Схема усилителя для наушников на оу с удвоенным выходным током. Прецизионный усилитель для наушников

Усилитель был собран под влиянием хороших отзывов про микросхемы TPA6120. Было сделано сразу два экземпляра, потому что хотелось проверить, является ли обоснованным мнение о важности пассивных радиоэлементов, влияющих на звучание усилителя. Один с дорогими подобранными деталями, второй из "мусора".

Схема усилителя

Результаты соответствуют прогнозам. Никакой разницы не слышно. Так что желающие изготовить усилитель на TPA6120 могут спокойно строить схему из дешевых деталей. Проверялось на NE5532, OPA 2134, OPA2604, TL082.

Индикатор уровня

1. R1-2 = 10Kohm
2. R3-4 = 10Kohm
3. R5-8-9 = 1Kohm
4. R6 = 330Kohm
5. R7 = 62Kohm
6. C1 = 100uF 25V
7. C2-5 = 10uF 25V
8. C3-4 = 100nF 100V
9. C6 = 1uF 25V
10. D1-19 = LED 3
11. D20-21 = 1N4148
12. IC1 = TL 072
13. IC2 = LM3915
14. IC3 = LM3916
15. TR1 = 47Kohm

Индикатор в виде 2-х полос на зеленых и красных светодиодах. Он радует глаз с одной стороны и заполняет место на передней панели УНЧ с другой. При наладке пришлось уменьшить питание светодиодов, потому что они слишком ярко светили.

Блок питания

Усилитель питается напряжением +/-12 В, регулируемый блок питания собран на LM317, LM337. Сопротивлением 32 Ома наушники легко подключить, хуже будет с сопротивлением 300 Ом или больше. Регулировка тембра звука должна быть или на качественных микросхемах, либо ничего не ставьте по тембрам вообще. Жаль будет портить параметры этого усилителя низкокачественным регулятором НЧ-ВЧ.

Некоторые операционные усилители не могут быть запитаны напряжением выше чем +/-12 В. А TPA6120 требуют напряжение +-16V, именно поэтому решено было ввести возможность регулировки для настройки. Хотя лучше отказаться от LM-ок вообще.
Корпус от старого тюнера СТВ, передняя панель - это кусок пластика покрашенный лаком из баллончика. Все детали были в наличии, только TPA6120 пришлось купить. Проверялся УНЧ с наушниками Sennheiser HD202, HD595, Philips SBCHP1000.

Неудовлетворённость качеством воспроизведения музыкальных композиций звуковой картой компьютера заставило взяться за изготовление настольного усилителя. Решил, что это будет простой самодельный усилитель для наушников, собранный по классической схеме на одном .

Однако есть замечание. Этот усилитель подходящим будет только в том случае, когда входной сигнал не требует усиления по напряжению (например, выход достаточной силы дают МП3 плеер или компьютер). Также, любой шум, возникающий в блоке питания, будет идти прямо через усилитель. По этой причине, необходимо использовать только стабилизированный источник питания. Диапазон выходного напряжения 10-20 В и ток 750 мА. Здесь используется N-канальный МОП - транзистор с обратным диодом для работы в ключевом и линейном режиме IRF610. В процессе изготовления усилителя было опробовано применение и других транзисторов: IRF510, IRF611, IRF612 и IRF710, все без исключения работали хорошо. Рекомендую не использовать IRF530 и IRF540 (обычно встречаются в источниках питания). Используемый LM317 - стабилизатор с регулируемым выходным напряжением позволяет очень точно настроить выходные параметры блока питания.

Так как этот усилитель будет находиться на рабочем столе в производственном офисе, он должен обязательно вписываться в рабочую обстановку. Повезло, что имелся вышедший из строя внешний CD-ROM, его дизайн подходил идеально. К тому же в его корпусе уже имелся выключатель, адаптер питания, розетка RCA и входы на задней панели, а также разъем для наушников на передней панели.

При изготовлении усилителя были использованы только те электронные компоненты и комплектующие, которые имелись в наличии. Обычные резисторы и плёночные конденсаторы. Конденсаторы ёмкостью 1 мкФ, 0.47 мкФ и 0,1 мкФ полипропиленовые. Но никто не мешает использовать и более качественные детали.

Радиаторы охлаждения имеют сравнительно небольшой объём охлаждающей площади, но обращаю внимание на то, что они прикручены напрямую к металлическому корпусу, который также принимает участие в рассевании тепла. Объём меньшего по размеру радиатора примерно 1,75 квадратного дюйма. Обязательно изолировать MOSFET и регулятор от радиаторов.

Работа усилителя была опробована при помощи регулируемого блока питания, он включался на низком напряжении. Смещение задается при помощи переменного резистора сопротивлением 100 кОм. Усилитель показал хорошую работу во всём интервале напряжения от 10 до 20 В, но всё же именно качественное воспроизведение звука начиналось при напряжении питания более 13 вольт.

Далее работа усилителя была проверены при помощи USB осциллографа. Это DSO-2150 с 60 МГц пропускной способностью и максимальной частотой дискретизации 150 мк/с. Увиденная синусоида показала себе с лучшей стороны от 20 Гц до 20 кГц.

Меандр 100 Гц

Прямоугольный 4800 Гц

Зелёного цвета входной сигнал, а желтый выходной. Мощность сигнала моего генератора не велика и это отражается на качестве исходных волн. Если сравнивать входное напряжение и выходное напряжение вы увидите, что коэффициент усиления цепи составляет около 0,8. Видно, что при 100 Гц присутствует легкий наклон. Наклон постепенно уменьшается, а частота увеличивается и за его пределами около 300 Гц квадрат волнового отклика отличный до 20 кГц - предела сигнала генератора. Поскольку музыка состоит в основном из синусоид это не проблема. Так как для регулировки громкости будут использоваться МП-3 плеер или компьютер, нет необходимости в потенциометре. Ещё один УНЧ, но уже с применением ламп, можно .

Давно хотел сделать отдельный усилитель для наушников - все не было времени, хотя наушники уже купил как два года. Ничего особенного, Sennheiser HD 558, но звук выдают на приемлемом для меня уровне.
Пересмотрел множество схем и перечитал кучу информации и форумов. Хотелось, чтобы схема была простой и качественной по звуку. Размышляя, чего хочу, пришел к выводу, что для наушников нужна относительно небольшая мощность и должен подойти какой-нибудь умощнённый транзисторами ОУ или же просто мощный ОУ с низким THD+N, так сказать «драйвер». И вот подвернулась микруха от TI, специально предназначенная для этих целей, TPA6120.

По своей сути представляющая собой весьма мощный и очень быстродействующий ОУ с чудовищно низким THD+N (ну по крайней мере для меня). Немного полазив в гугле по поводу различных включений микросхемы и конструкций нашёл для себя неплохой вариант на одном сайте чешского радиолюбителя Павла Ружички (Pavel Ruzicka). Микруха включена по неинвертирующей схеме, на входе 50 кОм потенциометр известной японской фирмы ALPS . Решил реализовать именно такой вариант.

Схема наушникового усилителя на TPA6120 и БП

Мой вариант схемы

Блок питания

Этот страшный PowerPAD побеждён

Начал искать необходимые комплектующие, сразу стало понятно, что TPA6120 у местных нет, не говоря уже об ALPSе. Великий китайский Брат выручает в очередной раз, заказал микросхему TPA6120 и потенциометр ALPS на Алиэкспресс .
У местных купил корпус, трансформатор и остальную мелочь. После того как всё было на руках прошло ещё 4 месяца прежде чем взял в руки… утюг.

Попробовал такой предложенный вариант: сверлится отверстие 1,5 мм, берётся медная проволока, лудиться и накручивается спиралькой вокруг сверла 0,8 мм (я вокруг иголки намотал) длиной 2-3 см. Позиционируется и прихватывается микросхема, спиралька опускается в отверстие и жарится это всё 40-ватным паяльником, естественно с добавлением припоя и флюса. Цель - не просто припаять спиральку, но и чтобы края площадки PowerPAD-а также припаялись к печатной плате.

Вот она, моя система охлаждения для TPA6120. Видите странную «пружинку» в центре?

Звучание

Итого

Сегодня найти в розничной торговле нужный усилитель, удовлетворяющий все ваши требования очень непросто, да и стоимость его будет приличная. Намного дешевле будет сделать усилитель для наушников своими руками, а мы постараемся подробно рассказать обо всех необходимых этапах работ.

В интернете можно найти множество разнообразных предложений, но мы остановились на самой простой и действенной схеме усилителя на основе TDA 2003.

Собранный портативный усилитель для наушников работает по классу A , а коэффициент усиления у него около 18 единиц — такая мощность удовлетворит самого привередливого меломана. На некоторых форумах в интернете продвинутые радиолюбители весьма положительно отзываются об этом чипе и представленной схеме, поэтому после сборки в вашем активе окажется весьма качественный усилитель для наушников. Звуковой ряд, по заверению тех, кто уже сделал для себя лично аналогичное изделие, достоин похвал: даже низкие тембры передаются в полном объеме без искажений - отдельно собирать УНЧ (усилитель низких частот) нет необходимости.

На транзисторах

Такая схема выглядит просто, но в эксплуатации, по заверению специалистов, она весьма привередливая - все зависит от основных параметров выбранных вами резисторов и конденсаторов. Размеры ее тоже громоздкие - как правило, все радиолюбители используют простую двухкаскадную конструкцию на двух транзисторах. Часто используемые - это КТ 315 или им подобные, из таких устройств можно делать все, что угодно, и усилитель звука для наушников, в том числе.

Недостатки:

• необходима подборка точного напряжения питания для коллектора, базы и эмиттера:
• к базе должны подходить два типа напряжений: отрицательное и положительное по отдельным линиям с установкой сопротивления;
• для обеспечения номинального напряжения нужно специально подбирать резисторы.

Эта конструкция привередлива и к питанию - нужно не менее 5 V для ее стабильной работы.

Двухкаскадная конструкция на двух транзисторах

Используем микросхемы

При использовании аналогичных изделий можно получить следующие характеристики: напряжение питания будет в интервале 1,8-15 вольт, при этом выходная мощность - до 1,5 Вт. Вся конструкция свободно помещается на сравнительно небольшой плате с габаритами 100х150 мм.

После выполнения всех работ по сборке усилителя для наушников, при желании, некоторые пользователи подключают небольшие колонки от стационарного компьютера.

Перед тем, как сделать усилитель для наушников, необходимо обойти несколько магазинов, торгующих радиодеталями, и приобрести:

• основная микросхема - tda 2822;
• резистор переменного типа : с постоянным номиналом 4,7 ком - 2 ед. и один на 10 ком;
• конденсаторы 10 мкф - 2 шт.;
• неполярные конденсаторы пленочного типа с емкостью 100нф - 3 шт.;
• два гнезда для подключения - диаметр 3,5 мм;
• элементы питания;
• фольгированный материал определенного размера;
• подходящий по габаритам корпус.

Размечаем будущее положение деталей на плате, предварительно распечатав на принтере рисунок по специальной технологии, о которой поговорим ниже.

Положение деталей на плате

Изготавливаем плату

Печатное изделие - главное, если вы хотите сделать высококачественный усилитель. Только при ее наличии ваше изделие будет работать стабильно. Сделать ее в домашних условиях можно без проблем, если знать тонкости ЛУТ технологии - это перенос рисунка стандартной платы при помощи лазерного принтера и обыкновенного утюга.

Для осуществления задуманного воспользуемся программой Sprint-Layout 6.0 - русская версия, она имеет в активе около 4,6 тысячи макросов. Ее отличительные черты:

• все справочные данные на русском языке;
• надписи на плате можно делать кириллицей;
• идеально подходит для оперативной системы windows 7;
• интерфейс программы изменен для начинающих пользователей;
• работать можно с любого компьютерного устройства, сохраняется на флешке, не оставляет следов в любой системе.

Изображение распечатывают только на глянцевую бумагу, можно использовать различные буклеты, которые раздают в переходах метро и торговых комплексах.

Некоторые радиолюбители используют тонкую глянцевую фотобумагу - в этом случае отпечаток получается более качественный.

Печатать необходимо на максимуме, тогда копия будет качественная - весь рисунок должен четко просматриваться. После этого накладываем его на обезжиренную плату и проглаживаем утюгом, выставленным на третью позицию мощности, несколько минут. Для фотобумаги хватит полминуты.

Затем надо произвести травление - для этого используем раствор хлорного железа, считающийся специалистами оптимальным вариантом. При помощи ацетона очищаем медные дорожки от оставшейся краски и начинаем их лужение. Чтобы все получилось хорошо, лучше использовать сплав Розе, который изобрел германский химик - поэтому он и назван его фамилией.

Состав сплава: олово и свинец по 25%, а остальной объем занимает висмут - пары его чрезвычайно ядовиты, поэтому весь процесс нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении.

Несколько гранул этого сплава опускаем в приготовленную емкость с водой (обязательно с плоским и ровным дном) и ждем полного их расплавления. Потом кладем пластину рисунком вниз и водим ею по днищу с расплавленными гранулами. Мягкой губкой удаляем разводы и лишние наплывы на дорожках.

Монтаж усилителя

Чтобы ничего не перепутать, с обратной стороны наносим по такой же технологии монтажную схему . После просверливания необходимых отверстий в плате, начинаем монтаж всех деталей. На фотографии готовая плата с деталями установлена в подготовленный корпус.

На торцевые панели, прежде чем крепить их на корпусе, необходимо нанести разметку - для этого можно использовать программу Фотошоп, где несложно нарисовать любую композицию, где будут названия гнезд и все нужные обозначения. Затем делаем распечатку рисунков при помощи принтера на тонкую с глянцевой поверхностью фотобумагу, которую наклеиваем на панели с уже проделанными технологическими отверстиями и обработанные ацетоном для обезжиривания. Клей используем столярный.

Панели необходимо положить под мощный пресс массой около 20 кг на 24 часа, чтобы качество склеивания было идеальное. Затем ламинируем поверхность панелей специальной термической пленкой, используя домашний утюг и лист чистой бумаги.

Осталось только установить на корпус крышку и боковые панели — и усилитель готов для эксплуатации. Проверка изделия показала, что усиление звучания отменное: звук довольно чистый, а если прослушивать качественные записи, то его можно даже охарактеризовать как хрустальный, что для самопального устройства весьма неплохо. Слышны все инструменты, басы отличные без дребезжания, а величина громкости такая, что можно оглохнуть.

Теперь по стоимости: все расходы на приобретение деталей и материалов при подсчете оказались не более одной тысячи рублей, а самый дешевый усилитель заводского исполнения стоит от 2,5 тыс. р., не говоря уже об отличного качества изделиях, чья стоимость исчисляется несколькими десятками тысяч рублей.

Высокотехнологичный корпус из изоленты. Изначально плату делал под термоусадочную трубку - но буквально миллиметра не хватило, не влезло. Ну, тем не менее, мне нравится.

Цена вопроса

Итого - это ровно 11.06 рубля для меня, и порядка 61.06 рублей если все покупать:-)

Результаты

Решить эту проблему можно или избавившись от звукового подключения (USB DAC) или от питания (аккумулятор или другой блок питания). Использование блока питания с USB выходом меня полностью устроило в связи с тем что они везде есть и стандартны.

Конечный результат - выше любых ожиданий. Никаких нареканий на качество, абсолютный 0 шума, комфортный уровень громкости - от 22 до 40%, и запас для «вытягивания» тихих записей. Звук смачнее (главное помнить, что басы тут от 0Гц) и все такое, да и вообще - аудиодевайсы сделанные своими руками всегда особенно хорошо звучат:-)

От готовых китайских девайсов (вроде того-же FiiO E3) отличает более низкая цена (sic!), сборка с комплектующими «с запасом», отсутствие конденсаторов в аудио тракте, большая мощность при работе с высокоомными наушниками (300 Ом) за счет более высокого напряжения питания ну и качество звука в теории обещает быть выше (на практике я бы вероятно не услышал разницы).

PS. Как я выше упоминал - усилитель нужен не для того чтобы портить себе слух сверхвысокой громкостью (не говоря уже о порванных наушниках ), а для раскачки «тяжелых» наушников с низкой чувствительностью, если выход звуковой карты слишком дохлый. Ну и тихие записи / фильмы вытягивать без софта…

PS2. Отрыв плюсов от «добавлено в избранное» в 4 раза, рекорд:-)