Как сделать усилитель звука своими руками на базе чипа LM386

Аудиосистемы – самый интересный, самый дорогой и самый верный способ познакомиться с электроникой, и заболеть ею. Воспроизводя, записывая и усиляя звук своими руками вы познакомитесь практически лично с электронами, бегущими по проводке вашей аудиосистемы.

Что и приводит нас к практически идеальной отправной точке (по моему мнению) для изучения самых азов аудиоэлектроники – усилению звука. Если у вас есть старый динамик и источник аудиозаписей (MP3 плеер или телефон), вы легко соберете дешевый усилитель звука. Итак, привожу инструкцию как сделать усилитель звука, с которой справится даже начинающий электронщик.

Чипы-усилители

Все привыкли к тому, что усилители звука зависят от множества отдельных компонентов или от энергоёмких электронных ламп, чтобы звучание было качественным. Как и в других отраслях, появление интегральных микросхем вызвало прорыв в мире аудиосистем, позволив использовать любое количество операционных усилителей, созданных для звуковых систем.

Такие интегральные схемы называют усилитель аудиосигнала на ИС, чипы усиления звука или чиповые усилители. Обычно они требуют несколько дополнительных компонентов, схемы с ними просты по своей конструкции, и потребляют чипы-усилители меньше тока, чем их дискретные и ламповые аналоги.

Все это подводит нас к усилителю ЛМ386, созданным «Texas Instruments» в 1983 году. Его можно найти в низковольтных аккумуляторных устройствах по всему миру.

Его характеристики:

• легко питать (использует одностороннее электропитание)
• низкая теплоотдача (не требует теплоотвода)
• производительный/эффективный
• существует вариант с двухрядным расположением выводов/существует двухрядный вариант

А это значит, что этот чип в фаворе у любителей мастерить по всему миру и является отличным полигоном для экспериментов с чиповыми усилителями. И не забывайте о его низкой стоимости. Сегодня мы с вами попробуем собрать простой мини усилитель звука для колонок на основе этого чипа.

Шаг 1: LM386 101

Будет очень здорово, если вы ознакомитесь с официальным техническим описанием (PDF), где есть вся техническая информация. Но я все же приведу здесь основные пункты.

LM386 – операционный усилитель, который был создан специально для аудиосистем. А значит, его эксплуатационные характеристики разрабатывались с учетом того, что он будет управлять динамиком, в определенном смысле. Как и большинство других чиповых усилителей звука, он может быть использован как обычный операционный усилитель. Он имеет двадцатикратное дефолтное усиление – что означает, что входящее напряжение он увеличит в двадцать раз. Коэффициент усиления можно задать вручную.

Распиновка

• 1,8 – усиление. Выводы 1 и 8 используются для регулировки уровня усиления с двадцати крат, используя удельные величины сопряженных конденсаторов.
• 2 – отрицательный вывод
• 3 – положительный вывод
• Это стандартные выводы операционных усилителей. В схемах с простым LM386 отрицательный вывод будет привязан к земле, а на положительный вывод будет приходить аудио сигнал из истока.
• 4 – земля, GND
• 5 – выход напряжения
• С пятого вывода усиленный сигнал поступает на динамик.
• 6 – источник напряжения
• На этот вывод должно поступать питание усилителя.
• 7 – обходная перемычка, байпас

Этот вывод предоставляет прямой доступ к входному сигналу, в основном используется, чтобы убрать помехи от питания.

Описание

LM386N (N означает двухрядное расположение выводов) выпускается в четырех модификациях: LM386N-1, -2, -3 и -4. Версии 3 и 4 дают на выходе чуть более высокое напряжение, версия 4 держит более высокое входное напряжение (за счет более высокого значения входного напряжения/ за счет повышенного требуемого минимального напряжения). Далее в статье речь будет идти о LM386N-1, так как именно его я использовал, и он является основой для остальных версий.

Напряжение питания

Напряжение питания должно быть в диапазоне 4 — 12В.

Номинальное сопротивление звуковой катушки

LM386 были изначально разработаны для резистивной нагрузки 4 Ом, но показатели колеблются от 8 до 32 Ом.

Искажения

В идеальных условиях полный коэффициент гармонических искажений 0,2%, при 6В напряжения, подаваемых на 8Ом динамик, при низком напряжении, и до 10% гармонических искажений при максимальных значениях напряжения.

Выводная мощность

В идеальных условиях вполне можно ждать ~700мВт, или 0,7Вт.

Шаг 2: Неужели и правда меньше Ватта?

Вы удивитесь, каким «громким» может быть всего 1 Вт. Если не брать глубокие басы, 1 Вт вполне хватит для динамиков ноутбука или аудиоустройств для мобильного телефона. Ну а если говорить о наушниках, которые находятся в непосредственной близости к барабанным перепонкам, то там нескольких милливатт достаточно, чтобы звук оглушал.

Запомните важное правило:

• Удвоение мощности добавляет 3 дБ акустической мощности.
• Что означает, что разница между 50 Вт и 100 Вт – 3 дБ.
• Разница между 100 Вт и 200 Вт — те же 3 дБ.
• А между 500 Вт и 1000 ВТ? Тоже 3 дБ!

Как вы видите, с увеличением мощности отдача не увеличивается.

Relationship Between Watts and dBs
Double amplifier power does not double the volume

В вкратце отношения между дБ, мощностью и звуковым давлением дают такой эффект: чтобы удвоить давление звука нужно учетверить мощность усилителя, а это значит возможность регулировать уровень громкости по желанию слушателя. Чтобы эта тема стала понятнее, рекомендую почитать статьи о зависимости громкости (дБ) от мощности (Вт) и о зависимости силы звука от мощности усилителя.

Самые популярные и мощные усилители (как NAD 3020) могли давать «всего» 20 Вт на 8Ом-динамики, что по нынешним меркам не является чем-то, достойным внимания. Факт остается фактом – такие факторы, как диапазон воспроизводимых частот, суммарное гармоническое искажение и прозрачность звука являются гораздо более важными показателями идеального звучания, чем просто мощность.

Шаг 3: Простая схема

Создать базовую функциональную схему для усилителя LM386 проще простого. На рисунке дана схема для одного усилителя, поэтому если вы хотите усилить стереосигнал, вам нужно будет собрать две цепи (одна на каждый канал и каждый динамик).

1. Нам нужно соединить аудио сигнал с третьим выводом чипа (с плюсом). Также аудиосигналу нужен свой выход на землю GND/аудиосигнал должен быть заземлен. Также, высокоомный резистор между входом сигнала и землей (на схеме 10 кОм) выступает как замыкающий к земле резистор. Без этого резистора вы услышите из динамиков жужжание, если ваш музыкальный плеер будет выключен.
2. Выводы 1 и 8 оставляем свободными, так как будем использовать усиление по умолчанию 20 крат.
3. 100 мкФ конденсатор расположен между байпасом (вывод 7) и GND (землей), для предотвращения электропомех.
4. Вывод минуса и земля (2 и 4) соединены с землей.
5. Питание идет на шестой вывод и параллельно на 100 мкФ развязывающий конденсатор, идущий на землю, чтобы отфильтровывать низкочастотный шум.
6. Вывод 5 идет на динамик, с двумя параллельным заземленными конденсаторами: 0,1 мкФ (100 нФ) конденсатор для фильтрации высокочастотного шума, и 1000 нФ балластный конденсатор, для сглаживающей фильтрации.

Шаг 4: Собираем схему

Вам понадобится:

• Двухрядная интегральная схема LM386N с восемью выводами — 1
• Стандартная беспечная макетная плата на 400 точек – 1
• 0,1 нФ керамический конденсатор – 1
• 100 нФ электролитический конденсатор – 2
• 1000 нФ электролитический конденсатор – 1
• 10 кОм углеродистый или металлопленочный резистор – 1
• Провода для прикуривания
• Источник прямого тока 9-12 В (9В батарейка вполне подойдет)
• Гнездо для подключения наушников 3,5мм и аудио кабель 3,5 мм
• Дешевый 4Ом или 8Ом динамик и провода для его монтажа

Шаг 5: Испытываем схему

Подключите 4Ом или 8Ом динамик (какой не жалко) и аудио источник и начинайте медленно прибавлять звук. Экспериментируйте с разными стилями музыки, чтобы выловить возможные искажения или шумы, особенно на высокой громкости. Я выяснил, что с моего айфона искажения появляются при 80% от максимально возможной громкости, но это было уже за пределами комфортного для человеческого слуха уровня громкости.

• попробуйте добавить в прибор фильтрующие конденсаторы, чтобы узнать, будет ли разница в звуке.
• попробуйте отсоединить аудио кабель и убрать 10 кОм подтягивающий резистор, чтобы понять, какую роль он выполняет/для чего он нужен в вашем приборе.
• убавьте звук и попробуйте добавить 10нФ керамический конденсатор между 1 и 8 выводами, чтобы кратность усиления возросла с 20 до 200.

Экспериментируйте и слушайте! Но если есть сомнения, убавьте звук, а затем снова прибавьте.

Стресс-тест

С помощью своей маленькой коллекции тестового звукового оборудования в результате испытаний со свое=им 8Ом динамиком, я получил следующие результаты:

• с синусоидой волны 1кГц, максимальная входящая синусоидальная мощность составила 120 мВ прежде чем возникли искажения.
• на выходе максимальная синусоидальная мощность составила около 2,38 В
• …эти цифры означают, что усиление и впрямь двадцатикратное (2380 мВ/ 120 мВ = 19,83)
• выходная мощность составила 707 мВ, что намного превзошло номинальное значение. Но если быть честным, я и нагрузил динамик больше разрешенного.

Суммарный коэффициент гармонических искажений (THD)

Во время прогона звука через спектральный анализатор в диапазоне 20 Гц – 20 КГЦ уровень искажений составил -35 дБн (коэффициент 1,7%). Я ни в коем случае не аудиофил, но усилитель мощности звука всего за 2 доллара США, на простой макетной плате, с легкими проводами и незащищенными выходами… не пыльно!

Шаг 6: Какие еще усилители достойны внимания

Если вам нравится экспериментировать с чиповыми усилителями повышенной мощности, лучшими критериями шумности и более сложными компонентами, следующими подопытными советую взять:

LM1875 – отличный 20 Вт аудио усилитель, который требует несколько дополнительных компонентов, к тому же ему нежен теплоотвод. Техническое описание.

TDA2050 – 32-35 Вт операционный чип, относящийся к более серьезной электронике, но пусть это вас не пугает. Для него потребуются еще несколько внешних конденсаторов, резисторов и немного терпения. Вот увидите, эта малышка вас удивит. Техническое описание.

Ну и, конечно, LM3886. Наиболее известный среди любителей самодельных аудиосистем класса HiFi. Стремящийся к нулю коэффициент искажений, высокая мощность (35-50 Вт) и серьёзная встроенная защита. Нужен большой теплоотвод! Техническое описание.

Скоро я выложу новые статьи об аудио приборах с оперативными чипами.

Как сделать усилитель звука своими руками на базе чипа LM386

Аудиосистемы – самый интересный, самый дорогой и самый верный способ познакомиться с электроникой, и заболеть ею. Воспроизводя, записывая и усиляя звук своими руками вы познакомитесь практически лично с электронами, бегущими по проводке вашей аудиосистемы.

Что и приводит нас к практически идеальной отправной точке (по моему мнению) для изучения самых азов аудиоэлектроники – усилению звука. Если у вас есть старый динамик и источник аудиозаписей (MP3 плеер или телефон), вы легко соберете дешевый усилитель звука. Итак, привожу инструкцию как сделать усилитель звука, с которой справится даже начинающий электронщик.

Чипы-усилители

Все привыкли к тому, что усилители звука зависят от множества отдельных компонентов или от энергоёмких электронных ламп, чтобы звучание было качественным. Как и в других отраслях, появление интегральных микросхем вызвало прорыв в мире аудиосистем, позволив использовать любое количество операционных усилителей, созданных для звуковых систем.

Такие интегральные схемы называют усилитель аудиосигнала на ИС, чипы усиления звука или чиповые усилители. Обычно они требуют несколько дополнительных компонентов, схемы с ними просты по своей конструкции, и потребляют чипы-усилители меньше тока, чем их дискретные и ламповые аналоги.

Все это подводит нас к усилителю ЛМ386, созданным «Texas Instruments» в 1983 году. Его можно найти в низковольтных аккумуляторных устройствах по всему миру.

Его характеристики:

• легко питать (использует одностороннее электропитание)
• низкая теплоотдача (не требует теплоотвода)
• производительный/эффективный
• существует вариант с двухрядным расположением выводов/существует двухрядный вариант

А это значит, что этот чип в фаворе у любителей мастерить по всему миру и является отличным полигоном для экспериментов с чиповыми усилителями. И не забывайте о его низкой стоимости. Сегодня мы с вами попробуем собрать простой мини усилитель звука для колонок на основе этого чипа.

Шаг 1: LM386 101

Будет очень здорово, если вы ознакомитесь с официальным техническим описанием (PDF), где есть вся техническая информация. Но я все же приведу здесь основные пункты.

LM386 – операционный усилитель, который был создан специально для аудиосистем. А значит, его эксплуатационные характеристики разрабатывались с учетом того, что он будет управлять динамиком, в определенном смысле. Как и большинство других чиповых усилителей звука, он может быть использован как обычный операционный усилитель. Он имеет двадцатикратное дефолтное усиление – что означает, что входящее напряжение он увеличит в двадцать раз. Коэффициент усиления можно задать вручную.

Распиновка

• 1,8 – усиление. Выводы 1 и 8 используются для регулировки уровня усиления с двадцати крат, используя удельные величины сопряженных конденсаторов.
• 2 – отрицательный вывод
• 3 – положительный вывод
• Это стандартные выводы операционных усилителей. В схемах с простым LM386 отрицательный вывод будет привязан к земле, а на положительный вывод будет приходить аудио сигнал из истока.
• 4 – земля, GND
• 5 – выход напряжения
• С пятого вывода усиленный сигнал поступает на динамик.
• 6 – источник напряжения
• На этот вывод должно поступать питание усилителя.
• 7 – обходная перемычка, байпас

Этот вывод предоставляет прямой доступ к входному сигналу, в основном используется, чтобы убрать помехи от питания.

Описание

LM386N (N означает двухрядное расположение выводов) выпускается в четырех модификациях: LM386N-1, -2, -3 и -4. Версии 3 и 4 дают на выходе чуть более высокое напряжение, версия 4 держит более высокое входное напряжение (за счет более высокого значения входного напряжения/ за счет повышенного требуемого минимального напряжения). Далее в статье речь будет идти о LM386N-1, так как именно его я использовал, и он является основой для остальных версий.

Напряжение питания

Напряжение питания должно быть в диапазоне 4 — 12В.

Номинальное сопротивление звуковой катушки

LM386 были изначально разработаны для резистивной нагрузки 4 Ом, но показатели колеблются от 8 до 32 Ом.

Искажения

В идеальных условиях полный коэффициент гармонических искажений 0,2%, при 6В напряжения, подаваемых на 8Ом динамик, при низком напряжении, и до 10% гармонических искажений при максимальных значениях напряжения.

Выводная мощность

В идеальных условиях вполне можно ждать ~700мВт, или 0,7Вт.

Шаг 2: Неужели и правда меньше Ватта?

Вы удивитесь, каким «громким» может быть всего 1 Вт. Если не брать глубокие басы, 1 Вт вполне хватит для динамиков ноутбука или аудиоустройств для мобильного телефона. Ну а если говорить о наушниках, которые находятся в непосредственной близости к барабанным перепонкам, то там нескольких милливатт достаточно, чтобы звук оглушал.

Запомните важное правило:

• Удвоение мощности добавляет 3 дБ акустической мощности.
• Что означает, что разница между 50 Вт и 100 Вт – 3 дБ.
• Разница между 100 Вт и 200 Вт — те же 3 дБ.
• А между 500 Вт и 1000 ВТ? Тоже 3 дБ!

Как вы видите, с увеличением мощности отдача не увеличивается.

Relationship Between Watts and dBs
Double amplifier power does not double the volume

В вкратце отношения между дБ, мощностью и звуковым давлением дают такой эффект: чтобы удвоить давление звука нужно учетверить мощность усилителя, а это значит возможность регулировать уровень громкости по желанию слушателя. Чтобы эта тема стала понятнее, рекомендую почитать статьи о зависимости громкости (дБ) от мощности (Вт) и о зависимости силы звука от мощности усилителя.

Самые популярные и мощные усилители (как NAD 3020) могли давать «всего» 20 Вт на 8Ом-динамики, что по нынешним меркам не является чем-то, достойным внимания. Факт остается фактом – такие факторы, как диапазон воспроизводимых частот, суммарное гармоническое искажение и прозрачность звука являются гораздо более важными показателями идеального звучания, чем просто мощность.

Шаг 3: Простая схема

Создать базовую функциональную схему для усилителя LM386 проще простого. На рисунке дана схема для одного усилителя, поэтому если вы хотите усилить стереосигнал, вам нужно будет собрать две цепи (одна на каждый канал и каждый динамик).

1. Нам нужно соединить аудио сигнал с третьим выводом чипа (с плюсом). Также аудиосигналу нужен свой выход на землю GND/аудиосигнал должен быть заземлен. Также, высокоомный резистор между входом сигнала и землей (на схеме 10 кОм) выступает как замыкающий к земле резистор. Без этого резистора вы услышите из динамиков жужжание, если ваш музыкальный плеер будет выключен.
2. Выводы 1 и 8 оставляем свободными, так как будем использовать усиление по умолчанию 20 крат.
3. 100 мкФ конденсатор расположен между байпасом (вывод 7) и GND (землей), для предотвращения электропомех.
4. Вывод минуса и земля (2 и 4) соединены с землей.
5. Питание идет на шестой вывод и параллельно на 100 мкФ развязывающий конденсатор, идущий на землю, чтобы отфильтровывать низкочастотный шум.
6. Вывод 5 идет на динамик, с двумя параллельным заземленными конденсаторами: 0,1 мкФ (100 нФ) конденсатор для фильтрации высокочастотного шума, и 1000 нФ балластный конденсатор, для сглаживающей фильтрации.

Шаг 4: Собираем схему

Вам понадобится:

• Двухрядная интегральная схема LM386N с восемью выводами — 1
• Стандартная беспечная макетная плата на 400 точек – 1
• 0,1 нФ керамический конденсатор – 1
• 100 нФ электролитический конденсатор – 2
• 1000 нФ электролитический конденсатор – 1
• 10 кОм углеродистый или металлопленочный резистор – 1
• Провода для прикуривания
• Источник прямого тока 9-12 В (9В батарейка вполне подойдет)
• Гнездо для подключения наушников 3,5мм и аудио кабель 3,5 мм
• Дешевый 4Ом или 8Ом динамик и провода для его монтажа

Шаг 5: Испытываем схему

Подключите 4Ом или 8Ом динамик (какой не жалко) и аудио источник и начинайте медленно прибавлять звук. Экспериментируйте с разными стилями музыки, чтобы выловить возможные искажения или шумы, особенно на высокой громкости. Я выяснил, что с моего айфона искажения появляются при 80% от максимально возможной громкости, но это было уже за пределами комфортного для человеческого слуха уровня громкости.

• попробуйте добавить в прибор фильтрующие конденсаторы, чтобы узнать, будет ли разница в звуке.
• попробуйте отсоединить аудио кабель и убрать 10 кОм подтягивающий резистор, чтобы понять, какую роль он выполняет/для чего он нужен в вашем приборе.
• убавьте звук и попробуйте добавить 10нФ керамический конденсатор между 1 и 8 выводами, чтобы кратность усиления возросла с 20 до 200.

Экспериментируйте и слушайте! Но если есть сомнения, убавьте звук, а затем снова прибавьте.

Стресс-тест

С помощью своей маленькой коллекции тестового звукового оборудования в результате испытаний со свое=им 8Ом динамиком, я получил следующие результаты:

• с синусоидой волны 1кГц, максимальная входящая синусоидальная мощность составила 120 мВ прежде чем возникли искажения.
• на выходе максимальная синусоидальная мощность составила около 2,38 В
• …эти цифры означают, что усиление и впрямь двадцатикратное (2380 мВ/ 120 мВ = 19,83)
• выходная мощность составила 707 мВ, что намного превзошло номинальное значение. Но если быть честным, я и нагрузил динамик больше разрешенного.

Суммарный коэффициент гармонических искажений (THD)

Во время прогона звука через спектральный анализатор в диапазоне 20 Гц – 20 КГЦ уровень искажений составил -35 дБн (коэффициент 1,7%). Я ни в коем случае не аудиофил, но усилитель мощности звука всего за 2 доллара США, на простой макетной плате, с легкими проводами и незащищенными выходами… не пыльно!

Шаг 6: Какие еще усилители достойны внимания

Если вам нравится экспериментировать с чиповыми усилителями повышенной мощности, лучшими критериями шумности и более сложными компонентами, следующими подопытными советую взять:

LM1875 – отличный 20 Вт аудио усилитель, который требует несколько дополнительных компонентов, к тому же ему нежен теплоотвод. Техническое описание.

TDA2050 – 32-35 Вт операционный чип, относящийся к более серьезной электронике, но пусть это вас не пугает. Для него потребуются еще несколько внешних конденсаторов, резисторов и немного терпения. Вот увидите, эта малышка вас удивит. Техническое описание.

Ну и, конечно, LM3886. Наиболее известный среди любителей самодельных аудиосистем класса HiFi. Стремящийся к нулю коэффициент искажений, высокая мощность (35-50 Вт) и серьёзная встроенная защита. Нужен большой теплоотвод! Техническое описание.

Скоро я выложу новые статьи об аудио приборах с оперативными чипами.

Схемы мини-усилителей звука

| Проекты самодельных схем

В этой статье мы обсуждаем несколько схем мини-усилителей звука, которые можно быстро построить для усиления очень слабых входных сигналов в звуковые выходы динамиков.

1) Схема усилителя мощностью 1 Вт

Первая схема мини-усилителя звука работает с «комплементарным» выходным каскадом, имеющим один силовой транзистор NPN и один силовой транзистор PNP, что избавляет от выходного трансформатора, обычно встречающегося в старых моделях усилителей. Выходная мощность составляет около 1 Вт с довольно минимальными искажениями. Входной сигнал передается через регулятор громкости RV1 и далее через C1 на базу Q1.

Коллекторная нагрузка для Q1 состоит из R1, R5 вместе с громкоговорителем. Напряжение коллектора Q1 составляет около 50 % от напряжения питания, т. е. 4 В5. Базы Q2 и Q3 также имеют такое же напряжение (почти), что и коллектор Q1, из-за того, что значение R1 очень мало (68R).

На пересечении эмиттеров Q2, Q3 напряжение также может быть почти 4V5, резисторы R3 и R4 и резисторы очень малого номинала для управления током, проходящим через Q2 и Q3. Если усиленный входной сигнал не превышает 4V5, Q2 отключается (поскольку база, вероятно, будет находиться под пониженным напряжением по сравнению с его эмиттером), тем не менее Q3 может продолжать пропускать сигнал.

Как только Q1 усиливает сигнал на 4V5, ситуация меняется на обратную, Q2 включается, а Q3 выключается.

Сигналы смешиваются на соединении с общим эмиттером Q2 и Q3 и передаются на громкоговоритель с помощью большого электролитического конденсатора C2. Меньшее значение для конденсатора C2 может вызвать слабое понижение АЧХ.

Отрицательная обратная связь обеспечивается резисторами R5 и R2, которые гарантируют стабильность за счет незначительного уменьшения коэффициента усиления. R1 включен, чтобы получить небольшое базовое смещение для Q2 и Q3; в гораздо более совершенных схемах используются термисторы или диоды для защиты от теплового выхода из строя, который может повредить пару выходных транзисторов.

Отрицательным моментом является связь транзистора по постоянному току, когда изменение характеристик одного конкретного транзистора может привести к разрушительным последствиям! Из-за этого пара выходных транзисторов должна быть правильно подобранной парой. Некоторые другие варианты могут быть проверены, учитывая, что они также правильно сопоставлены с идентичным hFE.

2) Миниатюрный усилитель для слухового аппарата

Если вам нужна дешевая и грязная схема мини-усилителя звука, вы, вероятно, можете протестировать это маленькое устройство. Среди множества других факторов можно было бы увеличить мощность наушников для людей с потерей слуха. Схема представляет собой простой двухтранзисторный аудиоусилитель. Первый транзистор, Q1, работает как базовый предусилитель со средним усилением, который получает сигнал, поступающий от C1, действуя как блокиратор постоянного тока.

Транзистор Q1 усиливает сигнал и направляет его на C2. Затем этот транзистор} подает сигнал на Q2, который сконфигурирован как каскад усилителя мощности. Этот каскад еще больше усиливает сигнал, а C3 переключает его в сторону динамика.

Возможно, вы найдете небольшое искажение, но его можно минимизировать, тестируя с разными значениями C5, поддерживая его в указанном диапазоне. Если это не работает должным образом, рассмотрите некоторые другие значения. Однако, если подумать о том, как может различаться коэффициент усиления транзисторов, скорее всего, потребуется немало экспериментов, чтобы все работало правильно.

3) Схема усовершенствованного миниатюрного усилителя для слухового аппарата

4) Схема полуваттного усилителя

Следующая схема миниатюрного усилителя звука, представленная здесь, довольно проста. Выходная мощность составляет около 250 мВт, чего обычно достаточно для большинства приложений, и она не уступает любому типичному транзисторному радиоприемнику. Величина искажения довольно высока, около 5%.

Этот небольшой усилитель имеет среднюю чувствительность и может обеспечить 100 % выходной сигнал при входном напряжении около 50 мВ. Входное сопротивление около 50кОм. Встроен базовый регулятор тембра. Хотя на самом деле это не активная регулировка тембра, а пассивная, эффект вполне адекватный. Центральное плечо регулятора громкости подключено к основанию Q1 через разделительный конденсатор постоянного тока.

Работа схемы

Q1 подключен как очень традиционный усилитель с общим эмиттером вместе с R2, обеспечивающим базовое смещение, а R3 ведет себя как нагрузка коллектора. Этот каскад напрямую связан со вторым транзистором типа PNP. При этом ток, проходящий через Q1, обеспечивает смещение для 2-го транзистора. При используемых значениях выход второго транзистора соединен напрямую с катушкой громкоговорителя.

Это может показаться неразумной идеей, потому что ток в режиме ожидания в выходном транзисторе постоянно смещает катушку, иногда немного увеличивая или уменьшая ее типичный рабочий уровень. Тем не менее, если используется большой динамик, как это и должно быть, это почти не оказывает никакого влияния, и поскольку мы не ожидаем отличного звука Hi-Fi, это не имеет значения.

Регулятор тембра

Регулятор тембра включает C2 и RV2, которые соединяются через коллектор/базу Q1. Когда RV2 установлено на высокое значение сопротивления, это почти не оказывает никакого влияния, но при установке на минимальном уровне 100 нФ вызывает обратную связь высоких частот, которые имеют тенденцию быть не в фазе, что приводит к их полной компенсации. Чтобы схема работала правильно, R3 должен быть тщательно определен.

Значение, указанное в этой статье, составляет 39 Ом, что является лишь средним диапазоном, и хотя оно может подойти для предварительной настройки, чтобы гарантировать работоспособность схемы, это значение необходимо определить экспериментальным путем. В случае, если он очень мал, вы увидите сильное искажение на конфигурациях с большим объемом.

При слишком высоком уровне потребления тока, вероятно, будет слишком много, хотя качество вывода звука будет очень хорошим. Можно найти несколько методов для выбора значения. При отсутствии мультиметра значение должно быть определено как наименьшее, подходящее для приемлемого качества.

Если мультиметр доступен, он должен быть подключен последовательно с напряжением питания, и R3 должен быть выбран таким образом, чтобы ток покоя усилителя, который является током, работающим в отсутствие входного сигнала, составлял около 20 мА. .

Крайне важно, чтобы Q2 был установлен над радиатором, так как он может сильно нагреваться и может выйти из строя, если радиатор не используется. Импеданс динамика не очень важен, и в прототипах динамиков с сопротивлением от 8 до 80 Ом почти все работали хорошо. Однако изменение импеданса динамика может также потребовать изменения значения резистора R3.

5) Базовая схема мини-усилителя 3 В

Для уменьшения количества деталей используется прямая связь между Tr1 и Tr2, а также между Tr2 и громкоговорителем. Tr1 работает как усилитель с общим коллектором, загружаемый через усилитель с общим эмиттером Tr2. Базовое смещение Tr1 извлекается из коллектора Tr2. Поскольку это не совпадает по фазе с основанием Tr1, достигается чрезмерная стабилизация.

Часть постоянного тока коллектора Tr1 также проходит через Tr2 через базу к эмиттеру, обеспечивая тем самым существенное смещение. Отрицательная обратная связь обеспечивается резисторами R5 и R3. R3 обеспечивает обратную связь через два каскада, а R5 реализует обратную связь через выход на вход Tr2.

Эффект этой обратной связи приводит к невероятно плоской кривой отклика вплоть до удивительно низких частот. Высокочастотную характеристику можно существенно улучшить, заменив транзисторы на 2N29.07. Применение этого устройства также может привести к увеличению усиления.

Субминиатюрная схема усилителя может прекрасно подойти для усиления выходного сигнала вашего FM- или AM-тюнера. Если у вас компактная магнитола, работающая только с выходом на разговорный динамик, ее можно было бы приучить повышать громкость примерно до уровня громкоговорителя. Для этого просто подключите выход вашего радио на вход усилителя.

Громкоговоритель, используемый в этом усилителе, должен быть как можно большего размера, по возможности 12-дюймового типа внутри корпуса. Реализация чрезвычайно маленького динамика может привести к некоторой неэффективности из-за того, что по обмотке может протекать достаточный ток, даже когда входной сигнал недоступен.

Ток, потребляемый батареей, будет относительно высоким, примерно 150 мА. что означает, что это должно быть настолько большим, насколько это возможно.

6) Схема мини-усилителя, работающая с напряжением 3 В

Этот мини-усилитель может работать без каких-либо проблем или ошибок при напряжении питания от 3 В до 20 В при использовании следующих сопротивлений источника:

Напряжение питания / 2 мА (кОм)

Выходная мощность, которую может обеспечить усилитель, естественно, определяется напряжением питания и сопротивлением его громкоговорителя, что видно из прилагаемой таблицы.

Потребляемый усилителем ток покоя составляет от 1 мА до 1,5 мА, точная величина зависит от типа используемых транзисторов.

Если ток покоя упадет за этот конкретный предел, вероятно, потребуется настроить значение R9. Как видно из таблицы, усилитель эффективно работает с громкоговорителями с высоким импедансом.

Поскольку громкоговорители с сопротивлением до 200 Ом труднодоступны, можно попробовать использовать громкоговоритель с меньшим импедансом, снабженный дополняющим трансформатором.

Например, динамик на 8 Ом можно использовать с трансформатором, используя коэффициент примерно 5:1.

Несмотря на то, что выходная мощность усилителя не очень высока, она достаточна в сочетании с громкоговорителем средней мощности в тихой зоне. Коэффициент усиления усилителя по напряжению составляет около 50, а полоса пропускания по уровню 3 дБ составляет от 300 Гц до 6 кГц.

Конструкции печатных плат

Дискретный усилитель мощностью 1,5 Вт

Эта небольшая схема усилителя может стать удобной поддержкой для любого экспериментатора со звуком.

Можно было бы привыкнуть усиливать и производить слышимые импульсы через генераторы, работающие в акустическом диапазоне, отслеживать сигналы через другой аудиоусилитель, который может быть неисправен, усиливать какой-либо другой сигнал до приемлемого уровня мощности для измерения или срабатывания реле и т. д. и т. д.

В настоящее время можно найти множество усилителей мощности на интегральных схемах с выходной мощностью от 1 до 3 Вт, хотя большинство из них требуют тщательной компоновки схемы, чтобы можно было избежать нестабильности (нестабильный усилитель может вибрировать и, следовательно, разрушаться).

Кроме того, дискретный транзисторный усилитель гораздо более информативен, поскольку можно оценить напряжения, чтобы лучше понять его работу.

Таким образом, данный небольшой усилитель разработан с использованием дискретных транзисторов, которые, помимо того, что они гораздо более стабильны, чем конструкции на основе интегральных схем, идеально подходят для требований пользователя.

Транзисторы Q2, Q4 и Q5 зацементированы в небольшой алюминиевый корпус, который работает как радиатор.

Как работает схема

Эта схема довольно типична для большого количества усилителей звука. Первичный транзистор усилителя напряжения Q3 управляет вторичными согласователями (NPN плюс PNP) Q4 и Q5, которые являются буферами, обеспечивающими большой коэффициент усиления по току, но меньший, чем единичный коэффициент усиления по напряжению.

По той причине, что базы транзисторов Q4 и Q5, как правило, представляют собой переходы база-эмиттер в сторону, Q3 используется для установки напряжения смещения для этих биполярных транзисторов.

Транзистор Q1 работает как усилитель ошибки, который анализирует входное напряжение и выходное напряжение, разделенное в меньшую сторону.

При практически любых отклонениях он подает управляющее напряжение на Q3, чтобы исправить ошибку.

Выходное напряжение распределяется в соотношении (R6 + R5)/R5, поэтому расчетное усиление будет равно 28, хотя надлежащее усиление, вероятно, будет несколько меньше.

Точка смещения постоянного тока усилителя дополнительно устанавливается Q2, на который не влияет резистор R5, и он отделен через C3.

Чтобы поддерживать примерно постоянный ток в Q3, конденсатор C6 расположен так, чтобы обеспечить постоянное напряжение на резисторе R8 (а значит, и ток через него). Конденсаторы С4 и С5 обычно обеспечивают частотную компенсацию.

Небольшой усилитель с высоким входным сопротивлением

Этот небольшой усилитель имеет высокое входное сопротивление 1,1 МОм за счет поддержания низкого тока коллектора транзистора Q1 и высокой обратной связи по переменному и постоянному току. Входная чувствительность этой небольшой схемы усилителя точно настраивается путем регулировки номинала резистора R3. Схема также имеет низкий выходной ток покоя 2,5 мА, который отлично стабилизируется резисторами R5 и R8. Используя источник питания 17,5 вольт, усилитель сможет выдать миленькие 2,5 ватта на 8 Ом. Аудиовыход может иметь уровень искажений не более 1% на частоте 1 кГц.

Небольшой усилитель мощностью 5 Вт

Следующая схема небольшого усилителя может использоваться с любым входным аудиосигналом, поступающим от любого подходящего источника, например, от разъема для наушников сотового телефона.

После подключения и включения питания небольшой 5-ваттный усилитель сможет значительно усилить выходной сигнал по сравнению с любыми 8-омными 5-ваттными громкоговорителями.

47K используется для регулировки выходной громкости усилителя, а пресет 22K используется для настройки тока покоя усилителя.

Предустановленное значение 22k необходимо отрегулировать, подключив небольшую лампу на 100 мА последовательно с линией питания. И точка входа A должна быть замкнута на массу. Затем настройте предустановку 22k, пока лампа не перестанет светиться. Ток покоя этого усилителя не задается. Лампу теперь можно убрать, а усилитель использовать как обычно для усиления входного сигнала.

Mini Audio Booster

Схема имеет стандартную конструкцию, в которой входной каскад с общим эмиттером (Q1) напрямую подключен к каскаду драйвера с общим эмиттером (Q2), который затем напрямую соединен с выходным каскадом дополнительного эмиттерного повторителя (Q3) (Q3 — Q4). Резистор R7 дает почти 100% отрицательную обратную связь по постоянному току, что позволяет схеме получить усиление по напряжению примерно на единицу при постоянном токе.

D1 используется для обеспечения небольшого постоянного смещения выходных транзисторов, что в сочетании с довольно значительным уровнем отрицательной обратной связи снижает перекрестные искажения до неопределяемого уровня.

Выходной каскад эмиттерного повторителя обеспечивает низкое выходное сопротивление схемы, что позволяет эффективно управлять нагрузкой при больших выходных токах. Q4 управляет динамиком во время положительных выходных циклов, тогда как Q3 управляет динамиком во время отрицательных выходных циклов.

Усилитель на одном транзисторе

Вот простая схема, которая добавляет 20 дБ усиления звука. Отображаемые номера деталей обеспечивают точность плюс-минус 3,0 дБ в диапазоне от 120 до более чем 20 000 Гц. Если вы хотите свести к минимуму частоту спада в нижней части схемы, замените конденсатор C1 на 0,1 мкФ. Усилитель может использоваться в качестве каскада усилителя мощности в схеме мини-стерео.

Усилитель класса AB

Далее показана схема базового трехтранзисторного усилителя. Дополнительный усилитель класса AB, способный выдать мощность около 1 Вт на нагрузку динамика 3 Ом. Транзистор Q1 работает как усилитель с общим эмиттером. Комбинация динамика СПКР1, резистора R1 и потенциометра R5 используется для управления нагрузкой. Соответствующий каскад эмиттерного повторителя, состоящий из Q2 и Q3, повторяет и усиливает его выходное напряжение.

Выход усилителя подается на пересечение СПКР1 и R1 через конденсатор С2, обеспечивая низкоомное возбуждение СПКР1. Это одновременно загружает R1, давая схеме высокий коэффициент усиления по напряжению.

Выходной сигнал также возвращается на базу Q1 через резистор R4, что приводит к отрицательной обратной связи, вызывающей смещение базы. Подстроечный потенциометр R5 следует отрегулировать с осторожностью, чтобы уменьшить перекрестное искажение звукового сигнала при сохранении минимально возможного потребления тока покоя.

Отрегулируйте ток покоя на 10-15 миллиампер, чтобы получить достойный результат.

Схема усилителя LM380

Эта простая схема небольшого усилителя предназначена для базовых музыкальных усилителей, что является невероятно ценным устройством. Принципиальная схема усилителя показана ниже. Схема построена на основе хорошо известной микросхемы LM380N, которая обладает преимуществом по сравнению с другими микросхемами, состоящим в том, что практически не требует каких-либо дискретных частей для создания недорогого усилителя.

Эффективный усилитель можно построить, используя эту ИС и всего около трех отдельных частей. Это выходной блокировочный конденсатор по постоянному току (C5), входной блокирующий конденсатор по постоянному току (C4) и конденсатор развязки питания (C1). Вы найдете пару недостатков применения только фундаментальной схемы этого типа в текущем плане, и это недостаточное усиление по напряжению и входное сопротивление конструкции.

LM380N обеспечивает стандартное входное сопротивление и коэффициент усиления по напряжению 150 кОм и 50 соответственно. Предпочтительно, чтобы с этой схемой усилителя они должны быть примерно в 10 раз больше в каждом сценарии, чтобы усилитель мог работать с низкоуровневыми нагрузками с высоким импедансом, например, с кварцевым микрофоном.

Таким образом, чтобы увеличить входной импеданс и коэффициент усиления по напряжению базовой схемы, был включен каскад предусилителя с общим истоком на полевых транзисторах. Этот полевой транзистор обозначен Tr1, VR1 формирует регулятор громкости, и это делает резистор смещения затвора для Tr1 во много раз больше. Конденсатор C2 обеспечивает блокировку постоянного тока на входе. Переключатель S1 используется в качестве переключателя включения/выключения, который при необходимости может быть объединен с VR1. Конденсатор C1 является единственным конденсатором развязки по мощности, который необходим для полной схемы мини-усилителя LM380.

Как собрать свой собственный гитарный мини-усилитель Altoids примерно за 5 долларов « Mad Science :: WonderHowTo

• org/Person»> Автор Уильям Финукейн
• 03.06.12 10:19
• 03.04.14 11:44

Мне нравится издавать гудки и ляпы с помощью библиотеки высоты тона Arduino, но иногда архаичные 8-битные мелодии просто не подходят. Если вы хотите, чтобы ваш робот наводил ужас на ваших врагов демоническим синтетическим голосом, вам просто нужна карманная магнитола на ходу или вы хотите миниатюрный гитарный усилитель, простой усилитель LM386 может поднять эти сигналы достаточно громко, чтобы играть через любой звук. оратор.

Materials

• LM386 chip
• 9 volt battery
• Perfboard
• 10 ohm resistor
• 10K potentiometer
• .047uF ceramic capacitor
• Old headphones

Step 1: Breadboard the Circuit

As always, breadboard вашу схему перед пайкой каких-либо компонентов вместе. Если он заработает на макетной плате, а не в выпаянной схеме, вы будете знать, что проблема в вашей пайке, а не в сломанной микросхеме.

В техническом описании LM386 есть несколько полезных примеров схем для создания усилителей. Мы будем делать самый простой усилитель с коэффициентом усиления 20. Схемы чипов могут немного сбивать с толку. Треугольник представляет собой 8-контактный чип LM386 в центре нашей схемы. Штыри пронумерованы вокруг микросхемы от 1 до 8, как показано на рисунке.

Используйте соответствующие номера контактов в схеме на схемах микросхем в качестве ориентира при подключении схемы.

Нам придется изменить значения конденсаторов до ближайших стандартных значений. Используйте керамический конденсатор 0,047 мкФ и электролитический конденсатор 220 мкФ вместо значений, указанных выше.

На макетной плате, показанной здесь, батарейный блок представляет собой одну 9-вольтовую батарею.

Я использовал крошечный динамик для компактного макета платы. Вы можете использовать динамики любого размера с сопротивлением 8 Ом.

Шаг 2: Припой

Поместите компоненты на перфорированную плату и согните выводы компонентов, чтобы разметить схему. Позаботьтесь о том, чтобы на плате осталось достаточно места для 9-вольтовой батареи и динамика.

Если вы используете динамик большего размера, вы можете просто приклеить крошечную схему усилителя на заднюю часть.

Шаг 3: Приложения

Вы можете использовать эту схему в любом проекте, где вам нужно усилить звук. Вы можете использовать его как предусилитель для наушников, портативный гитарный усилитель, миниатюрный динамик MP3-плеера или даже синтетический голосовой ящик робота, используя Speakjet.

Если вы собираетесь разместить усилитель в жестяной банке, обязательно используйте изоляционную ленту или плотный картон, чтобы изолировать цепь от металлического дна.

Все дело в корпусе! Этот динамик предназначен для прослушивания аудиокниг в дальних поездках.

С помощью усилителя внутрь можно поместить даже ваш любимый MP3-плеер!

Оловянные усилители для книг станут отличным подарком, если вы знаете литературные вкусы своих друзей. Мне нравится использовать эти усилители на моем велосипеде, чтобы я мог слушать музыку, не блокируя шум приближающихся автомобилей.

Шаг 4: Печатная плата

Я взял на себя смелость подготовить печатную плату для этого усилителя. Ниже вы можете увидеть, как выглядят дорожки, выгравированные на медной плате. Обратите внимание, что это изображение не подходит для лазерной печати масок травления.

Я добавил метки выводов и трассировки в травление меди, чтобы облегчить сборку. Обратите внимание, что провод аудиовхода от ваших наушников будет припаян непосредственно к входному контакту на потенциометре.

Я сделал плату во Fritzing с максимальной шириной дорожек для удобного домашнего травления.

Шаг 5: Гитарный усилитель

Вы можете использовать эту простую схему в качестве портативного гитарного усилителя для игры на улице или на крыльце. Все, что вам нужно сделать, это подключить 1/4-дюймовый аудиоразъем «мама» к аудиовходу. После того, как разъем припаян, к нему можно подключить любую стандартную гитару и кабель!

Обязательно используйте большой динамик и прочный корпус, чтобы ваш гитарный усилитель звучал хорошо. Открывание и закрывание коробки во время игры даже меняет уровни низких и высоких частот!

Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их в комментариях ниже или на форуме. Не забудьте разместить свои фотографии и ссылки на пробковую доску, чтобы мы все могли увидеть ваши замечательные проекты!

Чтобы получить больше удовольствия от Mad Science, обязательно ознакомьтесь с моими инструкциями по…

• Защита вашей электрогитары от новичков
• Фотосъемка дикой природы на заднем дворе с помощью самодельной камеры с датчиком движения
• Сборка портативного зарядного устройства для телефона на солнечной энергии
• Создание реверсивной коробки для геокэшинга
• Изготовление оживителя джоулевых батарей.