Предварительный усилитель Hi-Fi на NE5532 своими руками

Приветствую, Самоделкины!
После проведения замеров усилителей звука на микросхемах TPA3116, автор YouTube канала «Radio-Lab» заметил, что некоторые усилители при подключении, например, к телефону или bluetooth модулю играют не в полную мощность, по замерам это видно.

Это касается и других усилителей. Связано это с тем, что некоторые усилители имеют невысокую чувствительность по входу. В итоге телефон или врезной модуль просто не могут раскачать такие усилители имея недостаточно мощный уровень выходного сигнала. Если усилитель нужно раскачать на полную, как вариант используют предварительные усилители или сокращенно предусилители. Предусилитель повышает уровень аудиосигнала от источника и потом уже усиленный сигнал идет на основной усилитель, и основной усилитель звука уже может играть в полную силу. По принципу работы очень похоже на слуховой аппарат, но для усилителя.

На некоторых моделях усилителей такой проблемы нет, на плате уже с завода есть встроенный предусилитель или он вообще не нужен.

Если вы уверены, что усилитель играет тихо именно потому, что слабый входной сигнал, то предусилитель можно докупить или собрать самому как отдельную плату и подключить проводами к основному усилителю звука.

В этой статье речь пойдет о том, как самостоятельно своими руками собрать предусилитель. Схема с однополярным питанием была найдена в интернете, хотя разных много.

Характеристики следующие:

Схема подключения такая:

Необходимые детали:

Для данного проекта автор изготовил печатную плату. Плата получилась компактной, для будущего предусилителя в самый раз.

На радиорынке были куплены необходимые радиодетали (можно заказать из Китая, но там их продают в основном пачками, да и ждать довольно-таки долго).

За усиление будет отвечать популярный сдвоенный операционный усилитель NE5532.

Сборку автор решил начать с установки постоянных резисторов. Чтобы не напутать с номиналами, он использует тестер радиодеталей. Для этого необходимо установить резистор в тестер и спустя буквально секунду тестер показал номинал 1кОм.


Ножки резистора загибаем так, чтобы установить деталь вертикально.

Затем ставим резистор на свое место и фиксируем паяльником. Далее припаиваем вторую ножку и потом запаиваем остальные 3 резистора номиналом 1кОм на свои места. После этого припаиваем 4 резистора по 220кОм и один на 100кОм.

Из обрезков ножек делаем перемычку и ставим ее на свое место. Далее устанавливаем на свои места конденсаторы, многослойный и дисковые. По ключу устанавливаем микросхему.


Подстроечных резисторов 2, каждый на свой канал, их места по бокам платы.

Электролитические конденсаторы нужно устанавливать обязательно соблюдая полярность. Устанавливаем их на плату в соответствии со схемой.


И вот, все необходимые детали установлены. Можно сказать, что предусилитель собран.

Напряжение питания от 6 до 16В, но в данном случае автор планирует его питать напряжением 24В, как и усилитель. Это уже для предусилителя много и нужно использовать понижающий стабилизатор. При питании от импульсного преобразователя были шумы, потому автор решил использовать линейный стабилизатор на 12В L7812.


В соответствии с распиновкой запаиваем стабилизатор на плату, а также припаиваем провода питания.

Теперь предусилитель собран. Вот такая небольшая плата получилось.

Плата стерео, на 2 канала. Для проверки на входы и выходы припаиваем экранированные провода чтобы не было помех. Посредине общий провод, рядом по бокам входы и ближе к краям выходы.

Для проверки автор запитал усилитель от аккумулятора, а сигнал будет видно на осциллографе. Источником синусоиды будет телефон. Подключаем осциллограф сначала на выход телефона. Максимально уровень выходного сигнала с телефона составил примерно 0,5В. Вот такая картина на максимальной громкости.


Теперь подключаем осциллограф на выход предусилителя. Питание предусилителя есть и проверяем его работоспособность. Под ее синусы поднимаем громкость и можно увидеть, что на выходе синус тоже есть и его уровень в разы больше, чем было с телефона. Это уже примерно 2В.


Уже можно сказать, что собранный предварительный усилитель работает и усиливает. Если входного сигнала много, то есть клиппинг.

Затем подключаем на второй канал.

И тут тоже синусоида есть. Также попробуем изменить частоту. Все работает, на плате есть две подстройки уровня, что позволяет настроить необходимый уровень усиления.

Сама синусоида без искажений, по предварительному усилителю все хорошо. Теперь давайте попробуем подключить его к усилителю. Как тестовый автор взял усилитель на 2-ух микросхемах TPA3116 и блок питания на 24 вольта для него.

На выходе почти 24В. В качестве нагрузки будет вот такой проволочный резистор на 4Ом.

На него подключен осциллограф чтобы видеть форму сигнала на выходе усилителя. Чтобы показать разницу сначала подадим сигнал напрямую с телефона, затем поднимаем громкость и напряжение на выходе усилителя получилось примерно 10В.

В пересчете на мощность, это примерно 25Вт. Вот на такую мощность данный телефон может раскачать этот усилитель при нагрузке в 4 Ома. А теперь все то же самое, но уже с предварительным усилителем, включенным между телефоном и усилителем. Все подключаем и поднимаем громкость.

Можно увидеть, что теперь сигнал на выходе усилителя уже выше, и это примерно 14,5В. В пересчете на мощность, это примерно 53Вт, что уже вдвое выше чем было. Если громкость поднять сильно, то уже наблюдается клиппинг.

Все расчеты примерные, но суть думаю понятна. Теперь этот усилитель на TPA3116 в паре с предусилителем может отдать максимальную мощность. А также предусилитель можно питать напрямую от усилителя. Для этого соблюдая полярность, подключаем провода питания предусилителя параллельно на провода питания усилителя.

Понижающий стабилизатор едва теплый. Запитали, теперь поднимаем громкость.

Все тоже самое, только от одного питания. Посторонних шумов нет, все хорошо. Собранный предварительный усилитель работает отлично. Его можно использовать и с другими усилителями, TPA3116 был взят автором для примера. Если чувствительность входа усилителя недостаточная, то одним из решений может быть установка предварительного усилителя. Но опять же нужно понимать, что может у вас усилитель слабый и установка предусилителя в этом случае проблему не решит, вы просто загоните свой усилитель в клиппинг, будут просто большие искажения и все. А так все работает, можете собирать и повторять. Плата универсальна и подойдет для многих усилителей звука. Этот предварительный усилитель один из многих, есть и другие. Полезные ссылки будут в описании под видеороликом автора (ссылка ИСТОЧНИК).

Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Предварительный усилитель с трехполосным эквалайзером на ОУ NE5532

Предварительные усилители используются для «подготовки» аудиосигнала перед усилением УНЧ на акустическую систему или на наушники. В предусилителях сигнал усиливается до нужного уровня (раскачать УНЧ), производится частотная коррекция, согласование входного и выходного сопротивления и прочее. Изучим этого пациента…

Пришло вот что:

В пакетике плата, крепление и ручки регуляторов:

Размеры:

ОУ NE5532, красные конденсаторы — на международном радиолюбительском форуме говорят хорошие — филиппинские:

Стабилизаторы питания на 15В:

Конденсаторы фильтра питания 2200 мкФ на 25 В. Марка — HongFa. Вывод — питать пред можно от трансформатора 12 В или 15 В переменки. Две обмотки.


Обратная сторона платы — флюс отмыт на 4-ку:

Подключение и регулировка тембра такое:

Подключил к трансформатору с двумя обмотками на 12 В. Даже если не подать питание на пред, сигнал проходит на выход — около 0.043 В при 0.3 В на входе:

Включил питание и на выходе получилась ерунда вместо синуса:

Заменил один ОУ и все нормально стало. Вывод — прислали с одним битым ОУ.
На входе преда:

На выходе — макс громкость:

Получаем усиление сигнала в 7.5 раза.
Если покрутить регуляторы эквалайзера — можно добиться нормального прямоугольного сигнала на выходе:

Замерил в RMAA один канал. Перед замерами подключил на выход предусилителя нагрузочные резисторы в 51 кОм:

АЧХ как мог, выровнял регуляторами (см. зеленую линию):




Крутим регуляторы эквалайзера. Слева — на минимуме, справа на максимуме:
Высокие частоты — изменение 15 dB в каждую сторону:

Средние частоты — изменение 7 dB в каждую сторону:

Низкие частоты — изменение 15 dB (см. зеленую линию) в каждую сторону:

Схему усилителя рисовать не буду. Она тут обычная для таких устройств. ОУ на входе, потом пассивный эквалайзер на три полосы, ОУ на выходе. На выходе по пути сигнала два электролита на 47 мкФ. При желании их можно заменить на качественную пленку, электролиты, неполярные электролиты или на тантал. По питанию — диодный мост (шунтированный пленочными конденсаторами), два конденсатора на 2200 мкФ. При желании можно заменить на качественные. Потом два стабилизатора и электролит на выходе на 100 мкФ. При желании ОУ можно заменить на более качественные, например на OPA2134.

По звуку особых претензий нет. Фона тоже не слышно. Порадовали переменные резисторы в предусилителе — баланс ровный, не трещат и не шуршат. Удивительно.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

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.

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: 

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.

 

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.

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.

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:

R_С = 1 / (2 × π × F × C) ,

Где F в Гегрцах, С в Фарадах, а R_С 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. 

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:

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

Набор для сборки простого усилителя для наушников 47AMP

Всем привет! Сегодня расскажу про самый простой кит усилителя для проводных наушников на паре NE5532. Мельком я его упоминал в обзоре треш музыкального центра, купил себе такой же — посмотрим на что он способен.

Доставка почтой с треком.
Упаковка пакеты с замком:

Характеристики:
Потребление тока: 6 mA
Напряжение питания: DC 9-18 В
Разъемы: 3.5 мм
Размеры платы: 60 х 40 мм
Размеры в корпусе: 70 * 50 * 22 мм
Масса: 64 г.
Кит состоит из нескольких частей:

• Печатная плата
• Части корпуса
• Детали для пайки
• Крепеж
• Инструкция

Мануал:

Там же расположение элементов и принципиальная схема:

Схема очень простая на паре операционных усилителей.
Плата усилителя:

Детали для сборки:

не пожалели даже пластиковой ручки для переменного резистора регулятора громкости.
Проверка конденсаторов:

ОУ 5532 с «кроватками» для возможной оперативной замены:

Акриловые части корпуса в защитной пленке:

С обеих сторон наклейки для защиты от царапин. Толщина оргстекла 2 мм, порезано лазером.

Паяем:

Уходит времени примерно пол часа, набор будет хорош для обучения навыкам пайки.
Последовательность сборки подробно с картинками расписана тут
Собираем корпус на 4 винта:

Готовое устройство (с натяжкой — так как нужен блок питания):

Питание 12 В подается через разъем DC 5.5×2.1, вход сигнала и выход на наушники на разъемах 3,5 мм. Светодиод, конечно, яркий и голубого цвета, с этим все стабильно.
Потребляет усилитель от блока питания какие-то крохи:

поэтому мощный блок питания не нужен, я когда ставил этот усилитель в «музыкальный центр» перестраховался с мощностью блока питания.

Заработал усилитель сразу. Звук плоский, ничем необычным не выделяется, глупо писать про сцену и сибилянты в таком простом наборе. О звуке говорить можно хотя бы в ките клона Lehmann BCL это уже интересно.
Измерение усилителя RMAA:

АЧХ:

Коэффициент гармонических искажений:

Реакция на прямоугольный сигнал 1 кГц:

Регулятор громкости (коэффициент усиления) на синусе:

вход 304 мВ, на выходе максимум без клиппинга 944 мВ.

Данный кит можно использовать, когда нужно просто и без затей добавить усилитель для наушников, но нет требований к качеству звука. Например, для просмотра ТВ или в самодельный бумбокс.

На этом все.

Спасибо за просмотр. Удачных покупок!