Самодельный усилитель к наушникам

Усилитель для наушников, чуть сложнее

Проапгрейдил недавно компьютер на LGA2011, на коробке от относительно недешевой платы красовалась надпись «супер пупер звук, 110Дб вся фигня». Отлично подумал я, хороший звук никогда не помешает. Следующие 2 дня я неистово гнал железо, и все было хорошо. А потом вернулся к обычной работе, и естественно, к рабочей музыке. Тихо. Нет. ТИХО! 100% громкости едва хватало для комфортной громкости с моими обычными 32-х омными наушниками (Sennheiser HD 448, отличающихся не самой высокой чувствительностью), а если запись была сделана с низким уровнем сигнала — то хоть волосы вырывай.

От безысходности начал было даже слушать через bluetooth A2DP адаптор, но само собой и качество и аккумуляторы (

6 часов) вгоняли в печаль…

Стало ясно что жить так больше нельзя.

Но отступим на 3 месяца назад: Покупал я детали для моего MP3-плеера в terraelectronica, который должен был наконец заменить мой iPod, и проходясь по списку микросхем для аудиотехники (сортировка по наличию и цене) увидел в начале списка MAX9724 по феноменальной цене в 7.78 рублей. Хоть это и был специализированный усилитель для наушников, мне он по тому проекту был не нужен — купленный аудиокодек уже выдавал сигнал нужного для наушников уровня. Ну, решил я, куплю про запас штучек 5, мало ли где пригодится, тем более с такой ценой…

Итак, наши Design goals для усилителя

1. Все должно собираться из того что есть, чтобы решить проблему «сегодня» (супердорогие операционные усилители отпадают)
2. Питание строго от USB, никаких нестандартных блоков питания и тем более батареек
3. Качество должно быть лучше того, что может услышать человек
4. Как следствие из пункта 3 — конденсаторы на пути аудио-сигнала — это проблема (хоть и решаемая). Пленочные конденсаторы дорогие и редкие, а с электролитами тут всегда непросто.
5. Отсутствие потенциометра регулятора громкости — они шумят (при вращении / просто от старости) и вообще ненадежны.

Существующие конструкции:

1. Вот например недавняя статья Усилитель для наушников просто и быстро — в статье тактично опущен вопрос с питанием :-) Также, после чтения соответствующих статей понятно, что на операционных усилителях строить нормальные усилители не просто — много нюансов (впроде самовозбуждения, смещения 0, входящего тока и ограничений на входное сопротивление). Ну и в целом — операционные усилители требуют двухполярного питания, из USB его делать — нужна еще одна микросхема и отладка.

2. USB-ЦАП также отпадают из-за доступности и в целом «железная» звуковая карта мне больше нравится.

3. Готовые портативные усилители — помимо ожидания, нужно верить, что там внутри ни на чем не сэкономили. Кстати чип внутри этого FiiO E3 — функциональный аналог того что у меня, разница в том, что MAX9724 может от 5В работать, а LM4917 — 3.3В максимум (что также ограничивает применимость для 300-омных наушников).

Решение

Очевидно, я достал свою MAX9724 — содержит внутри генератор двухполярного напряжения (делает -5В из 5В) и 2 операционных усилителя, заточенные под усиление звука. По качеству — искажения THD+N по типовой схеме включения в моих условиях порядка 0.04% (не каждый услышит искажения даже в 0.5%). Схема не требует наличия конденсаторов на выходе, т.к. сигнал усиливается сразу «относительно земли» — что резко снижает количество возможных мест потери качества.

Этот уровень искажений (0.04%) можно еще снизить — в типовой схеме 2 конденсатора генератора отрицательного напряжения с номиналом 1мкф, и по графику при повышении емкости до 2.2мкф существенное снижение искажений. Я поставил около 20мкф керамических конденсаторов во все 3 места (генератор напряжения + питание), и думаю могу рассчитывать на параметры лучше, чем в типовой схеме


Схема простая как валенок. Стоит обратить внимание только на резисторы, они задают коэффициент усиления, в данном случае 2 (20кОм/10кОм). Если у вас наушники на 150-300 ом, можно поставить 40ком вместо 20, тогда максимальный размах сигнала на выходе усилителя будет 8В, чего должно хватить с запасом. Также на схеме в даташите указаны конденсаторы на входе — их я убрал, т.к. из моей звуковой карты уже идет сигнал относительно нуля, и срезать лишние низы/вносить искажения конденсаторами мне ни к чему. Как результат — усилитель усиливает сигналы от 0Гц (но конечно звуковая карта имеет свои ограничения).


Односторонняя разводка тривиальна, стоит обратить внимание только на 2 перемычки, а также то, что разъемы USB и аудио на «обратной» стороне платы.

Собираем


Микросхема хоть и выглядит хардкорной, легко паяется с помощью магии поверхностного натяжения (все мажем жидким флюсом ЛТИ-120, и припой сам залезает только на ножки). Конденсаторы тут со сломанного компьютерного железа — в аудиотракт их конечно ставить нельзя, но для питания все ок. В каждое из трех мест — кучка больших (по 4.7-10мкФ), и 1 маленький (0.1мкФ) — чтобы их резонансные частоты не совпадали.


Схема получилась весьма компактная. Конденсатор в центре — подключен на питание 5В от USB. При подключении к порту компьютера 1000мкФ конечно перебор, стандарт разрешает только 10мкФ, но обычно все работает.


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

30 рублей макс.)
Разъемы — 0 (если покупать,

Читайте также:
Динамическая головка

20-30 рублей )
Изолента для хайтек корпуса — 1 рубль

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

Результаты

Конечно, я сразу наткнулся на известную проблему: при работе с аудио к одной земле нельзя подключаться в двух местах (земля USB и земля звукового разъема). В этом случае по земле пролазят помехи, которые отфильтровать невозможно, и никакой стабилизатор питания тут не поможет. (проблема в том, что у USB — свой уровень земли, у звука — свой, и у нашей платы свой. В зависимости от потребляемого тока земля приподнимается везде по разному и это дает неустранимую помеху).

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 :-)

Усилитель для наушников своими руками

Привет всем любителям самоделок. Все мы любим послушать музыку в наушниках, так как не всегда есть возможность включить ее в колонках, особенно в позднее время суток или в общественном транспорте. Но не всегда само качество звучания бывает достаточно хорошим, одним из признаков этого является встроенный усилитель в устройстве воспроизведения, будь то телефон или же компьютер, ноутбук. В данной статье я расскажу, как сделать усилитель для наушников своими руками, в сборке которого поможет кит-набор, заказать его можно будет по ссылке в конце статьи.

Перед тем, как прочитать статью, предлагаю посмотреть видео, в котором подробно показан весь процесс сборки и проверка усилителя в работе.

Для того, чтобы сделать усилитель для наушников своими руками, понадобится:
* Паяльник, флюс, припой
* Приспособление для пайки “третья рука”
* Бокорезы
* Растворитель 646 или бензин “калоша”
* Блок питания с выходным напряжением 12 В
* Наушники, телефон или иное устройство воспроизведения

Шаг первый.
Данный кит-набор поставляется с двухсторонней печатной платой, ее качество весьма хорошее и имеет металлизированные отверстия. Также для удобства сборки предусмотрена инструкция, где показана схема усилителя и номиналы компонентов для правильной установки на плате.





На этом усилитель для наушников можно считать готовым, осталось его протестировать.

Шаг четвертый.
Для полноценной работы усилителя требуется питание 12 В. В гнездо подключаем блок питания через штекер и вставляем штекер 3.5 мм Jack с двух сторон, один идет в телефон, другой в усилитель, в гнездо с надписью OUT вставляем штекер от наушников и наслаждаемся качественным звучанием. Регулирование громкости осуществляется поворотом ручки переменного резистора.

На этом у меня все, данный кит-набор будет полезен тем, кто хочет усилить звук в своих наушниках, если родного предусилителя устройства не хватает, а также даст немного опыта в сборке радиоконструкторов.

Всем спасибо за внимание и творческих успехов.

Простейший HI-FI усилитель для наушников

Простейший и в тоже время высококачественный, очень стабильный усилитель для наушников.

Как то друг попросил собрать ему усилитель для наушников… А купить? Зарплаты севера не хватает? А ты в курсе его стоимости? – ответил он мне. Н-дааа. Меньше 10 рублей нормальных нет.

Х… с тобой – ответил Я и плюнул ему на сапог, но попал себе на ботинок. Только Я делаю всю разработку, собираю электронную начинку, провожу монтаж, а Ты делаешь под него красивый коробок, ручки, ножки, да и вообще – токарь Ты или где? – весь марафет на тебе. На том и порешили.

Здесь Я вынужден сделать еще одно лирическое отступление. Работая в лаборатории времени было много. И мы время от времени пытались повторять конструкции из журналов РАДИО. Но все схемы там были с подвохом. То транзистор с другой проводимостью нарисуют, то резистор вместо кОм – омным сделают. А через 2 журнала – Ах простите, ошибочка… Питается схемка напряженьицем не 220 В, а 22 В (когда полыхнуло уже все пару раз). Да, последний случай специально утрирован, а то подумаете, что там одни бездари работали.

Поэтому повторять нужно реальные схемы (кусочки от усилителей или магнитофонов). Вот и здесь хочу показать схему, использовавшуюся во множестве магнитофонов, таких как Яуза МП-221С, Романтика МДП-225С или Иссык-куль МПК 101-1С с небольшими вариациями.

Читайте также:
Усилитель на 10 ватт

Яуза МП-221С:

Иссык-Куль-101-1С:

Романтика МДП-225С:

Реальная схема, собранная мной, является гибридом представленных выше схем

С2 и С3 должны быть одинаковы, при чём, чем они больше, тем меньшую ВЧ частоту пропускает микросхема. К примеру, в кассетном магнитофоне стояли 22 пФ, но и совсем без коррекции оставлять усилитель нельзя!

С1=0,68 мкФ до 2 мкФ (чем больше, тем более низкую частоту будет воспроизводить усилитель).

R1 – может быть как двойным (для регулировки уровня входного сигнала), так и двумя подстроечными (если уровень сигнала планируется регулировать только компьютером). Подстроечные нужны для согласования уровней входного сигнала.

R2 – для устранения(маскировки) шуршания входного резистора R1.

VT1, VT2 – компланарная пара – (возможная замена – КТ814/КТ815, КТ816/КТ817, КТ315/КТ361, КТ502/КТ503) с одинаковыми буквами для приблизительно одинакового коэффициента усиления транзисторов. Коэф. усиления желательно h21 > 50.

VD1, VD2 – КД522, КД521 и другие слаботочные, а лучше КТ315 при закороченном база-коллектор (смотри схему Иссык-куль МПК101-1С).

R7 = от 10 Ом до 200 Ом

Питание усилителя должно быть стабилизированным, можно по простейшей схеме:

С1=С2 = 1000 мкФ до 2000 мкФ/25 В

С3=С4 = 470 до 2000 мкФ/25В

С5=С6 = 0,67 мкФ (можно не устанавливать)

R1=R2 = примерно 1,6 кОм

VD3-VD6 – КД208, КД209, КД105 и т.д. или КЦ405…

VT1 – КТ815 (любой)

VT2 – КТ814 (любой)

Или составные VT1 – КТ972А, VT2 – КТ973А (увеличится коэф. стабилизации), в этой схеме он примерно равен коэф. передачи транзистора – h21.

VD1, VD2 – КС215Ж или 2-3 стабилитрона включенных последовательно, общим напряжением стабилизации 15 В.

Трансформатор слабенький (какой найдется) выходным напряжением 36-50 В.

Транзисторы в теплоотводе что в усилителе, что в стабилизаторе не нуждаются.

Схему, что усилителя, что стабилизатора можно по желанию и дальше совершенствовать, но не забывайте о том, что на вход усилителя сигнал желательно подавать экранированными проводами.

Этот усилитель не уступит по качеству звука и именитым своим собратьям, хотя и собран на самых распространенных элементах.

У меня случайно оказалась парочка плат от Иссык-Куль МПК101-1С (усилитель телефонов):

Успехов в сборке. Попозже напишу про усилитель для наушников на транзисторах (реальная рабочая схема).

Автор: Максим Исаев

82 комментария: Простейший HI-FI усилитель для наушников

Разобрать хороший магнитофон ради крошечной платы усилителя для наушников?! Я бы не стал действовать столь радикальными методами.

Все проще. Махнул не глядя с друганом.Я ему все записи на CD всех его бобин,а он мне магнитофон Иссык-Куль МПК101-1 со всеми своими пленками.Ну и на заводе в свое время он прибарахлился,так что у меня двойной- тройной набор всех плат к этому магнитофону.Восстановил его,докупил пленок и развлекаюсь вечерами.

В “Весне 207” и “Маяке 120” усилитель для наушников был собран на 157УД1.Минимум деталей при отличном качестве.

Любой усилок на Тда переиграл бы всю эту муть на раз, два. Стоило оно того, чтобы возиться? Я понимаю если бы на лампе. Ещё и коменты одобрительные. Рука-лицо.

цена лампы? А согласование выхода с наушниками трансформатором это просто? А самые г… усилители(чуть лучше-хуже) — на одной микросхеме. Лучшие (и простые в повторении) это чисто на транзисторах. Гибрид микросхемы и транзисторов– компромис качества и простоты повторения.!

Схемы высококачественных усилителей мощности для наушников

Хорошим наушникам – хороший усилитель, или как нам создать эксклюзивное High End Audio своими руками

Чем хорош специализированный усилитель для наушников и стоит ли нам за ним шустро метнуться в магазин?
Ну, по поводу магазина я утверждать не возьмусь по причине весьма высокой, а порой и неадекватной стоимости топовых “хэдфон амплифаеров”. А вот по поводу желательности такого изделия для качественных (и от того часто высокоомных) наушников, скажу авторитетно – специализированный усилитель для них окажется совсем нелишним.
А для того, чтобы у нас при этом не возникло ощущений, что наш амплифаер обсыпан алмазами и соединён с внешним миром золотыми шнурками, можно попытаться выполнить данное электронное устройство самостоятельно. Для этого нам понадобятся: руки парные из правильного места – 2 шт, голова, желательно работающая – 1 шт, паяльник с припоем – 1 шт, а также некоторое количество радиотехнических знаний.

Причём, оказывается, что те сокровенные хотелки, которые мы так и не решились осуществить при изготовлении большого УМЗЧ для колонок, можно гораздо проще реализовать в значительно менее мощном усилителе для наушников. А какие такие хотелки могли преследовать заядлого меломана?
Ну, во-первых, двухтактный усилитель, работающий в классе А. Во-вторых, ещё более радикальный вариант, мечта меломана, усилитель, тоже работающий в классе А, но на этот раз – однотактный. Ну и, в конце концов, никто не мешает нам порадовать свой слуховой аппарат своеобразным, но крайне музыкальным звучанием германиевого усилителя.

Но для начала нам надо определиться с выходной мощностью, а вернее (учитывая большой разброс импедансов наушников) – максимальным размахом выходного напряжения усилителя. А поскольку мы ребята умные, но ленивые, то и не будем сильно запариваться изучением различных характеристик наушников (таких как: импеданс, чувствительность и т. д.), а оценим, какими возможностями обладают топовые изделия жадных до денег буржуйских производителей.
На основании осуществлённой работы, констатируем факт, что в целом мощностные характеристики различных дорогих агрегатов близки и обеспечивают выходную мощность: около 200 мВт на нагрузке 300 Ом.
Не надо быть Георгом Симоном Омом, чтобы, исходя из полученных знаний, определить амплитуду выходного сигнала усилителя, выдаваемую на пике мощности. Эта величина составляет

Читайте также:
Как сделать простой усилитель звука на транзисторах?

22 (V peak-to-peak), из чего следует, что для питания усилителя нам потребуется минимум +24 В однополярного питания, либо ±12 В двухполярного.

Приведённая ниже схема усилителя на германиевых транзисторах не удовлетворяет указанным требованиям к напряжению ИП, поэтому область её применения несколько ограничена импедансами наушников, которые не должны превышать значений 200. 250 Ом. Хотя никто и не мешает запитать её стабилизированным напряжением ±12В.


Рис.1 Схема усилителя для наушников на Ge транзисторах, 32 Ом, 0.75 Вт

Схема является продуктов коллективного творчества бойцов форума devicemusic.ucoz.ru/forum/ и, как пишет автор-прародитель: рекомендуется к повторению опытным радиолюбителям. Далее по тексту:

На выходе применены комплементарные германиевые транзисторы буквенным обозначением “Б” или “Е”, с граничной частотой 1 МГц и относительно высоким коэффициентом передачи тока базы.
Выходной каскад является самостабилизирующимся по току покоя благодаря наличию местной ООС, охватывающей два каскада – выходной и предвыходной.
Любое увеличение тока выходного каскада, проходящее через резисторы R19, R20 приводит к подзапиранию предвыходных транзисторов VT6, VT7.
Дополнительная термостабилизация достигается установкой VD3 на радиатор одного из выходных транзисторов.
Резисторы R18, R21 симметрируют плечи выходного каскада и совместно с R14, R17 образуют динамическую нагрузку (генератор тока) для предвыходного каскада.
Драйверный каскад VT4, VT5 построен по схеме каскодного усилителя с генератором тока на VT3 в нагрузке.
Питание должно быть стабилизированным.
На входе можно использовать транзисторы МП35, МП38А, с коэффициентом передачи тока базы – не менее 50.
Все конденсаторы в схеме плёночные.
Подстроечный резистор R22 в дифкаскаде – для настройки нуля на выходе УНЧ.
Конденсаторы С4, С5 – для предотвращения самовозбуждения.
Для достижения максимально высоких параметров усилителя, транзисторы следует отобрать со следующими значениями β: Т1,Т2 – (80. 100); Т3 – (50. 60); Т4 – (50. 60); Т5 – (100. 150); Т6,Т7 – (80. 100); Т8,Т9 – (80. 150).
Дополнительно: Т1,Т2; Т6,Т7; Т8,Т9 – подобрать в пары по максимально близким параметрам β.

Рис.2 Печатная плата усилителя для наушников на Ge транзисторах

Следующая остановка нашего маршрута – усилитель для наушников JLH Джона Линсли Худа, работающий в чистом классе А.
Практически идентичная схема УМЗЧ была опубликована автором в далёком 1969 году, но даже сейчас, спустя 50 лет продолжает удивлять и радовать энтузиастов отличным качеством звучания и предельной простотой конструкции.


Рис.3 Оригинальная схема усилителя JLH для наушников

Схема данного усилителя крайне проста и не потребует каких-либо значительных вложений при его реализации.

Основные технические характеристики усилителя:
Рекомендуемая нагрузка – от 8 Ом и выше;
Частотный диапазон: 12 Гц-50 кГц (0/-1 дБ); 12 Гц-120 кГц (0/-3 дБ);
Коэффициент усиления: 21 дБ;
Соотношение сигнал/шум: 101 дБ;
Скорость нарастания сигнала: более 35 В/мкс;
Напряжение питания: ± 12 В;
Потребляемый двумя каналами ток: 260 мА;
Ток покоя каждого выходного каскада усилителя: 125 мА

Ток покоя выходного каскада устанавливается автоматически. Его можно проверить по величине падения напряжения на резисторе R11, воспользовавшись законом Ома и деревянными счётами.
Напряжение на выходе усилителя тоже (по идее) должно быть довольно близким к нулю, однако при желании поточнее подрегулировать его уровень, можно слегка поиграться номиналами R1 и R3, либо припасть к несколько модифицированной схеме, освоенной нашими китайскими друзьями, а по совместительству – производителями электронных наборов усилителей.

Рис.4 Модифицированная схема усилителя JLH для наушников

Изменения по отношению к оригинальной схеме здесь совсем незначительны. Помимо шунтирования электролитических конденсаторов неполярными (что, по сути – не повредит), введена регулировка потенциала средней точки, для чего добавлен стабилитрон на 2,7 В и подстроечный резистор Р2.

И, наконец, самый радикальный Headphone Amplifier, который справедливо может претендовать на звание “настоящего High End-а” – однотактный усилитель мощности, разумеется, работающий в классе А.
Не буду распространяться про ни с чем не сравнимый звук однотактника, ибо вопрос это довольно философский и никаким писюном не связанный с техническими характеристиками аппаратуры, а поэтому – просто приведу схему отличного усилителя для наушников.

Рис.5 Схема усилителя «Дзен» от Н. Пасса, адаптированная под работу с наушниками

Схема эта принадлежит руке Нельсона Пасса (Nelson Pass), являющимся главным идеологом УМЗЧ по технологии Zen, а по совместительству – руководителем лаборатории “Pass Labs”.
Хоть данная разработка и появилась одной из первых среди плеяды усилителей Пасса, выполненных на MOSFET транзисторах, однако (на мой взгляд) является лучшей в своём классе и в сухом остатке способна выдавать бескомпромиссное звучание, по гармоническому составу максимально близкое к звуку ламповых однотактников.

Поскольку импеданс качественных наушников в десятки раз превышает сопротивление акустических систем, то и ток покоя выходных транзисторов (относительно исходных 2А) следует уменьшить в пропорциональное количество раз. В варианте, приведённом на схеме, этот ток составляет величину 270 мА.
Для улучшения качественных характеристик усилителя, напряжение питания не следует уменьшать до 24 В. И пусть мощность, рассеиваемая на двух выходных транзисторах, составляет

Читайте также:
Как сделать усилитель звука для автомагнитолы?

10 Вт и имеет несколько большую величину, чем хотелось бы, однако радиаторы при такой мощности рассевания не будут иметь удручающих размеров и вполне впишутся к корпус средних размеров.

Ток покоя выходных транзисторов устанавливается автоматически.
Изменением номинала резистора R6 можно подрегулировать (при необходимости) уровень выходного постоянного напряжения.
Коэффициент передачи усилителя равен

4,5.
Печатную плату и расположение элементов на ней можно посмотреть на странице сайта Нельсона Пасса – &nbspссылка на страницу .

Чем хорош китайский хунвейбин? А китайский хунвейбин хорош шустростью и усердием! Я вот, к примеру, нигде у Пасса не видел представленную ниже схему. А вот у китайца увидел, причём не только в нарисованном виде, но и в виде готовой железяки, предлагаемой на всем известной торговой площадке.


Рис.6 Схема Zen усилителя для наушников от electronics-diy.com

Делаем сами. Ламповый усилитель для наушников

Оглавление

  • Вступление
  • Схема
  • Комплектация
  • Необходимые инструменты и материалы
  • Изготовление блока питания
  • Изготовление усилителя
  • Настройка
  • Тестирование
  • Заключение

Вступление

Сегодня разгонять ничего не буду. Хочется немного отдохнуть от этих гонок, завалиться на диван и послушать хорошую музыку. Что же использовать в качестве неиссякаемого источника дивных мелодий? Конечно, компьютер. Дома он давно стал не столько рабочим инструментом, сколько мультимедийным развлекательным центром. С его помощью и скачиваешь, и слушаешь, и смотришь.

Самый распространенный способ получить музыку с компьютера – это наушники. Просто, привычно, удобно и совсем не мешает окружающим. И все для этого есть. Усилитель для наушников встроен в любую звуковую карту и даже в интегрированный «звук» материнской платы. Но практически всегда в таких случаях он не особо хорош. А оверклокеры – народ требовательный и любят слушать музыку в хорошем качестве.

реклама

Если у вас есть приличные наушники, то раскрыть их потенциал не всякому интегрированному усилителю под силу. Кажется, что может быть проще – купи готовое устройство, слушай и радуйся. Тут и начинаются проблемы. Дешевый усилитель, как правило, ненамного лучше интегрированного. Тот, который нравится, стоит таких денег, что желание его приобрести пропадает само собой. А так хочется получить хороший, но по цене нехорошего… Принцип оверклокинга. Максимальный результат за минимальные деньги.

Немного отвлекусь. После того, как вся музыка перешла на цифру, стали вновь популярны ламповые усилители. Почему? Цифровой звук по сравнению с аналоговым более жесткий. А лампы его смягчают. Есть даже такой термин – «ламповый звук».

«Ламповый звук» – термин, возникший в начале 70-х годов в среде любителей звукозаписи и электромузыкальных инструментов, обозначающий характерную тембральную окраску звука, воспроизводимого аудиосистемой, содержащей усилительный тракт, выполненный на электронных лампах. Появление термина связано с началом распространения транзисторных усилителей.

Как вы уже поняли из цитаты, камень брошен не только в огород цифрового звука, но прошлись еще и по полупроводникам. «Камням», как их называют аудиофилы. Чем «камни»-то не угодили?

И полупроводники, и лампы при усилении сигнала вносят искажения, но природа последних различна, что в первых, что во вторых. В «каменном» усилителе преобладают нечетные гармоники. Они неприятны на слух. Но с помощью грамотной схемотехники их можно значительно уменьшить. С лампами иначе. Здесь преобладают четные гармоники, которые приятны нашему слуху. Поэтому коэффициент гармонических искажений хотя и выше, чем у «каменных», но не так критичен.

Мне могут возразить, что нехорошо, когда усилительный тракт вносит отсебятину, пусть даже приятную на слух. Да, наверно это так. Но насколько хорошо звучит эта «отсебятина»! Если лампы приукрашивают звук, то пусть так и будет. Накладывают же женщины макияж для подчеркивания своей красоты? Мы же не называем это «отсебятиной».

Качественное воспроизведение звука – обширная и очень спорная тема. Во многом в этой теме превалируют вкусовые пристрастия, а порой даже эзотерика, поэтому углубляться в нее не стану. И спорить тоже.

О чем это я ? Ах, да. Так почему бы ламповым усилителем для наушников слегка не облагородить тот звук, что выходит с компьютера? К тому же лампы – это красиво. Светящиеся в полумраке красноватым светом нити накала выглядят завораживающе. А если это оформлено в ретро стиле. Но ламповые аппараты такие дорогие… И что? Есть старая мудрая пословица – хочешь получить вещь – сделай ее сам. Так и поступим.

В этой статье я попробую так изложить процесс изготовления усилителя, чтобы было понятно и доступно для повторения даже неподготовленному человеку. Но нужно предупредить, что в усилителе наличествуют высокие напряжения, опасные для жизни. Нужно соблюдать технику безопасности.

Конечно, не стоит ожидать от этого устройства чудес и звука тысячедолларового агрегата, но услышать и оценить «ламповый звук» будет вполне возможно.

реклама

Схема

За основу взята схема с сайта Сергея Сергеева. Она очень проста, минимум самых распространенных деталей. Это хорошо сразу с нескольких сторон. Первая – проще сделать. Но есть еще одна грань такой простоты. В ламповой аппаратуре, как в музыкальном инструменте, звучит каждая деталь. Минимум деталей – минимум искажений. Есть даже концепция короткого тракта… Но это опять философия и отход от темы. А тема – изготовление, а не размышления на тему. Поэтому поступаю следующим образом. Пишу список деталей, и еду с ним на радиорынок. На приведенной схеме есть только собственно сам усилитель, без блока питания. Эту схему я приведу ниже, в разделе «сборка». А пока детали.

Читайте также:
Как сделать цветомузыку для дома своими руками: схемы, фото

Комплектация

  • Силовой трансформатор ТАН-31-127/220-50 – одна штука. Не обязательно именно этот. Можно подобрать нужный по справочнику самому или прямо на рынке спросить у продавца трансформатор с обмоткой, чтобы получилось 200-220 вольт выпрямленного напряжения с током 100 миллиампер и обмоткой 6.3 вольта от одного ампера.
  • Выходной трансформатор ТВЗ 1-9. Эта модель считается одним из лучших фабричных однотактных трансформаторов, выпускаемых в СССР. Но можно использовать ТВЗ 1-1. Этот не хуже, а некоторые считают, что и лучше 1-9. Или ТВЗ-Ш. Трансформаторы эти давным-давно сняты с производства, так что не пугайтесь их внешнего вида. Желательно, чтобы они были не ржавые, катушка не мятая, без повреждений.
  • Лампы 6ж51п – две штуки. Можно взять 6ж52п. Но они почти все с сильным «микрофонным эффектом», их надо подбирать по минимуму этого эффекта из нескольких. Склонны к самовозбуждению. Из шести купленных мною было отобрано только две. Считается, что повезло. Одну вообще выкинул, она откровенно свистела. Но звук у них ничуть не хуже 6ж51п, а некоторым они нравятся больше. Ресурс их работы – 1000 часов. Поэтому при желании можно купить больше, в запас.
  • Панельки к лампам ПЛ9 – две штуки.
  • Регулятор громкости – сдвоенный переменный резистор 47 кОм – одна штука. Это по желанию. Можно регулировать громкость программно, средствами операционной системы или программного проигрывателя.
  • Катодный резистор 100 Ом, 5 Вт – две штуки.
  • Два резистора 1.8 кОм, 10 Вт. Это в фильтр блока питания. Лучше, конечно, поставить дроссель. Но это – габариты и усложнение. Хотя с дросселем намного меньше фона. Дроссель от 5 Гн, на ток от 100 мА.
  • Сеточный резистор 470 кОм, 0.5 Вт (желательно угольный), две штуки.
  • Диодный мост 6 А, 1000 В – две штуки.
  • Конденсатор фильтра питания 470 мкФ, 450 В – одна штука. Лучше два. От качества питания во многом зависит звук.
  • Конденсатор фильтра питания 100 мкФ, 450 В – одна штука.
  • Конденсатор фильтра питания накала 470 мкФ, 16 В – одна штука.
  • Конденсатор фильтра питания накала 10 000 мкФ, 16 В – одна штука.
  • Катодный конденсатор 4700 мкФ, 16 В – две штуки. Они должны быть Low ESR. Продавцы на рынке называют их «компьютерными».
  • Шунтирующие конденсаторы, пленка 1 – 4.7 мкФ, 400 В – четыре штуки. Это для шунтирования электролитических конденсаторов. Лучше купить шесть, пригодятся при настройке.
  • Входные разъемы. Два RCA разъема .
  • Выходной разъем TRS, другое название «Джек» 6 мм. Не люблю «миниджеки», ненадежны. Но если у вас на наушниках «миниджек», тогда ставьте его.
  • Соединительный провод. Отлично подходят провода, добытые из витой пары пятой категории.
  • Провод для соединения блока питания и усилителя. Можно использовать звуковой провод, сечением 0.5 мм. А я нашел старый в тряпочной изоляции. Для ретро вида.

Список – дело хорошее, но с ним – как с напитками. Сколько ни пиши, все равно еще раз бежать придется.

Также понадобятся два корпуса. Один – для сборки самого усилителя, а второй – для сборки блока питания к нему. Тут полная свобода для творчества – сделать самому или подобрать что-то готовое.

Почему блок питания вынесен отдельно? Делается это для того, чтобы максимально разнести трансформатор питания и остальные компоненты. Первое: меньше наводок, а, следовательно, чище звук. Второе: силовой трансформатор при работе вибрирует. Больше или меньше – зависит от качества. А практически все лампы обладают «микрофонным эффектом». Если постучать ногтем по работающей лампе, то в динамиках вы этот стук услышите, плюс звон (от сотрясения) самой лампы. Вибрация силовика будет попадать в звуковой тракт, а это малоприятно.

Для изготовления блока питания использую корпус от сгоревшего компьютерного коллеги. А для усилителя приспособил ящик из-под сигар, купленный по случаю на «молотке». Почему не металлический корпус? Опять защита от вибраций. Вспомним старые ламповые радиоприемники. В некоторых моделях шасси для сборки выполнено из металла, а в некоторых из дерева. Считается, что дерево лучше звучит, поскольку меньше передается вибраций на лампы от трансформаторов. Но это опять же дело вкуса, кому что нравится.

Проблем с покупкой не возникло. Упомянутые детали отнюдь не дефицитны и продаются в достаточном количестве.

Вот с этой кучкой и будем работать. Только, как всегда, произошла небольшая накладка. Забыл купить мощные резисторы в блок питания и продавец по ошибке положил конденсаторы 0.1 мкФ, вместо 1 мкФ (синие в нижнем левом углу). Я не проверил, а когда все собрал, было уже невозможно переснять этот кадр. Так что дальше будут появляться детали, не попавшие в этот снимок.

Необходимые инструменты и материалы

Перед тем, как приступить к сборке, необходимо проверить, есть ли у вас для этого необходимые инструменты.

  • Паяльник, мощностью 40-60 Вт.
  • Припой, меня вполне устраивает оловянно-свинцовый ПОС-61.
  • Флюс. Канифоль в спирте.
  • Мультиметр.
  • Пинцет, чтобы придерживать детали при пайке.
  • Бокорезы, чтобы откусить лишнее.
  • Дрель.
  • Сверла.
  • Малярная лента, для защиты корпуса при работе. Помогает в разметке.
  • Кисточка и немного краски, но может и не пригодиться.
Читайте также:
Ультралинейный усилитель А класса

Изготовление блока питания

Начну с блока питания. Сначала, открыв корпус, раскладываю детали, которые будут находиться в нем. Когда определяюсь с размещением, сверлю отверстия и с помощью винтов с гайками креплю силовой трансформатор.

реклама

И распаиваю его, сверяясь со справочником и схемой.

Конденсатор С1 – это фильтр, стоящий в сетевом разъеме. F1, F2 – предохранители. В отличии от импульсных блоков питания в этом случае они действительно работают. Лучше поставить. К сожалению, у меня оказалась только одна колодка, пришлось один поставить на входе трансформатора. С2, R1, C2 – фильтр анодного питания. Номиналы – С2 100 мкФ на 450 В. R1 составлен из двух параллельно соединенных резисторов 1.8 кОм. С3 – 470 мкФ на 450 В. С2 размещается в блоке питания, а остальное в корпусе самого усилителя. Параллельно С3 припаян пленочный конденсатор 1 мкФ, 400 В. С4 – конденсатор фильтра питания накала ламп 470 мкФ на 16 В.

Один провод от разъема подключения сетевого кабеля припаиваю к выводу 1 трансформатора, выводы 2 и 4 соединяю перемычкой. А второй провод от разъема питания соединяю с трансформатором через выключатель, который присутствовал на блоке питания и предохранитель. Колодка предохранителя закреплена на стенке блока рядом с выключателем.

реклама

Прикрепляю к корпусу блока диодные мосты. Опять пользуюсь винтами с гайками. М3 отлично входят в отверстия решетки блока, так что даже пользоваться дрелью не пришлось.

Теперь нужно распаять вторичные обмотки трансформатора. Снова заглядываем в справочник. Припаиваю провод к выводу, обозначенному волнистой линией «

», диодного моста и соединяю с клеммой 7 трансформатора. Затем соединяю клеммы 8 и 9 перемычкой, а клемму 10 соединяю со вторым выводом «

» диодного моста. На выход моста припаиваю конденсатор 100 мкФ на 450 В, соблюдая полярность. Если здесь сделать ошибку, при включении будет небольшой пиф-паф и конденсатор разлетится на клочки. На эти же выводы припаиваю провода, которые пойдут к анодным цепям усилителя.

Теперь проделываю то же самое с цепью накала. С клемм 19 и 21 трансформатора припаиваю провода к диодному мосту. Выводы «

». А к выводам моста «+» и «-» моста – конденсатор 470 мкФ на 16 В. И по аналогии провод, который пойдет к накалам ламп. Провода нужно прикрепить к корпусу, чтобы потом не оторвать. Вот что получилось у меня. На провода, припаянные к выводам 12 и 11, внимания можно не обращать. Это я добавлял обмотки для повышения анодного напряжения. Потом сделал так, как написано выше.

реклама

После монтажа нужно проверить правильность соединений. Лучше два раза с перерывом. И только после этого включить блок в сеть и измерить выходные напряжения. Напряжение накала может быть завышенным, в пределах 7-7.3 В, что не страшно. Под нагрузкой оно просядет до нужных 6.3 В. Высокое должно находиться в пределах 180-230 В. У меня получилось 189.

С крышкой блока не повезло, решетка куда-то затерялась. Пришлось сделать новую, из перфорированного металла. В законченном виде блок питания выглядит так.

На мой взгляд, ничуть не хуже, чем было бы с «родной» вентиляционной решеткой.

реклама

Почему не все конденсаторы фильтра расположены в блоке? Основные конденсаторы принято располагать как можно ближе к лампам, для уменьшения наводок. Поэтому в блок питания вынесены только первые конденсаторы фильтра.

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

ʘ — Самодельный усилитель для наушников — просто и быстро

ʘ — Самодельный усилитель для наушников — просто и быстро

Данная статья рассчитана на начинающих паяльщиков или людей совсем без опыта, так как рассматриваемое устройство довольно простое и не требует какой-то подготовки. Мозгочинам более-менее продвинутым тут, пожалуй, ничего интересного не откроется.


Несмотря на простоту, девайс звучит вполне прилично, а усиливает вообще замечательно, так что если есть желание что-то сделать своими руками, не тратя на это неделю — добро пожаловать.

Зачем

Как многие разработчики, я люблю работать в наушниках. Это создает необходимый барьер между мозгом и разговорами/телефоном/пр. шумами офиса. Не так давно я купил себе относительно неплохие наушники AKG 272 HD, и втыкаю я их в SB Audigy 2. Звуковая картина в целом радует и дарит всяческие наслаждения, но обнаружился один момент — при прослушивании не очень современной музыки, музыки, не затронутой войнами громкости, а также композиций, не страдающих болезненной компрессией и перегейном, громкости звучания недостаточно, даже при вывернутых на максимум ползунках. Вероятно, это связано с чувствительностью используемых динамиков.

Для решения этого вопроса я решил потратить свободный вечер на постройку небольшого усилителя для наушников.
Подобные устройства не редкость, и их довольно много по цене «от 15$», в большинстве своём made in China. Подобная покупка лично мне кажется:

б) труднопрогнозируемой по качеству звука.

Что находится внутри коробочки за 20$ можно узнать только после получения, а на какой чип нанесена маркировка пафосного аудио усилителя — вообще навсегда останется загадкой. Ходить же по локальным магазинам и слушать разные модели — банально лень и жалко времени.

Требования

Каких-то особых требований к устройству я не предъявлял, основные моменты таковы:

  • стерео;
  • внешнее питание, чтобы не заморачиваться с батарейками;
  • умеренные габариты;
  • качество звука выше сносного (учитывая, что прослушивание в наушниках, строить hi-end смысла нет);
  • простота схемы.
Читайте также:
Усилитель 50 ватт на микросхеме LM3886

Под эти требования подходит тысячекратно проверенная CMoy Pocket Amplifier. В интернете имеется довольно много англоязычных ресурсов с разбором этой схемы и деталей её работы. Русскоязычной информации почему-то не очень много.

Под какие-то исключительные наушники и звуковую карту эта схема, пожалуй, не подойдет, но для нормального «бытового» оборудования вполне годится.

В оригинальной схеме используется относительно качественный (и довольно дорогой) Burr-Brown OPA132, который, помимо прочего, еще и довольно редок в наших краях, но существует целый ряд альтернатив так что можно смело собирать. Других редких или дорогих деталей в схеме не используется.

Подготовка

Схема устройства представлена на рис. 1. Точнее, там схема питания и половина схемы усиления — на один канал.

Рис. 1. Схема питания и одного канала

Как видно, схема предельно проста. Не мудрствуя лукаво, разводим плату как получится, под размеры имеющихся деталей. У меня получилось как показано на рис. 2.

Сразу отмечу — устройство я собирал из того, что было под рукой — резисторы 0.5 Вт 5%, высоковольтная пленка, большие электролиты. Маленькой коробочки под рукой тоже не было, поэтому в размерах я не стеснялся. При желании это всё можно сделать раза в три меньше.


Рис. 2. Эскиз печатной платы

Теперь собираем детали — по сусекам или в магазине.

Полезные советы закупающимся впервые:

  • не забудьте купить панельку для микросхемы в корпусе dip 8 (и, соответственно, саму микросхему покупайте в этом корпусе). Панелька нужна чтобы легко менять микросхемы и подбирать их на слух, ну и перегреть её паяльником не получится;
  • резисторы пойдут 0.25Вт. Чем точнее, тем лучше, но без фанатизма;
  • электролитические конденсаторы брать на напряжение 35В и выше;
  • если будете делать светодиод — не забудьте держатель для него, соответствующего диаметра.

Теперь можно приступать непосредственно к изготовлению.

Изготовление платы

С помощью любого удобного способа нужно изготовить плату. Я использовал ЛУТ, у меня уже есть опыт и отличный боевой утюг:

Рис. 3. Гламурный утюг

Для травления таким способом понадобятся следующие устройства и материалы:

  • Фольгированный текстолит;
  • Ножовка по металлу или бормашинка с отрезным кругом;
  • Лазерный принтер;
  • Глянцевый журнал (лучше без женщин, чтоб не отвлекаться);
  • Утюг, который не жалко;
  • Мелкая наждачная бумага;
  • Ацетон;
  • Тряпки или ватные диски;
  • Хлорное железо;
  • Посудина для травления;
  • Раковина, мыло.

Детальные фотографии процесса приводить не буду. Вкратце процесс таков:

  1. Вырезаем подходящий кусок текстолита. В идеале — обработать получившиеся кромки напильником, так легче равномерно проутюжить потом;
  2. Зачищаем медный слой мелкой наждачкой, промываем водой с мылом, и стараемся больше не касаться его пальцами;
  3. Печатаем лазерным принтером разводку платы на странице из глянцевого журнала;
  4. Вырезаем, прикладываем рисунок на текстолит, накрываем листом белой бумаги, и утюжим горячим утюгом до тех пор, пока бумага не пожелтеет (это индикатор того, что текстолит прогрелся достаточно). Утюжим старательно, равномерно, не забывая углы. Перегревать текстолит не следует — расплывется печать, а также текстолит может деформироваться;
  5. Кладем текстолит (осторожно, он горячий) с приклеившимся рисунком в толстую книгу (ненужную!), и становимся всем весом сверху на пару минут;
  6. Вынимаем, кидаем в ёмкость с горячей водой (я использую глубокую тарелку) минут на 5-10;
  7. Под краном с горячей водой осторожно отслаиваем бумагу, «катышками». В итоге останутся только черные дорожки;
  8. Изучаем. Если получилось совсем плохо — смываем всё ацетоном идем к п. 3. Мелкие дефекты можно выправить — расплывы удалить кончиком ножа, а плохо прилипшие дорожки подправить чем-нибудь — например, взять у подруги лак для ногтей, удобно и прочно;
  9. Разводим раствор хлорного железа в подходящей посудине. Важно! Соблюдайте технику безопасности! Сначала вода, затем железо, и понемногу. Нельзя заливать железо водой — если хлорное железо хорошее, то будет выделяться очень большое количество тепла. Разводим до цвета крепкого чёрного чая;
  10. Побалтывая, ждем пока сойдет медь. Лучше делать это в проветриваемом помещении, в тепле (чем выше температура, тем быстрее скорость реакции);
  11. Вынимаем плату, тщательно промываем и смываем порошок ватным тампоном/диском с помощью ацетона. Всё, плата готова!

После этого можно начинать сверлить отверстия. В итоге у меня получилась вот такая плата (постарайтесь не перетравить, как это вышло у меня. Это некритично в данном конкретном случае, каких-то больших токов тут не протекает, а заряженные частицы и так найдут где двигаться, но всё же):

Рис. 4. Рассверленная плата.

Меры предосторожности:

  • Не используйте хороший утюг — поцарапаете всю подошву и получите нагоняй от его водителя :)
  • При работе с хлорным железом соблюдайте меры предосторожности. Избегайте попадания на кожу, вдыхания паров, попадания хлорного железа на металлические предметы.

Далее плату лудим и запаиваем детали:

Рис. 5. Лужение

Да-да, я знаю, что плата получилась плохо (несвежий раствор + забыл вытащить вовремя), контролируйте процесс и постарайтесь не перетравить, медь должна быть гладкой, блестящей и радовать глаз.


Рис 6. Плата в сборе

При сборке я сразу запаял резисторы R5 (обозначения по схеме) для уменьшения шумов, однако после испытаний от них отказался, впаяв перемычки. В остальном от оригинальной схемы не отступал.

Переключатель питания и светодиод я делать не стал, поскольку батарейное питание и экономия энергии для меня неактуальны, и устройство будет работать от внешнего блока питания.

Читайте также:
Как сделать двухполосный темброблок своими руками?

Как видно на рис. 6, я использовал сдвоенный пот ALPHA и изолированное от корпуса гнездо для питания (это важно).

Также использовались 1/4″ разъемы, просто потому, что они у меня в ходу, как и соответствующие штекеры, хотя в данном проекте логичнее использовать разъемы 3.5 мм. Мои экземпляры не изолированы от корпуса, и я даже получил земляную петлю таким образом, однако на уровень шумов это не повлияло заметным на слух образом.

Подключаем, крутим ручку, радуемся результату. Настройки не требуется, разве что попробовать разные типы ОУ и напряжение питания. Теперь можно приниматься за корпус.

Корпус

Под руками оказалась такая вот коробочка:

Рис. 7. Корпус Gainta G0124.

Материал — силумин, обрабатывается крайне легко и приятно. Через десять минут получаем результат:

Рис. 8. Рассверленный корпус

Собственно, на этом всё. Запихиваем разъемы в корпус, обрезаем и перепаиваем избыток проводов, лепим на нижнюю крышку (с внутренней стороны) что-нибудь непроводящее (чтобы не позамыкать на плате всякое), и получаем готовое устройство:

Рис. 9. Готовое устройство

Всего на изготовление от поиска схемы до включения готового устройства в розетку потребовалось около 3-4 часов. По деньгам (с чипом OPA2227PA) выходит около 500 рублей. Учитывая получившийся результат — вполне неплохо. Со своими задачами девайс справляется замечательно, profit цель достигнута.

Высокочувствительные микрофоны с малошумящими усилителями НЧ

Рассмотрены схемы и конструкции высокочувствительных микрофонов в комплексе с самодельными малошумящими усилителями низкой частоты (УНЧ).

Конструирование чувствительного и малошумящего усилителя (УНЧ) имеет свои особенности. Наибольшее влияние на качество воспроизведения звуков и разборчивость речи оказывают амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя, уровень его шумов, параметры микрофона (АЧХ, диаграмма направленности, чувствительность и т.д.) или заменяющих его датчиков, а также их взаимная согласованность с усилителем. Усилитель должен иметь достаточное усиление.

При использовании микрофона – это 60дб-80дб, т.е. 1000-10000 раз. Учитывая особенности приема полезного сигнала и его низкую величину в условиях сравнительно значительного уровня помех, которые существуют всегда, целесообразно в конструкции усилителя предусмотреть возможность коррекции АХЧ, те. частотной селекции обрабатываемого сигнала.

При этом необходимо учитывать, что наиболее информативный участок звукового диапазона сосредоточен в полосе от 300 Гц до 3-3.5 кГц. Правда, иногда с целью уменьшения помех эту полосу сокращают еще больше. Использование полосового фильтра в составе усилителя позволяет значительно увеличить дальность прослушивания (в 2 и более раз).

Еще большей дальности можно достичь использованием в составе УНЧ селективных фильтров с высокой добротностью, позволяющих выделять или подавлять сигнал на определенных частотах. Это дает возможность значительно повысить соотношение сигнал/шум.

Элементарная база

Современная элементная база позволяет создавать качественные УНЧ на основе малошумящих операционных усилителей (ОУ), например, К548УН1, К548УН2, К548УНЗ, КР140УД12, КР140УД20 и т.д.

Однако, несмотря широкую номенклатуру специализированных микросхем и ОУ, и их высокие параметры, УНЧ на транзисторах в настоящее время не потеряли своего значения. Использование современных, малошумящих транзисторов, особенно в первом каскаде, позволяет создать оптимальные по параметрам и сложности усилители : малошумящие, компактные, экономичные, рассчитанные на низковольтное питание. Поэтому транзисторные УНЧ часто оказываются хорошей альтернативой усилителям на интегральных микросхемах.

Для минимизации уровня шумов в усилителях, особенно в первых каскадах, целесообразно использовать высококачественные элементы. К таким элементам относятся малошумящие биполярные транзисторы с высоким коэффициентом усиления, например, КТ3102, КТ3107. Однако в зависимости от назначения УНЧ используются и полевые транзисторы.

Большое значение играют и параметры остальных элементов. В малошумящих каскадах электронных схем используют оксидные конденсаторы К53-1, К53-14, К50-35 и т. п., неполярные – КМ6, МБМ и т. п., резисторы – не хуже традиционных 5% МЛТ-0.25 и МЛ Т-0.125, лучший вариант резисторов – проволочные, безиндуктивные резисторы.

Входное сопротивление УНЧ должно соответствовать сопротивлению источника сигнала – микрофона или заменяющего его датчика. Обычно входное сопротивление УНЧ стараются сделать равным (или немного больше) сопротивлению источника-преобразователя сигнала на основных частотах.

Для минимизации электрических помех целесообразно для подключения микрофона к УНЧ использовать экранированные провода минимальной длины. Электретный микрофон МЭК-3 рекомендуется монтировать непосредственно на плате первого каскада микрофонного усилителя.

При необходимости значительного удаления микрофона от УНЧ следует использовать усилитель с дифференциальным входом, а подключение осуществлять витой парой проводов в экране. Экран подключается к схеме в одной точке общего провода максимально близко к первому ОУ. Это обеспечивает минимизацию уровня наведенных в проводах электрических помех.

Малошумящий УНЧ для микрофона на К548УН1А

На рисунке 1 представлен пример УНЧ на основе специализированной микросхемы – ИС К548УН1А, содержащей 2 малошумящих ОУ. ОУ и УНЧ, созданный на базе этих ОУ (ИС К548УН1А), рассчитаны на однополярное напряжение питания 9В – ЗОВ. В приведенной схеме УНЧ первый ОУ включен в варианте, который обеспечивает минимальный уровень шумов ОУ.

Рис. 1. Схема УНЧ на ОУ К548УН1А и варианты подключения микрофонов: а – УНЧ на ОУ К548УН1А, б – подключение динамического микрофона, в – подключение электретного микрофона, г – подключение удаленного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 1 :

  • R1 =240-510, R2=2.4к, R3=24к-51к (подстройка усиления),
  • R4=3к-10к, R5=1к-3к, R6=240к, R7=20к-100к (подстройка усиления), R8=10; R9=820-1.6к (для 9В);
  • С1 =0.2-0.47, С2=10мкФ-50мкФ, С3=0.1, С4=4.7мкФ-50мкФ,
  • С5=4.7мкФ-50мкФ, С6=10мкФ-50мкФ, С7=10мкФ-50мкФ, С8=0.1-0.47, С9=100мкФ-500мкФ;
  • ОУ 1 и 2 – ОУ ИС К548УН1А (Б), два ОУ в одном корпусе ИС;
  • Т1, Т2 – КТ315, КТ361 или КТ3102, КТ3107 или аналогичные;
  • D1 – стабилитрон, например, КС133, можно использовать светодиод в обычном включении, например, АЛ307;
  • М – МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
  • Т – ТМ-2А .
Читайте также:
Схема профессионального микрофонного предусилителя

Выходные транзисторы данной схемы УНЧ работают без начального смещения (с Iпокоя=0). Искажения типа “ступенька” практически отсутствуют благодаря глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей второй ОУ микросхемы и выходные транзисторы. При необходимости изменения режима выходных транзисторов (Iпокоя=0) схему необходимо соответствующим образом откорректировать: включить в схему резистор или диоды между базами Т1 и Т2, два резистора по 3-5к с баз транзисторов на общий провод и провод питания.

Кстати, в УНЧ в двухтактных выходных каскадах без начального смещения хорошо работают уже устаревшие германиевые транзисторы. Это позволяет использовать с такой структурой выходного каскада ОУ с относительно низкой скоростью нарастания выходного напряжения без опасности возникновения искажений, связанных с нулевым током покоя. Для исключения опасности возбуждения усилителя на высоких частотах используется конденсатор СЗ, подключенный рядом с ОУ, и цепочка R8С8 на выходе УНЧ (достаточно часто RC на выходе усилителя можно исключить).

Малошумящий микрофонный УНЧ на транзисторах

На рисунке 2 представлен пример схемы УНЧ на транзисторах. В первых каскадах транзисторы работают в режиме микротоков, что обеспечивает минимизацию внутренних шумов УНЧ. Здесь целесообразно использовать транзисторы с большим коэффициентом усиления, но малым обратным током.

Это могут быть, например, 159НТ1В (Iк0=20нА) или КТ3102 (Iк0=50нА), или аналогичные.

Рис. 2. Схема УНЧ на транзисторах и варианты подключения микрофонов: а УНЧ на транзисторах, б – подключение динамического микрофона, в – подключение электретного микрофона, г – подключение удаленного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 2 :

  • R1=43к-51к, R2=510к (подстройка, Uкт2=1.2В-1,8В),
  • R3=5.6к-6.8к (регулятор громкости), R4=3к, R5=750,
  • R6=150к, R7=150к, R8=33к; R9=820-1.2к, R10=200-330,
  • R11=100к (подстройка, Uэт5=Uэт6=1.5В),
  • R12=1 к (подстройка тока покоя Т5 и Т6, 1-2 мА);
  • С1=10мкФ-50мкФ, С2=0.15мкФ-1мкФ, С3=1800,
  • С4=10мкФ-20мкФ, С5=1мкФ, С6=10мкФ-50мкФ, С7=100мкФ-500мкФ;
  • Т1, Т2, Т3 -159НТ1 В, КТ3102Е или аналогичные,
  • Т4, Т5 – КТ315 или аналогичные, но можно и МП38А,
  • Т6 – КТ361 или аналогичные, но можно и МП42Б;
  • М – МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
  • Т – ТМ-2А.

Использование подобных транзисторов позволяет обеспечить не только устойчивую работу транзисторов при малых коллекторных токах, но и достичь хороших усилительных характеристик при низком уровне шумов.

Выходные транзисторы могут использоваться как кремниевые (КТ315 и КТ361, КТ3102 и КТ3107, и т.п.), так и германиевые (МП38А и МП42Б и т.п.). Настройка схемы сводится к установке резистором R2 и резистором RЗ соответствующих напряжений на транзисторах: 1,5В – на коллекторе Т2 и 1,5В – на эмиттерах Т5 и Т6.

Микрофонный усилитель на ОУ с дифференциальным входом

На рисунке 3 представлен пример УНЧ на ОУ с дифференциальным входом. Правильно собранный и настроенный УНЧ обеспечивает значительное подавление синфазной помехи (60 дб и более). Это обеспечивает выделение полезного сигнала при значительном уровне синфазных помех.

Следует напомнить, что синфазная помеха – помеха, поступающая в равных фазах на оба входа ОУ УНЧ, например, помеха, наведенная на оба сигнальных провода от микрофона. Для обеспечения корректной работы дифференциального каскада необходимо точно выполнить условие: R1 =R2, R3=R4.

Рис.3. Схема УНЧ на ОУ с дифференциальным входом и варианты подключения микрофонов : а – УНЧ с дифференциальным входом, б – подключение динамического микрофона, в – подключение электретного микрофона, г – подключение удаленного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 3:

  • R1=R2=20к (равно или немного выше максимального сопротивления источника в рабочем диапазоне частот),
  • RЗ=R4=1м-2м; R5=2к-10к, R6=1к-Зк,
  • R7=47к-300к (подстройка усиления, К=1+R7/R6), R8=10, R9=1,2к-2.4к;
  • C1=0.1-0.22, C2=0.1-0.22, СЗ=4.7мкФ-20мкФ, C4=0.1;
  • ОУ – КР1407УД2, КР140УД20, КР1401УД2Б, К140УД8 или другие ОУ в типовом включении, желательно с внутренней коррекцией;
  • Т1, Т2 – КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или аналогичные;
  • D1 – стабилитрон, например, КС133, можно использовать светодиод в обычном включении, например, АЛ307;
  • М – МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
  • Т – ТМ-2А .

Резисторы целесообразно подобрать с помощью омметра среди 1%-резисторов с хорошей температурной стабильностью. Для обеспечения необходимого баланса рекомендуется один из четырех резисторов (например, R2 или R4) выполнить переменным. Это может быть высокоточный переменный резистор-подстроечник с внутренним редуктором.

Для минимизации шумов входное сопротивление УНЧ (значения резисторов R1 и R2) должно соответствовать сопротивлению микрофона или заменяющего его датчика. Выходные транзисторы УНЧ работают без начального смещения (с 1покоя=0). Искажения типа “ступенька” практически отсутствуют благодаря глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей второй ОУ и выходные транзисторы. При необходимости схему включения транзисторов можно изменить.

Настройка дифференциального каскада: подать синусоидальный сигнал 50 Гц на оба входа дифференциального канала одновременно, подбором величины RЗ или R4 обеспечить на выходе ОУ 1 нулевой уровень сигнала 50 Гц. Для настройки используется сигнал 50 Гц, т.к. электросеть частотой 50 Гц дает максимальный вклад в суммарную величину напряжения помехи. Хорошие резисторы и тщательная настройка позволяют достичь подавления синфазной помехи 60дб-80дб и более.

Для повышения устойчивости работы УНЧ целесообразно зашунтировать выводы питания ОУ конденсаторами и на выходе усилителя включить RC-целочку (как в схеме усилителя на рисунке 1). Для этой цели можно использовать конденсаторы КМ6.

Читайте также:
MP3-модуль и схема учёта реального времени

Для подключения микрофона использована витая пара проводов в экране. Экран подключается к УНЧ (только в одной точке !!) максимально близко от входа ОУ.

Улучшеные усилители для чувствительных микрофонов

Применение в выходных каскадах УНЧ низкоскоростных ОУ и эксплуатация кремниевых транзисторов в усилителях мощности в режиме без начального смещения (ток покоя равен нулю – режим В) может, как это уже отмечалось выше, привести к переходным искажениям типа “ступенька”. В этом случае для исключения данных искажений целесообразно изменить структуру выходного каскада таким образом, чтобы выходные транзисторы работали с небольшим начальным током (режим АВ).

На рисунке 4 представлен пример подобной модернизации приведенной схемы усилителя с дифференциальным входом (рисунок 3).

Рис.4. Схема УНЧ на ОУ с дифференциальным входом и с низким уровнем искажений выходного каскада.

Элементы для схемы на рисунка 4 :

  • R1=R2=20к (равно или немного выше максимального сопротивления источника в рабочем диапазоне частот),
  • RЗ=R4=1м-2м; R5=2к-10к, R6=1к-Зк,
  • R7=47к-300к (подстройка усиления, К=1+R7/R6),
  • R8=10, R10=10к-20к,R11=10к-20к;
  • С1 =0.1-0.22, С2=0.1-0.22, СЗ=4.7мкФ-20мкФ, C4=0.1;
  • ОУ – К140УД8, КР1407УД2, КР140УД12, КР140УД20, КР1401УД2Б или другие ОУ в типовом включении и желательно с внутренней коррекцией;
  • Т1, Т2 – КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или аналогичные;
  • D2, D3 – КД523 или аналогичные;
  • М – МД64, МД200, МЭК-3 или аналогичный (в),
  • Т – ТМ-2А .

На рисунке 5 представлен пример УНЧ на транзисторах. В первых каскадах транзисторы работают в режиме микротоков, что обеспечивает минимизацию шумов УНЧ. Схема во многом аналогична схеме на рисунке 2. Для увеличения доли полезного сигнала низкого уровня на фоне неизбежных помех в схему УНЧ включен полосовой фильтр, обеспечивающий выделение частот в полосе 300 Гц -3.5 кГц.

Рис.5. Схема УНЧ на транзисторах с полосовым фильтром и варианты подключения микрофонов: а – УНЧ с полосовым фильтром, б – подключение динамического микрофона, в – подключение электретного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 5 :

  • R1=43к-51к, R2=510к (подстройка, Uкт2=1.2В-1,8В),
  • R3=5.6к-6.8к (регулятор громкости), R4=3к, R5=8.2к,
  • R6=8.2к, R7=180, R8=750; R9=150к, R10=150к, R11=33к,
  • R12=620, R13=820-1,2к, R14=200-330,
  • R15=100к (подстройка, Uэт5=Uэт6=1.5В), R16=1 к (подстройка тока покоя Т5 и Т6, 1-2мА);
  • С1=10мкФ-50мкФ, С2=0.15-0.33, С3=1800,
  • С4=10мкФ-20мкФ, С5=0.022, С6=0.022,
  • С7=0.022, С8=1мкФ, С9=10мкФ-20мкФ, С10=100мкФ-500мкФ;
  • Т1, Т2, Т3 -159НТ1 В, КТ3102Е или аналогичные;
  • Т4, Т5 – КТ3102, КТ315 или аналогичные, но можно и устаревшие, германиевые транзисторы, например, МП38А,
  • Т6 – КТ3107 (если Т5 – КТ3102), КТ361 (если Т5 – КТ315) или аналогичные, но можно и устаревшие, германиевые транзисторы, например, МП42Б (если Т5 – МП38А);
  • М – МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
  • Т – ТМ-2А .

В данной схеме также целесообразно использовать транзисторы с большим коэффициентом усиления, но малым обратным током коллектора (Iк0), например, 159НТ1В (Iк0=20нА) или КТ3102 (Iк0=50нА), или аналогичные. Выходные транзисторы могут использоваться как кремниевые (КТ315 и КТ361, КТ3102 и КТ3107, и т.п.), так и германиевые (устаревшие транзисторы МП38А и МП42Б и т.п.).

Настройка схемы, как и в случае схемы УНЧ на рис.11.2, сводится к установке резистором R2 и резистором RЗ соответствующих напряжений на транзисторах Т2 и Т5, Т6: 1,5В – на коллекторе Т2 и 1,5В – на эмиттерах Т5 и Т6.

Конструкция микрофона

Из большого листа плотной бумаги с ворсом, под бархат, изготавливается труба диаметром 10-15 см и длиной 1.5-2 м. Ворс, как можно догадаться, конечно, должен быть не снаружи, а внутри. В один конец этой трубы вставляется чувствительный микрофон. Лучше если это будет хороший динамический или конденсаторный микрофон.

Однако можно воспользоваться и обычным, бытовым, микрофоном. Это может быть, например, динамический микрофон типа МД64, МД200 или даже миниатюрный МКЭ-3.

Правда, с бытовым микрофоном результат будет несколько хуже. Конечно, микрофон необходимо подключить с помощью экранированного кабеля к чувствительному усилителю с малым уровнем собственных шумов (рис.1 и 2). Если длина кабеля превышает 0.5 м, то лучше воспользоваться микрофонным усилителем, имеющим дифференциальный вход, например, УНЧ на ОУ (рис.

Это позволит уменьшить синфазную составляющую помех – различного рода наводки от ближайших электромагнитных устройств, фон 50 Гц от сети 220 В и т. д. Теперь о втором конце данной бумажной трубы. Если этот свободный конец трубы направить на источник звука, например, на группу разговаривающих людей, то можно услышать речь. Казалось бы ничего особенного.

Именно для этого и существуют микрофоны. И труба для этого совершенно не нужна. Однако удивительно то, что расстояние до разговаривающих может быть значительным, например, 100 и более метров. И усилитель, и микрофон, снабженный такой трубой, позволяют все достаточно хорошо слышать на таком значительном удалении.

Расстояние может быть даже увеличено при использовании специальных селективных фильтров, позволяющих выделять или подавлять сигнал в узких полосах частот.

Это дает возможность повысить уровень полезного сигнала в условиях неизбежно существующих помех. В упрощенном варианте вместо спецфильтров можно применить полосовой фильтр в УНЧ (рис. 4) или воспользоваться обычным эквалайзером – многополосным регулятором тембра, в крайнем случае – традиционным, т.с. обычным, двухполосным, регулятором тембра НЧ и ВЧ.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е – Электроника и шпионские страсти-3.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: