Site Loader

Содержание

Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током

Схема усилителя для наушников на ОУ, которая точно заслуживает внимания. При всей своей простоте, такой усилитель для наушников раскачает любые наушники. А главная фишка заключается в удвоенном выходном токе, по сравнению с обычными включениями ОУ.

UPD[24.04.2020] — статья была сильно переписана, а схема изменена, поэтому некоторые комментарии уже неактуальны.

Мое видео по сборке усилителя:

Содержание статьи

  1. Схема усилителя для наушников
  2. В чем «фишка» этого усилителя?
  3. Коэффициент усиления
  4. Доводим схему до ума
  5. Готовая схема усилителя для наушников
  6. Питание усилителя
  7. Качество компонентов
  8. Заключение

Схема усилителя для наушников

Скитания по по бескрайним просторам помойки кладезя знаний — интернету, привели к интересной находке. Это был PDF файл от компании Burr Brown. Находка воодушевила меня собрать усилитель для наушников на ОУ.

С языка потенциального врага, название файла дословно можно перевести следующим образом : Удвоение выходного тока в нагрузку двумя аудио ОУ OPA2604. Скачать этот ПДФ вы можете по прямой ссылке с моего сайта.

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 и на каждый нужно по 2 ОУ. Наиболее удобным вариантом будет воспользоваться сдвоенными операционными усилителями. 

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

В чем «фишка» этого усилителя?

Схема совсем не нова. Она 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, благодаря чему 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

Полученная схема — это неинвертирующий усилитель. Коэффициент усиления сигнала определяют резисторы R1 и R2. Его точное значение определяется формулой:

K= 1+ R2/R1

Будем считать, что на вход мы подаем сигнал с линейного выхода. В таком случае коэффициента усилия по напряжению равного 3 будет с хорошим запасом. Поэтому на три и будем ровняться.

От точности резисторов R1 и R2 зависит насколько одинаковым будет усиление у каналов. Поэтому желательно, чтобы резисторы имели точностью не хуже ±1%.Далеко не всегда в магазинах или в домашних запасах можно найти большой ассортимент номиналов резисторов хорошей точности. Но в данном случае можно обойтись резисторами одного номинала.

Так, в закромах шкафа были найдены прецизионные резисторы по 7,5 кОм которые и стали резисторами R1. В качестве R2 было использовано по два резистора в 7,5 кОм, которые 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 звуковых схем на ОУ, обычно рекомендуется использовать резисторы номиналом 1÷50 кОм. Любой резистор вносит шум в аудио тракт и чем больше номинал этого резистора — тем больше вносимый им шум.

Доводим схему до ума

Представленная в документе схема несколько неполная. Для нормально работы следует дополнить схему входными цепями.

Операционные усилителя одинаково хорошо усиливают как переменное, так и постоянное напряжение. Поэтому, несмотря на всякие аудиофильские заморочки, считается хорошим тоном добавлять на вход конденсатор.

Конечно современные источники не дают постоянного напряжения на выход, но я же не знаю, куда вы будете подрубать усилитель… а я не горю желанием нести ответственно за Ваши спаленные наушники  🙂

Помимо конденсатора, отсекающего постоянное напряжение, следует добавить идущий на землю резистор. Такой резистор обеспечит привязку неинвертирующего входа ОУ к земле. С другой стороны. вместе с конденсатором он образовывает дифференцирующую RC цепь.

 

 

Образовавшаяся RC-цепь (R5, С1) будет отсекать как постоянное напряжение так и инфра-низкие частоты. Они не несут полезной информации, однако значительно нагружают усилитель по току. При номиналах, указанных на схеме, частота среза составляет 16 Гц. При использовании конденсатора на 220нФ частота среза опустится примерное до 7Гц.  Дальнейшее увеличение емкости особого смысла не имеет.

Для исключения возможного самовозбуждения ОУ, не лишним будет ограничить и верхний диапазон. Для этого установим параллельно R2 конденсатор малой емкости.

Цепь R2 C2 будет работать как фильтр низких частот. При указанных номиналах деталей частота среза составит около 100 кГц.

Готовая схема усилителя для наушников

Остается только воткнуть по входу переменный резистор для регулировки громкости и на этом схему можно считать готовой к употреблению. Ни в каких настройках схема не нуждается. Достаточно ее собрать, спаять, воткнуть ОУ и радоваться жизни.

Как говорилось выше, схема будет собираться на сдвоенном ОУ, поэтому для большего удобства на схеме были обозначены ножки ОУ.

Крайне желательно добавить конденсаторы по 0.1 микрофараде, непосредственно с ножек операционного усилителя на землю.

Питание 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 это лучше для звука.

Сегодня существуют ОУ работающие от ±1.5В, но большинство операционников работают при двухполярном напряжении питания от ±3В до ±18В. Оптимальными можно назвать напряжение в ±12В или ±15В, которые входят 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. Для сглаживания напряжения после диодного моста будет достаточным установить по два конденсатора емкостью 10 мкФ и 100 — 470 мкФ.

Стабилизацию напряжения удобно реализовать на микросхемах 7812 и 7912. 

Для обеспечения хорошей стабилизации необходимо, чтобы входное напряжение было минимум на 2.5-3 вольта выше напряжения стабилизации.

Качество компонентов

Конденсатор С1 должен быть неполярным. Лучше полипропиленовый или пленочным. Конденсатор С2 лучше использовать керамический. Точность конденсаторов не так важна, но лучше использовать с точностью не хуже 5%. Резисторы желательно точностью не хуже 1%

Хорошие микросхемы стоят недешево. Например, за две оригинальные OPA2604, которые и предлагались в исходной схеме, придется отдать около 23$.

Но совсем не обязательно сразу закупать самое дорогое. Для начала можно поставить что-то из ассортимента ближайшего магазина радиодеталей, а постепенно заменить их более качественными компонентами. Плата будет работать на любых деталях.

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 заказывайте самые дешевые микросхемы с АлиЭкспресс и в прочих китайских магазинах. Там очень много поддельных микросхем. Они будут работать, как и положено, но это может быть совсем не OPA2134, который вы заказывали, а довольно дешевая TL061 с надписью OPA2134…

Но мне удалось найти магазин, в котором продаются действительно оригинальные микросхемы. Да и вообще в нем очень качественные аудиокомпоненты. В том числе топовые. Очень рекомендую этот магазин.

Заключение

Полученная схема усилителя, собранная на OPA2132 и работающая даже при напряжении питания ±5В свободно раскачивает 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

Заглядывайте на мой YouTube канал

Мощный усилитель для наушников на основе схемы Рода Эллиотта (ESP) » Журнал практической электроники Датагор

Здравствуйте! Хочу поделиться с датагорцами своим скромным опытом создания телефонного усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ). Схема усилителя до безобразия проста, не содержит дефицитных деталей, не требует настройки, но тем не менее обеспечивает очень приличное качество воспроизведения музыки. Усилитель обладает огромным запасом мощности и способен «раскачать» абсолютно любые общедоступные головные телефоны!

Статья содержит все материалы для повторения конструкции.

Содержание / Contents

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Трансформатор R-core 30Ватт 2 x 6V 9V 12V 15V 18V 24V 30V

Паяльная станция 80W SUGON T26, жала и ручки JBC!

Отличная прочная сумочка для инструмента и мелочей

Хороший кабель Display Port для монитора, DP1.4

Конденсаторы WIMA MKP2 полипропилен

Трансформатор-тор 30 Ватт, 12V 15V 18V 24V 28V 30V 36V

SN-390 Держатель для удобной пайки печатных плат

Панельки для электронных ламп 8 пин, керамика

Сразу откровенно скажу, что это был мой первый аудиоусилитель, а это первая моя подобная статья, и если кто-то из более опытных и знающих датагорцев увидит слабые места данного проекта, прошу сообщить мне об оных, буду премного благодарен!

Началось все с того что под новый год решил я сам себе сделать небольшой подарок, а именно наушники одной небезызвестной немецкой фирмы. Так как всю жизнь музыку я слушал либо через недорогую китайскую мультимедийную акустику либо в корейской машине, новое приобретение показалось мне просто сказкой! Музыку в новых наушниках я слушал вечера напролет. Дальше — больше, если «уши» за 50 баксов выдают такое качество звука, что если купить что-то посерьёзней, загорелся я!?
Посидев в интернете выяснил, что «серьёзные» наушники имеют сопротивление больше 32 Ом (которое я считал стандартом для всех наушников), попутно выяснил что для подобных экземпляров лучше обзавестись специальным телефонным УМЗЧ, чтобы раскрыть их потенциал. Но покупать ещё и усилитель в мои планы никак не входило. Сделаю сам, подумал я, благо моя профессия напрямую связана с электроникой.

Наткнулся в интернете на сайт австралийца Р. Эллиотта

Elliott Sound Products

, где заинтересовался следующей простой схемой (рис.1)

Оригинал схемы Эллиотта, показан 1 канал

Рис.

1 Телефонный усилитель, отрисованы 2 канала

Схема усилителя отвечает всем моим требованиям:
— простота;
— нет дефицитных элементов;
— возможность работы с головными телефонами любого сопротивления;
— автор обещал отсутствие фона и низкие нелинейные искажения.
Примененная пара биполярных комплементарных транзисторов BD139 (отечественный аналог КТ815Г) и BD140 (КТ814Г) в даташитах производителей позиционируются, как разработанные специально для аудио-усилителей. СтОят они копейки, звёзд с неба не хватают, но и не так плохи, особенно произведенные зарубежом. Сдвоенный операционный усилитель по умолчанию NE5532, но всеми любимый OPA2134/OPA2132 или скажем LM4562 (рекомендую), также подойдут.

Итак, со схемой я определился, следующий этап — разработка печатной платы. Чертежи печатных плат из интернета меня никогда не устраивали. А еще в голове была конструкция корпуса усилителя, в который вписывалась плата усилителя определенного размера, но об этом позже. Первый разработанный мной вариант платы казался мне очень удачным (сейчас я понимаю, что это не так, поэтому печатку не выкладываю). Плата вытравлена, вырезана, просверлены отверстия, облужены дорожки, осталось собрать все воедино (рис.2)!

Рис. 2 Усилитель в сборе 1-ая версия

Подробнее об элементной базе. Потенциометр малогабаритный для печатного монтажа с логарифмической характеристикой, специально для регулировки громкости от ALPS. Операционный усилитель NE5532P от Texas Instruments, транзисторы BD139-10, BD140-10 производства ST Microelectronics. Все электролиты Epcos на напряжение 50 В (просто было таких много), конденсаторы на входе микросхемы – мои любимые К73-16 (обожаю «военку»), все резисторы С2-33Н 0.25 ВТ, кроме тех что стоят в эмиттерных цепях, те 2-х ватные (с запасом, можно ставить на 1 Вт), диоды отечественные аналоги 1N4148 – 2Д510А (ммм… «военка») ну и китайская пленка в питании, не помню откуда выпаял. Украшение сборки — радиаторы со старых материнских плат ASUS (они здесь больше для красоты, транзисторы греются не сильно).


Элементы я по номиналам не подбирал за исключением резисторов, те с допуском в 1%.

Заработало сразу! А такое случается редко со схемами из интернета, по крайней мере у меня.
Собирал я все на работе, где есть цифровой 4-канальный осциллограф, генератор сигналов специальной формы, ну и конечно качественный 4-х канальный источник постоянного тока.

Всем этим оборудованием я не преминул воспользоваться, прогнал синус, полоса пропускания усилителя широкая. АЧХ линейна ~ 10 Гц до 100 КГц. Форма синуса на выходе усилителя идеальна. Ради интереса посмотрел, как усилитель справится с меандром — прекрасно, начиная примерно с 200 Гц идеально ровная «полочка»! К сожалению осциллограмм я сохранить не догадался. Самовозбуждения нет, постоянки на выходе нет (0.6 мВ, 0.4 мВ по каналам).

Можно подключать наушники! Запас громкости огромен (надо уменьшить коэффициент усиления по напряжению), есть фон, обусловленный низким сопротивлением тестовых наушников (об этом предупреждал автор схемы).

Резистор на 100 Ом последовательно с нагрузкой — фон исчез как понятие (разумеется и часть выходной мощности тоже). Но усилитель работает от очень качественного источника питания, посмотрим, как будет работать от своего собственного.

Немного собственно о звуке. Сразу заметил разительные изменения в низкочастотном спектре, бас не просто стал глубже, появился объем, барабаны не то что слышно — их чувствуешь! Но в общем и целом звук мне показался абсолютно нейтральным, мониторным, как говорится. Хотя мои низкоомные наушники отлично раскачиваются встроенным смартфонным усилителем, звук этот не идет в сравнение с пропущенным через внешний новый устлитель. Однако замечу, проект разрабатывался на будущее, совсем не для этих головных телефонов!

Вроде бы работало все отлично, но мучил меня один вопрос, а именно: насколько качественно работает пара транзисторов на выходе схемы. Ведь возможные искажения могут отсутствовать из-за глубокой оос операционника? Долой ОУ тестирую отдельно выходной каскад без всякой ОС. Осцилограммы ниже:


Рис.3 Осцилограммы для 20 Гц и 1 МГц. Зеленый вход, желтый выход

Как видите, каскад отлично работает и смещение напряжения, создаваемое диодами, вполне достаточно для компенсации нелинейности. Я успокоился и оставил выходной каскад как есть.

Но кое-какие изменения я все же внес. Измененная мною схема приведена ниже (рис.4). Усилитель стал лучше обрабатывать сигналы сложной формы (прямоугольник, пила), по моему разумению если такие сложные сигналы будут меньше искажаться схема только выиграет (возможно я заблуждаюсь).

Уменьшил коэффициент усиления до 12, этого вполне достаточно, а искажения в теории меньше. Добавил возможность переключения между режимами низкоомная/высокоомная нагрузка (переключатель S1). Добавил возможность уменьшить полосу пропускания, впаяв конденсаторы С5, С6 (для NE5532 не требуется).
Емкость электролитов в питании увеличил. Ну и наконец, если вдруг на выходе усилителя висит постоянка > 10мВ, желательно поставить электролиты С15, С17, они заодно спасут наушники, при внезапном выходе из строя самого усилителя.

На звук они если и влияют, то очень не значительно – я их точно не слышу (лучше если эти конденсаторы будут Low ESR, но и обычные подойдут).

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Рис. 4 Откорректированная под себя схема усилителя

Свою же печатку я тоже подправил, вот финальная версия — рис.5. Все транзисторы поставил под один радиатор (все равно не греются сильно), освободил место под свои доработки.

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Рис.5 Финальная версия печатной платы усилителя

Две черные дорожки находятся с обратной стороны платы (я их вырезал ножом после травления и сверления). Плата получилась двухслойной по другому нормально не разводилось, размер 90х110 мм.

Схему блока питания (рис.6) нашел здесь у

Ti Kan

. Мощность блока питания излишня для этого проекта, но я выбирал с запасом на будущее (возможно в этом же корпусе соберу другой усилитель). Никто не мешает взять трансформатор поменьше, по моим прикидкам на 5Вт самое то.

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Рис.6 Схема блока питания

Сразу возникло несколько вопросов:
— почему нет пленочных или керамических конденсаторов в выпрямителе?
— есть ли реальная польза от конденсаторов в параллель диодам моста?
— с какой целью выбраны именно такие номиналы резисторов в обвесе стабилизаторов?
Соберу — увижу, подумал я. Ну в общем – не фонтан. Как я и думал без пленочных конденсаторов в выпрямителе никуда, конденсаторы в параллель диодам в теории снижают уровень ВЧ помех, но и без них не плохо, разницы я не заметил ни на слух, ни по приборам. А вот работа схемы включения стабилизаторов мне понравилась, надо взять на заметку. При подключении усилителя прослушивался фон 100 Гц. Не буду размусоливать свои эксперименты, конечная схема блока питания, с моими корректировками (рис.7)

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Рис.7 Схема блока питания с моими корректировками

Теперь блок питания меня устраивает, фон из наушников ушел. При максимальной нагрузке (1А по обоим плечам) напряжения на выходе стабилизаторов просаживаются на 10 мВ.

Моя печатка на рис. 8

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Рис. 8 Печатка блока питания

Готовый к работе блок питания установленный на шасси представлен на рис.9.

Рис. 9 Блок питания усилителя

Немного о конструкции. Слепыш БП изготовлен из двухстороннего 3-х мм стеклотекстолита, т.к после травления дорожек на обратной стороне осталась медная фольга, решил её не отдирать (противное занятие), будет дополнительная экранировка. Радиатор на два стабилизатора один, опять же от старой материнской платы. В правой части платы присутствует разъем для подключения голубого светодиода (для светодиодов другого цвета нужно уменьшить номинал резистора R1 см. рис. 7). Выходные напряжения выводятся через провода, впаянные непосредственно в плату (синий жгут рис. 9). Трансформатор прикручен к плате шпилькой М6. Размер платы 90х200 мм.

Как всегда самая трудоемкая часть проекта — корпус. Корпус полностью разборный (мое специфическое требование, кто работает на режимном предприятии — поймет :blush: ) изготовлен из алюминия 2.5 мм и стеклотекстолита 3 мм. К прямоугольной пластине из стеклотекстолита, служащей шасси для прибора, припаяны латунные гайки М5. К шасси 4-мя шестигранными стойками и 2-мя винтами прикручена плата блока питания (см. рис. 9). К стойкам прикручивается плата усилителя, подключается разъем от блока питания рис. 10.

Рис.10 Сборка усилителя.

Лицевая и задняя панели изготовлены из листового алюминия, согнутого на станке. Верхняя крышка выполнена из стеклотекстолита. Боковые панели из алюминия прикручиваются в конце сборки к уголкам на шасси и на верхней крышке, они образуют своеобразные ножки.
Собранный усилитель (рис. 11) получился полностью экранированным, винтовые соединения обеспечивают надежный электрический контакт между деталями корпуса. Задняя панель содержит стандартную 3-х контактную вилку от компьютерного БП, и выключатель от туда же.

Рис.11 Собранный прибор

Кратко опишу важные аспекты сборки.

  1. Все провода скручены, а те, что идут от блока питания к усилителю экранированы (на всякий случай).
  2. ВАЖНО! Корпус блока питания связан с шасси в одной точке, там, где прикручивается трансформатор (поэтому шпилька крепящая трансформатор латунная)
  3. ВАЖНО! Гайки разъёмов под наушники на передней панели (на них висит сигнальный корпус) изолированы от передней панели диэлектрическими шайбами.
  4. Вал потенциометра электрически связан с корпусом прибора, если этого не сделать при прикосновении к валу потенциометра будут наводки в наушниках.

Дизайн получился сдержанным. Корпус окрашен матовой черной краской из баллончика (2 шт. ушло на 3 слоя). Ручка на вал потенциометра из колпачка от духов. Все винты и торцы боковых панелей, отполированы до зеркального блеска.

Усилителем я доволен на 200%. Огромный запас мощности, полное отсутствие фона, кстати хлопка при включении тоже нет, четкое нейтральное звучание, не вносящее ни приукрашиваний, ни артефактов в звуковой тракт. Даже и не знаю, чего еще можно ждать от подобного прибора.

P.S.: Недавно поставил в свой усилок вместо NE5532, операционный усилитель LM4562, и понял что может быть и лучше. Как говорится нет предела совершенству!

От Вячеслава (avals), в ответ на жалобы Александра (Espumizan) в комментах о недостатках звучания:

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Хорошим «противоступенчатым» средством для таких схем является включение резистора 100 — 300 Ом между выходом ОУ и выходом усилителя.

Платы усилителя и БП в Sprint Layout 6
🎁Platy.zip  48.97 Kb ⇣ 312

Плата к оригинальной

схеме Р. Эллиотта

. Форматы: lay + проект DipTrace + схема картинкой.
🎁datagor.ru-headphone-amplifier-rod-elliott-esp-ot-yanshun.7z  128.59 Kb ⇣ 93

Цитата: Yanshun

Все компоненты в Dip-корпусе. Размеры ПП 76*42 мм. При долговременной, на максимальной громкости, на транзисторы желательно установить теплоотводы, так-же не забудьте изолирующие прокладки положить и намазать термопасты. Можно использовать транзисторы и в изолированном корпусе.
Собрать данную схему сможет любой, кто умеет держать паяльник и чутка читать схемы.

 

Усилитель для наушников на основе композитной схемы LME49710 + LT1210CT7 / Хабр

Немного лирики

По роду своей деятельности постоянно общаюсь с профессиональной аудио аппаратурой, поэтому целью этой разработки было получить устройство, обладающее высокой верностью воспроизведения. Поэтому схемотехнические решения без ООС сразу были отброшены и за основу была взята композитная схема, обладающая большим потенциалом. Приходилось встречать несколько устройств с такой топологией, однако в большинстве конструкций были использованы приборы LT1795 или AD815. Однако как упоминал в одной из своих статей Дмитрий Андронников (aka Lynx):

даже весьма мощные ОУ с ТОС при подключении к их выходу наушников сопротивлением ниже 50…60 Ом работают в достаточно напряженном режиме как по выходному току (что приводит к росту искажений), так и по тепловыделению.

Было решено привлечь «тяжелую артиллерию», но об этом ниже.

Теперь устройство

Питание

Начну, пожалуй, с самого конца: первый оплот защиты — это фильтр сетевых помех и снабберы во вторичных обмотках трансформатора. Задача снаббера — гасить паразитный колебательный процесс в контуре, образованном индуктивностью рассеяния трансформатора и емкостью цепи его вторичной обмотки в моменты запирания диодов. Задача определения паразитных параметров трансформаторов весьма нетривиальная, поэтому были использованы исследования Алексея (Lexus) и установлены номиналы 100 Ом и 0.1 мкФ.

Изначально я предполагал установить двухзвенный LC фильтр, с применением дросселей производства Murata серий PLA10 и PLh20; конденсаторов подавления ЭМП — Epcos X2 емкостью 0.22 мкФ и варисторa Epcos S20K275 с большой поглощаемой энергией — 150 Дж.

Но в итоге было решено использовать готовые решения в целях экономии пространства в корпусе:

В качестве стабилизаторов применены приборы M5230L производства Mitsubishi Electronic [5]. Довольно интересные приборы, обладающие очень низкими собственными шумами (во много раз меньшими, чем у широко применяемых LM317/LM337) в широком частотном диапазоне: 12 мкВ СКЗ, 20Гц — 100 кГц, высокой температурной стабильностью (0.01%/°С). Но есть один минус — выходной ток самой ИМС ограничен на уровне 30 мА, так что для получения больших токов необходимо использовать внешние регулирующие транзисторы. Схема включения особенностей не имеет и взята из даташита — High ripple rejection circuit. Регулирующие транзисторы применены 2SC4793/2SA1837 и установлены на общем радиаторе.


В качестве выпрямительных применены SMD диоды Шоттки 10MQ100. Конденсаторы 3300 мкФ Panasonic FC, остальные — Elna серий Silmic и Silmic II. Первоначально планировалась установка дополнительных емкостей около LT1210, но уже при разводке платы было решено от них отказаться, так как выходные емкости БП оказались в непосредственной близости от потребителя. При использовании конденсаторов Elna еще на стадии проектирования печатной платы необходимо уточнить их размеры на сайте производителя, так как эти конденсаторы имеют в несколько раз большие габариты чем «обычные»:

Усилитель

Композитная схема имеет большое петлевое усиление, выходной каскад на мощном ОУ охвачен собственной петлей ОС, что позволяет получить довольно низкие искажения при работе на различные виды нагрузок.

В выходном каскаде используется быстродействующие ОУ с токовой ОС LT1210CT7 производства Linear в корпусе TO220, который обеспечивает намного лучший отвод тепла, нежели другие вариант корпусов, которые предлагает производитель. Эти ОУ могут обеспечивать долговременный ток в 1,1А (2А в пике), что позволит с легкостью работать на нагрузку с низким сопротивлением. Коэффициент усиления выходного ОУ равен 2, но легко может быть уменьшен до 1, либо увеличен. Выбор номиналов резисторов в цепи ОС ОУ с ТОС несколько сложнее, чем для ОУ с ОС по напряжению: от его номинала напрямую зависит стабильность схемы. Уменьшение номинала Rf увеличивает рабочую полосу частот, но ухудшает стабильность, уменьшение – увеличивает стабильность и сужает рабочий диапазон. Резисторы в цепи ОС (1,5 кОм) выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную стабильность. Конденсаторы компенсации (C4, C23) обеспечивают устойчивость при работе на емкостную нагрузку. Вообще производитель обещает стабильную работу на емкостную нагрузку до 10000 пФ!

Немного о тепловом режиме. В даташите [3] приведены (что не очень часто встретишь) приведены примеры расчетов теплового режима. Микросхемы установлены на индивидуальных радиаторах HS211, обладающих тепловым сопротивлением 7.5 °C/W. Тепловое сопротивление кристалл-корпус составляет 5°C/W. Не зная точного теплового сопротивления изолирующей прокладки оно было для расчетов принято 2 °C/W (по некоторым данным, найденным в интернете).
При нагрузке 16 Ohm (хотя профессиональные наушники редко бывают с сопротивлением ниже 50-60 Ом) и выходном сигнале 4V RMS (что соответствует 5,6V амплитудного напряжения) микросхема будет рассеивать 2Вт тепла (ток потребления в таком режиме чуть более 100 mA). При температуре окружающей среды 25 °C кристалл будет нагреваться не более 65 °C.
Так как наше устройство будет находится в закрытом корпусе, то температура внутри может достигать довольно приличных значений в 50-60°C. В итоге получаем температуру кристалла порядка 100-110 °C что вполне допустимо. Но это на синусоидальном сигнале, на музыкальном сигнале (хотя приходилось «видеть» фонограммы с RMS -3 db 🙂 ) нагрев будет значительно меньше.

В качестве первой «ступени» был выбран прибор производства другой компании — LME49710 от Texas Instrument [4], обладающий великолепными характеристиками: низким уровнем всех видов искажений, очень низким уровнем шума (0,34 мкВ СКЗ@20Гц — 20000 Гц), низким уровнем смещения (±0,05 мВ), большим разомкнутым усилением (140 дБ) и высоким уровнем CMRR и PSRR (120 и 125 дБ).
Однако в процессе настройки устройства попался один экземпляр этого ОУ, при установке которого постоянное напряжение на выходе было порядка 14 мВ; после недолгих раздумий был установлен другой прибор (из 10 приобретенных) — все пришло в норму.

Плата как элемент конструкции

При применении такого высокоскоростого ОУ как LT1210, имеющего скорость нарастания выходного напряжения 900 В/мкс, особое внимание стоит уделить топологии печатной платы, так как в быстродействующих аналоговых схемах она заметно может повлиять на качество работы устройства. Плата должна быть выполнена так, чтобы минимизировать влияние на работу схемы. Более подробно о топологии печатных плат можно почитать в книгах [1] и [2].
Усилитель выполнен на двухсторонней печатной плате, нижний слой которой отведен под полигон GND, конечно в процессе разводки некоторые цепи все-таки оказались на нижнем слое, но они имеют небольшую длину. Такая топология платы была выбрана для максимального снижения импеданса земли, необходимого для стабильной работы высокоскоростных ОУ. Так же была учтена уязвимость инвертирующих входов ОУ к емкости на землю, так как даже емкость в 1 пФ может привести к увеличению коэффициента передачи ОУ на частотах, близких к максимальным. Наиболее очевидное решение этой проблемы — сокращение длины проводника. Другое, менее очевидное, — это уменьшение его ширины. В результате применение проводников толщиной 0.3 мм к инвертирующему входу ОУ дает емкость около 0.1 пФ в зависимости от диэлектрической проницаемости материала платы (у FR-4 от 4 до5).

В процессе сборки и настройки

Для питания прибора используется трансформатор с четыремя вторичными обмотками с напряжениями 14в и током 500 мА, который был специально заказан на заводе для этого проекта. Регулятор громкости я использовал ALPS RK27 сопротивлением 10 кОм. Корпус был куплен в Китае.

К сожалению на этот момент ничего кроме телефона не было под рукой.

А теперь измерения

После сборки и прослушивания были проведены измерения с помощью комплекса Audio Precision AP586:

Литература:

  1. Брюс Картер и Рон Манчини. «Операционные усилители для всех».
  2. Walt Jung. Op Amp Applications Handbook
  3. LT1210 datasheet
  4. LME49710 datasheet
  5. M5230L datasheet

усилитель для наушников | RCL-electro

  1. Телефонный усилитель на полевых транзисторах

    Усилитель был анонсирован в «Песочнице» в декабре прошлого года. С тех пор было собрано и обмеряно несколько вариантов, из которых один (кмк) годится для обсуждения: Топология банальная — классический двухкаскадный (ДК+УН) усилитель, следящие каскоды в ДК и его ГСТ, следящий каскод в виде. ..

    • alexcp
    • Тема
    • использование на входе полевых транзисторов следящий каскод тройка акопова усилитель для наушников ушник
    • Ответы: 17
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  2. J

    Исправленная схема усилителя с параллельными ОУ

    Исправленная схема усилителя с параллельными ОУ . Информация взята вот из этой статьи, см. ссылку ниже. Номиналы резисторов рассчитаны (подобраны) согласно рекомендациям в статье. . https://www.edn.com/get-increased-output-from-an-improved-howland-current-pump/ . Погонял схему в симуляторе…

    • Jenyok
    • Тема
    • испавленная схема на оу параллельные оу увеличение выходного тока усилителя усилитель для наушников усилитель с переллельными оу
    • Ответы: 2
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  3. Простой телефонный усилитель на доступных транзисторах

    На основе работы над дискретным предом нарисовался вот такой вариантик. Довольно шустренький и неприхотливый дискретный цсилитель.Поставлен токовый шунт ,ну куда я без него. АФЧХ,меандр и интермоды со схемой и файлом МС-9 прилагаю.

    • Неуч
    • Тема
    • простой усилитель для наушников токовый шунт усилитель для наушников усилитель на транзисторах усилитель с низкими искажениями
    • Ответы: 38
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  4. Телефонный усилитель Малыш (MalishUTF)

    Некоторое время назад в Песочнице рассматривали телефонный усилитель по мотивам «взрослого» усилителя «Малыш». Разработан он был почти сразу, но некоторое время «лежал» в ожидании новых идей. Главное достоинство этого УТФ — это то, что он сразу разрабатывался по СМД компоненты (в том числе и. ..

    • Phantomas
    • Тема
    • headamd headphone amplifer malishutf malyshutf простой усилитель для наушников телефонный усилитель усилитель для наушников
    • Ответы: 244
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  5. Сверхлинейный телефонный усилитель на основе УМ СЛА

    Как вам такой ушник?

    • Phantomas
    • Тема
    • headamd headphone amplifer простой усилитель для наушников телефонный усилитель усилитель для наушников ушник
    • Ответы: 63
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  6. Простой телефонный усилитель Bm-1 (ВК на MOSFET).

    Сверхлинейный.

    Смоделировал и собрал этот усилитель года 3 назад. Правда в более ранней версии. Звучит весьма не плохо. Раскачивает даже небольшие колонки. Обладает хорошей устойчивостью. Эта версия в «железе» пока еще не собиралась. Отличие от первой версии небольшие: увеличена глубина ООС и биполярный…

    • Phantomas
    • Тема
    • headamd headphone amplifer простой усилитель для наушников телефонный усилитель усилитель для наушников усилитель на мосфетах ушник
    • Ответы: 76
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  7. Сверхлинейные композитные усилители.

    Модный, простой и эффективный способ достичь на коленке высокой верности звучания — собрать композитный усилитель. Для простоты будем считать композитными усилители с охватом одной петлёй ООС двух и более ОУ. Но композит композиту рознь. Есть рациональное построение их схемотехники, а есть -…

    • Sagittarius
    • Тема
    • lt1122 lt1210 композитный усилитель сверхлинейный усилитель усилитель для наушников усилитель мощности
    • Ответы: 675
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  8. Сверхлинейный телефонный усилитель МАСТЕР

    Телефонный усилитель имеет все квалификационные признаки УМ — от назначения до схемотехники, за исключением выходной мощности. Поэтому схемотехническую идею удобно обкатывать в виде телефонного усилителя, а затем, в случае удачных испытаний, воплощать её в УМ. С этим усилителем получилось…

    • Sagittarius
    • Тема
    • headamp headphone amplifier телефонный усилитель транзисторный усилитель для наушников усилитель для наушников
    • Ответы: 69
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  9. Сверхлинейный телефонный усилитель УНИКУМ-2

    Генератор тока Т9 с каскодом Т4Т5 отличается высоким выходным импедансом в широкой полосе частот. Почему я начал с него? Он задаёт режимы по току всех каскадов усилителя и уменьшает искажения дифкаскада от синфазного сигнала. Входной дифкаскад Т1Т8 собран на биполярных или полевых транзисторах…

    • Sagittarius
    • Тема
    • headamd headphone amplifer сверхлинейный усилитель уникум-2 усилитель для наушников
    • Ответы: 1,561
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители
  10. Сверхлинейный телефонный усилитель на основе УМ ВВ

    У меня очень большая коллекция всяких схем УМЗЧ и ушников — несколько гиг, но меж ними есть общее свойство: их технический уровень оставляет желать десятилетиями. Обычно это плачевно отсталые схемки, что нисколько не удивительно при западной системе образования. Например, 15% немецких…

    • Sagittarius
    • Тема
    • headamp headphone amplifier sagittarius виктор жуковский телефонный усилитель усилитель для наушников усилитель класс b
    • Ответы: 437
    • Форум: Усилители мощности, телефонные усилители

Усилитель для наушников с параллельным повторителем по Солнцеву. Creative E-MU 0204 + изодинамики ТДС-5 » Журнал практической электроники Датагор


К сожалению, встроенный телефонный усилитель USB-ЦАПа «Creative E-MU 0204» с трудом справляется с моими любимыми изодинамическими наушниками ТДС-5 (сделано в СССР), которыми я пользуюсь с 80-х годов прошлого века. Требуется усилитель, надо подружить буржуя с тэдээсами.
Наудачу обнаружил у себя «в сундуках» плату предварительного усилителя по схеме Ю. Солнцева из журнала «Радио» за 1985 год. Схема по сути представляет из себя ОУ (К574УД1 в оригинале), умощнённый параллельным повторителем на комплементарных транзисторах (КТ3102, КТ3107). Сдул пыль и опробовал этот ПУ в качестве телефонного. Результат весьма обнадёжил и вдохновил на «реинкарнацию» схемы в обновлённом виде.

↑ Схема усилителя для наушников


Рис. 1. Исходная схема предварительного усилителя. «Радио», 1985
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Описание изменений в моей схеме:
1. Заменил операционный усилитель К574УД1 на NE5532P, пробовал и другие.

2. В качестве выходных транзисторов поставил 2N2905 + 2N1893. Почему? Потому что вполне подходят и много их у меня. Выбрал с коэффициентом усиления около 100. Пришлось помудрить с радиаторами — намотал толстым медным проводом катушки, которые туго посадил на корпуса. Можно поставить массу других вариантов выходных пар, например BD139 + BD140, у них и фланцы на корпусах удобные.

3. Добавил резисторы R4, R5, увеличением которых подбираем желаемый ток выходных транзисторов. При желании можно загнать выходной каскад в класс А. Чем больше сопротивление резисторов, тем больше ток и тем ближе заветный класс А. Однако, тем больше потребуются радиаторы, и придётся увеличивать ток в коллекторах VT1, VT2. Тут открывается непаханое поле для маньяков, к коим я себя не отношу. Я по результатам измерений и прослушивания остановился на 7,5 Ом. При этом ток выходного каскада 4 — 5 мА. И в качестве радиаторов для выходных транзисторов вполне подошли мои импровизированные катушки.

4. Изменил схему включения на инвертирующую.

5. Уменьшил усиление по переменному току в силу специфики работы телефонных усилителей от современных источников с высоким (до 2V) уровнем сигнала.

6. Убрал входную ёмкость, так как усилитель предполагается использовать с конкретным ЦАПом, на выходе которого постоянное напряжение гарантировано отсутствует.

7. По питанию на плате установил электролиты С2, С4 = 4700 Мкф х 25 В и керамику С1, С3 = 1 Мкф (ближе к выводам питания ОУ).

8. Отказался от регулятора громкости, так как он есть на выходе ЦАПа.

↑ Как дело было

Нарисовал печатку.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Вытравил. Спаял. Вставил в корпус. Думал — макетный, фиг вам. Так и прижился.


Рис. 4 и 5. Постоянный временный корпус

Включил. Поиграл с режимами выходных транзисторов. К этому времени пришли заказанные на Алиэкспресс 120-Омные мониторные наушники Takstar TS-671 . Послушал. Провёл измерения RMAA. Поменял шило на мыло: NE5532P на LM833N. Это недорогие широко распространённые операционники примерно одного класса. Опять послушал и провёл измерения в RMAA.

Разницу в звучании оценить не смог по причине того, что слушал с разрывом во времени на перепайку ОУ (панелек нет). Да и вряд ли разницу можно услышать, ведь ОУ примерно одного класса. Что собственно и подтвердили измерения: разница – в пределах погрешности.

Другие ОУ я не пробовал, потому что под рукой нет и приобрести в своём маленьком городке быстро не могу. Да и нарушится концепция усилителя «я его слепила из того что было».

↑ Глубоко в RMAA

Знаю что многие не жалуют эту программу, считая, что продукт задуман в помощь маркетологам, чтобы им было нас легче «охмурять». Но я считаю, что даже если это и так, то всё равно это всего лишь инструмент. Плохой или хороший, но это инструмент и надо уметь им пользоваться. Тем более, что инструмент-то на самом деле удобный!
Условия измерений.

Звуковой интерфейс «Creative E-MU 0204» имеет два линейных моно входа с сопротивлением 1,5 кОм и чувствительностью в крайнем левом положении регуляторов 6,5 dBV (2.11 Vrms среднеквадратичное, или 2,98 Vpp пиковое). В это положение и поставлю, так снимает все характеристики производитель. Два стерео выхода, линейный и телефонный, сопоставимые по уровню 6,7 dBV (2.16 Vrms среднеквадратичное или 3,05 Vpp пиковое).

Сначала испытывал телефонный выход интерфейса (собственно вся каша заварилась из-за него), подключая его выход напрямую к линейному входу (loopback), а затем протестировал три пары наушников с сопротивлением 120 Ом (Takstar TS-671), 72 Ома (ТДС-5), 32 Ома (Delta). Итого четыре измерения. Потом на выход интерфейса подключил вход собранного усилителя и проделал те же четыре измерения с его выхода.

Результаты сведены в таблице ниже. Толковать все полученные результаты не буду — уж слишком перегруженная получиться статья. В конце статьи прикрепляю файлы измерений *.sav, смотрите, кому интересно!

Результаты моих измерений в RMAA с интерпретацией


Рис. 6. Сводная таблица результатов тестирования


Рис. 7. Окно настройки уровня RMAA

Попутно сравнил нагрузочную способность интерфейса и усилителя по снижению выходного уровня под нагрузкой.


Рис. 8. Нагрузочная способность

Вот уже пошли весёлости. Как видим, с уменьшением сопротивления нагрузки идёт уменьшение выходного уровня на телефонном выходе интерфейса. Наш усилитель с этим справляется без снижения уровня.


Рис. 7а. Оценка RMAA подключения «выход интерфейса — линейный вход»

Общая оценка «отлично». Вот бы так под нагрузкой.


Рис. 7 б. Оценка RMAA подключения «выход интерфейса — линейный вход». Нагрузка — наушники Takstar

Ан нет. Коэффициент нелинейных искажений + шум уже только «хорошо», а интермодуляция + шум (0.264%) уже только «удовлетворительно». У меня есть предположение, что это связано с некорректной работой программы. Но об этом при рассмотрении графиков. Нехорошо (-60.2 dB) и с взаимным проникновением каналов.


Рис. 7в. Оценка RMAA подключения «выход усилителя — линейный вход». Нагрузка — наушники Takstar

Усилитель условно (-72 dB) провалил только взаимное проникновение каналов.


Рис. 9. АЧХ. Единственный график, где оказалось возможным, без ущерба для разборчивости, посмотреть одновременно результаты всех восьми измерений

По шести видим ровную сливающуюся линеечку. И только интерфейс, нагруженный на Такстары и Дельты, выдаёт причудливое отклонение АЧХ. Аж, страшно сказать, на 0.5 dB. Импеданс у ТДС – 5 линейный.


Рис. 10. Интермодуляционные искажения + Шум

Вот тут мы видим ещё одну причину, по которой мне захотелось собрать внешний усилитель. Замечательная кривая для ненагруженного выхода интерфейса начинает щетиниться пиками гармоник под нагрузкой. Возможно, это связано с некорректной работой программы по нормализации уровня, скорее всего она привязана к 1 кГц. Вот тут и вспомним тот подъем АЧХ. Возможно, именно он и стал причиной клипинга (программа, кстати, честно предупредила соответствующим окошком), который в свою очередь привёл к необъяснимому росту уровня искажений.

Попытки отключить нормализацию и немного снизить уровень ни к чему не привели. Отключение нормализации в бесплатной версии не работает.

Графики усилителя с нагрузкой и без неё скромно расположились посередине, позволив получить по этому параметру от RMAA отличную оценку.


Рис 10. Взаимное проникновение каналов

Наблюдаем такую же картину распределения результатов. «Лучший» и «худший» результаты — интерфейс. Усилитель — скромное «хорошо». Могу предположить проблемы питания как у интерфейса (питание организовано через USB от БП компьютера), так и в моем усилителе, запитанном хоть и от стабилизированного выпрямителя, но конструктивно не оптимального.


Рис 11. Интермодуляция. Переменная частота

Всё то же самое.


Рис 12. Частотный диапазон. Плавающий тон

Аналогично АЧХ.

Схемы включения операционных усилителей

Схемы включения операционных усилителей могут быть весьма разнообразны поэтому мне врятля удастся рассказать о каждой но я постараюсь рассмотреть основные.

Компаратор на ОУ

Формулы для компараторной схемы будут следующие:

Т.е. в результате будет напряжение соответствующее логической единице.

Т.е. в результате будет напряжение соответствующее логическому нулю.

Схема компаратора обладает высоким входным сопротивлением (импедансом) и низким выходным.

Рассмотрим для начала вот такую схему включения операционника в режиме компаратора. Эта схема включения лишена обратной связи. Такие схемы применяются в цифровой схемотехнике когда нужно оценить сигналы на входе, выяснить какой больше и выдать результат в цифровой форме. В итоге на выходе будет логическая 1 или логический ноль (к примеру 5В это 1 а 0В это ноль).

Допустим напряжение стабилизации стабилитрона 5В, на вход один мы приложили 3В а к входу 2 мы приложили 1В. Далее в компараторе происходит следующее, напряжение на прямом входе 1 используется как есть (просто потому что это неинвертирующий вход) а напряжение на инверсном входе 2 инвертируется. В результате где было 3В так и остается 3В а где был 1В будет -1В.

В результате 3В-1В =2В, но благодаря коэффициенту усиления операционника на выход пойдет напряжение равное напряжению источника питания, т.е. порядка 15В. Но стабилитрон отработает и на выход пойдет 5В что соответствует логической единице.

Теперь представили, что на вход 2 мы кинули 3В а на вход 1 приложили 1В. Операционник все это прожует, прямой вход оставит без изменений, а инверсный (инвертирующий) изменит на противоположный из 3В сделает -3В.

В результате 1В-3В=-2В, но согласно логике работы на выход пойдет минус источника питания т.е. -15В. Но у нас стоит стабилитрон и он это не пропустит и на выходе у нас будет величина близкая нулю. Это и будет логический ноль для цифровой схемы.

Триггер Шмитта на ОУ

Чуть ранее мы рассматривали такую схему включения ОУ как компаратор. В компараторе сравниваются два напряжения на входе и выдается результат на выходе. Но чтобы сравнивать входное напряжение с нулем нужно воспользоваться схемой представленной чуть выше.

Здесь сигнал подается на инвертирующий вход а прямой вход посажен на землю, на ноль.

Если на входе у нас напряжение больше нуля то на выходе будем иметь -15В. Если напряжение меньше нуля то на выходе будет+15В.

Но что случится если мы захотим подать напряжение равное нулю? Такое напряжение никогда не получится сделать, ведь идеального нуля не бывает и сигнал на входе хоть на доли микровольт но обязательно будет меняться в ту или другую сторону. В результате на выходе будут полный хаос, выходное напряжение будет многократно скакать максимума до минимума что на практике совершенно не удобно.

Для избавления от подобного хаоса вводит гистерезист — это некий зазор в пределах которого сигнал на выходе не будет меняться.

Этот зазор позволяет реализовать данная схема посредством положительной обратной связи.

Представим, что на вход мы подали 5В , на выходе в первое мгновение получится сигнал напряжением в -15В. Далее начинает отрабатывать положительная обратная связь. Обратная связь образует делитель напряжения в результате чего на прямом входе операционника появится напряжение -1,36В.

На инверсном входе у нас сигнал более положительный поэтому операционный усилитель отработает следующим образом. Внутри него сигнал в 5В инвертируется и становится -5В, далее два сигнала складываются и получается отрицательное значение. Отрицательное значение благодаря коэффициенту усиления станет -15В. Сигнал на выходе не изменится пока сигнал на входе не опустится менее -1,36В.

Пусть сигнал на входе изменился и стал -2В. В нутрях это -2В инвертируется и станет +2В, а -1,36В как был так и останется. Далее все это складывается и получается положительное значение которое на выходе превратится в +15В. На прямом входе значение -1,36В благодаря обратной связи превратится в +1,36В. Теперь чтобы изменить значение на выходе на противоположное нужно подать сигнал более 1,36В.

Таким образом у нас появилась зона с нулевой чувствительностью с диапазоном от -1,36В до +1,36В. Такая зона нечувствительности носит название гистерезис.

Повторитель

Наиболее простой обладатель отрицательной обратной связи это повторитель.

Повторитель выдает на выходе то напряжение, которое было подано на его вход. Казалось бы для чего это нужно ведь от этого ничего не меняется. Но в этом есть смысл, ведь вспомним свойство операционника, он обладает высоким входным сопротивлением и низким выходным. В схемах повторители выступают в роли буфера, который оберегает от перегрузок хилые выходы.

Чтобы понять как он работает отмотаете чуток назад, там где мы обсуждали отрицательную обратную связь. Там я упоминал, что в случае с отрицательной обратной связью операционник всеми возможными способами стремится к равному потенциалу по своим входам. Для этого он подстраивает напряжение на своем выходе так, чтобы разность потенциалов на его входах равнялась нулю.

Так допустим на входе у нас 1В. Чтобы потенциалы на входах были раны на инвертирующем входе должен быть также 1В. На то он и повторитель.

Неинвертирующий усилитель

Схема неинвертирующего усилителя очень похожа на схему повторителя, только здесь обратная связь представлена делителем напряжения и посажена на землю.

Посмотрим как все это работает. Допустим на вход подано 5В, резистор R1 = 10Ом, резистор R2 = 10Ом. Чтобы напряжение на входах были равны, операционник вынужден поднять напряжение на выходе так, чтобы потенциал на инверсном входе сравнялся с прямым. В данном случае делитель напряжения делит пополам, получается, что напряжение на выходе должно быть в два раза больше напряжения на входе.

Вообще чтобы применять эту схему включения даже не нужно ничего ворошить в голове, достаточно воспользоваться формулой, где достаточно узнать коэффициент К.

Инвертирующий усилитель

И сейчас мы рассмотрим работу такой схемы включения как инвертирующий усилитель. Для инвертирующего усилителя есть такие формулы:

Инвертирующий усилитель позволяет усиливать сигнал одновременно инвертируя (меняя знак ) его . Причем коэффициент усиления мы можем задать любой. Этот коэффициент усиления мы формируем посредством отрицательной обратной связи, которая представляет собой делитель напряжения.

Теперь попробуем его в работе, допустим на входе у нас сигнал в 1В, резистор R2 = 100Ом, резистор R1 = 10Ом. Сигнал со входа идет через R1, затем R2 и на выход. Допустим сигнал на выходе невероятным образом стал 0В. Рассчитаем делитель напряжения.

1В/110=Х/100, отсюда Х = 0,91В

Получается что в точке А потенциал равен 0,91В, но это противоречит правилу операционного усилителя. Ведь операционник стремится уравнять потенциалы на своих входах. Поэтому потенциал в точке А будет равен нулю и равен потенциалу в точке B.

Как сделать так чтобы на входе был 1В а в точке А был 0В?

Для этого нужно уменьшать напряжение на выходе. И в результате мы получаем

К сожалению инвертирующий усилитель обладает одним явным недостатком — низким входным сопротивлением, которое равняется резистору R1.

↑ Итоги

Немного о результатах прослушивания и тестирования. Я не люблю, чтобы усилитель вносил при своей работе отсебятину, как говорят «пел», «вовлекал» и так далее. Не люблю всевозможные «улучшайзеры» и считаю, что желание покрутить ручку тембра возникает при недостатках звукового тракта. Поэтому я всегда стремлюсь, чтобы устройство работало по возможности точно и незаметно. На мой слух это получилось!


Благодарю всех, дочитавших до конца за долготерпение и снисходительность. Хочу в качестве заключения сказать, что задачу сборки усилителя, который бы соответствовал (без фанатизма) уровню имеющихся у меня источника звука «Creative E-MU 0204» и наушников (Takstar TS-671, ТДС-5) я считаю для себя выполненной и могу на некоторое время успокоиться.

↑ Дополнения по статье. Вариант для начинающих

В течение полгода я собрал с параллельным повторителем несколько вариантов усилителей: Отчет по усилителям на Датагорском форуме Сначала — с использованием сначала рекомендованных 2SA1930/2SC5171 в корпусе TO-220FP, без резисторов. Потом решил проверить как эта схема поведет себя с 2N2905/2N1893 в корпусе TO-39, применёнными в версии, описанной в статье. И, вконец «обнаглев», собрал версию на демократичных BC547B + BC557B в корпусах ТО-92.
Во всех случаях был получен положительный результат. В вариантах на транзисторах большой и средней мощности новые печатные платы не разрабатывались.

В случае применения маломощных BC547B + BC557B (ТО-92) была разведена, я считаю, удачная печатная плата

, позволившая получить низкий уровень помех / наводок 50 Гц и очень неплохие остальные параметры. Забирайте архив с печаткой, списком элементов и обновлённой схемой:

Применение в усилителе мощности [1] так называемого «параллельного» усилителя позволило при хорошей термостабильности тока покоя обойтись без традиционных для двухтактных выходных каскадов, работающих в режиме АВ, тщательного подбора термокомпенсирующей цепи и регулировки тока покоя. Однако такой существенный недостаток «параллельного» усилителя, как неудовлетворительная амплитудная характеристика, не позволил использовать еще одно его достоинство: как и некоторые другие многокаскадные усилители на комплементарных парах транзисторов, он обладает относительно высокой линейностью.

Как оказалось, амплитудную характеристику «параллельного» усилителя можно улучшить и не применяя диодного коммутатора усилительных каналов. На рис. 1 приведена принципиальная схема усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ), оконечный каскад которого (транзисторы VT9 — VT12) представляет собой «параллельный» усилитель. Улучшения амплитудной характеристики удалось достичь применением цепей R13 — R15C5 и R16 — R18C6, выполняющих функции генераторов стабильного тока в базовых цепях транзисторов VT11, VT12. Напряжения на конденсаторах С5 и С6 практически не зависят от уровня сигнала и равны примерно 8 В. Напряжения же на эмиттерных переходах транзисторов VT11 и VT12 изменяются в пределах от 0,5 до 1,5 В, поэтому ток, например, через резистор R15 практически постоянен и в зависимости от амплитуды сигнала лишь перераспределяется между эмиттером транзистора VT9 и базой VT11. Если исключить конденсаторы С5, С6, фактически реализовав выходной каскад, описанный в [1], то уровень ограничения уменьшится с ±24 до ±12 В и, что интересно, коэффициент гармоник еще не ограниченных сигналов возрастет примерно в 10 раз.

Основные технические характеристики оконечного каскада следующие:

Номинальная выходная мощность, Вт, на нагрузке сопротивлением 8 Ом25
Номинальное входное напряжение, В (входное сопротивление, кОм)15(4)
Коэффициент гармоник, %, не более0,22
Ток покоя. А0,25
Постоянное напряжение на выходе в отсутствие сигнала, В. не более±0,05

Каскад можно использовать как функционально законченный узел, например, для «умощнения» уже существующих УМЗЧ или в качестве оконечных каскадов усилителей в многополосной системе с разделением частот на ее входе.

Еще одно возможное применение «параллельного» усилителя иллюстрирует каскад на транзисторах VT1 — VT4. Выходными сигналами в данном случае являются не токи эмиттеров транзисторов VT3, VT4, а токи коллекторов, которые суммируются уже не непосредственно: они поступают в каскады, аналогичные так называемому «токовому зеркалу» (транзнсторы VT5 и VT6, VT7 и VT8). с той лишь разницей, что эти каскады дополнительно усиливают ток примерно в 10 раз. Точка соединения эмиттеров транзисторов VT3, VT4 является входом для сигнала ООС, поступающего с низкоомного делителя напряжения R10R11C3. Глубина ООС невелика (около 30 дБ), поэтому усилитель не самовозбуждается и без дополнительной коррекции АЧХ.

Вносимые предварительным усилителем искажения сигнала весьма специфичны. Если напряжение ООС перестает изменяться, например, вследствие ограничения его на выходе УМЗЧ, то ток транзистора VT3 или VT4 возрастает до тех пор, пока он не войдет в режим насыщения. При этом, если исключить элементы R6,VD1 и R7,VD2. напряжение на входе оконечного каскада от уровня, предшествующего моменту ограничения (около 21 В), быстро снизится примерно до 1 В. В результате вместо ограниченной синусоиды на выходе УМЗЧ появится сигнал, состоящий . из ее участков, чередующихся с участками постоянного напряжения, близкого к нулю.

Благодаря применению токоограничительных резисторов R6. R7 сигнал на входе оконечного каскада при насыщении транзисторов VT3 или VT4 практически не отличается (меньше всего лишь на 0,3 В) от уровня ограничения.

Основные технические характеристики УМЗЧ

Номинальная выходная мощность, Вт. на нагрузке сопротивлением 8 Ом25
Полоса номинальной мощности, кГц0,02…200
Номинальное входное напряжение, В (входное сопротивление, кОм)1(150)
Коэффициент гармоник, %, не более0,15
Коэффициент интермодуляционных искажений, % не более0,2
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения. В/мкс15
Выходное сопротивление. Ом. не более0,2

Несколько слов об особенностях оконечного каскада, характерных для «параллельных» усилителей вообще. При конструировании таких усилителей необходимо учитывать площади эмиттерных переходов применяемых транзисторов. Отметим, что ток, втекающий в базу транзистора VT11 (VT12), не может превышать тока покоя транзистора VT9 (VT10), так как ток через резистор R15 (R16) практически неизменен. Нетрудно рассчитать максимальный ток базы транзистора VT11 (VT12), учитывая обратную зависимость коэффициента передачи h31э от тока эмиттера. Для усилителя по схеме на рис. 1 ток покоя транзнстора VT9 (VT10) равен 83 мА. Далее, ток покоя транзистора VT11 (VT12) но сколько раз больше тока покоя транзистора VT9 (VT10), во сколько раз площадь эмиттерного перехода первого больше аналогичной площади второго. Например, если в оконечном каскаде использованы пары транзисторов КТ814/КТ815 (VT9/VT10) и KT819/KT8I8 (VT11/VT12), ток покоя последних будет примерно в 6 раз больше.

Итак, в «параллельном» усилителе существуют три цепи протекания тока покоя: R13 R15, VT9; VT10, R16— R18 и VT1I, VT12. Для усилителя по схеме на рис. 1 (VT9 эквивалентен VT11, a VT10—VT12) общий ток покоя составит: 83 мА+83 мА+83 мА »250 мА. Очевидно, что наименьшим он будет в том случае, если пары транзисторов VT9/VT10 и VT11/VT12 будут одинаковыми. Более того, в оконечном каскаде нежелательно использовать транзисторы серий КТ816.КТ817. У них при тех же токах эмиттеров параметр h31э значительно меньше, чем у КТ818, КТ819, а это требует увеличения токов покоя транзисторов VT9, VT10 и усилителя в целом. Уменьшение коэффициента h31э при больших токах эмиттера приводит к тому, что для работы усилителя на нагрузку сопротивлением 4 Ом ток покоя придется увеличить не в 2 раза, а примерно в 3 раза. Из сказанного ясно, что сильная зависимость параметра h31э от тока эмиттера кремниевых транзисторов является ограничивающим фактором для нх применения в «параллельном» усилителе.

В том, что в описываемом УМЗЧ применены транзнсторы серий КТ818 и КТ819, есть и еще одна положительная сторона: усилитель выдерживает короткое замыкание нагрузки в течение десятков секунд, поэтому для его надежной зашиты достаточно установить в цепях питания плавкие предохранители.

Несмотря на сходство с известными двухтактными усилителями мощности, работающими в режиме АВ, «параллельный» усилитель является линейным усилителем в том смысле, что рабочие точки его транзисторов не заходят в область отсечки коллекторного тока (т. е. транзисторы всегда открыты). Если же в цепи эмиттеров транзисторов VT11, VT12 включить резисторы сопротивлением 0,2 Ом. как это делается в известных усилителях, то их рабочие точки будут заходить в область отсечки коллекторного тока, из-за чего значительно возрастет коэффициент гармоник.

Термостабильнсть оконечного каскада обеспечивается попарной установкой транзисторов VT9, VT12 и VT10, VT11 на теплоотводах, а входного за счет достаточно малого теплового сопротивления коротких выводов транзисторов и небольшой, более того, примерно одинаковой рассеиваемой ими мощности.

Обычно ограничения, связанные со снижением коэффициента h31э при больших токах эмиттера, можно, если использовать вместо каждого транзистора оконечного каскада составной транзистор.

Рис. 2

На рис. 2 показана схема УМЗЧ, в котором «параллельный» усилитель использован и в устройстве защиты выходною каскада от короткого замыкания в нагрузке. Устройство работает следующим образом. К одной из диагоналей измерительного моста, образованного резисторами R18, R19, R23 и нагрузкой Rн, подводится выходное напряжение усилителя, к другой подключены «параллельный» усилитель на транзисторах VT15 VT18 и симметричный пороговый элемент, состоящий из включенных встречно-параллельно диодов VD5, VD6. В нормальных условиях напряжение между точками соединения резисторов R18, R19 и R23, Rн меньше напряжения открывания порогового элемента, и через коллекторы транзисторов VT17, VT18 протекают небольшие (около 1 мА) постоянные токи, которые не оказывают влияния на работу оконечного каскада. При коротком замыкании нагрузки практически все надеине напряжения на резисторе R23 прикладывается к пороговому элементу, один из диодов VD5, VD6 открывается и через коллектор соответствующего транзистора (VT17 или VT18) протекает ток соответствующей цепи (R13R14VD3 или R16R15VD4). В результате ток выходного каскада УМЗЧ (VT13, VT14) ограничивается значением, меньшим максимального в нормальных условиях работы. Конденсатор С7 уменьшает скорость срабатывания защиты. Дело в том, что точно сбалансировать измерительный мост во всем диапазоне частот невозможно, особенно это трудно сделать в его высокочастотной области. Для. улучшения балансировки на средних частотах параллельно резистору R18 необходимо подключить конденсатор С11 (на рис. 2 показан штриховыми линиями), емкость которого подбирают экспериментально.

Основные технические характеристики УМЗЧ, собранного по схеме на рис. 2 (с предварительным усилителем), следующие:

Номинальная выходная мощность, Вт. на нагрузке сопротивлением 4 Ом50
Полоса номинальной мощности, кГц0,02…200
Коэффициент гармоник. %, не более0,15
Коэффициент интермодуияционных искажений, % не более0,2
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения,. В/мкс15
Выходное сопротивление, Ом. не более0.43
Ток короткою замыкания выхода, А2,3

Отличие этого усилителя от предыдущего заключено в оконечном каскаде. Транзисторы VT13, VT14 работают без начального напряжения смещения. Резистор R17 линеаризует оконечный каскад [2]. Его функции заключаются в том, что при малых выходных сигналах (менее 0,6 В) напряжение ЗЧ с предыдущего каскада (VT9 — VT12) поступает в нагрузку, минуя транзисторы VT13, VT14. С увеличением сигнала эти транзисторы включаются значительно плавнее при наличии резистора R17 (R17=2Rн), чем без него, и коэффициент гармоник оконечного каскада не превышает 15 % (без резистора он в несколько, раз больше). К каскаду, предшествующему оконечному, предъявляются жесткие требования: низкое выходное сопротивление и хорошая линейность без цепи ООС. Невыполнение первого из этих требований в усилителе [3] не позволило даже при глубине ООС 60 дБ получить коэффициент гармоник меньше 0,5 %.

Напряжения питания обоих вариантов усилителей могут быть снижены до ±6 В, при этом их работоспособность сохраняется.

Питать усилители можно нестабилизироваиными напряжениями.

Конструкция и детали. В обоих усилителях транзисторы КТ315В можно заменить на КТ315Г—КТ315Е; К.Т361В -на КТ361Г-КТ361Е; К.Т3102А и КТ3107А — соответственно на КТ3102Б, КТ3102Е, КТ3117А, К.Т373А, КТ373Г и КТ3107Б, КТ3107И, КТ3108А. Вместо указанных на схемах в оконечных каскадах можно использовать транзнсторы серий КТ814, КТ815, КТ818, КТ819 с индексами Б и В, а при снижении напряжений питания до ±15 В — с индексом А. Статический коэффициент передачи тока h31э транзисторов VT11, VT12 (рис. 1) должен быть не менее 30.

При сборке усилителя по схеме, на рис. 1 транзисторы оконечного каскада, соединенные выводами коллектора с одноименным проводом питания, устанавливают на одной стороне общего теплоотвода вплотную друг к другу. Транзисторы VT9, VT12 и VT10, VT11 усилителя по схеме на рис. 2 монтируют на пластинчатых теплоотводах, разметенных непосредственно на печатной плате. Их изготовляют из листового алюминиевого сплава толщиной 0,5…1 мм. У заготовки размерами 40Х Х50 мм отгибают под прямым углом полку шириной 10 мм, в которой сверлят два отверстия поя винты крепления к плате. Для транзисторов оконечных каскадов использованы теплоотводы 8.650.022 с эффективной площадью охлаждения 300 см2.

Вместо диодов КД522 можно использовать любые маломощные кремниевые диоды с обратным напряжением не менее 50 В, вместо Д9А — любые германиевые, рассчитанные на прямой ток 100 мА.

Обязательным элементом обоих усилителей должен быть конденсатор С2 и плавкие предохранители FU1, FU2. Если для питания предполагается использовать нестабилизированный источник, соединять усилитель с конденсаторами фильтра следует либо проводниками малой длины (менее 100 мм), либо большого сечения (около 1 мм2) При невыполнении этого условия значительно возрастает коэффициент гармоник. Если же используется стабилизированный источник, к тинам питания УМЗЧ необходимо дополнительно подключить конденсаторы емкостью 2000 мкФ.

Правильно собранные усилители налаживания не требуют. Единственное. что необходимо сделать, это сбалансировать измерительный мост устройства защиты (рис. 2) подбором конденсатора C11 и резистора R19.

В заключение следует отметить, что основным источником нелинейных искажений в УМЗЧ по схеме на рис. 2 является усилитель напряжения (VT1 VT4). Коэффициент гармоник усилите ля с разомкнутой цепью ООС достигает 3 %. Улучшив линейность этого каскада усилителя, можно снизить коэффициент гармоник до 0.01 . 0.03 %.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Агеев А. Усилительный блок любительского радиокомплекса. Радио, 1982, № 8, с. 31-35.
  2. Zapf J., Schvenn R. Ein Okonomishes, vollgeschutztes Hi-Fi Verstarkerkonzept
  3. fon 20 W bis 200 W. — Funkschau, 1977, Heft 25, z: 130 — 134

  4. Агеев А. Термостабильный усилитель Радио, 1981, № 7-8 с.34-35

Радио 1985 № 8

ТОП-5 Лучших портативных усилителей для наушников 2022

Представленный ТОП усилителей для наушников включает в себя качественные портативные модели. Если у вас есть хорошие наушники, и вы не хотите покупать плеер, а от телефона они звучат посредственно или вообще не подключаются к нему (нет 3,5 мм разъёма), то усилитель наушников для телефона – это то, что вам нужно.

Портативный усилитель для наушников сейчас всегда или почти всегда ещё и портативный ЦАП, то есть сам обрабатывает сигнал, ему нужен только источник музыки. Таким образом на ходу без особых затрат можно получить высокое качество звука. Часть рассмотренных моделей – Bluetooth усилители для наушников. Они маленькие, обычно с прищепкой – можно прицепить куда угодно, подключаются к телефону «по воздуху».

Прежде, чем углубиться в рейтинг усилителей для наушников, советую прочитать краткий ликбез ниже. Наверняка найдёте полезную информацию. 😎

🏆 Рейтинги по теме: 

👜 Какой портативный усилитель для наушников лучше купить?

Перед вами встал выбор ЦАП для наушников? Портативного варианта. Хотите купить усилитель для наушников, чтобы улучшить звук от телефона в дороге? Выбор сейчас довольно велик, чтобы ориентироваться в нём, нужно учитывать несколько моментов.

  • В первую очередь определяем, не какой усилитель для наушников купить, а нужен ли он в принципе. Если у вас есть хорошие проводные наушники (100$+) и вы хотите слушать их в дороге, но плеер покупать желания нет, то внешний усилитель для наушников – ваш вариант. Подробнее – после моделей. ⬇️
  • Нужен ли блютуз. Bluetooth ЦАП для наушников подключается «по воздуху» к телефону, а уже в него вставляем свои проводные наушники. Это удобно. Но максимальное качество звука дают провода. Блютуз усилители для наушников, которые подключаются без проводов к наушникам в рейтинге не представлены. Усилитель для беспроводных наушников – довольно бесполезная вещь. Подробности. ⬇️
  • Коммутация. Если вы планируете подключать портативный усилитель для наушников к телефону, нужно чтобы у него был USB-вход. Оптикой, например, к телефону подключиться будет сложно. Подробности. ⬇️
  • Размер. Чем меньше и тоньше портативный ЦАП для наушников – тем лучше. Если подключается проводом – тоньше «бутерброд», если по Bluetooth – проще найти место на одежде, куда прицепить.
  • Дополнительные моменты. Многие лучшие портативные усилители могут работать в режиме USB-ЦАП. Бывают и другие полезные функции. Усилитель для наушников с Алиэкспресс (и не только) часто может приятно удивить. Подробности. ⬇️
  • Цена. Разброс цен: от 50$ до 1000$ и выше. Модели дороже 150-200$ – уже, в какой-то степени, сомнительное приобретение. Ведь за эти деньги можно купить портативный плеер со сравнимым или более качественным звучанием, а эргономика у него будет лучше.

ТОП-5 Лучших портативных усилителей для наушников 2022:

Модель Описание
1. Fiio Q1 Mark II 130$ Лучший портативный усилитель для наушников до 150$ в 2022 году;
2. OPPO HA-2 295$ Хороший усилитель наушников для телефона Hi-Fi уровня с подключением по USB;
3. Fiio BTR3 90$ Внешний мини ЦАП-усилитель для наушников с Bluetooth;
4. SHANLING UP2 80$ Лучший портативный (с блютуз) усилитель для наушников до 80$;
5. Sony PHA-3 490$ Лучший портативный ЦАП для наушников до 500$ от Sony.

5 Sony PHA-3

Лучший портативный ЦАП для наушников до 500$ — усилитель от Sony

Sony PHA-3 – лучший портативный ЦАП для наушников до 500$. Хорош, но дорог. Этот ЦАП усилитель для наушников предлагает широкий функционал. Имеется поддержка всех необходимых форматов (в том числе и DSD) с максимальными частотами дискретизации, достаточное количество входов и удобное управление.

Корпус надёжный, полностью металлический. Звук отличный: детальный, натуральный (почти по всему диапазону), почти нейтральный. Этот усилитель для наушников Sony – настоящая «аудиофильская игрушка». 😛

4 SHANLING UP2

Лучший портативный усилитель для наушников до 80$ — блютуз усилитель для наушников

SHANLING UP2 – лучший портативный усилитель для наушников до 80$. Это ещё и блютуз усилитель для наушников – он может соединяться с источником по Bluetooth. Но наушники подключаются только проводом. Как усилитель для беспроводных наушников использоваться не может.

Этот хороший усилитель для наушников поддерживает все основные беспроводные кодеки, аудио-файлы до 24 бит 96 кГц, имеет компактные размеры, интересную схему управления и качественно держит связь. Основная фишка – не столько качественный звук (который тут имеется), а очень высокая для таких размеров мощность – до 67 мВт на канал. 😎

HiBy W3 – недорогой Bluetooth усилитель для наушников с Алиэкспресс

HiBy W3 (50$) – совсем уж дешёвый портативный усилитель + ЦАП с блютуз. Интересен не только ценой, но и тем, что кроме поддержки всех популярных кодеков, работает на собственном UAT (Ultra Audio Transmission), который обещает битрейт до 1,2 Мбит\с на частотах дискретизации до 192 кГц.

По заявлению производителя, кодек даже как-то адаптируется под разные музыкальные жанры. Не знаю, как это реализовано и где найти источник, поддерживающий этот кодек, но вариант интересный. 😀 Кроме того, для этого усилителя есть фирменное приложение, в котором можно производить некоторые настройки.

  • HiBy W3 – на Aliexpress
  • SHANLING UP2 – усилитель для наушников на Aliexpress

3 Fiio BTR3 🥉

Внешний мини ЦАП + усилитель для наушников — с Bluetooth

Fiio BTR3 – внешний мини ЦАП и усилитель для наушников. Беспроводное подключение к источнику тут явно приоритетное, ведь это Bluetooth ЦАП-усилитель для наушников. Есть поддержка всех важных кодеков, в том числе aptX, LDAC и LHDC (аналог LDAC от Huawei). Радуют и такие приятные мелочи, как зарядка по USB Type-C и возможность быстрого сопряжения по NFC.

Звук лучше, чем у большинства смартфонов: более-менее ровный и детальный. Слушать приятно, хоть и звёзд с неба не хватает. Этот мини усилитель для наушников рассчитан на внутриканальные модели с невысоким сопротивлением. «Тугие лопухи» не раскачает. 😀

Fiio uBTR – портативный аудио усилитель для наушников с Bluetooth

Fiio uBTR (30$) – бюджетный компактный портативный усилитель с Bluetooth. Звучит попроще, но всё ещё лучше, чем смартфон, поддерживает гораздо меньше кодеков. Решение для тех, кто хочет «отвязать» свои проводные наушники от телефона. К такой маленькой коробочке их, конечно, подключать удобнее. 😉

  • Fiio uBTR – Bluetooth усилитель для наушников на Aliexpress

Отличия Fiio uBTR от Fiio BTR3:

  • Другой чип и ЦАП (Qualcomm CSR8645 и TPA6132A2)
  • Меньше емкость аккумулятора и автономность (120 мА*ч – около 9 ч)
  • Меньше поддерживаемых кодеков (только SBC, aptX, AAC)
  • Меньше соотношение сигнал\шум (95 дБ против 120 дБ)
  • Меньше выходная мощность (10 мВт при 32 Ом против 25 мВт при 32 Ом)
  • Bluetooth 4. 1 (против 4.2)
  • В комплекте нет шнурка
  • Белый цвет (а не чёрный)
  • Чуть меньше (55 мм × 19 мм × 9.1 мм)
  • Дешевле (30$ против 90$)
  • Fiio BTR3 – внешний усилитель для наушников на Aliexpress

2 OPPO HA-2 🥈

Хороший усилитель наушников для телефона Hi-Fi уровня — Андроид и iOS с подключением по USB

OPPO HA-2 – хороший усилитель наушников для телефона Hi-Fi уровня. Очень красиво выглядит, тонкий, лёгкий, удобный. Звучит этот внешний усилитель для наушников отлично, особенно, если, подключая к телефону, передавать на него цифру по USB, то есть, используя ЦАП. Можно сказать, это USB усилитель для наушников.

Звук детальный, натуральный, но не сухой, есть окрас на НЧ и нижней середине – реальный Hi Fi усилитель для наушников. Есть ещё версия Oppo HA-2 SE. Основное отличие: там установлен другой ЦАП. Разница в звучании – в основном, вкусовая. 😉

1 Fiio Q1 Mark II 🏆

Лучший портативный усилитель для наушников до 150$ — в 2022 году

Fiio Q1 Mark II – лучший портативный усилитель для наушников до 150$ в 2022 году. Лёгкий, компактный, качественно собранный комбайн с отличной начинкой. Обычно схемы такого уровня бывают в гораздо более дорогих устройствах. Этот портативный усилитель для наушников содержит достойный ЦАП, довольно мощное усиление, имеет поддержку большинства форматов (в том числе DSD). Есть даже балансный выход со стандартным (на сколько это вообще возможно для балансного подключения) разъёмом 2,5 мм.

Звук довольно качественный на уровне Hi-Fi плееров начального уровня. Более-менее ровно, с небольшим акцентом на НЧ, хорошей серединой и чуть упрощёнными ВЧ. По сравнению со звуком смартфона, прирост ощутимый. Хороший портативный ЦАП для наушников со всех сторон. 😉

Fiio Q5 — Портативный аудио усилитель для наушников — более дорогой вариант

Fiio Q5 (340$) – более дорогой и качественный портативный усилитель для наушников. Конечно же, тут есть и ЦАП. Даже два. И полностью балансная схема. Это уже очень серьёзный аудио-девайс, по начинке «обгоняющий» многие Hi-Fi плееры с соизмеримой ценой.

Есть вариант подключения по Bluetooth с использованием aptX. Даже в этом формате усилитель даёт весьма качественный звук. По проводу лучше. Всё очень детально, натурально и качественно. Из интересного: есть возможность настройки звука не только банальным переключением уровня усиления и Bass Boost, но можно заменять усилительный модуль полностью. Варианты продаются отдельно. Подходят усилители от Fiio X7 II.

  • Fiio Q5 – лучший портативный усилитель для наушников на Aliexpress
  • Fiio Q1 Mark II – усилитель для наушников портативный на Aliexpress

❓ Внешний усилитель для наушников – нужен ли

Кому-то хватает музыки с телефона. Для кого-то это качество уже недостаточно. Тогда есть два варианта: купить плеер (даже относительно бюджетный даст прирост качества звучания), либо приобрести портативный усилитель, и слушать музыку через него, подключив к телефону.

Доводы «за» покупку усилителя для наушников:

  • В телефонах и плеерах начального уровня нет усилителей, или же они крайне слабы, по причине оптимизации питания. Хорошее усиление потребляет много энергии.
  • В портативном исполнении имеем ограничения аккумулятора. Емкий аккумулятор – большой по размерам. Вот и получается, что в телефоны ставят самые простенькие схемы, лишь бы энергии меньше потребляли. А в плеерах начального уровня пытаются выдержать размеры, да и «время жизни» тоже немаловажно.
  • Ну и стоимость. Наилучший усилитель состоит из качественных аудио-компонентов, которые никогда дешёвыми не бывают и не были.

📶 Bluetooth усилитель для наушников — есть ли смысл его покупать?

Если сигнал от телефона передаётся на усилитель по Bluetooth, то это всегда связь с потерями. Даже по LDAC и прочим новомодным аналогам. Однако, если ЦАП и усилитель собраны на качественных компонентах, потери будут небольшими.

Если при подключении к телефону беспроводных наушников звук сильно упрощается, то при подключении проводных наушников к беспроводному усилителю, потери не так ощутимы. И разница с проводным подключением может быть невелика.

На мой вкус, приобретение компактного Bluetooth усилителя к телефону – оптимальный вариант. Они недорогие, маленькие (можно прицепить на воротник или карман), дают определённую степень комфорта. Да, качество сигнала, передаваемого по проводу, будет лучше. Но есть много минусов. В основном – размеры того самого «бутерброда».

🔌 Возможности подключения

Если вы покупаете ЦАП+усилитель, обратите внимание, какие варианты передачи «цифры» у него есть. Чаще всего, это USB (в разных вариациях), если вам нужен оптический и, например, коаксиальный входы, выбор моделей сужается.

Многие модели также имеют линейных выход\выход, который позволяет использовать их только в качестве усилителя, в обход ЦАПа. Кому-то важно, чтобы кроме стандартного (3,5 мм, ведь рассматриваем именно портативные варианты) был балансный выход на наушники.

Учитывая отсутствие стандартизации в этом плане, стоит обратить внимание, какого формата балансный разъём в конкретной модели.

ℹ️ Портативный ЦАП усилитель для наушников — что еще важно знать?

Портативный усилитель – довольно универсальное устройство. Обычно его можно подключить не только к телефону, но и к ПК (даже без установки драйверов) в роли внешней звуковой карты. А это, для многих, будет улучшением качества звука и на компьютере\ноутбуке. Полезно, чтобы такая опция была.

Одна из главных целей портативных усилителей – работа с наушниками, которые «не вытягивает» телефон. То есть, высокоомными. Многие модели с этим хорошо справляются. Но тут стоит исключить большинство совсем компактных (в основном, Bluetooth) усилителей. У них мощность невелика (из-за размеров), высокоомные «лопухи» они не раскачают. Поэтому, важно смотреть на допустимую нагрузку и выдаваемую под этой нагрузкой мощность. Обычно эти параметры указаны.

🏆 Рейтинги по теме: 

Прецизионный стереоусилитель для наушников | Журнал Nuts & Volts


» Перейти к дополнительным материалам

В мире аудиофилов существуют две точки зрения на то, как наилучшим образом достичь нирваны. Один из них — вложить средства в огромные усилители мощности и массивные динамики, чтобы воспроизвести каждый нюанс, запечатленный в записи. Другая школа, более популярная в космосе и ограниченная в финансовом отношении, заключается в инвестировании в маломощные прецизионные предусилители, усилители и наушники.

Конечно, если деньги не имеют значения, легко потратить 6 тысяч долларов на предусилитель, еще 5 тысяч долларов на усилитель для стереонаушников и еще 2 тысячи долларов на наушники. Однако, как описано здесь, начиная примерно с 30 долларов за детали для основного усилителя и выходных на пайку компонентов для поверхностного монтажа, вы можете наслаждаться аудиофильским звуком. В дополнение к полному списку деталей с указанием цен и номеров деталей Digi-Key, а также схемы и печатной платы (PCB) в формате ExpressPCB ( www.expresspcb.com ), размещены на веб-сайте Nuts & Volts . Это проект среднего уровня, в котором широко используются компоненты поверхностного монтажа.

Усилители для наушников

Если вы построили или отремонтировали ламповый предусилитель, он, скорее всего, не имеет выхода для наушников. С другой стороны, многие современные аудиоплееры предназначены в первую очередь для выхода на наушники, но они делают упор на мощность или емкость песни, а не на точность вывода. То есть выход на наушники вашего MP3-плеера в паре с недорогими наушниками-вкладышами или наушниками значительно окрашивается. Басы могут быть усилены, а средние частоты ослаблены по сравнению с исходной записью, например, из-за частотных характеристик усилителя и наушников проигрывателя. Apple iPod и аналогичные MP3-плееры обеспечивают частичный обходной путь для раскрашивания за счет встроенных графических эквалайзеров.

Первый шаг к значительному повышению качества звука, который вы слышите от высококачественного предусилителя или MP3-плеера, — это использование пары высококачественных полноразмерных динамических наушников. Высококачественные прецизионные наушники обычно имеют более высокий импеданс (например, 100–300 Ом) по сравнению со стандартными наушниками с сопротивлением 10–20 Ом, которые поставляются с плеерами. Некоторые производители также предлагают высококачественные наушники-вкладыши, но в целом трудно превзойти лучшие наушники-вкладыши. Следующим шагом будет использование линейного выхода вашего CD- или MP3-плеера и использование маломощного высокоточного усилителя для управления динамическими наушниками. Мотивация пройти через все эти проблемы — это точная система воспроизведения с низким уровнем искажений, позволяющая слышать источник звука в том виде, в котором он был записан. Усилители для наушников также популярны среди гитаристов. Если вы играете на электрогитаре или бас-гитаре, то вы знаете, как опасно практиковаться в кругу друзей и семьи со своим 100-ваттным усилителем Marshall или Fender. Наушники часто являются единственным вариантом для музыкантов, которые занимаются в квартире или общежитии.

Нужен ли вам прецизионный усилитель для наушников? Это зависит от ваших музыкальных предпочтений и привычек. Очевидно, что если вы слушаете свой iPod или портативный проигрыватель компакт-дисков только во время пробежки или в спортзале, то этот проект не для вас. Точно так же, если вы играете металл или другие сильно искаженные стили, то, вероятно, подойдет любой усилитель для наушников. Однако, если вы слушаете музыку дома или в офисе и ваши вкусы склоняются к классике, джазу или чистому вокалу, то вы, вероятно, оцените тонкую разницу между прецизионным усилителем и хорошими наушниками. Одно замечание по поводу этого усилителя для наушников: он способен работать с наушниками намного выше обычного уровня прослушивания. Таким образом, при неправильном использовании он может навсегда повредить ваш слух.

Опции

Допустим, вы убеждены, что создание усилителя для наушников — это стоящее дело. Каков ваш следующий шаг? Обычный недорогой вариант — использовать вездесущий LM386. У монофонического чипа много достоинств: надежность; бюджетный; возможность работы с несимметричным источником питания и небольшим количеством внешних компонентов — обычно два или три конденсатора и резистора на каждый канал.

LM386 прекрасно подходит для управления недорогими наушниками, но показатели шума и искажений меркнут по сравнению с тем, что может быть достигнуто с помощью хорошо спроектированного усилителя на дискретных компонентах или, как в этом проекте, с «прецизионной» микросхемой драйвера наушников. Тем не менее, если бюджет вашего проекта составляет 20 долларов или меньше, вы можете построить усилитель для стереонаушников на основе информации, содержащейся в технических описаниях LM386. Однако, если вам нужен более мощный усилитель и вас не пугают компоненты для поверхностного монтажа, читайте дальше.

Цели проектирования

Когда я приступил к разработке усилителя для наушников, у меня было несколько целей:

  •  Усилитель должен был работать как с моим ламповым предусилителем с высоким импедансом, так и с моей электрогитарой Stratocaster. Другими словами, входной каскад должен был быть достаточно гибким, чтобы вмещать источники с различным входным сопротивлением.
  •  Мало компонентов. Это благоприятствовало микросхемам дискретным транзисторам.
  •  Скромное усиление и мощность. Цель состояла в том, чтобы управлять чувствительными динамическими наушниками, а не акустической системой.
  •  Выход на наушники с высоким импедансом. Схема была разработана для моих динамических наушников Sennheiser HD 600 (300 Ом).
  •  Низкий уровень шума и искажений. Уровень шума и искажений настолько низок, насколько это практически возможно, при использовании стандартных операционных усилителей.

Схема конструкции второго поколения показана на рис. 1 .

Рис. 1. Схема прецизионного усилителя для наушников


При разработке этого проекта я использовал инструменты сравнения компонентов на веб-сайтах National Semiconductor, Texas Instruments и Analog Devices. Я также искал в Интернете схемы усилителей для наушников и предложения по дизайну. Сайт Headwize ( www.headwize.com ) был особенно полезен, поскольку предлагал несколько конструкций усилителей для наушников и библиотеку технических документов. Форумы на DiyAudio.com также были полезны. В конце концов, я выбрал микросхему прецизионного стереофонического усилителя для наушников Texas Instruments TPA6120A2 и пару операционных усилителей Analog Devices AD8610 в качестве основных активных элементов прецизионного усилителя для наушников.

На схеме усилителя показана простая симметричная конструкция с двумя AD8610, каждая из которых управляет половиной TPA6120A2. Обратите внимание, что положительный и отрицательный выводы питания зашунтированы на ИС, и что входные конденсаторы (C24 и C30) могут быть закорочены, если на входе нет постоянного напряжения. Кроме того — согласно даташиту от Texas Instruments, выходной ток ограничен резисторами 10 Ом (R10 и R13) последовательно с выходом каждого канала.

Источник питания ( Рисунок 2 ) обеспечивает как +12 В постоянного тока при 1 А, так и -12 В постоянного тока при 1 А. Как это часто бывает в аудиофильском оборудовании, блок питания имеет слишком сложную конструкцию и стоит дороже, чем собственно схема усилителя. Если вы загрузите подробный список деталей с номерами деталей Digi-Key с веб-сайта Nuts & Volts , вы увидите, что стоимость компонентов блока питания составляет около 50 долларов.

Рис. 2. Схема прецизионного блока питания для наушников


В первой версии моего усилителя я использовал схему в Интернете, которая использовала преимущества отдельных линий питания для каждого канала TPA6120A2. Тем не менее, я не смог услышать или измерить разницу в разделении или шуме, когда заменил двойной источник питания одним.

Вы можете сократить расходы на блок питания, заменив тороидальный трансформатор трансформатором с многослойным сердечником. Для данной мощности ВА тороидальные трансформаторы, как правило, более эффективны и создают магнитные поля рассеяния меньшей интенсивности, чем трансформаторы с многослойным сердечником. Вы также можете исключить светодиодные индикаторы (D2 и D4) и, при необходимости, предохранители постоянного тока (F2 и F3). Третий вариант — использовать запас собственного дизайна. Однако избегайте импульсного источника питания, так как он, скорее всего, будет генерировать звуковой шум.

Компоненты

Ниже приводится обоснование выбора компонентов для этого проекта, а также обсуждение вариантов замены компонентов.

TPA6120A2
Texas Instruments TPA6120A2, продаваемый как высококачественный усилитель для наушников, использует архитектуру обратной связи по току с дифференциальными входами и несимметричными выходами. Согласно техническому описанию, конструкция с обратной связью по току обеспечивает низкий уровень шума, высокий коэффициент усиления без обратной связи в широком диапазоне частот и низкий уровень искажений. Как я уже отмечал ранее, TPA6120A2 содержит два независимых усилителя, каждый со своим источником питания. Технические характеристики TPA6120A2 включают:

  •  80 мВт на 600 от источника питания ±12 В при КНИ 0,00014% + N
  •  Динамический диапазон более 120 дБ
  • ОСШ 120 дБ
  •  Шум выходного напряжения 5 мкВ (среднеквадратичное значение) при усилении = 2 В/В
  •  Диапазон питания: от ±5 В до ±15 В
  • Скорость нарастания 1300 В/мкс
  •  Независимые источники питания с низким уровнем перекрестных помех
  •  Короткое замыкание и тепловая защита

Общие гармонические искажения плюс шум (THD+N), динамический диапазон, отношение сигнал/шум (SNR) и скорость нарастания (максимальная скорость изменения сигнала в любой точке цепи) превосходны. Для сравнения, показатель THD+N для National Semiconductor LM386 составляет 0,2%.

Хотя отличные технические характеристики не обязательно означают отличный звук, они задают основу для возможного. Посетите веб-сайт Texas Instruments ( www.ti.com ) для получения официального описания, примечаний по применению и руководства пользователя для TPA6120A2. Что еще более важно, загрузите документацию по оценочному модулю TPA6120A2, в которой представлены чертежи предлагаемых компоновок компонентов и конфигурации заземления. Я использовал конфигурацию заземления из оценочного модуля в качестве модели для представленного здесь проекта.

AD8610
Analog Devices AD8610 — это входной операционный усилитель на полевых транзисторах для поверхностного монтажа с малым напряжением смещения и дрейфом, малым токовым шумом и малым входным током смещения. Два из этих широкополосных операционных усилителей используются в проекте в качестве прецизионных буферов уровня сигнала. См. веб-сайт Analog Devices ( www.analog.com ) для ознакомления с подробными техническими данными.

Короче говоря, коэффициент шума и скорость нарастания AD8610 дополняют таковые у TPA6120A2. Тем не менее, не стесняйтесь заменять AD8610 вашим любимым малошумящим операционным усилителем. Многие операционные усилители совместимы по выводам с AD8610, и вы сможете использовать существующие номиналы компонентов. Зачем использовать другой операционный усилитель? Некоторые аудиофилы утверждают, что слышат разницу в звуке, воспроизводимом разными операционными усилителями, но, признаюсь, я не могу обнаружить разницы.

Пассивные компоненты

Резисторы не созданы равными. Обычные тонкопленочные резисторы для поверхностного монтажа, хотя и недорогие, но более шумные и менее стабильные, чем металлопленочные резисторы. Я предлагаю вам использовать металлопленочные резисторы во всем проекте. Вы могли бы сэкономить доллар или два, используя вместо этого тонкопленочные резисторы для поверхностного монтажа, но, по крайней мере, рассмотрите возможность использования металлопленочных резисторов для входной цепи AD8610. Шум, создаваемый резистором, более заметен, если он вставлен в начале цепи усилителя. Большинство конденсаторов, используемых для сигнального тракта, представляют собой малошумящие пленочные ПФС. У вас может возникнуть соблазн заменить пленочные конденсаторы PPS менее дорогими керамическими конденсаторами, но вы получите лучшие результаты с пленочными конденсаторами.

Разъемы

В этом проекте используются разъемы RCA для аудиовхода и 1/4-дюймовые аудиоразъемы для инструментального входа и аудиовыхода. Аудиоразъем инструментального входа представляет собой монофонический разъем для наушников со схемой передачи, которая соединяет вместе входы левого и правого каналов, когда в разъем вставляется штекер 1/4. Единственным роскошным элементом в категории разъемов является набор позолоченных и тефлоновых разъемов RCA, показанный на рис. 3 . Разъемы, доступные на сайте DIYCable.com ( www.diycable.com ), примерно в два раза дороже, чем у Digi-Key, но более высокое качество очевидно. Кроме того, тефлоновые изоляторы позволяют плавать в земле до тех пор, пока сигнал не достигнет входа усилителя или входного аттенюатора.

Рис. 3. Золотые и тефлоновые разъемы RCA


Потенциометр/аттенюатор

Входная цепь, показанная на рис. 1 , предназначена для фиксированного лампового предусилителя. Если вы хотите работать с различными источниками входного сигнала, рассмотрите возможность добавления в схему стереопотенциометра. Для каждого канала подайте входной сигнал через полное сопротивление потенциометра и возьмите сигнал от рычага стеклоочистителя в качестве входа для усилителя.

Недорогой аудиоконтейнер от Alpha или RadioShack будет стоить около 3 долларов. Примерно за 40 долларов вы можете использовать кастрюлю аудиофильского качества от ALPS. Третий вариант заключается в использовании переменного аттенюатора, представляющего собой переключаемый ряд дискретных резисторов. Популярными брендами переключаемых аттенюаторов являются DACT и GoldPoint по цене около 170 долларов. Я также видел комплекты ступенчатых аттенюаторов из Китая на eBay по цене от 30 долларов. Для этого проекта я выбрал ступенчатый аттенюатор 50K от GoldPoint (см. , рис. 4, ).

Рисунок 4. Ступенчатый аттенюатор GoldPoint


Что вы получаете от ступенчатого аттенюатора при таких огромных затратах? Одним из них является «ощущение» ступенчатого регулятора уровня, особенно в сочетании с большой и тяжелой ручкой. Второй — точное относительное отслеживание, как показано на рис. 5 . Как показано на рисунке, когда недорогой потенциометр Alpha на 50 кОм перемещается по всему диапазону сопротивления, разница в сопротивлении между левым и правым элементами колеблется от 0 до примерно 5 кОм с заметным пиком около 18 кОм. Отслеживание более дорогого потенциометра ALPHA намного лучше, с максимальной разницей около 1,5К. Для сравнения, ступенчатый аттенюатор GoldPoint не показал существенной разницы во всем диапазоне 50 кОм.

Рис. 5. Относительное слежение , стереопотенциометры 50K и ступенчатый аттенюатор


Можно спорить о том, поддается ли обнаружению изменение относительного слежения для данного потенциометра — большинство людей могут обнаружить разницу в уровне звука в 3 дБ. Мы могли бы также обсудить, обеспечит ли простая регулировка баланса лучшее и недорогое решение для ошибок слежения за каналом, чем ступенчатый аттенюатор. Выбор за вами. Тем не менее, по крайней мере, рассмотрите потенциометр Alpha как альтернативу обычному потенциометру.

Макет

Макет этого проекта прост. Просто следуйте полностью документированному слою компоновки компонентов в файле компоновки платы. Формат файла — ExpressPCB, а приложение для чтения и редактирования файла доступно для бесплатной загрузки. Если вы решите использовать внешний источник питания или источник питания собственной разработки, то можно удалить около 70% конструкции платы.

Рис. 6. Печатная плата , сторона компонентов


На рис. 6 показана сторона платы с компонентами, а на рис. 7 показан крупный план секции усилителя заполненной платы. Обратите внимание на 20-контактный разъем TPA6120A2 в верхней трети (рис. 7). .

Рис. 7. Крупный план секции аудиоусилителя на заполненной печатной плате


Рис. 8 показывает конфигурацию заземляющего слоя и тепловые переходы для TPA6120A2, взятые из файла ExpressPCB. TPA6120A2 чувствителен к колебаниям, а удаление заземляющего слоя под ключевыми выводами снижает межвыводную емкость и склонность к колебаниям. Плоскость земли показана зеленым цветом. 9


Конструкция

Микросхема должна быть припаяна к тепловым отверстиям на печатной плате. Термофен полезен, но не обязателен для этого шага.

Кабели, разъемы и другие периферийные компоненты должны подключаться непосредственно к соответствующим клеммным колодкам на печатной плате. Держите входные линии переменного тока отдельно от входных и выходных аудиокабелей.

Рис. 9. Усилитель со стойками и тороидальным трансформатором, готовый к монтажу


На рис. входной разъем прибора и проводку ступенчатого аттенюатора.

Рисунок 10. Подключение ступенчатого аттенюатора и входного гнезда прибора


Тестирование

Внимательно осмотрите свою работу, особенно паяные соединения трех ИС. Используйте слаботочный омметр, чтобы проверить наличие явных коротких замыканий. Используйте контрольные точки для сравнения значений левого и правого каналов.

Перед подачей питания переменного тока извлеките два предохранителя на 1 А. Подайте питание переменного тока на трансформатор и убедитесь, что источник питания выдает как +12 В постоянного тока, так и -12 В постоянного тока. Отключите питание переменного тока, замените предохранители и снова включите питание. Подайте сигнал на входной разъем и следите за выходом через наушники. Поскольку схема усилителя симметрична, уровни напряжения и сигнала также должны быть симметричны. Поэтому, если одна сторона вашего усилителя не работает, используйте измерения напряжения и сигнала с другой стороны в качестве эталона.

Упаковка

Хотя подойдет любая алюминиевая коробка соответствующих размеров, мне нравятся экструдированные алюминиевые коробки Hamond, и я использовал HM905-ND размером 8,6 x 6,3 x 2 дюйма с алюминиевой передней и задней панелями. Для передней панели (см. Рисунок 11 ) я потратился и разработал индивидуальную синюю, белую и красную панель, используя программное обеспечение от Front Panel Express ( www.frontpanelexpress.com ).

Рис. 11. Передняя (левая) и задняя (правая) панели


Для задней части я использовал панель, которая поставлялась с коробкой Hamond, и пригладил надпись с лазерной распечатки на фотобумаге Staples Photo Paper. Очистите панель ацетоном, прежде чем гладить надпись. Замочите бумагу в теплой воде и отделите ее от панели, чтобы обнажить черные буквы. Кончиками пальцев (не ногтями) сотрите бумагу, оставшуюся на панели. Высушите панель и покройте ее атласным прозрачным лаком Krylon.

Оценка

Субъективно, усилитель работает так же хорошо, как мое дорогое коммерческое звуковое оборудование. Очевидно, он намного тише, чем усилитель для наушников на базе LM386, который я построил для другого проекта. Музыка из моего лампового предусилителя, а также гитарные тона чистые и четкие.

Правильное сравнение этого усилителя с другими усилителями требует объективных измерений таких факторов, как THD+N. Если у вас нет комнаты, полной оборудования для тестирования звука, я предлагаю вам использовать недорогой анализатор спектра звука на базе ПК, такой как TrueRTA. Полнофункциональную версию TrueRTA с низким разрешением можно бесплатно загрузить по адресу www.TrueAudio.com .

На рис. 12 показан уровень шума усилителя в диапазоне 0–50 кГц.

Рис. 12. Уровень шума усилителя, 0–50 кГц


Как видно из рисунка, уровень шума постоянен во всем диапазоне измерений и составляет около -93 дБ. Как описано в документации TrueRTA, минимальный уровень шума звуковой карты вашего ПК ограничивает минимальный уровень шума, который можно измерить. Из-за различий в звуковых картах и ​​несоответствия импеданса между входом звуковой карты и выходом усилителя я считаю сравнительные результаты более значимыми, чем абсолютные значения измерений. TrueRTA показала, что уровень шума моего усилителя на базе 386 был примерно на 20 дБ выше, чем у прецизионного усилителя.

На рис. 13 показана частотная характеристика усилителя, опять же с использованием TrueRTA.

Рис. 13. Частотная характеристика с входным каскадом согласно схеме


При показанном на схеме входном каскаде фильтра нижних частот с резистором 220 кОм частотная характеристика ровная от 0 до примерно 18 кГц. Если ваши источники звука содержат сигналы выше 18 кГц (и вы действительно можете слышать эти сигналы), рассмотрите возможность модификации входной цепи. Удаление резистора 220 кОм и использование ступенчатого аттенюатора 50 кОм приводит к практически плоской частотной характеристике от 0 до примерно 20 кГц, как показано на рис.0012 Рисунок 14 . Обратите внимание на любопытную частотную характеристику между 20 кГц и 50 кГц, связанную с каждой конфигурацией входа.

Рис. 14. Частотная характеристика со ступенчатым аттенюатором 50 кГц Например, я собрал два усилителя, один из которых был сконфигурирован так, как показано на схеме, и установил его на постоянное место в моем ламповом предусилителе.

Я собрал второй усилитель со ступенчатым аттенюатором 50K и установил его в корпусе Hamond, чтобы использовать с CD-плеером, iPod и электрогитарой. Я добавил недорогой сетевой фильтр, чтобы уменьшить синфазный шум. Кроме того, я заменил резисторы 1K в R6 и R14 на резисторы 2K, чтобы обеспечить двукратное усиление. Как и в большинстве операционных усилителей, коэффициент усиления AD8610 пропорционален R6/R5 в левом канале и R14/R16 в правом канале. Можно создать вариант переменного усиления, заменив R6 и R14 на бортовые восьмипозиционные переключатели и резисторы для поверхностного монтажа. Другой вариант — заменить R6 и R14 на 10 000 горшков. NV


Передние панели с индивидуальной гравировкой.
Front Panel Express www.frontpanelexpress.com

Ступенчатые аттенюаторы, аудиоразъемы, конденсаторы и кабели.
DIYCable.com www.diycable.com

Ступенчатые аттенюаторы, ручки и муфты валов.
GoldPoint www.goldpt.com

Материалы для скачивания

Прецизионный усилитель для стереонаушников (список деталей, печатная плата, схема)

Схема усилителя для наушников/аудио на печатной плате с использованием LM386

В этом проекте мы собираемся изготовить усилитель для наушников/аудио , используя печатную плату собственной разработки. Этот проект в основном предназначен для усиления аудиосигнала от наушников, но мы также можем использовать его для усиления выхода сабвуфера или динамика, просто переключив несколько перемычек.

Когда мы используем наушники с нашим аудиоустройством, таким как мобильный телефон, ноутбук, FM и т. д., мощности достаточно для обычного пользователя, но недостаточно для слушателей громкой музыки, или иногда мы получаем очень тихий звук от некоторых устройств. Поэтому, чтобы решить эту проблему, мы сделали эти удобные гаджеты для хобби, а именно Усилитель для наушников . Эта схема также может использоваться в качестве усилителя звука для усиления выходного сигнала сабвуфера и может питаться от портативной батареи, поэтому пользователь может носить ее с собой куда угодно. Проверьте полную информацию ниже.

 

Требуемые компоненты:

  • IC LM386 -2
  • Готовая печатная плата
  • Аудиоразъем 3,5 мм, штекер/гнездо -2
  • Резистор 100 кОм -2
  • Резистор 1 кОм -1
  • Резистор 22к -2
  • Резистор 10R -2
  • Конденсатор 100 нФ -4
  • Конденсатор 10 мкФ-4
  • Конденсатор 100 мкФ-3
  • Конденсатор 220 мкФ-2
  • Блок питания
  • Светодиод
  • Бергстики

 

Рабочее объяснение:

Эта схема усилителя для наушников изготовлена ​​с использованием микросхемы аудиоусилителя LM386. Эта схема выполнена таким образом, что пользователь может использовать ее не только в качестве усилителя для наушников, но также может управлять сабвуфером или обычным динамиком .0013 (4 Ом) и может получить удивительно громкий звук через динамик. Для переключения между этими двумя режимами мы использовали здесь три перемычки. Поэтому, если пользователь хочет управлять динамиком сабвуфера, ему просто нужно настроить эти перемычки, как мы объяснили ниже. Здесь мы использовали два LM386, и пользователь может использовать от 3 до 9 вольт для управления этой схемой. Мы объяснили конфигурацию перемычек ниже в четырех случаях, чтобы управлять наушниками или динамиком с низким или высоким усилением. Мы использовали прямоугольный символ красного цвета для обозначения положения синих перемычек, , следуйте за красным символом , чтобы настроить перемычки:

1. Чтобы использовать для усиления выхода наушников , мы можем настроить перемычки, как показано на рисунке ниже, в этом случае обе микросхемы LM386 работают независимо для левого и правого динамика с низкий коэффициент усиления . Пользователь может установить громкость для обоих динамиков наушников независимо, используя два заданных потенциометра.

 

2. Второй случай такой же, как и первый (усилитель для наушников), только на этот раз мы получаем высокое усиление. Когда мы настраиваем перемычки, как показано на рисунке ниже, снова обе микросхемы LM386 работают независимо для левого и правого динамика с На этот раз высокий коэффициент усиления . Пользователь может установить громкость для обоих динамиков наушников независимо, используя два заданных потенциометра.

 

3. В третьем случае мы можем использовать сабвуфер или динамик (динамик 4 Ом/8 Ом), изменив положение средней перемычки. Когда мы настраиваем перемычки, как показано на рисунке ниже, обе микросхемы работают последовательно с с низким коэффициентом усиления . Пользователь может установить общую громкость с помощью двух потенциометров. Вы также можете использовать наушники в этой конфигурации, но громкость должна быть низкой, иначе при высокой громкости наушники могут выйти из строя.

 

4. Четвертый случай аналогичен третьему, только на этот раз мы получаем высокое усиление. В этой конфигурации мы можем использовать сабвуфер или динамик (динамик 4 Ом/8 Ом). Когда мы настраиваем перемычки, как показано на рисунке ниже, обе микросхемы работают последовательно с с высоким коэффициентом усиления . Пользователь может установить общую громкость с помощью двух потенциометров. Вы также можете использовать наушники в этой конфигурации, но громкость должна быть низкой, иначе при высокой громкости наушники могут выйти из строя.

 

Для подачи звука на эту схему наушников/усилителя звука пользователю необходимо использовать кабель AUX с 3,5-мм аудиоразъемами с обеих сторон. Один конец будет подключен к этой цепи, а другой к источнику звука, например, мобильному телефону, ноутбуку и т. д. Не забудьте настроить перемычки соответствующим образом, как описано выше.

 

Посмотрите демонстрационное видео в конце и узнайте больше об усилении звука с помощью LM386 здесь. Также проверьте схему простого аудиоусилителя с помощью таймера 555.

 

Принципиальная схема и схема печатной платы:

Вы также можете получить доступ к схемам печатной платы усилителя для наушников здесь.

 

Ниже представлен верхний и нижний слои макета печатной платы :

 

Итак, после нескольких дней заказа печатных плат я получил образцов печатных плат , показанных на рисунках ниже:

 

Готовая плата аудиоусилителя :

Усилитель для наушников

Усилитель для наушников
Продукция Elliott Sound Проект 113 

© Декабрь 2005 г., Род Эллиот (ESP)


Для этого проекта доступно печатных плат

Введение

Во-первых, я хотел бы подчеркнуть, что предполагаемое использование этой схемы является лишь одним из многих возможных применений. Помимо очевидного использования в качестве усилителя для наушников, схема может использоваться для целого ряда приложений, где требуется широкополосный маломощный усилитель. Некоторые из вариантов включают …

  • Усилитель реверберации — идеально подходит для ревербераторов с низким и средним импедансом (см. проект 211)
  • Драйвер сильноточной линии — подходит для очень длинных симметричных линий
  • Маломощный усилитель для громкоговорителей — производительность выше, чем у небольших интегральных усилителей
  • … и конечно усилитель для наушников

Короче говоря, усилитель можно использовать везде, где вам нужен операционный усилитель с большим выходным током, чем обычно. Так как большинство из них рассчитаны на ток короткого замыкания около ±20-50 мА (гораздо меньше при управлении нагрузкой), операционные усилители общего назначения не подходят для управления очень длинные кабели или где-либо еще, где требуется относительно высокий выходной ток.

В качестве усилителя для наушников эта конструкция очень похожа на другие на сайте ESP, но главное отличие состоит в том, что этот (и P70) был построен и полностью протестирован. Дизайн довольно стандартный, и каждый вариант был проверен до того, как была получена окончательная схема. Фотография платы показана ниже, и при размерах всего 76 х 42 мм (3 х 1,6 дюйма) она очень мала — естественно, в размеры не входит радиатор.

Усилитель способен выдавать около 1,5 Вт на наушники с сопротивлением 8 Ом и 2,2 Вт на наушники с сопротивлением 32 Ом — это намного больше, чем когда-либо потребуется на практике. Рекомендуется использовать выходной резистор 120 Ом, так как предполагается, что это стандартный импеданс источника для наушников. Многие пользователи обнаружили, что их телефоны работают лучше, когда они питаются от источника с низким импедансом. «Стандартом» является IEC 61938 (1996), но многие современные наушники, по-видимому, рассчитаны на сопротивление источника менее 120 Ом. В некоторых случаях оптимальное сопротивление источника равно нулю (или очень близко к нему), поэтому не используйте выходной резистор, если вашим наушникам нужен привод с низким сопротивлением.


Плата усилителя для наушников P113

Схема основана на операционном усилителе, выходной ток которого усилен парой транзисторов. Искажения значительно ниже моего порога измерения на всех уровнях ниже ограничения любого импеданса. Шум практически отсутствует — даже с компрессионным драйвером, поднесенным к моему уху, я почти не слышал его, и я не слышал его в наушниках. Если усилитель используется с уменьшенным коэффициентом усиления (4,3 (12,7 дБ) работает хорошо), уровень шума будет еще ниже. Это достигается за счет использования 3,3k для R4 (L+R), как показано на схеме ниже.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Наушники

оцениваются в дБ SPL при 1 мВт, и этот усилитель (как и многие другие аналогичные усилители для наушников) способен воспроизводить экстремальных SPL. Достигаемые уровни достаточны, чтобы вызвать почти мгновенное необратимое повреждение слуха! Никогда не включайте усилитель на очень высоких уровнях громкости и никогда не переключайте усилитель включен с сигналом в наушниках.

Всегда начинайте с минимальной громкости и постепенно увеличивайте ее, пока она не станет комфортной, но не слишком громкой. Благодаря очень низким искажениям легко поднять уровень слишком далеко, не заметив этого. Ваши уши бесценны — берегите их всегда. Просто потому, что у тебя два уха, это делает вместо значит один запасной!

Обратите внимание на предупреждение выше — это серьезно. Большинство наушников обеспечивают уровень звукового давления не менее 94 дБ при мощности 1 мВт, а некоторые — до 107 дБ SPL. Даже 10 мВт достаточно, чтобы создать уровни звука, способные вызвать повреждение слуха, поэтому вы должны быть очень осторожны, чтобы избежать таких уровней.

Непрерывный дБ SPL Эквивалент шума Максимальная экспозиция
85 Truck Engine @ 15 metres 8 hours
88 ‘Quiet’ Power Tools 4 hours
91 Lawnmower 2 hours
94 Food Processor 1 hour
97 ‘Noisy’ Power Tools 30 minutes
100 Jackhammer 15 minutes
103 ‘Pop’ Concert 7. 5 minutes
106 Car Horn (Close) < 4 minutes
109 ‘Rock’ Concert < 2minutes
112 Аварийная сирена < 1 минуты
115 Удар грома поблизости < 30 секунд
Таблица 1. Максимальное воздействие звукового давления

Обратите внимание, что время экспозиции указано для любого 24-часового периода и уменьшается вдвое на каждые 3 дБ SPL выше 85 дБ. Выше приведены принятые стандарты рекомендуемого допустимого времени воздействия непрерывного средневзвешенного шума по времени согласно NIOSH (Национальный институт охраны труда и здоровья) и CDC (Центры по контролю за заболеваниями) [ 1 ] . Хотя эти стандарты основаны на США, они одинаково применимы в большинстве стран — потеря слуха не признает национальных границ. Примеры несколько «резиновые», так как большинство источников шума варьируются в довольно широком диапазоне и зависят от расстояния и/или близлежащих отражающих поверхностей.

Обратите внимание, что SPL почти всегда (и почти всегда неправильно) измеряется с использованием дБА — A-взвешенного SPL с сильным спадом низких частот (и некоторых высоких частот). дБА подходит только для низких уровней, обычно при уровне звукового давления 40 дБ или меньше. См. A-Weighting, Sound Level Measurements & Reality, где эта спорная тема рассматривается более подробно.


Описание

Сам усилитель довольно обычный и очень похож на другой, представленный на этом сайте (см. Проект 24). Этот усилитель не имеет активного регулятора громкости, потому что в целом гораздо проще получить хороший логарифмический потенциометр (или просто «подделать» закон потенциометра, как описано в Проекте 01). Точно так же он не включает в себя перекрестную подачу, описанную в проекте 109. Если это необходимо, это очень легко реализовать на небольшом кусочке бирочной доски или даже «зацепить» несколько компонентов с переключателя байпаса.

Выходные транзисторы смещены с использованием только резисторов и диодов, а не источников постоянного тока. Всестороннее тестирование показало, что использование текущих источников не оказало заметного влияния на производительность, но увеличило сложность и размер печатной платы. Однако использование отдельных колпачков для каждого смещающего диода имеет значение для , и хотя оно относительно незначительно, использование двух колпачков оправдано (IMO).

Диоды смещения должны быть 1N4148 или аналогичные — силовые диоды не рекомендуется , так как их прямое напряжение слишком низкое. Это может привести к искажению в области кроссовера, где один транзистор выключается, а другой включается. Как показано, кроссоверные искажения абсолютно не поддаются измерению с имеющимся у меня оборудованием.


Рис. 1. Принципиальная схема усилителя для наушников

Выше приведена схема одного канала. Резисторы и колпачки используют суффикс «R» для правого канала. Вторая половина двойного операционного усилителя питает правый канал. Обратите внимание, что показанный регулятор громкости является дополнительным и не находится на печатной плате. При необходимости его можно установить в удобном месте, а выход подключить к входам платы, как показано на рисунке.

Одна из причин, по которой усилитель такой тихий, заключается в том, что вся плата питается от регулируемого источника питания, поэтому шум (в частности) устранен. Хотя можно использовать нерегулируемый источник питания, это не рекомендуется. Источник питания должен быть отдельным от того, который используется для вашего предусилителя, из-за относительно высокого нелинейного тока, потребляемого усилителем (по крайней мере, для телефонов с низким импедансом). Можно использовать источник питания предусилителя P05, который обеспечит оптимальную производительность. Плата может работать при более низком напряжении питания, чем показано, но менее ±9V не рекомендуется. Если используется более низкое напряжение питания, уменьшите значение R5 и R6 (L и R), рассчитанное для обеспечения тока не менее 2 мА.

Усилитель-прототип имеет ровную частотную характеристику от 10 Гц до более 100 кГц. Искажения ниже моего порога измерения при любом уровне или импедансе нагрузки, а выходной импеданс почти неизмеримо низок. Ваши наушники могут быть рассчитаны на работу от источника с импедансом 120 Ом (многие из них), поэтому его можно добавить, если это улучшит качество звука. Добавление любого последовательного сопротивления уменьшит доступную мощность, но она уже намного больше, чем вы можете использовать. Без последовательного сопротивления минимальная мощность при различном сопротивлении нагрузки указана ниже (при питании ±15 В).

Полное сопротивление Мощность (прямая) Подача 120 Ом
8 Ohms 1.5 W 35 mW
32 Ohms 2.2 W 99 mW
65 Ohms 1.1 W 136 mW
120 Ohms 595 мВт 149 мВт
300 Ом 238 мВт 121 мВт
600 Ом 119 мВт 82 мВт
Таблица 2. Выходная мощность в зависимости от мощности. Импеданс

Может включать не все наушники, но подходит для большинства широко используемых. Во всех случаях доступная мощность намного больше, чем требуется … не для того, чтобы вы могли повредить слух, а для того, чтобы обеспечить достаточный запас для переходных процессов и гарантировать, что схема работает в наиболее линейной области. В частности, посмотрите на выходную мощность при всех импедансах без ограничительного резистора. Доступной мощности более чем достаточно, чтобы нанести непоправимый ущерб вашему слуху и ваши наушники.

Не стесняйтесь увеличивать сопротивление R7 и R8 (левый и правый) до 22 Ом, так как это уменьшит доступную выходную мощность. Это не повлияет на выходное сопротивление, но уменьшит ток, потребляемый нагрузкой. Особенно, если вы собираетесь использовать P113 без выходного резистора, будет полезно уменьшить коэффициент усиления. Минимум, который я бы рекомендовал, составляет около 12,7 дБ (усиление напряжения 4,3), и для этого требуется, чтобы R4L и R4R были уменьшены до 3,3 кОм.

Пара 32-омных наушников, которые я попробовал, была достаточно громкой, со средним выходным напряжением 60 мВ RMS, что соответствует мощности 112 мкВт (около 90 дБ SPL). Я не слышал шума, когда сигнал был отключен, хотя плата P113 просто стояла на моем рабочем столе без какого-либо экранирования.


Строительство

Как уже отмечалось, для этого проекта доступны печатные платы, и это рекомендуемый способ сборки усилителя. Хотя его можно построить с помощью Veroboard или аналогичного, существует высокий риск того, что он будет колебаться из-за очень широкой полосы пропускания усилителя. Конденсатор может быть добавлен параллельно с R4 (L и R), чтобы уменьшить полосу пропускания, если возникают проблемы со стабильностью. Хотя для прототипа я использовал операционный усилитель NE5532, схема также будет работать с TL072, но с меньшей мощностью. Вы также можете заменить OPA2134 или LM4562 или другое устройство, принимая во внимание следующее …

Слева показана стандартная распиновка двойного операционного усилителя. Если операционные усилители установлены задом наперёд, они почти наверняка выйдут из строя, так что будьте осторожны.

Предлагаемый операционный усилитель NE5532 был использован в качестве прототипа, и его характеристики являются образцовыми. Некоторых конструкторов вполне устроят такие устройства, как TL072, но если вы предпочитаете использовать сверхмалошумящие или широкополосные устройства, этот выбор за вами. Обратите внимание, что операционный усилитель использовал должен быть стабильным. Избегайте LM833, потому что он склонен к колебаниям без видимой причины.

Строительство довольно критично. Из-за довольно широкой полосы пропускания NE5532 и многих других высококачественных аудио операционных усилителей усилитель может колебаться (исходный прототип (Veroboard) изначально имел колебание почти на 500 кГц), поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить адекватное разделение между входами и входами. выходы. Даже небольшой емкостной связи между ними может быть достаточно, чтобы вызвать проблемы.

Как уже было сказано, этому усилителю нужен радиатор. Хотя он может работать без него при малой мощности с использованием наушников с высоким импедансом, вам необходимо предусмотреть все возможности (в конце концов, вы можете приобрести телефоны с низким импедансом когда-нибудь в будущем). Радиатор не обязательно должен быть массивным, а кусок алюминиевого уголка толщиной 2-3 мм вполне подойдет для нормального уровня прослушивания. Для крепления к шасси можно использовать алюминиевый кронштейн — я рекомендую материал толщиной 3 мм. Обратите внимание, что радиатор всегда должен быть заземлен.

Выходные транзисторы должны быть изолированы от радиатора. Подушечки Sil-Pad™ вполне подходят из-за относительно низкого рассеяния, но при желании можно использовать промасленную слюду или каптон. Если вы используете алюминий толщиной 2 мм (или более), вы можете просверлить и нарезать резьбу в радиаторе, поэтому гайки не понадобятся. Транзисторы BD139/140 не нуждаются в изолирующей втулке для винта, так как имеют изолированное монтажное отверстие. Не затягивайте винты слишком сильно, особенно если вы просверливаете и нарезаете алюминиевый лист.

Одно дополнение, которое вы можете сделать, это добавить сеть Цобеля к каждому выходу. В этом нет необходимости (было построено много сотен, и никто не сообщил о колебаниях), но это также не вредит. Стандартный Zobel, использующий последовательное сопротивление 10 Ом и 100 нФ, вполне подходит и может быть подключен непосредственно к разъему для стереонаушников. Вы также можете иметь переключатель для изменения выходного импеданса, если хотите — некоторые наушники могут реагировать и/или звучать лучше с последовательным сопротивлением. Выходное сопротивление вводится простым добавлением сопротивления последовательно с выходом усилителя.


Тестирование

Подключите к подходящему источнику питания — помните, что заземление питания (земля) должно быть подключено! При первом включении питания используйте «защитные» резисторы 56 Ом последовательно с каждым источником питания, чтобы ограничить ток в случае, если вы допустили ошибку в проводке. Это значительно снизит напряжение питания из-за тока смещения выходных транзисторов. Эти предохранительные резисторы не обязательны, если у вас есть двойной настольный источник питания с ограничением тока (и измерением), который может ограничивать максимальный ток примерно до 50-100 мА и показывать вам ток.

Если напряжение на контактах питания усилителя больше ±6В, а выходное напряжение близко к нулю, вероятно, усилитель работает нормально. Если у вас есть осциллограф, проверьте наличие колебаний на выходах… на все настройки регулятора громкости . Делайте это без подключения наушников — если усилитель будет колебаться, это может их повредить.

Убедившись, что все в порядке, вы можете снять предохранительные резисторы и навсегда подключить усилитель к шасси.


Ссылки
  1. Информационный центр — Опасные децибелы (потеря слуха)  (Таблица, которую я использовал, больше не существует.)


Основной индекс Индекс проектов

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и © 2005 г. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и защищена авторским правом Родом Эллиоттом 08 декабря 2005 г. / Обновлено в июле 2016 г. — заменено исходное фото и добавлена ​​информация о снижении усиления и напряжения питания.


Усилитель для наушников Hi-Fi

Усилитель для наушников Hi-Fi
 Эллиот Саунд Продактс Проект 24 

© 1999, Предоставлено Ричардом Кроули
(Дополнительные примечания Рода Эллиотта)


См. проект 113 для версии усилителя для наушников ESP, для него доступна печатная плата. Хотя он похож на описанную здесь версию, он имеет более высокую производительность, отличное качество звука и даже может управлять небольшим громкоговорителем (не то, чтобы это было особенно полезно). Есть сотни очень довольных клиентов, которые построили P113. Показанная здесь коммутация входов может использоваться и с P113, но обратите внимание, что на печатной плате , а не , есть реле или коммутационные схемы.


Введение

Данная конструкция усилителя для наушников возникла после покупки коммерческого оборудования с отдельными предусилителями и усилителями мощности без выхода на наушники.

Он основан на конструкции усилителя для наушников Джона Линсли-Худа и активного регулятора громкости с использованием линейного потенциометра Дуга Селфа (схема «потенциометра» была первоначально разработана П. Дж. Баксандаллом), оба опубликованы в Electronics and Wireless. Мир в последние годы.

Его преимущества …

  • низкое выходное сопротивление для управления несколькими парами телефонов
  • активный каскад усиления почти идеально логарифмический и…
    • не зависит от абсолютного значения горшка
    • имеет отличное отслеживание каналов
    • шум O/P уменьшается с уменьшением усиления.

Описание

Цель состоит в том, чтобы постоянно вставлять усилитель для наушников между предварительным усилителем и усилителем мощности, хотя его можно использовать как отдельный элемент. Входное реле управляется вспомогательными контактами на разъемах для наушников через транзисторный драйвер (с небольшой задержкой), чтобы отключить вход усилителя мощности при прослушивании в наушниках.

Расположение контактов реле, позволяющее оставить его (усилитель для наушников) выключенным, когда он обычно не используется. Реле представляет собой высококачественный, герметичный, позолоченный контакт, тип переключения сигнала TQ, по общему мнению, с очень длительным сроком службы.

Регулятор усиления используется для предварительной установки усиления, так что регулятор усиления предварительного усилителя обычно используется для установки уровня прослушивания.


Рис. 1. Схема усилителя для наушников

Показан только один канал, поэтому для стерео требуется два устройства. Потенциометр регулировки усиления должен быть двухклавишным линейного типа, поскольку конфигурация схемы обеспечивает требуемый логарифмический закон. Это похоже на схему, показанную в Проекте 01 (за исключением того, что эта версия обеспечивает полезное снижение шума). Значение 47k или 100k должно подойти для этой схемы. Диоды должны быть 1N4148.

Первый каскад представляет собой обычную последовательную цепь обратной связи, использующую повсеместно распространенный NE5534, коэффициент усиления устанавливается резистором обратной связи AOT (регулировка при проверке) в соответствии с индивидуальными потребностями. Этот каскад обеспечивает необходимый выходной сигнал с низким импедансом для каскада с переменным коэффициентом усиления. Сети резисторов/конденсаторов вокруг входного каскада могут показаться немного экстравагантными, но они необходимы для уменьшения любых возможных радиочастотных наводок, особенно 470 пФ между двумя входами IC + и -.

Полный второй каскад состоит из повторителя с нулевым коэффициентом усиления, инвертирующего каскада усиления и выходных эмиттерных повторителей, причем усиление «регулировки громкости» устанавливается вокруг этих трех каскадов. Коэффициент усиления инвертирующего каскада x10 наиболее близко подходит к логарифмическому закону, стабильность обеспечивается конденсатором 27 пф в обратной связи этого каскада. Выходная дополнительная пара работает в классе A при токе около 80 мА и должна быть установлена ​​на небольшом радиаторе.

Рассеяние составляет около 1,8 Вт на каждое устройство, и они должны быть изолированы от радиатора слюдяными шайбами ​​и монтажными втулками для предотвращения короткого замыкания блока питания (коллекторы соединены с корпусом). Убедитесь, что используется теплопроводящая паста, или используйте для монтажа прокладки Sil-Pad — они не требуют термопасты и очень удобны при работе с низким энергопотреблением.


Рис. 2. Альтернативный драйвер реле и выводы компонентов

OPA2604 был выбран потому, что его высокий входной импеданс, основанный на полевых транзисторах, обеспечивает лучшие условия по постоянному току для установки O/P при 0 В постоянного тока, чем альтернатива NE5532, его низкий выходной импеданс не создает проблем при работе со сложными нагрузками, но он все еще относительно дешев. .

Источник питания представляет собой довольно обычный сплит-вариант, регулируемые O/P питают микросхемы (обратите внимание на развязку) и предварительно стабилизированный источник питания 22 В питает O/P транзисторы, питание реле выпрямляется и регулируется отдельно для необходимого напряжения. изоляция, необходимо отдельное заземление сигнала и питания по схеме «звезда».


Рис. 3. Блок питания

Выходные гнезда с независимыми переключающими контактами поставляются компанией Maplin Electronics и доказали свою исключительную надежность в течение многих лет регулярного использования. Если их невозможно получить, включается схема для использования с обычными разъемами с размыкающими контактами.

Резисторы серии LED должны обеспечивать ток около 7,5 мА, поэтому следует использовать 2,2 кОм. Диоды для питания должны быть 1N4004 или аналог.

При желании можно обойтись без регулятора 12 В, а последовательно с каждой катушкой реле установить резисторы подходящего номинала для поддержания правильного рабочего напряжения. Ответственность за их определение лежит на конструкторе, поскольку ток реле невозможно предсказать, поскольку доступно очень много различных типов. Также возможно использование реле на 15 В, если таковые имеются.

При таком расположении может возникать небольшой шум при работе реле из-за внезапного приложения (или снятия) дополнительной нагрузки. Не ожидается, что это будет проблемой при использовании.


Благодарю Ричарда за предоставление этой схемы — она, несомненно, обеспечивает очень высокое качество звука и не слишком сложна. Активная регулировка усиления (первоначально разработанная Питером Баксандаллом) очень эффективна.

Как всегда, резисторы должны быть 1% металлопленочными для всех путей прохождения сигнала. Их использование в цепях питания и реле не обязательно, но и вреда не принесет.



Основной индекс Указатель проектов
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Ричарда Кроули и Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, запрещены. строго запрещено в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Ричард Кроули) и редактор (Род Эллиотт) предоставляют читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешают сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта и Ричарда Кроули.

Высококачественный USB ЦАП Настольный усилитель для наушников | ТА-Ж2ЭС

ТА-Ж2ЭС

Раскройте весь потенциал наушников и ощутите эмоциональное воздействие каждой песни так, как задумал исполнитель. Сочетая в себе лучшее из цифровых и аналоговых звуковых технологий, он предназначен для серьезных слушателей.