Схема усилителя для наушников класса А своими руками
Схема усилителя для наушников класса А является наиболее популярной у меломанов за счет простоты своей конструкции. Это выражается несколькими характеристиками искажения звукового сигнала на входе, которые обеспечивают высокое качество звучания относительно других категорий устройств усиления мощности звука.
Содержание
- Схема усилителя для наушников класса А
- Усилителя для наушников состоит из трех блоков:
- Преимущества усилителя:
- Недостатки:
- Планируемые изменения:
Модели, находящиеся в технологической категории класса А, обладают характеристиками гарантирующими высокую линейность в отличии от других аппаратов такого типа. В этой статье хочу представить усилитель для наушников, который, был собран собственными руками, и по моим расчетам должен работать в классе А.
- Симметричный блок питания.
- Защита наушников/задержка включения наушников.
- Стерео силовой каскад.
Усилителя для наушников состоит из трех блоков:
Блок питания входящий в схему усилителя для наушников построен на микросхеме LM723 (Motorola) и быстродействующем операционном усилителе LF357. Оба чипа управляют парой силовых транзисторов с большой теплоотдачей. Конденсаторы расположенные в цепи фильтра: 4х4700 мкФ. Питание всего усилителя обеспечивает стабильный блок питания с напряжением 2х2v.
Оба плеча по напряжению симметричны, то-есть, нет разницы между величиной положительного и отрицательного напряжения — возможная разница всего в 10 мВ. Трансформатор, рассчитанный на ток 2х0.44A, запаян непосредственно в печатную плату. Все цепи защищены предохранителями, блок питания с ограничением тока 0,3А.
Для фильтрации БП за стабилизатором были использованы танталовые конденсаторы из серии MUSE. Я не хотел делать блок питания на LM317 и его ненадежном аналоге. Источник питания на LM723 и операционный усилитель, который следит за тем, чтобы отрицательное напряжение соответствовало положительному напряжению,на мой взгляд лучше.
Схема усилителя для наушников обладает надежной защитой, которая собрана на микросхеме NEC uPC1237HA. Принципиальную схему я взял от компании Advanced Electronic. Система защиты создает задержку включения наушников, а также отключает их сразу после выключения питания, защищает от постоянного тока на выходе и от перегрузки (клиппирования).
Наушники включаются с помощью реле. Транзисторы, которые использует схема усилителя для наушников, обладают мало шумными свойствами. Об отказе/отключении наушников сигнализирует светодиодный индикатор. Параметры/время защиты можно изменять с помощью дискретных элементов с микросхемой uPC1237. На мой взгляд, очень хорошая схема.
Силовой каскад построен на двойном операционном усилителе и транзисторах средней мощности. Сам усилитель представляет собой схему, представленную в Elektora 10/93 (видимо, изначально она была описана в голландском ELektuur или немецком Elektor).
В своем усилителе я использовал двойные операционные усилители (два каскада — предварительное усиление и оконечный каскад в одной цепи) LME49860 (по умолчанию это были NE5532).
Автор диаграммы уровней мощности упомянул о токе покоя 50 мА. Добиться такого тока мне не удалось — ток в моем усилителе примерно 38мА на транзистор при питании от 21v (кстати, величина питающего напряжения не сильно влияет на изменение тока Idss). Транзисторы группы 2SK BL имеют больший ток, чем оригинальный BF256A. В моем случае я уменьшил сопротивление резисторов на затворах до 47 Ом.
Заменил старые диоды BAY на быстрые 1N-4151. Усилитель в состоянии покоя сильно нагревается, суммарный ток покоя обоих каналов составляет 80 мА. Схема усилителя для наушников имеет обратную отрицательную связь. На выходе установлен мощный резистор, который ограничивает коэффициент усиления и дополнительно защищает (вторая защита) от короткого замыкания в выходном каскаде. В схеме усилителя нет ни одного конденсатора, который ограничивал бы частотную характеристику.
За появлением постоянной составляющей следит uPC1237. Спаренные полевые транзисторы JFET — разница Idss 0,5 мА, силовые транзисторы также спарены — максимальная разница усиления hFE 5%. Нет выходного смещения. За появлением постоянной составляющей следит uPC1237. Спаренные полевые транзисторы JFET — разница Idss 0,5 мА, силовые транзисторы также спарены — максимальная разница усиления hFE 5%.
На передней панели установлен потенциометр ALPS (предполагалось, что это будет цифровой потенциометр DALLAS DS1802, но оказалось, что у него проблема с передачей большей амплитуды), два гнезда JACK Neutrik 6.3мм, два индикатора — один указывает на работу защиты, в то время как другой сигнализирует об источнике питания и переключателе.
Все это дополняется металлизированными резисторами — куда я мог бы установить танталовые конденсаторы и фирменные ELNA, MUSE и т.д. Фильтр на входе питания 230v, гнезда для предохранителей на печатной плате (всего три) универсальный металлический корпус.
У меня не было готового рисунка печатной платы ни для одной схемы — все было разработано мной. Плата сделана термотрансферным методом на печатной плате толщиной — 1 мм. Нижняя часть платы защищена раствором канифоли растворенной в денатурированном спирте (отсюда небольшое количество грязи на верхней стороне пластины). В усилителе довольно много элементов и тонких дорожек — все подключения нужно было делать аккуратно.
Я был приятно удивлен качеством звучания собранного мной усилителя для наушников. Усилитель действительно красиво звучит. Коэффициент усиления очень высокий — его можно ограничить, немного понизив чувствительность (заменив один резистор). Все это заняло у меня немного работы, но я очень доволен усилителем. Все комплектующие для схемы использовались в основном фирменные и хорошего качества.
Недостатки:
- Нагревание в целом
- Довольно сложная компоновка
- Множество элементов
Лампово-транзисторный УНЧ для наушников и колонок (6Н23П)
Всем ценителям лампового звука выношу на суд свою конструкцию лампово полупроводникового усилителя. Источником для творчества послужили залежи германиевых транзисторов, пролежавших в коробке и успешно позабытыми хороший десяток лет.
Наверное немногим известен тот факт,что именно германий дает звучание максимально приближенное к ламповому. Вся советская техника до появления кремниевых полупроводников строилась либо на лампах либо на германиевых транзисторах. При всех своих минусах германий имеет очевидные плюсы перед кремнием.
Германий или кремний ?
Прилагаю в доказательство таблицу физических свойств германия и кремния.
Из таблицы видно, что подвижность электронов и дырок, продолжительность жизни электронов, а также длина свободного пробега электронов и дырок значительно выше у германия, а ширина запрещенной зоны ниже, чем у кремния.
Известно также, что падение напряжения на переходе р-n составляет 0,1 — 0,3 В, а на n-р — 0,6 — 0,7 В, из чего можно сделать вывод, что германий является гораздо лучшим проводником, чем кремний, а следовательно и каскад усиления на транзисторе p-n-p имеет значительно меньшие потери звуковой энергий, чем аналогичный на n-p-n. Возникает вопрос: почему же выпуск германиевых полупроводников был прекращен?
Прежде всего потому что по некоторым критериям Si намного предпочтительнее, поскольку може тработать при температуре до 150 градусов Цельсия, а Ge — 85. Да и частотные свойства у него гораздо лучше. Вторая причина — чисто экономическая. Запасы кремния на планете практически безграничны, в то время как германий — довольно редкий элемент, технология получения и очистки которого значительно дороже.
Принципиальняа схема усилителя
Изначально мною был построен усилитель НЧ на мощных транзисторах П210в, качеством и звучанием которого я остался очень доволен. Через некоторое время я решил соединить лампы и транзисторы.
Идея не нова и изрядно потертая. Много конструкций было найдено на просторах интернета, но из всего множества схем была найдена только одна схема лампы плюс германий, да и то как мне показалось неоправданно-мудреная.
Я решил подойти иначе к постройке задуманного усилителя взяв за основу классическую двухтактную схему, на основе которой строились все усилители со времен появления транзисторов и схему ремейк, лампа плюс полевой транзистор. Как видно из схемы ламповая часть с транзистором осталась без изменений.
Эта схема предлагается многим радиолюбителями как ламповый усилитель для наушников. В последствии оказалось очень удобно иметь ламповый усилитель НЧ для наушников и на акустику — построенный на транзисторах. Схема в особом описании не нуждается, при правильной сборке все начинает работать сразу.
Для удобства мною была поставлена кнопка на две пары контактов для отключения транзисторной части от ламповой, что в свою очередь избавило от необходимости отключать колонки от усилителя при использовании наушников.
Но при желании можно одновременно слушать и ухи и колонки — кому как нравится.
Наладка и подбор транзисторов
Несколько слов о настройке транзисторной части. Необходимо установить половину напряжения питания относительно выхода. Устанавливается подстроечным резистором,который желательно применить многооборотистый. Возможно придется подобрать резисторы в базах выходных транзисторов в пределах 150-300 ом. Эта величина зависит от буквы в серии транзистора. Вот пожалуй и вся настройка.
При данном комплекте транзисторов и источнике питания 22В, на выходе имеем около трех ватт. Конечно мощность небольшая, но этого достаточно чтобы с комфортом насладиться звучанием германиевой схемы вкупе с лампой. Можно было конечно использовать транзисторы П217 что дало бы 10 ватт мощности или же ГТ705 или ГТ806, соответственно заменив остальные транзисторы на противоположную проводимость. В таком случае пришлось бы делать два независимых источника питания.
Так как транзисторы эти прямой проводимости то в данном включении с лампой схема работать отказывается.
Немного поразмыслив пришлось пожертвовать выходной мощностью но зато избавил себя от перспективы разбирать трансформатор и мотать еще одну обмотку, по причине отсутствия подходящих трансформаторов с двумя вторичными обмотками.
Если все же кому то захочется что то по мощнее то вполне допустимо поставить две пары выходных транзисторов ГТ404. Желательно чтоб все транзисторы в схеме имели один буквенный индекс, что в свою очередь существенно упростит установку тока покоя да и вообще избавит от нежелательного перегрева выходных транзиторов.Для справки — транзистор ГТ404 имеет максимальную рассеиваемую мощность на коллекторе 0.6 Вт но хорошо отдает около 1.2 Вт при 22В.
Хотелось бы отметить еще один момент, кто то возможно захочет умощнить схему применив в выходе кремниевые транзисторы, например КТ805 или другие. Сразу оговорюсь, да, применить можно но тогда теряется вся окраска звука германиевой схемы и кроме того у вас появятся искажения типа ступенька. Кремневые транзисторы в такой схеме грешат этим недостатком, и убрать эту ступеньку не усложнив схему невозможно.
Потребуется делать цепочку смещения на базы выходных транзисторов и усложнять обратную связь.
Германий же имеет преимущество в виду отсутствия искажений типа ступенька в данной схеме включения. Усилитель работает в классе АБ. Ну вот вроде самое основное по схеме сказано.
Блок питания усилителя
Теперь перейдем к блоку питания нашего гибридного лампово-транзисторного усилителя для наушников и колонок. В качестве трансформатора можно использовать любой мощность 15-20ватт. Мною был применен ТС-20, извлеченный откуда-то на работе, не помню откуда. Все обмотки в нем уже имелись и по толку подходили что существенно упростило изготовления блока питания для УНЧ.
Для тех кто пожелает не использовать часть усилителя для наушников исключив транзистор irf630, необходимость в транзисторном стабилизаторе отпадает, поскольку сама схема оконечного усилителя не критична к хорошо отфильтрованному и стабилизированному источнику питания и работает от простейшего выпрямителя с одной емкостью в 4700 мкФ.
Фон переменного тока полностью отсутствует.
Сама же схема стабилизатора необходима для варианта с полевиком, поскольку схема линейная работающая в классе А и потребляет около 2 ампер , то ей необходима хорошая фильтрация дабы устранить фон переменного напряжения. Накал лампы тоже нужно питать постоянкой с делителем на резисторах, что изображен на схеме.
Применив все выше указанное вы избавите себя от проблемы фона переменного тока в наушниках. Есть схемы источника питания на LM317 или же на регулируемых кренках наподобие КР142ЕН8. Плюс ко всему в таких схемах используются цепочки R-C фильтров. Резисторы очень сильно греются. И еще мною было обнаружено что при использовании выпрямителя на указанных выше микросхемах, при отсутствии сигнала в наушниках наблюдается довольно сильное шипение.
Это шипение так для меня и осталось загадкой. По этому и была взята сама обычная схема на двух транзисторах. Марку стабилитронов не указал по причине того что придется подобрать три или два штуки таким образом чтоб на выходе получилось 22-27 вольт.
Больше указанной величины подымать не стоит, а то спалите германиевые транзисторы (ГТшки).
Проблему щелчков в наушниках при включении решил просто запараллелив стабилитроны емкостью в 2200 микрофарад. секрет в том что при включении напряжение на выходе блока питания появляется постепенно, в течении 20 секунд возрастает до нормального рабочего. И второй плюс — конденсатор включенный таким образом очень хорошо сглаживает пульсации на выходе блока питания(БП).
Корпус для лампового усилителя
Теперь несколько слов о корпусе. Не мудря и не изобретая нового велосипеда взял обыкновенный корпус от компьютерного CD-ROMа, последний и был выдран мною со списанного хлама на той же работе. Как видно из фотографий трансформатор находится под круглой частью корпуса (консервная банка от горошка), что само по себе является хорошим экраном.
На радиаторы закреплены выходные транзисторы через слюдяные прокладки, намазанные термопастой. Транзисторы крепятся посредством двух алюминиевых квадратных планок с дыркой по середине, куда и воткнуты с натяжением.
В качестве украшательства были применены прослойки из оргстекла, выточенные вручную и подсвечены светодиодами.
В гнезда радиоламп были воткнуты трехцветные светодиоды, плавно меняющие цвет. В конечном итоге получилась вот такя конструкция что очень симпатично светится и радует хорошим теплым звуком. Мною было собрано множество конструкций на германии и можно сказать с уверенностью что несмотря на свои недостатки в виде очень низкой рабочей частоты менее 1 МГц и максимальной полосой пропускания не выше 18КГц в унч, что ни один кремнивый, будь то транзисторный или микросхемный, с супер параметрами, усилитель не звучит так как германивый усилитель.
При наличии необходимых компонентов все в ваших руках, данная конструкция предложена как мотивация к творческой деятельности и для тех кто хочет собрать нечто подобное.
Автор: Сэм.
Сборка усилителя для наушников | Журнал Nuts & Volts
» Перейти к дополнительным материалам
В августовском номере журнала N&V была опубликована моя статья «Создайте недорогой высокопроизводительный 12-ваттный усилитель для восьмиомных динамиков».
Два усилителя очень похожи, в них используется очень обычная трехступенчатая конструкция, называемая архитектурой Лин, названная в честь Хунга С. «Джимми» Лин — инженера-электрика, который изобрел компоненты, которые обычно используются в полупроводниковых усилителях. звуковые колонки, микрофоны и наушники. Будет дополнительная статья, описывающая теорию, лежащую в основе усилителя для гарнитуры, но большая часть этого обсуждения также будет относиться к усилителю мощности, представленному ранее.
Этот проект представляет собой усилитель для гарнитуры, который может управляться проигрывателем компакт-дисков или MP3 и может управлять хорошей высококачественной гарнитурой. Моя гарнитура имеет импеданс около 32 Ом; некоторые диапазоны достигают 600 Ом. Эта схема будет управлять любой гарнитурой в этом диапазоне и выше. Некоторые аудиофилы высокого класса считают операционные усилители на интегральных схемах не очень хорошими… что-то из-за слишком большого количества транзисторов на пути прохождения сигнала.
В этой схеме используются все дискретные компоненты — не больше и не меньше, чем требуется для обеспечения широкой полосы пропускания и низкого уровня искажений. Я полагаю, кто-то возразит, что транзисторы стоимостью 2 доллара не могут звучать так же хорошо, как операционный усилитель за 10 долларов.
Я инженер-электрик на пенсии с дипломом инженера-электрика, который интересуется звуком еще со школы.
Несколько лет назад я заинтересовался полупроводниковыми усилителями и купил несколько книг на эту тему. С тех пор я построил ряд усилителей с превосходными характеристиками и очень низкой стоимостью.
Этот простой усилитель имеет очень низкий уровень искажений и ровную частотную характеристику, выходящую далеко за пределы диапазона звуковых частот. Стоимость деталей на один канал вместе с блоком питания составит около 30 долларов; второй канал добавит еще около 15 долларов.
Если вы живете в большом мегаполисе, вы можете найти все детали у местного дистрибьютора.
Если нет, я перечислил несколько источников запчастей здесь, в статье.
Этот проект прощает ошибки новичка. Конструкция проста и понятна, но его характеристики не хуже, чем у лучших имеющихся в продаже усилителей, с точки зрения низкого уровня искажений и шума, широкой частотной характеристики и высокого коэффициента демпфирования. Я также добавил регулятор тембра.
ОШИБКИ ПОСТРОЕНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ СХЕМ
Ряд экспериментаторов не преуспели в создании твердотельных усилителей. Причина в том, что короткое замыкание или неправильное подключение могут привести к мгновенному выходу из строя полупроводниковых приборов. Неправильное подключение вакуумной трубки иногда не оказывает никакого вредного воздействия, а иногда заставляет пластину раскаляться докрасна. Если вы смотрите, вы можете отключить питание и найти ошибку.
Ошибка проводки в твердотельном усилителе может привести к его мгновенному разрушению. Однако если вы тщательно изготовите этот твердотельный усилитель, он будет очень надежным.
При проверке твердотельного устройства с помощью щупа вольтметра или осциллографа проскальзывание может привести к катастрофе, поэтому будьте осторожны. Если вы все-таки поскользнетесь, транзисторы, используемые здесь, довольно недороги, так что большого вреда не будет.
Самая частая ошибка (сам делал не раз) — неправильный развод транзистора. Малосигнальные транзисторы в пластиковом корпусе типа ТО-92 обычно подключают выводами вниз и плоскостью корпуса к себе; отведения слева направо, EBC. То есть: эмиттер, база, коллектор. 2N5551 и 2N5401, используемые в этом проекте, подключаются именно в таком порядке.
Выходные транзисторы типа TO-126. С выводами вниз и этикеткой к себе, выводы слева направо ЭКБ (Эмиттер, Коллектор, База). К этим транзисторам TO-126 будут прикреплены радиаторы типа TO-220 (см.0009 Рисунок 1 ). Получите тип с отверстием для крепления транзистора с помощью винта и гайки. Убедитесь, что эти радиаторы не касаются друг друга, так как на них есть положительное и отрицательное напряжения питания.
Капелька теплоотводящего компаунда между транзистором и радиатором — это хорошо, но, вероятно, на данном этапе в этом нет необходимости.
РИСУНОК 1. Один канал, собранный на перфокарте.
Еще одна менее распространенная ошибка при подключении — перепутывание напряжения питания. Ссылаясь снова на Рисунок 1 , положительная подача вверху, а отрицательная внизу.
СООБРАЖЕНИЯ ПО ИСТОЧНИКУ ПИТАНИЯ
Регулируемые источники питания являются совершенно ненужным усложнением в этом проекте. Хорошо спроектированный усилитель, созданный с учетом отклонения источника питания, не заботится о точном напряжении источника питания. Подавление питания (способность усилителя игнорировать пульсации напряжения и изменения питающих напряжений) у этих усилителей отличное. Обычно я использую перфорированную доску для прототипов (также называемую векторной доской по названию производителя). Отверстия расположены с шагом 0,1 дюйма, что удобно для размещения деталей.
Для питания усилителя гарнитуры я предлагаю 18-вольтовый трансформатор с отводом от средней точки. Выпрямители (1N4001) очень недороги и широко доступны. Конденсаторы фильтра можно найти в нескольких излишних местах.
ПОДГОТОВКА К ПОДКЛЮЧЕНИЮ
Выходное напряжение будет примерно ±12 вольт — возможно, немного выше без нагрузки. Очень надежно соедините заземляющие концы двух конденсаторов фильтра и проведите от них короткую шину. Подключите сюда центральный отвод трансформатора. Это будет «качественная земля» для усилителя.
Земля усилителя подключается к этой точке с помощью обычного соединительного провода. Возврат гарнитуры к земле также должен быть в этой точке. Проводка гарнитуры не должна быть чем-то особенным. Подойдет обычный соединительный провод.
Конечно, вы захотите подключить к выходу разъем для гарнитуры.
КОНСТРУКЦИЯ УСИЛИТЕЛЯ
Маленькие транзисторы в Рисунок 1 с плоскостью слева — это PNP 2N5401; те, у которых плоская сторона обращена вправо, — NPN 2N5551.
Они доступны более чем в одном из источников, перечисленных здесь. Я рекомендую приобрести запас каждого из этих типов.
Номинальное напряжение здесь намного выше, чем нужно, но их можно использовать и в других конструкциях усилителей большей мощности. Я видел NPN примерно по четыре цента каждый в 100 лотах. PNP был больше похож на пять центов.
Замыкание выхода на землю не приведет к взрыву усилителя. Если усилитель вдруг выдает полное напряжение питания, он (в общем случае) не испортит пару наушников, но в любом случае не тыкайте и не щупайте усилитель с подключенными наушниками. Это просто напрашивается на неприятности.
Общий усилитель связан по постоянному току. В целях безопасности, поскольку устройство, подключенное к входу, может иметь постоянное напряжение на выходе, используется разделительный конденсатор. Можно использовать один неполярный конденсатор емкостью 22 мкФ или пару встречно-параллельных конденсаторов с обычной полярностью (также 22 мкФ).
Этот входной разделительный конденсатор (или конденсаторы) защищает усилитель в случае случайной подачи на вход значительного напряжения.
Это делает нижнюю частоту отклика 3 DB около 3 Гц. Поскольку мы не слышим намного ниже 20 Гц, этого более чем достаточно.
На куске перфорированного картона легко строить. Расположите детали так, как они изображены на Рисунок 2 , чтобы легко проверить проводку, когда закончите. Обычно я использую выводы компонентов для соединения на задней стороне платы и провода с накруткой для соединений, где провода недостаточно длинные или провода должны пересекаться друг с другом. Я их всегда паяю. Провод тонкий и имеет тонкую изоляцию, что облегчает работу на плате. Однако, если вы порежете проводник при зачистке провода, он может легко сломаться, поэтому будьте осторожны.
РИСУНОК 2. Схема усилителя .
| Транзисторы |
| Q1-5 2N5551 НПН |
| Q6-9 2N5401 ПНП |
| Q10-11 BD139 |
| Резисторы — Все 1/4 Вт 5% углеродная пленка |
Напряжение электролитического конденсатора соответствует маркировке. Конденсатор емкостью 100 пФ должен быть слюдяным или NPO-керамическим. |
РИСУНОК 3. Схема блока питания .
Соблюдайте полярность светодиода. Тот, который я использовал, имеет один более длинный вывод, который является положительным, то есть анодом. Возможно, вы захотите проверить светодиод и резистор 2,2 кОм, подключенный к источнику питания 12 В, чтобы убедиться, что у вас правильная полярность.
Проверьте напряжение на светодиоде. Должно быть около 2,1 вольта. Светодиоды разного цвета имеют разное прямое напряжение, поэтому вам, возможно, придется попробовать несколько разных типов. Эти устройства обеспечивают очень хорошие опорные напряжения. Вы можете разместить один на передней панели коробки, если вы решили построить два канала и упаковать их.
ТЕСТИРОВАНИЕ
Пока не подключайте гарнитуру. Твердотельные усилители удобны без нагрузки. НЕ подключайте и не включайте питание, когда закончите.
С помощью мультиметра проверьте сопротивление от каждого провода источника питания к земле по одному. Сопротивление менее 1 кОм или около того указывает на проблему.
Тщательно проследите проводку, чтобы не обнаружить пропущенные провода, необрезанные выводы резисторов или конденсаторов и/или случайно припаянные перемычки. Если плата лежит на рабочем столе, убедитесь, что под платой нет обрывков проводов резисторов или инструментов. Следует избегать коротких замыканий, если цепь должна работать. У меня произошел взрыв цепи из-за провода резистора на верстаке.
Обратите внимание, что при подаче питания загорается светодиод. Если выходные транзисторы нагреваются больше, чем просто слегка, или если резистор 100 Ом, включенный последовательно с коллектором выходного транзистора, нагревается, вы сделали что-то не так.
Если дыма нет, измерьте выходное напряжение относительно земли. Если оно не в пределах 20 или 30 милливольт, есть проблема. Моя макетная схема измеряет близко к 0 мВ.
Если ваш вольтметр не падает так далеко, установите его на диапазон 20 вольт или более, а затем подключите его между выходом и землей. Если стрелка не двигается, последовательно переключайтесь на более низкие диапазоны. В диапазоне одного вольта вы можете увидеть небольшое движение стрелки.
При низком напряжении подключите источник звука ко входу. CD или MP3-плеер удобен. Если у вас есть осциллограф, подключите его к выходу и отрегулируйте громкость на несколько вольт от пика до пика на выходе и обратите внимание, что пики не обрезаются.
ГАРНИТУРЫ
Гарнитуры бывают с различным сопротивлением и чувствительностью. Поиском в Интернете были найдены гарнитуры с импедансом от 600 Ом до 24 Ом.
Выходной ток этого усилителя ограничен. Он не должен повредить ни одну гарнитуру из-за высокого уровня сигнала, а выход защищен от короткого замыкания. Пользователи высококачественных гарнитур немного беспокоятся о коэффициенте демпфирования. (В аудиосистеме коэффициент демпфирования представляет собой отношение номинального импеданса громкоговорителя к импедансу источника.
)
Усилитель имеет очень низкий выходной импеданс и обеспечивает высокий коэффициент демпфирования для любой гарнитуры. Если у вас установлено низкое сопротивление, имейте в виду, что регулятор громкости должен быть установлен на низкий уровень. Я оставил усиление высоким, чтобы можно было использовать наушники с высоким импедансом. Благодаря другу я протестировал усилитель с наушниками на 32 Ом, 60 Ом и 300 Ом.
Эта конструкция обеспечивает значительную мощность с точки зрения потребностей гарнитуры. Он был сделан таким образом, чтобы он мог работать с наушниками с самым разным сопротивлением. Установите громкость на разумном уровне. Аудио не является большим хобби, если вы повредите свой слух! Если вы все сделали правильно, вы должны услышать чистый звук. Усилитель ограничивает выходной ток около 35 мА пик. Это не проблема с точки зрения сигнала, необходимого для того, чтобы гарнитура работала на высокой громкости. Теперь все, что вам нужно сделать, это построить второй канал и смонтировать усилители и блок питания в подходящем корпусе.
После надежного крепления он будет очень надежным.
Измеренное искажение при выходе трех вольт при частоте 20 Гц и частоте до 1 кГц составляет 0,0012%. Он очень мало меняется от без нагрузки до пары сотен Ом. У меня есть набор для тестирования искажений Hewlett-Packard 339A, который включает в себя генератор сигналов с очень низким уровнем искажений и анализатор. Он измеряет общее гармоническое искажение плюс шум (THD+N). 339A измеряет 0,0012%, когда выход генератора сигналов подключен непосредственно к входу анализатора; то есть показания с усилителем такие же, как и без него.
Искажение на частоте 20 кГц составляет 0,0021 % при нагрузке 1 кОм и возрастает примерно до 0,008 % при нагрузке 100 Ом. Искажение будет зависеть от импеданса вашей гарнитуры и чувствительности. Более чувствительные гарнитуры требуют меньше входной мощности и будут иметь меньше искажений.
Очевидно, что показания очень близки к пределу возможностей анализатора. Нормальный уровень прослушивания будет примерно от 0,3 до одного вольта переменного тока на гарнитуре.
Отклик снижается на 3 дБ на частоте около 600 кГц. Отклик должен выходить далеко за пределы звуковых частот, чтобы обеспечить достаточную отрицательную обратную связь на частоте 20 кГц, чтобы снизить искажения до низкого уровня. (Эта тема заслуживает отдельной статьи.)
Я думаю, можно с уверенностью сказать, что искажения будут составлять менее 0,01% в диапазоне звуковых частот при уровне громкости от нормального до громкого почти с любой подходящей гарнитурой. Искажение в некоторой степени зависит от технологии изготовления и от характеристик отдельных транзисторов.
Помните, что в следующем месяце мы обсудим теорию конструкции усилителя для этой гарнитуры. Приятного прослушивания! NV
ПЕРЕЧЕНЬ ЗАПЧАСТЕЙ
| КОЛ-ВО | ВОЗМОЖНЫЙ ИСТОЧНИК | |
|---|---|---|
| Блок питания | ||
| 1 | Трансформатор 18 вольт ТТ на один ампер | Марлин П. Джонс |
| 4 | 1N4001 диоды выпрямительные | |
| 2 | 1000 мкФ 25 В или выше | |
| Усилитель | ||
| Резисторы все 1/4 Вт 5% углеродная пленка | ||
| 1 | 47 | |
| 2 | 68 | |
| 1 | 82 | |
| 1 | 100 | |
| 2 | 120 | |
| 1 | 220 | |
| 2 | 1К | |
| 1 | 1500 | |
| 1 | 2200 | |
| 2 | 5600 | |
| 2 | 10К | |
| Транзисторы | ||
| 5 | 2N5401 | Тайда |
| 4 | 2N5551 | Тайда |
| 2 | БД139 | БГ Микро |
| Конденсаторы электролитические | ||
| 1 | 22/50 | |
| 2 | 22 на 25 или один 22 на 25 неполярный | |
| 1 | 220 на 25 | |
| Конденсатор, керамический NPO или серебряная слюда | ||
| 1 | 100 пФ при 25 или более | |
| Разное | ||
| 1 | Perfboard 0,1 в центрах отверстий | Джамеко |
| 2 | Радиаторы ТО-220 | |
| 1 | Двойной потенциометр, линейный 50K (для двух каналов) | Тайда |
| Гнездо для стереонаушников, на ваш выбор в соответствии с вашими телефонами | ||
| Выключатель питания | ||
| Предохранитель 1А | ||
| Ящик для проектов | Джеймсо | |
| Сетевой шнур | ||
| 2 | Гнезда RCA для входа | |
ИНФОРМАЦИЯ О ПОСТАВЩИКЕ
Вся электроника — Van Nuys, CA.
Имеет наборы резисторов и конденсаторов с несколькими номиналами.
www.allelectronics.com
Allied Electronics предлагает хороший выбор трансформаторов.
www.alliedelec.com
B&D Enterprises предлагает труднодоступные полупроводники.
www.bdent.com
BG Micro находится в Гарланде, штат Техас. У них есть лишние конденсаторы, диоды и т. д. BD139 доступны в BG Micro примерно по 40 центов каждый.
www.bgmicro.com
Digi-Key находится в Thief River Falls, Миннесота. У них вроде все есть.
www.digikey.com
Компания Jameco в Сан-Хосе, штат Калифорния, ориентирована на любителей. Векторную доску можно приобрести в Jameco.
www.jameco.com
Marlin P. Jones во Флориде предлагает хороший выбор трансформаторов. У них есть один на один ампер за 4,9 доллара.5. В вашем местном магазине RadioShack такой же может быть примерно по той же цене, если вы включаете стоимость доставки.
www.mpja.com
Mouser больше занимается промышленным производством, но у него есть много хороших продуктов.
www.mouser.com
Tayda предлагает модели 2N5551 и 2N5401 по очень низким ценам. Обратите внимание, что этот поставщик находится в Бангкоке, Таиланд, но цены очень низкие, а доставка не дорогая, если вы не спешите. Я получаю заказы от них менее чем за 10 дней. У них ограниченный выбор товаров.
www.taydaelectronics.com
Соберите усилитель для наушников — в 3 раза больше!
» Перейти к разделу «Дополнительно»
Бывают ситуации, когда требуется низкий выходной импеданс наушников. В этой статье обсуждаются три различные версии усилителей для наушников, подходящие для вашего конкретного применения: стереоусилитель, управляемый по линии электропередачи; моноусилитель на батарейках для набора кристаллов; и усилитель на батарейках для керамического картриджа.
Усилитель для наушников — это относительно маломощный усилитель, который повышает низковольтный аудиосигнал от устройства-источника (будь то проигрыватель, ПК или смартфон) до достаточного уровня, чтобы его можно было преобразовать (или преобразовать) в звуковые волны.
динамиками внутри наушников.
Усилитель предназначен для приема слабого электрического сигнала и его увеличения или усиления. В случае предварительного усилителя сигнал должен быть достаточно усилен, чтобы его мог принять усилитель мощности. В случае усилителя мощности сигнал должен быть увеличен гораздо больше; достаточно для питания громкоговорителя.
Когда нам нужен усилитель для наушников? Бывают ситуации, когда требуется низкий выходной импеданс наушников.
Современные наушники с майларовой диафрагмой имеют импеданс около 100 Ом. Хотя некоторые наушники Mylar очень дорогие, их можно найти всего за 5 долларов. Устройствам с линейными выходами требуется усилитель для подключения наушников. Это включает в себя CD-деку, DVD-деку, кассетную деку, выход компьютера и любое другое устройство с линейными выходами.
Портативные устройства, такие как проигрыватели компакт-дисков, проигрыватели DVD или кассетные магнитофоны, уже имеют выход с низким импедансом и не нуждаются в дополнительном усилении.
Если подключить наушники к линейному выходу, то вы что-то услышите, но мощности для нормального управления телефонами не хватит. Также возможны искажения из-за большой нагрузки на выходе. Вы можете использовать усилитель, предназначенный для управления динамиком. Однако такие усилители относительно велики и громоздки для использования с телефонами. Также в телефонах может быть слышен гул и шум, который не слышен в динамиках.
Там, где линейные выходы легко управляют входом 10 кОм, бывают ситуации, когда вход на усилитель для наушников должен быть больше. Одним из таких приложений является хрустальное радио.
Традиционно кварцевые наборы подключались к наушникам с импедансом около 4000 Ом. При таком импедансе нагрузка на набор кристаллов была достаточно низкой, чтобы набор мог обеспечить достаточно узкую полосу пропускания. Такие наушники больше не продаются, разве что по высокой цене как антиквариат.
С 100-омными современными наушниками сомнительно, что кварцевый набор вообще будет работать.
Таким образом, требуется усилитель с более высоким входным сопротивлением, чем 100 Ом, а также с низким выходным сопротивлением. Также желательна работа от аккумулятора, чтобы на набор кристаллов не влияла линия электропередач. В прошлом применение, где требовался высокий входной импеданс, заключалось в усилении выходного сигнала керамического картриджа в проигрывателе виниловых пластинок.
Стереоусилитель, управляемый по линии электропередачи
В этом первом из трех усилителей для наушников используются две интегральные схемы питания звука LM386. Чипы рассчитаны на подачу 300 мВт на динамики. Входное сопротивление с указанным регулятором громкости составляет 10 кОм. Этот усилитель идеально подходит для подключения к линейным выходам.
Для большинства применений достаточно коэффициента усиления по напряжению, равного единице (0 дБ). Коэффициент усиления по напряжению микросхемы LM386 равен 20 (26 дБ), поэтому для большинства приложений регулятор громкости придется убавить.
Схема показана на Рисунок 1 .
| Р1, Р3 | Потенциометр 10 кОм |
| Р2, Р4 | Резистор 10 Ом 1/4 Вт |
| С1, С4 | Электролитический конденсатор 10 мкФ 16 В |
| С2, С5 | Керамический конденсатор 0,047 мкФ, 50 В |
| С3, С6 | Электролитический конденсатор 470 мкФ 16 В |
| С7, С8 | Электролитический конденсатор 4700 мкФ 16 В |
| ИС1, ИС2 | Усилитель мощности звука LM386 |
| ИК3 | Регулятор напряжения 78L12 |
| В1 | Мостовой выпрямитель DB101 |
| Разное | Два аудиоразъема, 1/4-дюймовый стереоразъем, трансформатор 12 В переменного тока, печатная плата |
РИСУНОК 1. Схема и список деталей стереоусилителя LM386.
Завершенная схема показана на Рисунок 2 .
РИСУНОК 2. Стереоусилитель LM386.
Схема печатной платы (PCB) показана на рис. 3 вместе с руководством по размещению деталей на рис. 4 . (Файлы шаблонов печатных плат включены в загружаемые файлы.) Этот усилитель питается от 12-вольтового трансформатора. Это избавляет от необходимости замены батарей.
РИСУНОК 3. Схема печатной платы стереоусилителя LM386; вид сбоку припоя.
РИСУНОК 4. Схема расположения деталей стереоусилителя LM386.
Моноусилитель с батарейным питанием для набора кристаллов
Этот усилитель имеет входное сопротивление 45 кОм и питается от двух девятивольтовых батарей, чтобы изолировать набор кристаллов от линии электропередачи. Усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению 2,7 (8,6 дБ), поэтому он обеспечивает большую громкость, чем старые телефоны с сопротивлением 4000 Ом.
Схема в Рисунок 5 . Этот усилитель использует токовое смещение зеркала, которое является относительно новым методом. Резисторы R6 и R7 номиналом 100 Ом предназначены для измерения тока выходных транзисторов.
| Р1 | Потенциометр 100K |
| Р2 | Резистор 82K 1/4 Вт |
| Р3 | Резистор 220K 1/4 Вт |
| Р4, Р5 | Резистор 10 кОм 1/4 Вт |
| Р6, Р7 | Резистор 100 Ом 1/4 Вт |
| Р8 | Резистор 47 Ом 1/4 Вт |
| С1 | Керамический конденсатор 0,01 мкФ, 50 В |
| С2, С3 | Электролитический конденсатор 10 мкФ 16 В |
| С4 | Керамический конденсатор 0,047 мкФ, 50 В |
| IC1 | Операционный усилитель LF351 |
| ТР1, ТР3 | Транзистор 2N3904 |
| ТР2, ТР4 | Транзистор 2N3906 |
| В1, В2 | Аккумулятор на 9 вольт |
| Дж1 | 1/4-дюймовый стереоразъем, переключатель DPDT, держатель батареи |
РИСУНОК 5.
Схема и список деталей моноусилителя с батарейным питанием.
Этот усилитель можно использовать для любого приложения, для которого когда-то требовались телефоны с сопротивлением 4000 Ом. Готовый усилитель вместе с набором кристаллов показан на рис. 9.0009 Рисунок 6 .
РИСУНОК 6. Моноусилитель с батарейным питанием и набором кристаллов.
Шаблон печатной платы находится в рис. 7 , а схема размещения деталей — в рис. 8 .
РИСУНОК 7. Плата монофонического усилителя с батарейным питанием.
РИСУНОК 8. Схема расположения деталей моноусилителя с батарейным питанием.
Усилитель на батарейках для керамического картриджа
Я сконструировал этот усилитель в 1959 году с использованием германиевых транзисторов, которые в то время были единственным доступным типом. Стереовиниловая пластинка стала доступна в 1958 году.
В 1959 году не у многих людей была качественная стереофоническая акустическая система.
С помощью этого простого четырехтранзисторного усилителя, проигрывателя с керамическим стереофоническим картриджем и запасных армейских наушников вы могли слушать «новые» стереозаписи. Я до сих пор слушаю виниловые пластинки с этой системой.
Схема этого стереоусилителя находится в Рисунок 9 .
| Р1, Р4 | Аудиопотенциометр 1 МОм |
| Р2, Р5 | Резистор 2,2 МОм 1/4 Вт |
| Р3, Р6 | Резистор 100 Ом 1/4 Вт |
| С1, С2 | Конденсатор 1,5 мкФ 16 В |
| ТР1, ТР3 | Германиевый транзистор CK722 (может заменить 2N3906) |
| ТР2, ТР4 | Германиевый транзистор 2N35 (может заменить 2N3904) |
| Разное | Две батареи типа C, держатель батареи, два аудиоразъема, 1/4-дюймовый стереоразъем для наушников, выключатель питания |
РИСУНОК 9.
Перечень деталей усилителя с батарейным питанием для керамического картриджа.
Поскольку два усилителя потребляют ток около 18 мА, они питаются от двух батарей типа C. Батарейки АА будут работать, но быстро разряжаются.
Этот усилитель пропускает постоянный ток (около 9 мА) через наушники. Это часто делалось со старыми наушниками на 4000 Ом, но я не знал, будет ли это работать с современными версиями. Как оказалось, это работает хорошо.
Этот усилитель имеет входное сопротивление 270 кОм. Хотя он был предназначен для керамического картриджа, его можно использовать для многих из тех же приложений, что и первый усилитель, обсуждаемый здесь.
Коэффициент усиления по напряжению равен единице (0 дБ), поэтому выходное напряжение не может превышать входное напряжение. Этого достаточно для большинства приложений. Выходной ток, однако, во много раз превышает входной ток. Таким образом, усилитель имеет усиление по мощности.
Я рекомендую собрать этот усилитель, используя какую-либо систему прототипирования.
