев были рассчитаны величины компенсирующих резисторов. Оказалось, что сопротивление резистора R5 должно лежать между 8.91 кОм (для 20 Гц) и 6.81 кОм (для 20кГц). Не долго думая воткнул 7,5 кОм.

Конденсатором мы развязали инвертирующий вход усилителя с землей по постоянке. Но ОУ должен иметь связь с землей как по переменному, так и по постоянному току. Для этого и служит резистор R6. Его величина была выбрана равной 75 кОм. Но можно поставить и 100 кОм. Меньше 75кОм, при переменнике в 50 кОм я бы не советовал ставить. Вместе с резистором R5 они начнут шунтировать входной переменный резистор. 

схема усилителя для наушников на ОУсхема усилителя для наушников на ОУ

На схеме так же был несколько изменен выход. Номиналы R3 и R4 были снижены до 10 Ом, а последовательно с ними включен резистор R7 с таким же сопротивлением. Это должно обеспечить лучшее суммирование выходных сигналов. 

Питания усилителя

Для звука очень важно качество питания. Данная схема рассчитана на двухполярное напряжение питания. Это избавляет нас от необходимости добавлять лишние детали в звуковой тракт, и в целом лучше для звука.

Сегодня существуют ОУ работающие от ±1.5В, но большинство операционников работают при двухполярном напряжении питания от ±3В до ±18В. Оптимальным можно назвать напряжение в ±12В, которое входит в пределы питания большинства ОУ. 

Точные значения максимального напряжения питания следует смотреть в документации на конкретные микросхемы.

Для питания усилителя рекомендуется собрать двухполярный трансформаторный блок питания со стабилизаторами 7812 и 7912, и подавать напряжение питания усилителя через RC фильтр:

фильтр по питанию ОУфильтр по питанию ОУ

Так же крайне рекомендуется впаять керамические конденсаторы по 0,1мкФ непосредственно с ножек питания ОУ на землю.

Качество компонентов

Не обязательно сразу закупать дорогие детали . Для начала можно поставить что-то из ассортимента ближайшего магазина радиодеталей, а постепенно заменить их более качественными компонентами. Плата будет работать на любых деталях.

Конденсатор С1 должен быть неполярным. Лучше полипропиленовый или пленочным. Конденсатор С2 лучше использовать керамический. Точность конденсаторов не очень важна. но лучше использовать с точностью не хуже 5%. 

Цены на операционные усилители лежат в широких пределах и не всегда дороже значит лучше для звука. Для начала можно будет установить что-то недорогое и доступное, например любимую многими NE5532(0.3$). Очень желательно чтобы она была производства Филлипс.

В последствии с заменой ОУ можно будет играться сколько хотите. Если рассматривать ОУ классом повыше, то для звука хорошо себя зарекомендовали OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397…. 

Не рекомендую заказывать микросхемы с АлиЭкспресс и в прочих китайских магазинах. Довольно много отзывов, в которых люди сообщают, что микросхемы не оригинальные. Да, ОУ будет работать, как ему и положенно,  но это может быть совсем не OPA2134, который вы заказывали, а довольно дешевая TL061 с надписью OPA2134…

Заключение

Полученная схема усилителя, собранная на OPA2132 и работающая даже при напряжении питания ±5В свободно раскачивает достаточно тугие Sennheiser HD380 Pro.

Не люблю описывать звук субъективными терминами вроде «высокие стали хрустальными» или «басы теплыми», скажу лишь то, что при использовании хорошего ОУ, этот усилитель для наушников обладает достаточным запасом громкости и выходной мощности. При этом он не требует никакой настройки и использует минимум деталей, обеспечивая при этом достойное качество звука.

Рассмотренная схема привела к идее создания портативного усилителя для наушников. Так придумался проект Vol.X. Суть которого заключается в создании законченной конструкции портативного усилителя для наушников своими руками с нуля. 

Материал подготовлен исключительно для сайта AudioGeek.ru

Follow @AudioGeek_ru

audiogeek.ru

РадиоКот :: Три усилителя для наушников.

РадиоКот >Схемы >Аудио >Усилители >

Три усилителя для наушников.

Вашему вниманию предлагается три простецких усилителя для нормальных, полноразмерных наушников, с сопротивлением звуковых катушек от 8 до 32 Ом.
Вариант первый — одноканальный, страшно дешевый.

DA1 — КР1436УН1 (DIP8). Есть полные аналоги — (MC)34119 (DIP8), КР1064УН2 (DIP8).

Микросхема работает в широком диапазоне напряжений питания — 2-16В.
Потребляемый ток не велик, так что хватит и батареек.
Коэффициент гармоник — 0,5%.
Диапазон воспроизводимых частот 20-20000Гц.
Предельная долговременная выходная мощность — 250мВт для нагрузки 16 Ом и питании 6В.

Вариант второй — страшно дешевый и отвратительно простой.

DA1 — КР1054УН1, КФ1054УН1, AN7050, TDA7050T (все SO8), TDA7050 (DIP8).

Все микросхемы работают в диапазоне напряжений питания 1,6-6В.
Потребляемый ток, как и в первом варианте не велик.
Коэффициент гармоник — 0,1%.
Диапазон воспроизводимых частот 20-20000Гц.
Предельная долговременная выходная мощность 2х75мВт при 32 Ом.
КР1436УН1, КР1064УН2, КР1054УН1, КФ1054УН1 — скорее всего ОАО «Ангстрем» 34119 — Motorola, AN7050 — Matsushita, TDA7050T, TDA7050 — Philips.

Вариант третий: относительно дорого, но это всё же SONY.
Теперь дело дошло и до микросхемы SONY CXA1622P (кстати недешевой).

Микросхема работает в диапазоне напряжений питания 1,8-6В.
Потребляемый ток — см. первые два варианта.
Коэффициент гармоник — 0,7%.
Диапазон воспроизводимых частот 40-40000Гц.
Предельная долговременная выходная мощность 2х440мВт при 8Ом и напряжении питания 6В.

Резистор R1 предназначен для регулировки громкости.

Все вопросы — в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

www.radiokot.ru

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА «А» ДЛЯ НАУШНИКОВ

   Неудовлетворённость качеством воспроизведения музыкальных композиций звуковой картой компьютера заставило взяться за изготовление настольного усилителя. Решил, что это будет простой самодельный усилитель для наушников, собранный по классической схеме на одном транзисторном каскаде.

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА "А" ДЛЯ НАУШНИКОВ - структурная схема

   Однако есть замечание. Этот усилитель подходящим будет только в том случае, когда входной сигнал не требует усиления по напряжению (например, выход достаточной силы дают МП3 плеер или компьютер). Также, любой шум, возникающий в блоке питания, будет идти прямо через усилитель. По этой причине, необходимо использовать только стабилизированный источник питания. Диапазон выходного напряжения 10-20 В и ток 750 мА. Здесь используется N-канальный МОП — транзистор с обратным диодом для работы в ключевом и линейном режиме IRF610. В процессе изготовления усилителя было опробовано применение и других транзисторов: IRF510, IRF611, IRF612 и IRF710, все без исключения работали хорошо. Рекомендую не использовать IRF530 и IRF540 (обычно встречаются в источниках питания). Используемый LM317 — стабилизатор с регулируемым выходным напряжением позволяет очень точно настроить выходные параметры блока питания.

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА "А" ДЛЯ НАУШНИКОВ - схема

   Так как этот усилитель будет находиться на рабочем столе в производственном офисе, он должен обязательно вписываться в рабочую обстановку. Повезло, что имелся вышедший из строя внешний CD-ROM, его дизайн подходил идеально. К тому же в его корпусе уже имелся выключатель, адаптер питания, розетка RCA и входы на задней панели, а также разъем для наушников на передней панели.

вышедший из строя внешний CD-ROM

   При изготовлении усилителя были использованы только те электронные компоненты и комплектующие, которые имелись в наличии. Обычные  резисторы и плёночные конденсаторы. Конденсаторы ёмкостью 1 мкФ, 0.47 мкФ и 0,1 мкФ полипропиленовые. Но никто не мешает использовать и более качественные детали.

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА "А" ДЛЯ НАУШНИКОВ - плата

   Радиаторы охлаждения имеют сравнительно небольшой объём охлаждающей площади, но обращаю внимание на то, что они прикручены напрямую к металлическому корпусу, который также принимает участие в рассевании тепла. Объём меньшего по размеру радиатора примерно 1,75 квадратного дюйма. Обязательно изолировать MOSFET и регулятор от радиаторов.

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА "А" САМОДЕЛЬНЫЙ 2

   Работа усилителя была опробована при помощи регулируемого блока питания, он включался на низком напряжении. Смещение задается при помощи переменного резистора сопротивлением 100 кОм. Усилитель показал хорошую работу во всём интервале напряжения от 10 до 20 В, но всё же именно качественное воспроизведение звука начиналось при напряжении питания более 13 вольт.

Усилитель для наушников А-класса своими руками

   Далее работа усилителя была проверены при помощи USB осциллографа. Это DSO-2150 с 60 МГц пропускной способностью и максимальной частотой дискретизации 150 мк/с. Увиденная синусоида показала себе с лучшей стороны от 20 Гц до 20 кГц.

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА "А" - АЧХ

Меандр 100 Гц

Усилитель для наушников - тестирование

Прямоугольный 4800 Гц

   Зелёного цвета входной сигнал, а желтый выходной. Мощность сигнала моего генератора не велика и это отражается на качестве исходных волн. Если сравнивать входное напряжение и выходное напряжение вы увидите, что коэффициент усиления цепи составляет около 0,8. Видно, что при 100 Гц присутствует легкий наклон. Наклон постепенно уменьшается, а частота увеличивается и за его пределами около 300 Гц квадрат волнового отклика отличный до 20 кГц — предела сигнала генератора. Поскольку музыка состоит в основном из синусоид это не проблема. Так как для регулировки громкости будут использоваться МП-3 плеер или компьютер, нет необходимости в потенциометре. Ещё один УНЧ, но уже с применением ламп, можно посмотреть тут.

   Схемы усилителей

elwo.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о