Схема сборки своими руками самодельного усилителя для наушников Lehmann – УНЧ класса Hi-End 250 Ом на транзисторах и ОУ

Клон Hi-End усилителя для наушников Lehmann Black Cube Linear

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

0. Можно купить оригинал

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

Информация от продавца

Basic parameters
Frequency range 10Hz-35kHz
Adaptation impedance 8-2kΩ
Distortion <0.001% (6mW / 300ohm)
Output power 200mW / 300ohm;
400mW / 60 ohms.
Features power consumption <5W;
Input impedance 47kΩ;
SNR> 95dB;
LINE OUT-60ohm;
PHONE OUT-5ohm;
Channel separation> 70dB / 10kHz.
Input Interface RCA connector × 1 group
Output Interface: 6.3mm interfaces × 2, RCA Interface × 1 (can be used as preamp)

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

main materials：

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

Конструктор прислали двумя посылками:

Вложили записку:

Фото печатной платы с двух сторон. Качественная печатная плата:

Трансформатор питания с экранирующей обмоткой:

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

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

Транзисторы выходного каскада подобрал по коэф. усиления.

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

Для заземления на корпус на плате УНЧ есть спецотверстие:

Собирал конструктор почти полтора года назад. Сейчас установил бы фильтр против электромагнитных помех EMI.

Типа такого «1pcs AC2A3-2 Power Line EMI Filter 250V 50/60Hz 3A Brand new»:

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

Отгородил трансформатор железным экраном… Улучшать конструкцию можно до бесконечности…

Настройка:
Регулятор громкости на минимум. Первое включение лучше делать «через лапочку» (лампа наливания обычная на 100 Вт включается ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО первичной обмотке трансформатора). Замерить постоянное напряжение между выходом усилителя и общим проводом на выходе усилителя на выходных разъемах обеих каналов. Если все ок:

1. лампочка не горит, а только, возможно, на секунду вспыхивает при включении питания,
2. постоянное напряжение меньше 30 мВ.

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

На плате установлены переключатели для настройки комфортного уровня усиления.

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

com/itm/320743978923

Я покупал за 300 р. Возможно где-то он есть дешевле. Картинка в помощь.
Этот модуль как раз подходит для наших целей:
1. Если его немного «подрезать» со стороны разъема для наушников. Сам разъем для наушников устанавливать не нужно. Дорожки тут расположены удачно — на функциональность защиты не отражаются. После изоляции с обратной стороны платы, модуль отлично помещается над разъемами для наушников основной платы. Я на пластиковых стойках M3 его разместил, просверлив необходимые отверстия. Закрепил пластиковыми гайками и винтами М3.

2. Питание модуля — двухполярное переменное — подключил прямо к выходным клеймам трансформатора для наушников УНЧ.
3. Перед установкой на плату УНЧ — проверить схему. Через несколько секунд после подачи питания, должно щелкнуть реле (наушники подключаются), при подачи постоянного напряжения должно
4. Подсоединил к защите только сигнальные провода — общий провод и так соединен у нас через общий провод питания. Модуль подключил в разрыв дорожек на выходе УНЧ:

Получилось вот так:

Измерения
Нагрузка: резисторы 250 Ом
Vpp=7.2V:





Vpp=1.12V:

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

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

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

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

Схема усилителя для наушников — ТехМагия

Опубликовано: 24.03.2019

Усилитель к наушникам был создан не просто как развлечение, а по реальной необходимости, потому что часто приходится путешествовать на общественном транспорте. К сожалению, слушать музыку и аудиокниги на 32-омных наушниках с обычного mp3-плеера было бессмысленно. Он выдавал всего 2 х 5 мВт даже при 16 Ом, поэтому на 32 Омах вместо музыки были слышны окружающие звуки.

• Схема УНЧ на транзисторах
• Стандартная версия усилителя
• SMD версия усилителя
• Технические характеристики

Схема УНЧ на транзисторах

Схема усилителя 4х4 на транзисторах к наушникам

Список деталей:

• R1 — 100к
• R2 — 330
• R3 — 100
• R4 — 22 (2 — 4,5к)
• R4 — 100 (5 — 12к)
• C1 — 4,7 мкФ
• C2 — 4,7 мкФ
• C3 — 100-1000 мкФ
• C4 — 220 мкФ
• P1 — 100K
• D1, D2 — 1N4148
• Q1, Q2 — BC549
• Q3 — BC559

Усилитель — известный многим аудиофилам проект под названием «Усилитель 4х4», схему которого прилагаем тут. Конечно внесено несколько изменений в дизайн, чтобы получить звук, который наиболее устраивает именно под эти наушники.

Выходная мощность усилителя составляет 300 мВт при 32 Ом с напряжением питания 12 В. Источником был плеер SONY Walkman. Наушники — Philips SBC HP840 и Sennheiser HD201. Его питание 4 батарейки AAA 2500 мАч 1,2 В. Схема запустилась практически сразу. Интересно что УНЧ оказался очень устойчив к повреждениям и замыканиям.

Стандартная версия усилителя

После серии испытаний и выбора соответствующих элементов была создана версия для обычных радиодеталей. Размеры платы 28 х 52 мм. Питания 6 В было достаточно, чтобы получить нормальную мощность для наушников на 32 Ом.

Батареи показанные на рисунке позволяли слушать музыку на большой громкости в течение почти месяца по 2 часа в день. Измеренное потребление тока составляет около 30-40 мА. Для включения и выключения питания надо вставить штекер в разъем для наушников (в разъем встроен переключатель). При сборке удалось упаковать весь УНЧ в корпус серии KM.

SMD версия усилителя

И ещё одна версия на планарных деталях. Плата печатная вышла 28 х 38 мм. Сборка на SMD-эквивалентах транзисторов из серии BC5xx. Однако ради повышения качества звука оставлены конденсаторы стандартные.

Заметьте, тут регулировка громкости на двух отдельных потенциометрах, раздельный левый и правый канал. Двойные логарифмические потенциометры конечно можно поставить (по традиции), но каждое ухо имеет свой уровень слуха, да и баланс наушников (деталей) не идеален, так что советуем сделать именно так. Регулировка громкости общая производится на mp3 плеере.

Технические характеристики

• Напряжение питания : 3 — 12 В
• Потребление энергии: 10 мА / 3 В — 35 мА / 12 В (стерео)
• Выходная мощность: 300 мВт

Этот усилитель для наушников построен много лет назад. И время показало, что эта простая схема очень надежна, её трудно сжечь, она обладает большой мощностью, отличным качеством звука, состоит из нескольких простых деталей и что важно, потребляет очень мало энергии.

С двумя батарейками АА УНЧ может работать очень и очень долго.

Такой удобный усилитель может найти разнообразное применение. Например его можно использовать в качестве стерео-усилителя общего назначения для таких устройств, как плееры, радиоприемники, проигрыватели компакт-дисков, компьютеры, DVD-плееры, телевизоры и так далее. Или в качестве отличного аудио-усилителя для электрогитары, микрофонов, в качестве аудио тестера.

Звук действительно отличный и нет недостатка в басах. Есть моно вариант и без потенциометра. Цель состояла в том, чтобы получить наименьшую возможную плату без перемычек и элементов SMD.

Схема моно усилителя на транзисторах

Несмотря на простую конструкцию усилитель ведет себя как чисто транзисторный УНЧ высокого класса. Через несколько минут звучания детали прогреваются и добавляется немного баса. Скачать рисунки печатной платы

Стереоусилитель для наушников

Стереоусилитель для наушников — это всего лишь небольшой стереофонический усилитель мощности. Он обеспечивает достаточную мощность для работы с парой стандартных наушников с импедансом примерно 32 Ом. Устройство оснащено потенциометром для регулировки громкости стерео, который позволяет регулировать звук до комфортного уровня прослушивания. Первоначально устройство было разработано для встраивания в самодельный аудиомикшер для добавления возможности мониторинга через наушники. Схема очень маленькая и легкая, поэтому ее можно установить внутри аудиомикшера, используя только крепление втулки потенциометра громкости.

 

Описание схемы

Схема состоит из двух секций и небольшого количества компонентов, общих для обеих секций. Первая секция основана на U1 и связана с левым аудиоканалом. Второй раздел основан на U2, который отвечает за правый звуковой канал.

Комбинированные схемы U1 и U2 представляют собой усилители LM386. LM386 может обеспечить до 325 мВт на нагрузке 8 Ом. Стандартные наушники обычно имеют больший импеданс, поэтому доступный выходной сигнал будет уменьшен. Однако это не имеет значения, поскольку для полной загрузки наушников достаточно очень небольшого выходного сигнала. Поскольку компоненты, используемые в обеих аудиосекциях, идентичны, требуется описание только одного канала: 

Входной сигнал для левого канала подается на контакт 3 U1. Контакт 3 является неинвертирующим входом усилителя. LM386 — это усилитель мощности, предназначенный для использования в низковольтных потребительских устройствах. Усиление внутренне установлено на 20 (26 дБ), чтобы уменьшить количество внешних частей. Так как усиление очень велико, сигнал линейного уровня будет слишком высоким для усилителя, и его необходимо сначала уменьшить. Это осуществляется с помощью устройства делителя потенциала.

Входящий звуковой сигнал проходит через конденсатор С2, потенциометр предварительной настройки R1 и поворотный регулятор громкости R2 на землю. Когда R1 настроен на максимальное сопротивление (1 МОм), а R2 также установлен на максимум, напряжение сигнала будет разделено примерно на 100. При заданном потенциометре R1, настроенном на меньшее максимальное сопротивление, обеспечивается меньшее затухание. Какой бы ни была регулировка R1, при минимальном значении R2 напряжение на скользящем контакте (скользящем контакте) R2 будет равно нулю.

Для любого уровня входного сигнала предварительно установленный потенциометр R1 должен быть отрегулирован таким образом, чтобы при максимальной громкости (R2) были минимальные искажения в сочетании с достаточной громкостью. R4, который является предустановленным потенциометром для правого аудиоканала, также должен быть отрегулирован так, чтобы был правильный баланс (равенство) громкости между левым и правым каналами.

Звуковой сигнал левого канала проходит через движок R2 и подается на U1 через конденсатор C4. C4 изолирует аудиосигнал переменного тока от небольшого смещения (напряжения смещения), которое присутствует на входном контакте U1 (контакт 3). Смещение задается автоматически внутренними компонентами U1 и позволяет усиливать как положительные, так и отрицательные части входного сигнала за счет колебаний выше и ниже этого напряжения.

Усиленный сигнал левого канала появляется на выводе (вывод 5) U1 и подключается по переменному току к левому наушнику броска C3. Конденсатор C5, включенный последовательно с R3, используется для стабилизации усилителя и предотвращения возможных колебаний.

Схема питается от источника питания 6-9В кинутого D1. D1 используется для защиты резервной полярности. Конденсатор С1 используется для фильтрации питания. При использовании батарей C1 служит еще одной полезной цели: он содержит резерв заряда, который обеспечит любые мгновенные потребности в токе. Это чрезвычайно полезно, когда срок службы батарей приближается к концу.

 

Конструкция

Конструкция усилителя для стереонаушников основана на односторонней печатной плате. Подробная информация об этой конкретной плате представлена ​​в разделе загрузки. Следует соблюдать осторожность при размещении электролитических конденсаторов. Электролитические конденсаторы должны быть установлены с соблюдением полярности согласно схеме.

Для стереопотенциометра R2 лучше использовать логарифмический тип, поскольку он обеспечивает улучшенную физиологическую реакцию на изменение громкости. Печатная плата очень маленькая и легкая, поэтому ее можно установить внутри аудиомикшера, используя только крепление втулки потенциометра громкости.

На прилагаемой печатной плате есть место для каждого компонента, кроме разъема для подключения наушников. Этот разъем должен быть подключен к плате с помощью нескольких проводов.

Блок питания может состоять из стандартного слаботочного блока питания или из батареи 6В или 9В. Если устройство используется как автономное устройство, достаточно четырех щелочных элементов размера AA.

Раздел для скачивания

Схема расположения печатной платы и руководство по размещению компонентов 

 

Простые усилители для наушников на основе операционных усилителей

Джон Броски

Содержание:

• Введение
• Простой операционный усилитель Усилители для наушников
• Все полевые транзисторы, SE, усилитель для наушников класса A
• Ламповые наушники Усилитель мощности
• Ламповый транзистор Гибридный усилитель для наушников
• Заключение

Введение

Учитывая что почти вся бытовая аудиоэлектроника (видеомагнитофоны, проигрыватели компакт-дисков, ресиверы, и плейеры) поставляются с разъемом для наушников, зачем кому-то строить внешний усилитель? Причины разнообразны. Некоторым не нравится плохой звук исходящий от существующего разъема для наушников, который обычно возникает из-за дешевого операционные усилители и некачественные электролитические разделительные конденсаторы. Другие желают играть в наушниках громче, чем их существующий усилитель для наушников может поддерживать: портативные CD и MP3-плееры имеют только определенное напряжение батареи доступны, большая часть которых часто потребляется падениями напряжения внутренних к операционным усилителям. Например, даже операционный усилитель, качающийся в пределах вольта его шины питания могут выдавать пики только в полвольта, если шины составляют +/-1,5 вольта. Третьи предпочитают звук вакуумных ламп. принести (или «показать») домашнюю музыкальную репродукцию. Несмотря на По этой причине SPICE помогает в разработке качественного усилителя для наушников.

Первым шагом является определение целей нашего дизайна. Это не займет много, чтобы довести динамические наушники до болезненного уровня (электростатические наушники это совсем другая история, конечно), обычно всего несколько вольт и необходимы милливатт (максимум 2 В и 100 мВт). А так как наушники уже получил адекватную (или близкую к адекватной) амплитуду сигнала от ранее существовавшего усилительного устройства (проигрыватель компакт-дисков, радио и т. д.), усилитель для наушников не должен обеспечивать большое усиление: от 2 до 4 раз входного напряжения достаточно. Кроме того, наушники представляют довольно безвредная нагрузка, которая работает от 16 до 600 Ом и довольно невосприимчива к выходное сопротивление усилителя; таким образом, усилитель должен будет обеспечивать не более 100 мА пикового тока.

Вкл. с другой стороны, наушники легко выявляют небольшое количество гула и шума это прошло бы незамеченным, если бы воспроизводилось из громкоговорителя. Более того, смещение постоянного тока усилителя в 1 вольт, что не повредит громкоговорителю, легко разрушит тонкую звуковую катушку наушников. Итак, резюмируя: наша цель — тихий, без смещения постоянного тока, 2 В и пиковый выход 100 мА, с низким коэффициентом усиления усилитель мощности.

 

Простой операционный усилитель Усилители для наушников

Операционные усилители очевидное решение, но какие именно. В то время как многие операционные усилители могут быть нажаты на вооружение, некоторые выделяются как хорошие кандидаты, например AD822 для низковольтных источников питания — хороший выбор, хотя и не соответствуют нашей спецификации пикового выходного тока 100 мА. AD842 мощнее усилитель, который работает с усилением выше 2, но требует более мощного источник питания. Если мы хотим каскадировать операционный усилитель с малым выходным током в сильноточный буфер с единичным усилением, то количество подходящих операционных усилителей растет. Преимущество этого подхода заключается в потенциальной оптимизации операционных усилителей для двух разных задач: низкий уровень шума и высокий выходной ток. Многие входные операционные усилители на полевых транзисторах удивительно тихие: AD711, LF351, TL072, и другие. Доступны несколько буферов единичного усиления: AD811, BUF601, HA5002, LH002, LH0033 (сняты с производства, но отличные), LM310, LM6121H, LT1010, и MAX4178. Поисковые слова Google могут быть такими: «Монолитный, широкополосный, высокочастотный». Скорость нарастания, буфер высокого выходного тока». (Потому что мы требуем так много от операционного усилителя мы должны вернуть должок и применить небольшой радиатор к своему телу.) Конечно, как только мы найдем подходящего кандидата, у нас будет чтобы найти модель SPICE для устройства. Выход буфера может быть заключены в контур обратной связи малошумящего операционного усилителя или оставлены независимыми от Это. Включение вывода буфера в цикл снизит значение буфера. шум и искажения, но за счет повышенной вероятности нестабильности на чрезвычайно высоких частотах. (Скачать схему версии 4.2 Буфер HP амп.скт; версия 4.0 Буфер Усилитель HP.ckt

Это только немного больше работы, чтобы спроектировать и протестировать дискретную схему, используя только дискретные активные устройства, хотя мы откажемся от легкости и автоматического короткого замыкания защита, обеспечиваемая операционным усилителем. Таким образом, лучший подход может заключаться в том, чтобы придерживаться для ИС, но у ИС есть несколько собственных проблем. Большинство аудио операционных усилителей были разработаны, чтобы иметь незначительное потребление тока холостого хода, что для по большей части это хорошо, так как такой подход продлевает срок службы батареи и снижает нагревать. Недостатком струйки потребления тока покоя является то, что Операции класса А практически не существуют, а бережливое производство класса АВ является правилом. Так как операционный усилитель имеет такой большой коэффициент усиления без обратной связи, что искажение кроссовера все, кроме ликвидации. Но поскольку мы не планируем запитывать наши громкоговорители или обогрев нашей гостиной усилителем для наушников, класс работы А напрасно было отброшено. Даже самые экстравагантные наушники усилитель — несимметричный, класс A, наушники с нагрузкой от источника постоянного тока усилитель — не такая уж большая проблема, так как даже усилитель на батарейках дало бы справедливое ожидаемое время автономной работы. На следующей странице наушники усилитель, разработанный в B ² A/D Пряность и многое показывает обещать.

Все полевые транзисторы, SE, класс A Усилитель для наушников

Схема выше настолько прямо вперед, как можно себе представить. Первый полевой транзистор работает в конфигурации с заземленным источником, и его выход напрямую каскадируется в сетку второго полевого транзистора, который настроен как истоковый повторитель. Резистор 10 кОм, соединяющий выход с сеткой первого полевого транзистора, устанавливает обратную связь. дорожка. Эта схема ограничена несколькими способами, так как размах выходного напряжения скомпрометирован резистивной нагрузкой истокового повторителя и кулаком коэффициент усиления каскада относительно невелик из-за низкого значения резистора стока. Лучшая схема требует немного большей сложности. Ниже показан улучшенный версия схемы выше. (Скачать схему: версия 4.2 ЮВ 9V 2N4393 Усилитель л.с. ; версия 4.0 SE 9V 2N4393 л.с. ампер.кт)

В этом переделано версии резистор стока и нагрузочный резистор истокового повторителя были изменены. заменены источниками постоянного тока. Теперь может развиться первая стадия гораздо больше усиления, а вторая ступень может качнуть гораздо большие колебания тока на нагрузку 32 Ом. (Может показаться, что источник постоянного тока первой ступени слишком подробно, но это не так. Если бы можно было найти действительно идентичные полевые транзисторы и склеены вместе, чтобы обеспечить постоянное отслеживание температуры, затем внутренний конденсатор связи и сопутствующие ему два мощных резистора могут быть устранены. Но такую ​​плотную спичку найти сложно, поэтому нужно для дополнительных компонентов остается, так как они сохраняют мощность первой ступени центрируется на половине напряжения батареи.) Насколько хороша эта схема? Частотная характеристика простирается от 7 Гц до 7 МГц, что должно быть достаточно, за исключением самых требовательных аудиофилов.

Но как чисто это усилитель на полевых транзисторах и какое напряжение и ток он может качнуть и какой выигрыш имеет? Чтобы получить эти ответы, нам нужно на выходе запустить Transient Развертка с анализом Фурье. Вместо того, чтобы начинать в нулевое время, тест разрешено работать в течение 1 мс до начала подсчета результатов и после 3 мс, тест окончен. (В реальном мире щупов для припоя и осциллографов многие тысячи миллисекунд пройдут, прежде чем производительность схемы оценивается, что дает схеме время для стабилизации.) Настройка Фурье проста достаточно: тест настроен на 1 кГц и источник сигнала, который питает усилитель вход установлен на 0,1 вольт и 1 кГц.

Кому получить график для отображения анализа Фурье с фундаментальной зазубриной out (чтобы он отображал только амплитуду гармоник относительно амплитуды основного тона) требует определения нового сюжетная линия:

нормализованная величина масштабирует основную гармонику и относительную ее гармонику к основному; таким образом, основная амплитуда становится равной 1, и все гармоники масштабируются соответственно. Теперь, если мы преобразуем нормализованное значений в дБ, основная частота становится равной 0, поскольку 20Log(1) = 0; и гармоники представлены как столько-то отрицательных дБ ниже основной гармоники.

Что такое результаты, достижения? Не слишком хорошо. Коэффициент усиления мизерный 0,73, а дисторсия гармоники слишком высоки, по чьему-либо мнению, вторая гармоника всего на –21 дБ ниже основной частоты. Что пошло не так? Что мы имеем вот прекрасный пример того, как легко сделать вывод мало доказательств. Временное окно, которое мы указали, от 1 мс до 3 мс, было слишком короткий, чтобы позволить движку SPICE разрешать внутренние цепи работы, т. е. установление точек смещения и зарядка конденсаторов.

Если мы снова запустим тест с гораздо более широким временным окном, мы получим лучшее картину того, что происходит в цепи. Итак, установим временную апертуру для диапазона от 0 до 200 мс, что в конце концов составляет всего 0,2 секунды.

Это потребовалось более 1 минуты для завершения этого нового теста на быстрой машине (AMD 1800), что вполне логично, поскольку в 200 мс умещается множество срезов по 1 мкс. Теперь мы можем посмотрите, что происходило в нашей схеме: внутренние конденсаторы заряжаться до их значений покоя, прежде чем выход схемы может установится в среднем на 0 вольт, т. е. (Vmax + Vmin) / 2 = 0 В. В самом конце цикла 200 мс мы видим симметричный размах выходного сигнала и значительно уменьшенный содержание гармоник искажения (улучшение почти в сто раз), как показано ниже.

Есть есть ли способ ускорить тест? На самом деле есть. Если мы нажмем «Показать Устойчивое состояние» из набора меню «Вид», мы получаем следующие результаты.

(Часть метки и значения деталей были отключены в диалоговом окне меню «Правка» » «Параметры».) Обратите внимание, что внутренний конденсатор связи не имеет напряжения на его пластинах, а выходной конденсатор связи имеет 4,5 В на его приводит. Стационарный анализ в SPICE полностью игнорирует конденсаторы. и показывает только аспект постоянного тока схемы.

Следующий шаг — дважды щелкнуть по этому конденсатору, чтобы вызвать «Конденсатор». диалоговое окно «Свойства», чтобы мы могли заполнить недостающие начальные напряжения.

Теперь мы добавьте 4,25 В вместо 0 В в поле редактирования начальных условий и отрегулируйте настройку теста, чтобы отразить гораздо более узкое временное окно.

После запуска новый тест, с отмеченным флажком «Использовать начальные условия», мы делаем следующее результаты:

Результаты близко совпадают с результатами в конце прогона 200 мс. (Вторая гармоника составляет –57 дБ на графике выше.) Теперь, когда наша уверенность в результатах были увеличены и время тестирования существенно сокращено, мы можем изменить и настроить схему по своему вкусу. Например, первоисточник FET можно заменить транзистором NPN, например 2N2222 от Zetex. (Zetex производит превосходные транзисторы, что делает их идеальным выбором для златоухих), что может улучшить производительность за счет снижения выходное сопротивление; или значение конденсатора C2 можно настроить на вызвать небольшой пик низких частот.

Потому что усилитель использует глобальную петлю обратной связи, он чувствителен к внутреннему времени константы. Если усилитель сдвигает фазу выходного сигнала слишком далеко от знак, усилитель становится генератором, но при тщательном выборе внутренние постоянные времени, мы можем «настроить» низкочастотную характеристику во многом точно так же, как настраивается пик фильтра нижних частот. Например, уменьшение номинал выходного конденсатора в десять раз (47 мкФ) вызывает пик +4 дБ на частоте 30 Гц, как показано ниже.

Что такое Преимущество создания пикового фильтра нижних частот из нашего усилителя для наушников? Результат двух преимуществ: во-первых, конденсатор связи на выходе стоимость, а, следовательно, и ее размер (и стоимость) могут быть уменьшены; во-вторых, усиление басов часто требуется для компенсации тонкого звука, воспроизводимого большинством наушников. Остаются вопросы, сколько пиков и на какой частоте. Так как ухо менее чувствительно к низким частотам, требуется усиление на несколько дБ чтобы мы услышали эффект, скажем от +3 до +9дБ; а потому мало записано музыка (кроме классики и рэпа) содержит много информации ниже 50 Гц, Хорошей целевой частотой будет от 50 Гц до 70 Гц. B ² Тест A/D Spice «Parameterized AC Sweep» пригодится здесь, так как мы можем указать начальное и конечное значение для конденсатора C2. и есть B ² A/D Spice запускает серию симуляций с увеличением C2 после каждого запуска.

Выглядит как второй график показывает правильное значение (10 мкФ), так как он отображает с пиком +6,7 дБ на частоте 58 Гц. Кстати, для того, чтобы эта техника работы, импеданс нагрузки должен оставаться фиксированным. Другими словами, если вы используете Наушники на 300 Ом, пик будет такой же, но будет на частоте 5,8Гц, не 58Гц. Можем ли мы отрегулировать количество пиков, не изменяя при этом частота, при которой происходит пик? Нет, так как переменный конденсатор С1 значение также сдвигает частоту. Тем не менее, гораздо проще настроить значения в Б ² A/D Spice, чем на самом деле выпаивать и перепаивать схему 20 раз, чтобы найти правильные значения.

Теперь, когда у нас есть желаемая настройка частоты, как мы узнаем, какой размах напряжения этот усилитель может выдать на нагрузку 32 Ом. очевидным способом является многократное увеличение величины переменного тока источника напряжения V1. пока мы не увидим отсечение. В качестве альтернативы, мы можем проявить фантазию и запустить только один переходный тест.

К сожалению, невозможно просто сказать движку SPICE увеличить ввод амплитуда сигнала при каждой последующей развертке; но есть обходной путь. Вот как: мы заменяем V1 на «Нелинейный зависимый источник напряжения». из подменю «Другие устройства». Это устройство B1 принимает определяемый пользователем формула, которая будет контролировать величину напряжения на его «выходе». Уравнение мы вставим это v =  v(N1,3) * v(3), что говорит B1 изменить свое напряжение в зависимости от перепад напряжения между узлами N1 и 3 (который равен 0 В постоянного тока и 0,1 В переменного тока) по отношению к напряжению постоянного тока, присутствующему в узле 3 (которое является параметром мы будем увеличивать значение с шагом 0,25 В). Таким образом, первая развертка будет подайте на усилитель входной сигнал 0 В переменного тока, так как 0,1 x 0 = 0; следующий взмах, 0,025 В переменного тока; следующий, 0,05 В переменного тока; следующий, 0,075 В переменного тока …

Работает тест дает следующие результаты.

Шестой развертка, кажется, имеет самую большую, но все же чистую форму волны. Входной сигнал на шестой развертке равно 6 x 0,25 В постоянного тока x 0,1 В переменного тока или 0,15 В переменного тока.

Ламповый усилитель для наушников

Хотя многие хотел бы иметь ламповый OTL (без выходного трансформатора) усилитель за 10 000 долларов, мало кто готов тратить такие деньги или терпеть вырабатываемое тепло таким бегемотом. И все же… если бы мы могли попробовать такой усилитель в более дешевой, меньшей упаковке. Это рассуждение, которое быстро приводит к ламповому усилителю для наушников. В то время как наушники представляют собой более приятную нагрузку чем большинство громкоговорителей, они по-прежнему являются тяжелой нагрузкой для большинства ламп. напрямую (32 Ом не намного больше, чем 8 Ом). Тем не менее, с некоторыми тщательное проектирование, мы можем придумать ламповый усилитель для наушников которые соответствуют большинству наших критериев дизайна. Ниже представлена ​​схема белого катодный повторитель.

Чтобы получить наилучшие характеристики этой схемы в качестве усилителя мощности, резистор R _a должен быть равен, например, обратной крутизне триода 10kµS станет 100 Ом, так как 100 = 1/0,01. Установка R _a на это значение обеспечивает самую широкую и симметричную подачу мощности в импеданс нагрузки и выходной импеданс схемы становятся примерно равными: Зо = г _р /2му. Ограничение этой буферной схемы состоит в том, что он может работать только в классе A, так как он использует верхний триод для проведения по всей форме волны, чтобы нижний триод мог получить свой привод сигнал с верхнего триода; нет проводимости, нет сигнала.

Следующий шаг заключается в разработке подходящего входного каскада. Если глобальная обратная связь входной каскад с высоким коэффициентом усиления, включенный в конструкцию усилителя, Цель; но если петля исключена из конструкции, то входной каскад с низким коэффициентом усиления становится целью. Поскольку в предыдущем усилителе для наушников использовалась обратная связь петля, давайте оставим петлю вне этой конструкции. Загрузка триода с помощью тот же триод и тот же нешунтированный катодный резистор дают усилитель с коэффициентом усиления, равным половине мю используемого триода. Таким образом, если мы используем триода с мю 20, мы можем ожидать усиления 10. Поскольку 12AU7 имеет mu из 17, и он легко доступен, давайте использовать его на этапе ввода. Ниже приведена полная схема. (Скачать схему: версия 4.2 Белый усилитель для наушников CF 1.ckt ; версия 4.0 Белый Усилитель для наушников CF 1.ckt)

Насколько хорошо этот усилитель работает? Если верить первоначальным результатам, эффектно хорошо. При нагрузке 32 Ом усиление составляет около 4, а вторая гармоника составляет всего 3,16% от амплитуды основной гармоники (при входной сигнал 2 В), а выходное напряжение 15,6 вольт от пика до пика, что соответствует 0,95 Вт на 32 Ом! Что ж, результаты не верьте . На этот раз у нас есть пример того, как основывать вывод слишком мало доказательств может дать слишком оптимистичные результаты (учитывая выбор, всегда предпочтительнее пессимистические результаты, так как лучше быть приятным удивлен лучшей производительностью, чем разочарован худшей производительностью). Если мы расширим временное окно, мы увидим следующие результаты.

Применение та же процедура, что и раньше, исправит результаты. Первый мы находим установившиеся условия, а затем вставляем все напряжения конденсаторов в поле редактирования их начальных условий.

Так конденсатор Интуитивное напряжение C1 становится 199 В; С2, 2В; и C3, 102В. Сейчас если мы повторим тесты, мы получим более точные результаты. Разгруженный, усиление составляет около 8, а вторая гармоника составляет всего 0,22% от основной гармоники. величина (при входном сигнале 0,2В). Нагруженный с нагрузкой 32 Ом, коэффициент усиления падает до 0,76, а вторая гармоника поднимается до 5,4%. С менее мучительной нагрузкой, 300 Ом усиление становится равным 4,1, а вторая гармоника падает до 1,7%. Если подается достаточно большой входной сигнал, усилитель которые раскрывают границы класса А.

Самый большой размах отрицательного напряжения на нагрузке 32 Ом составляет около 0,7 вольт, что делает, поскольку он равен удвоенному току холостого хода по отношению к импедансу нагрузки. (Если добавить фазовращатель и обычный выходной каскад с тотемным полюсом реализации пиковый выходной сигнал легко удваивался бы, так как усилитель может работать в классе B.) выход из значения PSRR усилителя требует заземления входа и размещения дополнительный источник напряжения последовательно с источником напряжения питания.

Напряжение постоянного тока устанавливается на 0 В, а пиковая амплитуда сигнала переменного тока устанавливается на 1 В. Мы может изменить частоту на 100 Гц или 120 Гц, чтобы имитировать реальный источник питания. частота шума, но поскольку анализ Фурье уже настроен на 1 кГц, мы оставит это значение на месте. Теперь мы запускаем тест «Переходный процесс и Фурье». на нашей схеме (с нагрузкой 300 Ом).

Преобразование графа Фурье в граф PSSR, нам нужно определить новую сюжетную линию: БД (mag_v11). Глядя на этот новый график, видно, что показатель PSRR для этого усилителя составляет –20 дБ (если напряжение источника переменного напряжения не равно 1 вольт, результаты будут неверными, так как 1 вольт является опорным напряжением). В настоящее время, в то время как –20 дБ не то чтобы не очень хорошо, но и не так уж плохо подразумевают необходимость в хорошо фильтрованном блоке питания или даже регулируемом питании поставлять. Что касается АЧХ, то она достаточно широкая (в пределах 1 дБ от 10 Гц до более 100 кГц), как показано ниже.

На самом деле, емкость конденсатора C3 излишне высока для нагрузки 300 Ом; 47 мкФ будет быть лучшим значением. Однако, если вы планируете играть в различных наушниках на этом усилителе, то сохраните исходное значение, так как оно необходимо для Наушники 32 Ом. Действительно, мораль этой истории в том, что при езде на 32-омном нагрузка требует параллельного использования нескольких выходных триодов, скажем, трех 6922, для увеличения усиления и снижения искажений и выходного импеданса. Но с 300-омной нагрузкой этот ламповый усилитель для наушников придется по вкусу многим придирчивым слушатели.

Лампово-транзисторный гибрид Усилитель для наушников

Последний схема для размышлений, электровакуумная лампа, приводящая в движение каскадные эмиттерные повторители. Контур обратной связи используется для снижения коэффициента усиления и искажений усилителя. Напряжение питания составляет всего 12,6 вольта. Еще одна хитрость здесь использование нагревателя лампы в качестве нагрузки для оконечного транзистора. Этот нагрузка дает нам возможность легко управлять нагрузкой 32 Ом, и это делает использование тока, который в любом случае должен был бы течь в нагреватель, поэтому мы экономим немного энергии (время работы от батареи). (Скачать схему: версия 4.2 Ламповый гибридный усилитель для наушников 1.ckt ; версия 4.0 Трубка Гибридный усилитель для наушников 1.ckt)

Что происходит когда трубка еще холодная и не проводит ток? Как будет выходной каскад обрабатывает свободно плавающее опорное напряжение? Или что произойдет если трубка не в гнезде? Чтобы преодолеть эти потенциальные проблемы и другие возможные проблемы, лучше всего дать первый транзистор базу фиксированного опорного напряжения. Добавление двух резисторов 100k делает работу приятно.

Эти резисторы достаточно велики по величине, чтобы не нагружать ламповый входной каскад, и низкими достаточное значение, чтобы обеспечить правильное смещение выходного каскада при включи.