Собранный усилитель для наушников

Усилитель класса А для низкоомных и высокоомных наушников

Это второй собранный мною усилитель для наушников, о первом я писал здесь: Мощный усилитель для наушников. Не могу сказать, что усилитель многоуважаемого Рода Эллиотта чем то меня не устраивал. Исправно работал как с наушниками любого сопротивления, так и с АС (мои старенькие Microlab SOLO2 играли приятно и чисто, но не громко), не выдавал абсолютно никакого фона, абсолютно не грелся. Но захотелось мне чего-то большего, сам не знаю чего, если честно.
Решил «поиграться» с уже знакомой схемой в программе эмуляторе электрических схем – NI Multisim от National Instruments Electronics.

Задачи для нового наушникового усилителя

Начал с того что поставил сам себе следующее тех. задание на разработку будущего усилителя:

  • непременно должен работать в классе А;
  • должен работать с нагрузками от 32 до 600 Ом (диапазон сопротивлений общедоступных наушников);
  • должен выдавать не менее 5 мВт мощности при любой нагрузке (более чем достаточная громкость, моим наушникам хватает 2 мВт);
  • не должен «фонить» (фон в наушниках раздражает ужасно);
  • должен состоять из широко распространённых, доступных деталей;
  • рассеиваемая мощность не должна превышать 3 Вт для одного канала;
  • плата должна быть размером 90х110 мм.

Два последних требования обусловлены тем, что новый усилитель должен был занять своё место на уже готовом шасси, в уже готовом закрытом корпусе, без какой либо вентиляции (ну не люблю я «дырявые» стенки корпусов).

Оптимизация схемы усилителя

После знакомства с интерфейсом Multisim, накидал схему Р. Эллиотта, симулятор выдал ровно то, что я собственными глазами видел на экране реального осциллографа. Понял, что симулятор с достаточной точностью строит модель реальной схемы, с учётом не идеальности применённой элементной базы – очень хорошо!

Переделке, главным образом подвергся выходной каскад усилителя. Нужно было увеличить напряжение смещения транзисторов, загнав тем самым каскад глубже в класс А. Изучив теорию, понял, что есть два основных способа: с помощью диодов/светодиодов или транзистора.
Стабилитронами, как я выяснил, этого делать не рекомендуют из-за высоких собственных шумов.
По ряду причин я выбрал светодиоды: во-первых их у меня много и разных, во-вторых они не занимают много места, и в-третьих они обеспечивают необходимое мне падение напряжения.

После испытаний в программе и подбора номиналов, согласно требованиям тех. задания, родилась следующая схема (рис.1)

Рис.1 Схема усилителя. Исправлено 06/10/2016 г.

С учётом разброса параметров элементов, Multisim выдал следующую картину (рис.2)

Рис.2 Несколько основных параметров модели (входной сигнал — синус частотой 20 КГц амплитудой 0.875 В)

Для будущего усилителя я выбрал следующую АЧХ (рис.3):

Рис.3 АЧХ модели усилителя (входной сигнал — синус амплитудой 1 В)

Работа схемы и некоторые нюансы

Коэффициент усиления выбран равным примерно 2, объясню почему.

Печатная плата усилителя

Закончив с виртуальными испытаниями новой схемы, я переехал в другую, уже родную программу Sprint Layout. Трассировке цепей усилителя я посвятил около 10 вечеров свободного времени! Но оно, по моему мнению, того стоило. Усилитель удалось вписать в заданные габариты, не жертвуя при этом качеством.

06/10/2016 Обнаружена ошибка! В одном из каналов перепутана разводка баз выходных транзисторов.


Следует взаимно поменять подключение баз нижних по рисунку транзисторов BD140-BD139, например, доп. проводками. Нужно также поменять полярность отмеченного конденсатора и диодов.

04/11/2016 Обнаружена ошибка!


Следует изменить дорожку от плюсовой и минусовой шин к резисторам 910 Ом, как на рисунке. В архивах файл исправлен. Кто оптимизирует ПП, присылайте, прикрепим от вашего имени.

Использованые детали

Потенциометр малогабаритный ALPS для печатного монтажа с логарифмической характеристикой.
Операционный усилитель LM4562 от Texas Instruments.
Транзисторы BD139-10, BD140-10 производства ST Microelectronics.
Все электролиты Low ESR от Jamicon, все плёночные конденсаторы – аналоги К73-17 от JB.
С3 и С4 (рис.1) — керамические конденсаторы (импортные NPO или наши K-10-17).
Все резисторы 0.25 Вт. В эмиттерных цепях — 1 Вт, например, С2-29, МЛТ-1 или С2-33Н-1, лучше с допуском 1%.
Светодиоды отечественные 3Л341И. Подойдут любые с падением напряжения примерно 2 В.
Радиаторы должны быть способны рассеять по 3 Вт мощности каждый.

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

Сборка усилителя

Собранный усилитель представлен на рис. 5

Рис. 5 Мой усилитель
Несколько советов для желающих повторить конструкцию. Как видите, монтаж плотный. Поэтому вначале лучше впаивать низкие элементы (резисторы), две перемычки у разъёма питания. Светодиоды распаяны «домиком» — два снизу и один (средний) сверху.

Рис. 6 Плотный монтаж

Входные и выходные сигналы можно вывести через разъёмы, вроде тех, что питают вентиляторы на материнских платах, шаг такой же. Я предпочёл просто впаять провода в плату. Питание к усилителю подводится, в моем случае, через разъем от компьютерного БП. Если такого не окажется под рукой, провода питания можно впаять непосредственно в плату.

А вот ОУ лучше не впаивать. Специальная переходная колодка не только упростит замену при выходе из строя, но также позволит определиться с наиболее предпочтительным ОУ для себя любимого.

Плёночные конденсаторы на входе усилителя подойдут практически любого типа и размера (специально отвёл место на плате). Два керамических конденсатора С3 и С4 припаиваются со стороны дорожек, чтобы быть как можно ближе к ОУ.
Радиаторы устанавливаются на транзисторы через диэлектрические теплопроводящие прокладки в конце сборки.

Измерение характеристик

Так получилось, что у меня до сих пор нет сколько-нибудь приличной звуковоспроизводящей аппаратуры. Я мечтаю изготовить внешний ЦАП для ПК с автономным питанием. До живого прибора пока далеко. Поэтому, прошу прощения, характеристики усилителя я снимал с помощью встроенной в ноутбук звуковой карты Realtek. Такие измерения не претендуют на объективность, но позволяют косвенно оценить качественные характеристики изготовленного прибора.

С помощью бесплатного программного обеспечения от отечественных разработчиков Right Mark Audio Analyzer 6.3.0 я провёл несколько измерений. Суть их в следующем: я подключал выход звуковой карты на её вход напрямую, через экранированный специально изготовленный кабель с ответвлением для нагрузки в виде наушников Creative Aurvana Live (32 Ohm) и прогонял тест в RMAA.
Затем подключал к выходу звуковой карты прогретый усилитель, и уже его выход подключал ко входу звуковой карты через спец. кабель с наушниками и снимал показания.

Результаты меня приятно удивили. На рис. 7 краткая сводка теста (полная версия в архиве для скачивания в конце статьи)

Рис.7 Сводка теста RMAA 6.3.0 слева без усилителя, справа с усилителем.

Итого

Подытожу результаты проделанной работы по пунктам согласно моему тех. заданию, итак усилитель:

  • функционирует в классе А с амплитудой выходного сигнала до 1.75 В;
  • работает с нагрузками от 32 до 600 Ом;
  • фон отсутствует абсолютно (при работе с источником питания из моей первой статьи);
  • состоит из недорогих, широко распространённых элементов;
  • рассеиваемая мощность при простое примерно 2.7 Вт для одного канала;
  • помещается на плате 90х110 мм вместе с радиаторами охлаждения транзисторов;
  • легко поддаётся модернизации под конкретное сопротивление нагрузки;

Файлы

Схема усилителя в SPlan 7.0, печатка усилителя в Sprint Layout 6.0, модель усилителя в Multisim 12 и результаты тестов RMAA 6.3.0 в архиве.
Архив обновлён 04-11-2016 г. В архиве исправленая схема, сохранен оригинал ПП с ошибками и добавлен новый вариант ПП без ошибок, но не оптимизированый. Кто сделает лучше — пожалуйста присылайте, добавим.

Немного субъективизма

Этот усилитель, как мне показалось, звучит детальней и ярче моего первого усилителя. И если раньше после часа прослушивания фонограмм уши уставали и как будто наполнялись ватой, с этим усилителем такого ощущения нет – не знаю чем это объяснить. Описывать звук словами – пустое дело, нужно слушать.

Буду рад вашим комментариям, особенно содержащим конструктивную критику и замечания.
Спасибо за внимание!

Источник

Собранный усилитель для наушников

Все аудиофилы знают, что самый простой способ построить дома систему с высочайшим разрешением заключается в покупке хороших проводных наушников и специализированного усилителя для них. И в последние годы рынок этих аппаратов переживает настоящий бум. В нашей подборке мы собрали самые заметные и интересные премьеры прошлого сезона в разных ценовых категориях.

10. S.M.S.L SH-9

Цена – 289 долларов США

Бюджетный усилитель для наушников производства Shenzhen Audio допускает подключение как балансным, так и обычным способом. Для этого на фронтальной панели устройства предусмотрен разъем для джека 6,35 мм, а также 4-х штырьковый балансный разъем XLR. Весьма солидная мощность позволяет усилителю раскачивать практически любые наушники: при работе на нагрузку 600 Ом усилитель развивает до 220 мВт в каждом канале, а при подключении модели с импедансом 16 Ом аппарат может выдать до 6 Ватт. С целью предотвращения перегрузки наушников компонент снабжен двухуровневым ограничителем мощности. Для подключения аналоговых источников сигнала предусмотрен балансный вход на разъемах XLR и несимметричный на RCA. В модели использован усилительный модуль THX AAA (THX Achromatic Audio Amplifier), который обеспечивает высокое качество звучания во всем диапазоне громкостей. На качество звучания также благотворно влияет дискретный регулятор громкости, выполненный на пакете реле. Предпринятые меры позволили достичь рекордного соотношения сигнал/шум в 135 дБ.

9. Topping A90

Цена – 500 евро

Молодой бренд Topping представил в прошлом году комбинированное устройство, объединяющее в себе предварительный усилитель и усилитель для наушников. Модель выполнена в невысоком компактном корпусе, что не мешает солидному функциональному оснащению. В усилителе предусмотрены симметричные входы на XLR и несимметричные на RCA, при этом для подключения наушников можно использовать целый набор разъемов, который включает в себя традиционное гнездо 6,3 мм, а также плюс два балансных разъема – 4-х пиновый XLR и мини-джек 4,4 мм. Эксплуатация в качестве предусилителя обеспечивается выходами с предварительного каскада на RCA и XLR. Производитель не раскрывает того, в каком классе работает схема, однако с учетом приверженности компании классу D в усилителях логично предположить, что и здесь использован тот же подход. Во всяком случае, разработчикам удалось добиться крайне низких нелинейных искажений и рекордного соотношения сигнал/шум.

Читайте также:  Новый уровень беспроводные наушники Shure SE215

8. SPL Phonitor One D

Цена – 700 долларов США

Данный аппарат из линейки бюджетных компонентов Series One немецкой компании SPL оснащен встроенным блоком ЦАП. Его интересной особенностью является применение технологии Phonitor Matrix с перекрестной подачей сигнала, благодаря которой, как утверждает производитель, удается обеспечить стереозвучание в наушниках «как из полноразмерных колонок». Конструкция отличается использованием аналогового регулятора громкости, аппарат заключен в плоский металлический корпус с алюминиевой передней панелью. Модель оснащается двумя парами аналоговых входов – симметричных на разъемах TRS и несимметричных на RCA, а также регулируемым стереофоническим балансным выходом на TRS. В Phonitor One D установлен блок ЦАП на чипе AK4490 от Asahi Kasei, при этом цифровой вход только один – USB-B, что предполагает использование компьютера в качестве источника сигнала. Выходной каскад выдает 330 мВт на канал при работе на наушники сопротивлением 250 Ом.

7. Schiit Jotunheim 2

Цена – от 45 000 рублей

Эта модель от американского производителя представляет собой балансный усилитель для наушников и предусилитель. Аппарат стал самым доступным устройством компании, в котором реализована новая дискретная схемотехника Nexus. В дополнение к этому новейший выходной каскад Continuity S отличается исключительной линейностью. На передней панели предусмотрен выключатель выходов на акустику, что облегчает интеграцию усилителя в настольную аудиосистему. Производитель заверяет, что новинка обеспечивает большую мощность на высокоомных наушниках и гарантирует низкий уровень шума при подключении низкоомных внутриканальных мониторов. Этот полностью дискретный усилитель с неглубокой обратной связью имеет интересную модульную конструкцию, позволяющую покупателю выбрать наиболее подходящую ему версию, всего доступно четыре конфигурации.

6. Audio-Technica AT-DAC100/AT-BHA100

Цена – 750 / 1 100 евро

Данная связка из цифроаналогового преобразователя и гибридного усилителя от Audio-Technica пока появилась только на внутреннем японском рынке. Входящий в состав комплекта ЦАП оснащен коаксиальным и оптическим цифровыми входами, а также портом USB-B для подключения к компьютеру. Несимметричный аналоговый выход выполнен на паре разъемов RCA, а за преобразование отвечает чип AK4452VN от Asahi Kasei, способный работать с потоком 32 бита / 768 кГц, а также нативно принимать DSD512. В фильтре исопльзован операционный усилитель TI LME49860. Гибридный усилитель AT-BHA100 выполнен на четырех триодах ECC83S словацкой фирмы JJ Electronic в части предварительного усиления, а выходной каскад реализован на операционных усилителях MUSES8820 от NJR (New Japan Radio). Выход на наушники допускает подключение двух головных телефонов с джеками 6,3 мм с раздельной регулировкой громкости, также предусмотрены два балансных выхода на четырехштырьковом XLR и джеке 4,4 мм.

5. ExaSound e62

Цена – 2 800 долларов США

Этот балансный аппарат от канадской компании, сочетающий в себе ЦАП и усилитель для наушников, построен на чипе Sabre ES9028PRO от компании ESS Technology, использующем в своей работе технологию Hyperstream. В аппарате есть и множество других интересных решений, среди которых ZeroJitter – асинхронный интерфейс USB с коррекцией ошибок, точная технология регулировки громкости ZeroResolutionLoss и гальваническая изоляция GalvanicInfinity. На борту установлен тактовый генератор FemtoMaster с периодом колебаний в 82 фемтосекунды и тремя вспомогательными синхронизаторами. Модель сертифицирована Roon Tested и поддерживает формат MQA, а также нативный DSD до DSD512. Коммутационная панель включает оптический и коаксиальный цифровые входы, а также порт USB. Выход аналогового сигнала организован на балансных разъемах XLR и несимметричных RCA.

4. Coctail Audio HA500H

Цена – 175 000 рублей

Данный аппарат объединяет в себе ЦАП, предварительный усилитель и усилитель для наушников. Аналоговая часть устройства гибридная и построена на двух лампах ECC82 и операционных усилителях, при этом выходные каскады усилителя для наушников работают на транзисторах. За преобразование сигнала отвечают два чипа ESS Sabre 32 ES9018K2M, что позволяет компоненту обрабатывать цифровые потоки PCM с разрешением вплоть до 32 бит / 384 кГц и DSD до DSD256. Также предусмотрена поддержка формата MQA. В модели установлен модуль Bluetooth с aptX, для подключения источников сигнала и усилителей аппарат имеет полный набор аналоговых и цифровых интерфейсов, включая балансный AES/EBU, порт USB type B для подключения компьютера и разъем HDMI для работы с универсальными проигрывателями оптических дисков. Блок питания построен на базе тороидального трансформатора и надежно отделен от остальных подсистем. В комплекте идет пульт дистанционного управления, а режимы работы усилителя отображаются на цветном информационном дисплее.

3. Erzetich Audio Medousa

Цена – 3 500 евро

Компания Erzetich Audio из Словении известна как производитель оригинальных головных телефонов в деревянных корпусах. В конце прошлого года она представила новый усилитель для наушников, имеющий гибридную конструкцию. Модель Medousa заключена в корпус из нержавеющей стали с боковинами из массива дерева. Ламповый каскад предварительного усилителя построен на четырех двойных триодах, которые пользователь сможет заменять по своему вкусу. На выходе работают четыре монофонических усилительных модуля на транзисторах, что обеспечивает полностью симметричную конструкцию тракта. Усилитель способен раскачивать практически любые наушники на рынке, он развивает мощность в 335 мВт на 8 Ом и 326 мВт на 600 Ом. Любопытно, что показатели мощности фактически не меняются в зависимости от нагрузки.

2. Ultrasone Volcano

Цена – 19 000 евро

Этот очень дорогой усилитель от известного немецкого производителя наушников из Баварии отличает полностью ламповая схема, пожизненная гарантия и изготовление каждого экземпляра на заказ. Данная модель призвана стать идеальным партнером для топовой модели головных телефонов Ultrasone Limited Edition 15, но не только. Производитель заявляет, что аппарат готов работать с любыми головными телефонами с сопротивлением от 32 до 600 Ом. Этот полностью аналоговый ламповый усилитель с максимально прямым и коротким трактом оснащен гнездами 6,3 мм, балансным разъемом для мини-джека 4,4 мм, а также четырехштырьковым XLR. Заявленный частотный диапазон простирается от 3 до 100 000 Гц, максимальная выходная мощность – 600 мВт, вес аппарата составляет 7,55 килограммов.

1. Liedson Orpheon

Цена – 9 000 евро

В данной модели французской компании Liedson объединены высококлассный стример и цифроаналоговый преобразователь, причем сетевой проигрыватель построен на фирменном модуле собственной разработки LINKPLAY, а в блоке питания использованы отдельные части для левого и правого каналов, для каждого из которых предусмотрены фильтрующие ёмкости по 30 800 мкф. Управление воспроизведением и настройка осуществляются при помощи приложений LIEDSON PLAYER или 4STREAM. В полностью аналоговом регуляторе громкости использован дорогой резистивный блок Khosmi Exotic. Корпус усилителя набран из листов фанеры и отделан металлом и древесным шпоном, а оригинальная форма аппарата позволяет ему одновременно служить удобной подставкой для наушников. Беспроводные возможности включают Wi-Fi и модуль Bluetooth 5.0 с поддержкой aptX, подключение к сети возможно также через Ethernet. Модель отличается великолепными электрическими характеристиками, а ее мощность составляет от 80 мВт до 1,5 Вт в зависимости от нагрузки сопротивления. Для подключения наушников предусмотрено гнездо 6,3 мм, весит аппарат 4,7 кг.

Источник

Прецизионный усилитель для наушников

Усилитель для наушниковЕсли вы являетесь счастливым обладателем лампового усилителя, то, скорее всего, при желании послушать любимые композиции единолично, через наушники, вы сталкиваетесь с неудобством, вызванным отсутствием выхода на головные телефоны.

Да и обладателям дорогих или не очень смартфонов и планшетов тоже приходится несладко — эти аппараты чаще всего не в состоянии раскачать качественные высокоомные наушники. Поэтому любимые композиции звучат совсем не так, как на профессиональной аппаратуре.

Конечно, если вы истинный меломан и музыка для вас дороже денег, то вас ни что не остановит от покупки предварительного усилителя за 6000 $, усилителя для наушников за 5000$ и самих наушников за 2000$. И погрузиться в нирвану. Однако, если ситуация с деньгами не такая радужная, или вы любите всё делать своими руками, то, оказывается, можно собрать высококачественный усилитель для наушников всего за. 30$.

А зачем он вам.

А нужен ли вам прецизионный усилитель? Это зависит от ваших музыкальных пристрастий и привычек. Если вы привыкли слушать музыку «на бегу», то есть с портативных устройств на прогулке, пробежке, в тренажерном зале и других подобных местах, то описываемый ниже проект не для вас. Просто постарайтесь подобрать к своему аппарату максимально подходящие по характеристикам и звучанию наушники.

Точно также следует поступить, если вы любите музыкальные стили, где присутствуют сильные искажения сигнала, типа рока, хеви-металла и подобные.

Тем не менее, если вы предпочитаете слушать музыку в тихой уютной обстановке у себя дома или в офисе, и ваши вкусы тяготеют к живой и натуральной музыке типа классической, джазовой, или чистому вокалу, вот тогда вы сможете по достоинству оценить качество звучания и точность связки прецизионный усилитель плюс высококачественные наушники.

Варианты

Допустим, вы решили, что усилитель для наушников вам необходим. Каков следующий шаг? В Интернете можно найти массу проектов с использованием вездесущего LM386. Микросхема стала популярной благодаря высокой надёжности, низкой стоимости, возможности работать с однополярным питанием и малому количеством внешних элементов. Такие усилители обычно хорошо справляются с недорогими наушниками, но все эти достоинства меркнут, если сравнить уровень шумов и искажений LM386 и хорошо спроектированного усилителя на дискретных элементах или на специализированных микросхемах.

Если у вас найдётся около 30$ и не пугает работа с элементами для поверхностного монтажа (SMD-элементы), то представленный здесь проект именно то, что нужно.

Идеи и схема

При проектировании данной схемы брались в расчёт следующие моменты:

  • Усилитель должен работать с относительного высокоомным выходом лампового предусилителя или усилителя электрогитары. Другими словами, входное сопротивление должно быть легкоперестраиваимое для источников с разным выходным импедансом.
  • малое количество компонентов. Поэтому были выбраны микросхемы вместо транзисторов.
  • небольшие усиление и мощность. Требуется раскачать чувствительные динамические наушники, а не акустическую систему.
  • усилитель должен справляться с высокоомными наушниками. Автор использует Sennheiser HD 600 (сопротивление 300 Ом).
  • получить максимально низкие шумы и искажения.

Принципиальная схема прецизионного усилителя для наушников представлена на рисунке:

Усилитель для наушников

Увеличение по клику

При разработке этой конструкции рассматривались микросхемы таких производителей как National Semiconductor, Texas Instruments и другие. Масса полезной информации была найдена на ресурсах Headwize и форумах DiyAudio.

Читайте также:  Беспроводные наушники филипс taut 102

В результате, выбор пал на прецизионный драйвер для наушников от Texas Instruments TPA6120A2 и операционные усилители AD8610 от Analog Devices для входного буфера.

Схема получилась относительно простой, с двухполярным питанием. Если вы уверены в отсутствии постоянной составляющей на выходе вашего источника сигнала, то разделительные конденсаторы (С24 и С30) могут быть исключены из тракта с помощью перемычек Н1 и Н2.

Блок питания обеспечивает на выходе напряжения ±12В при нагрузке до 1А. Его схема представлена на рисунке:

Усилитель для наушников

Увеличение по клику

Часто в аудиофильских конструкциях стоимость блока питания в несколько раз превышает стоимость самой усилительной части. Здесь получилось немного лучше — стоимость элементов для блока питания составляет примерно 50$ и самые дорогие элементы здесь трансформатор и электролитические конденсаторы. Можно немного сэкономить, если заменить тороидальные трансформатор на обычный Ш-образный, отказаться от светодиодов и предохранителей на выходе блока.

Была опробована версия с отдельными стабилизаторами для каждого канала TPA6120A2 (микросхема имеет отдельные выводы питания для каждого канала). Разницу ни услышать, ни измерить не удалось, что позволило существенно упростить блок питания.

Так как все, используемые в усилителе микросхемы, имеют низкую чувствительность к шумам и помехам по цепям питания, а также высокий уровень подавления синфазных помех, то применение в блоке питания типовых интегральных стабилизаторов оказалось достаточным для получения высоких характеристик.

Настоятельно рекомендуется избегать в этой конструкции применения импульсных блоков питания, которые генерируют высокие уровни шумов и помех в звуковом диапазоне.

TPA6120A2

Микросхема TPA6120A2 от Texas Instruments представляет собой высококачественный усилитель для наушников высокой верности. В ней используется архитектура усилителя с дифференциальным входом, несимметричным выходом и обратной связью по току. Именно благодаря в большей мере последней получаются низкие искажения и шум, широкая полоса частот, высокое быстродействие.

Микросхема содержит два независимых канала с отдельными выводами питания. Каждый канал имеет характеристики:

  • выходная мощность 80 мВт на нагрузке 600 Ом при питании ± 12В при уровне искажений+шум 0,00014%
  • динамический диапазон более 120 дБ
  • уровень сигнал/шум 120 дБ
  • диапазон напряжения питания: ± 5В до ± 15В
  • скорость нарастания выходного напряжения 1300В/мкс
  • защиту от короткого замыкания и перегрева

Для сравнения уровень искажения+шум у «народной» микросхемы LM386 составляет 0,2%. Хотя, конечно, высокие параметры ещё не гарантируют качественно звучания. Для получения максимального результата надо учесть рекомендации производителя по выбору внешних элементов и топологии печатной платы. Всё это можно найти в технической документации на данную микросхему.

AD8610

Микросхема AD8610 от Analog Devices представляет собой операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, что даёт низкое напряжение смещения и дрейфа, низкий уровень шумов, малые входные токи. По уровню шума и скорости нарастания выходного напряжения эти операционные усилители отлично гармонируют с TPA6120A2.

Однако, не поленитесь и попробуйте их заменить другими ОУ. По расположению выводов AD8610 совместимы с другими аудиофильскими микросхемами. Тем более, что многие меломаны утверждают, будто слышат разницу в звучании ОУ!

Пассивные компоненты

Не все резисторы одинаковые! И если вам позволяет бюджет, используйте в данной конструкции металлоплёночные резисторы, которые несколько дороже, но имеют ниже шумы и выше стабильность. При желании сэкономить металлоплёночные резисторы следует поставить хотя бы во входных цепях (у AD8610), где чувствительность к шумам самая высокая.

Конденсаторы на пути сигнала С23, С24, С29, С30 лучше поставить плёночные. Конденсаторы по цепям питания микросхем производитель рекомендует керамические.

Основное требование к сигнальным разъёмам — надёжный контакт. В своей конструкции автор использовал обычный «джек» для подключения наушников и позолоченные RCA-разъёмы с тефлоновой изоляцией для подключения сигнального кабеля.

На принципиальной схеме показан вариант усилителя для работы от лампового предварительного усилителя, в котором осуществляется регулировка громкости. Если конструкцию предполагается сделать более гибкой и универсально, то, конечно, на входе желательно предусмотреть свой регулятор громкости. Для достижения максимального качества и чтобы не ухудшить характеристики усилителя здесь следует применить качественный потенциометр.

Бюджетной версией может быть изделия фирмы Alpha или RadioShack стоимостью около $3. За 40$ можно приобрести уже изделие аудиофильского класса от ALPS. Наилучшим решением будет использование галетного аттенюатора от DACT или GoldPoint. Их стоимость составляет примерно 170$. Кстати, на eBay можно найти подобные аттенюаторы китайского производства всего за 30$. Номинал потенциометра может быть в пределах 25-50кОм. Использование шагового аттенюатора кроме удобства регулировки громкости дополнительно гарантирует идентичность регулировки в обоих стереоканалов, что в усилителе для наушников особенно важно.

Конструкция

Все элементы конструкции (кроме силового трансформатора) размещаются на одной печатной плате. Если вы решите использовать внешний блок питания или собрать его по другой схеме, около 70% печатной платы останутся свободными.

Схема расположения элементов представлена на рисунке:

Печатная плата усилителя для наушников

Увеличение по клику

На рисунке представлен чертёж печатной платы со стороны деталей:

Печатная плата усилителя для наушников

Увеличение по клику

На рисунке представлен чертёж нижней стороны печатной платы:

Печатная плата усилителя для наушников

Увеличение по клику

Чертежи печатных плат в народном формате SLayout можно забрать здесь.

Главная особенность монтажа: на корпусе с нижней стороны TPA6120A2 есть контактная площадка примерно 3×4мм. Она должна быть припаяна к площадке на печатной плате под микросхемой, которая служит теплоотводом.

Фотография готовой конструкции:

Усилитель для наушников

При первом включении следует вынуть два предохранителя на выходе источника питания и убедиться в его работоспособности. Если выходные напряжения в норме, верните предохранители на место. Сам усилитель в наладке не нуждается.

Разместить плату можно в корпусе подходящих размеров, желательно металлическом для экранирования от внешних помех.

Заключение

Субъективно усилитель звучит на одном уровне с профессиональным студийным оборудованием. При сравнении с LM386 эта конструкция показала более ровное, чистое и детальное звучание.

Схема получилась довольно гибкой и легко настраиваемой под различные нужды. Так, например, сам автор собрал два экземпляра усилителя. Один по приведённой схеме для эксплуатации совместно с ламповым предусилителем. Второй экземпляр был рассчитан на работу со смартфоном и гитарным усилителем, потому был дополнен на входе фильтром высокочастотных помех и регулятором громкости. Кроме того, для повышения усиления (смартфон выдавал недостаточный уровень сигнала) были изменены номиналы резисторов R6 и R14 на 2кОм.

Изменяя номиналы этих резисторов, вы можете менять коэффициент усиления в широких пределах.

Вариант печатной платы усилителя от наших «друзей-марсиан», рассчитанный на установку элементов в «стандартных» корпусах (используемых в конструкции микросхем в DIP-корпусах не существует):

Анимированная демонстрация платы во всех ракурсах здесь (gif-файл 14Mb).

Автор: Брайан Бергерон
Вольный перевод: Главный редактор «РадиоГазеты».
Удачного творчества!

Источник



Усилитель для наушников — зачем он нужен и как выбрать?

Если вы любите слушать музыку в наушниках, то наверняка хоть раз слышали о каких-то таких крутых моделях, которым обязательно нужны усилители. Что вообще такое усилитель для наушников, зачем он нужен и пора ли бежать за ним в магазин? Как понять, что вашим наушникам необходим (или нет) этот самый усилитель? Разбираемся.

Многие предпочитают слушать музыку через наушники. Кто-то любит чувство изолированности от окружающего мира, других привлекает глубокий звук. Они портативны, удобны, незаменимы в поездках и путешествиях. Однако при покупке качественных наушников многие сталкиваются с тем, что звук тихий, глухой, тусклый, басы вялые. Такое бывает из-за несоответствия характеристик наушников и выхода аудиоустройства. Проблемы возникают, когда «уши» с высоким сопротивлением и низкой чувствительностью подключены к смартфону, плееру или встроенной звуковой карте, хотя при очень требовательных к питанию моделях иногда сдаются и внешние аудиокарты.

Почему наушники звучат плохо?

Если коротко: высокоомные наушники любят высокое напряжение, но им не нужен большой ток. Аккумулятор смартфона или плеера чаще всего попросту не может обеспечить встроенный усилитель достаточным напряжением. Поэтому его рассчитывают под наушники с небольшим импедансом, которым важнее ток, чем напряжение.

Чтобы ответить подробнее, нужно сделать пару лирических отступлений. Для начала следует разобраться в импедансе .

Импеданс — это номинальное сопротивление на входе наушников, измеряется в Омах. По величине сопротивления все наушники можно условно разделить на три группы:

  • Низкий импеданс — меньше 40 Ом. Обычно 16-32 Ома — это большинство затычек и небольших наушников, множество недорогих охватывающих моделей.
  • Средний — 60-100 Ом. Например, Sennheiser HD 280 PRO. Хорошо подходят для записи барабанов: за счет импеданса в 64 Ома они выдадут значительно больше громкости, чем модель на 250 Ом, при этом не будут так легко перегружаться, как низкоомные наушники.
  • Высокий — больше 250 Ом. Многие студийные и хай-энд модели.

Зачем вообще наушникам высокое сопротивление? На самом деле, до недавнего времени со звучанием «ушей» особо не заморачивались. Самый качественный звук традиционно предлагали студийные модели, и они все были высокоомными, потому что студийная техника всегда обладала мощными выходами. Подключенные к ним низкоомные наушники звучали бы слишком громко вплоть до боли в ушах.

Второе преимущество, о котором задумались уже чуть позже — больший вольтаж дает большую детализацию и лучшую динамику, звучание становится как бы более насыщенным, ярким и глубоким. В итоге среди производителей хай-фая и хай-энда пошла мода выпускать дорогие высокоомные модели, и сегодня они занимают существенную часть рынка. Разумеется, это не значит, что любая высокоимпедансная модель звучит лучше наушников с низким сопротивлением.

Кроме импеданса еще одним важным значением является чувствительность наушников. Это сколько децибел они выдадут в расчете на милливольт. Есть схожий параметр — эффективность, измеряется в децибелах на милливатт, но обычно указывается именно чувствительность.

Теперь правила:

  • Чем больше импеданс имеют наушники, тем большее напряжение им нужно. От импеданса зависит, сколько мощности сможет им отдать усилитель.
  • Чем меньше чувствительность у наушников, тем выше ток им требуется. От чувствительности зависит громкость наушников.

Например:

  • Наушники Sony MDR-1AB. Их импеданс лишь 24 Ома, а чувствительность — 105 Дб. Комбинация из низкого импеданса и высокой чувствительности означает, что такие наушники гораздо проще прокормить электричеством, с этим справится даже обычный смартфон.
  • В противовес им — наушники Shure SRH1840. Кажется, что с импедансом в 65 Ом их вроде бы несложно будет раскачать. Вот только их чувствительность составляет всего 96 Дб, а это значит, что им нужно очень много энергии — 1,5–4 Вт на канал для большой громкости!
  • А вот Sennheiser HD 650 имеют импеданс аж в 300 Ом, но при относительно высокой чувствительности в 103 Дб усилитель к ним будет подобрать попроще.
Читайте также:  Почему плачет мужчина и когда мужчинам можно плакать

Однако даже если наушники нетребовательны к сигналу, это еще не означает, что встроенный усилитель смартфона или плеера не портит качество их звучания. Нередко копеечные усилители вносят искажения, особенно на высокой громкости, а также имеют раздражающие посторонние шумы и фоновое гудение. Они возникают из-за влияния различных радиоэлементов друг на друга при слишком плотной компоновке корпуса. Обойти ограничения встроенных усилителей помогают внешние усилители для наушников.

Усилители наушников

Как нетрудно догадаться, они усиливают аудиосигнал воспроизводящего устройства до нужных значений. Но современные модели умеют гораздо больше и бывают трех основных типов:

1. Портативные , чтобы воткнуть в него смартфон или плеер и слушать музыку в дороге. Они очень удобны:

  • Многие, как FiiO uBTR, подключаются к устройству воспроизведения по Bluetooth и превращают любые проводные наушники в беспроводные. Но надо внимательно смотреть, чтобы устройство поддерживало нужные кодеки (подробнее о кодеках здесь ).
  • Обычно усилитель можно подключить к смартфону так, чтобы забрать у него музыку не в аудио, а в нулях и единицах. Это позволяет обойти встроенный усилитель, звук получается совсем иного качества, порой на голову выше того, что может предложить оригинальное устройство.
  • Многие портативные усилители, например, Creative Sound Blaster E5, могут работать и с ПК.
  • Некоторые содержат дополнительные фичи: эквалайзер, усиление басов и т. п.
  • Это дополнительное устройство, причем порой не очень маленькое. Скорее всего, придется таскать смартфон и усилитель в связке, как бутерброд.
  • Из-за отсутствия специализированного ПО редкие плееры иногда не могут вывести аудио по цифровому тракту.
  • При выводе звука по цифровому тракту некоторые усилители с аппетитом кушают батарею смартфона.
  • Все варианты аналоговых подключений по качеству сигнала будут звучать идентично подключенным напрямую к смартфону наушникам (зато будет громче).
  • Может смутит стоимость некоторых устройств, которая не уступает самому смартфону, плееру или наушникам.

2. Стационарные, причем разных ценовых категорий:

  • Недорогие для массового пользователя, бывают и «ламповыми» — снабжены гордо сияющей радиолампой, в основном для красоты.
  • Средней ценовой категории для меломанов и эстетов.
  • Дорогой хай-энд для аудиофилов. К числу последних можно отнести и специфические усилители для дорогих электростатических наушников, требующих поляризующего напряжения в несколько сотен вольт.

Стационарные усилители для наушников выполняют ту же роль, что и обычные усилители у любителей большой акустики, но с дополнительными фичами. Как правило, в них встроен ЦАП, поэтому они сочетают в себе роль внешней аудиокарты и усилителя. Например, FOSTEX HP-A8MK2 — такие штуки удобны, если нужен бескомпромиссный прибор для извлечения максимально качественного звука из домашнего ПК прямо в уши.

3. Студийные усилители нужны, в основном, для живой записи группы музыкантов — хора, оркестра и т. п. Поэтому студийные приборы имеют по восемь выходов на наушники, чтобы каждый исполнитель мог себя слышать. Некоторые из них имеют вид внушительных рековых приборов и попросту не нужны в домашних условиях, хотя на студии без них никуда.

Как правильно подобрать усилитель для наушников

Рассчитать, сколько питания потребуется приглянувшимся наушникам, можно онлайн. Энтузиасты сделали множество бесплатных калькуляторов, например, Headphone power calculator . С помощью него можно узнать, сколько Милливатт нужно для того, чтобы наушники звучали с желаемой громкостью.

Делается это следующим образом. К примеру, есть наушники Beyerdynamic DT 990, версия на 250 Ом, их чувствительность составляет 96 Дб. Если ввести эти данные в калькулятор, получится вот такая таблица:

  • В первом столбце указана примерная громкость звучания музыки — от тихой до болевого порога.
  • Во втором — сколько вольт потребуют наушники для достижения заданного уровня громкости из первого столбца.
  • В третьем — требуемая сила тока.
  • В последнем столбце рассчитано, какая мощность усилителя нужна этим наушникам для прослушивания на желаемой громкости.

Обычно смотрят на громкость в районе 110 Дб — это в 10 раз ниже болевого порога. В характеристиках наушников видно, что именно такую громкость берут по умолчанию, когда указывают мощность (если указывают):

Далее нужно открыть характеристики выбранного усилителя и посмотреть на его выходную мощность — та должна быть не меньше. Иногда производители указывают на сайтах, сколько милливатт может выдать усилитель при определенном значении сопротивления. Например, у FiiO Q1 II при 300 Ом — всего 11 мВт на канал, поэтому он наушники Beyerdynamic DT 990 не прокормит:

Он, конечно, и не должен, ведь максимальное сопротивление в характеристиках заявлено 150 Ом, однако тот факт, что производитель указал на сайте выходную мощность для 300 Ом, намекает, что наушники с таким импедансом и чувствительностью выше 106 Дб все-таки смогут с ним ужиться, хоть и на страх и риск покупателя. А вот Sony PHA-2A подойдет идеально — даже будет запас по мощности:

Запас по мощности — важный момент. Как правило, импеданс наушников не фиксированный, он меняется в зависимости от спектра частот. Например, наушники Sennheiser известны тем, что имеют на басовых частотах пиковые значения импеданса до 450–600 Ом! Графики импеданса можно найти не на всех сайтах производителей, поэтому ими часто занимаются энтузиасты, но из них всегда можно узнать много интересного. Например, что в сочетании с усилителем без запаса по мощности басовые частоты будут проседать на высокой громкости.

Импеданс Sennheiser HD650 имеет выраженный подъем в басовом и высокочастотном диапазонах.

Усилители для наушников действительно делают и громче, и лучше. Большинство портативных моделей обходят ограничения смартфона или плеера и обрабатывают сигнал по-своему. Многие стационарные модели сочетают в себе возможности внешней звуковой карты и усилителя, обладая при этом целым набором полезных функций.

Можно с уверенностью сказать, что усилитель необходим обладателям капризных к источнику звука высокоомных наушников с низкой чувствительностью — такие не выдадут и десятой части своего потенциала при подключении напрямую смартфону или планшету. Если в усилителе есть ЦАП и возможность слушать музыку в высоком разрешении (например, 24 бита \ 192 кГц), тогда он превратит любой смартфон в Hi-Res-плеер. Правда, расплатой за все это волшебство будет дополнительная коробочка в кармане.

Источник

Тег УНЧ для наушников

Простой усилитель для наушников Uxi, на транзисторах без обратной связи.

17 5 [1]
03.04.2013 />

Малошумящий усилитель для наушников на ОУ

Как говорится — все гениальное просто. Данный усилитель состоит из минимума деталей, обеспечивая сигналу прохождение через минимум элементов, и тем самым оберегая его от искажений, которые эти элементы могут внести. Усилитель имеет мощность 500мВт. Расчетный уровень искажений, при применении микросхемы на подобии OPA2134 — 0.001%. Сопротивление нагрузки 32-300 Ом.

20 2.6 [2]
07.08.2013 />

Простейший ламповый усилитель для наушников с низковольтным питанием

В интернете сейчас огромное количество УНЧ на радиолампах. И везде нужно 3 и более трансформаторов. Трансформаторы очень дорогие и поэтому я попробовал создать ламповый УНЧ с питанием 6 (+-0.3) В

8 3.2 [2]

Усилитель на MOSFET транзисторах

Возможности: Контролируемый микроконтроллером предусилитель с возможность управления ИК пультом. Для сохранения параметров громкости и др. в энергозависимой памяти, есть запасное питание от батарейки. Символьный ЖК дисплей 2*16 для индикации громкости и т. д. Три универсальных линейных входа, один вход и выход для магнитофона. Стерео усилитель 70Вт на основе MOSFET транзисторов. Выход на наушники.

Автор: Шпакунов А.

0 0 [0]
25.08.2012

Низковольтный лампово-транзисторный усилитель для компьютерных наушников

Давно хотел собрать внешний усилитель для компьютерных наушников, но как-то всё руки не доходили – то одно отвлечёт, то другое. А тут занесло меня в сторону ламповой схемотехники, и столько там нового и интересного узнал, что захотелось сразу что-нибудь самому собрать и послушать.

10 0 [0]

Усилитель для низкоомных наушников на ОУ

В связи с приобретением новой звуковой карты без выхода на наушники, у меня возникла потребность в усилителе для наушников приличного качества, способном раскачать мои любимые ТДС-4. Усилитель должен был быть компактным, простым в сборке и налаживании, с низким уровнем шумов и искажений. В итоге, собранный усилитель соответствовал всем указанным выше требованиям.

Автор: Никифоров И.

11 0 [0]
2012 г. />

Композитный усилитель для наушников на LMH6672

Предлагаемый усилитель предназначен для использования совместно с головными телефонами с сопротивлением ≥ 25 Ом. В качестве источника звукового сигнала может служить звуковая карта ПК, CD/DVD-плееры, портативные устройства. Позволяет "разгрузить" выход источника, что положительно сказывается на качестве звука (снижение гармонических искажений, устранение "завала" на НЧ при использовании источника с разделительными конденсаторами на выходе).

Автор: Разумовский Д.

4 5 [1]
2012 г.

Качественный усилитель/драйвер для наушников, с электронным регулятором громкости и баланса

Данный усилитель позволяет подключать любые наушники, практически с любым существующим сопротивлением катушек благодаря очень низкому выходному сопротивлению. Это позволяет так же, не заострять внимание на АЧХ наушников. Усилитель не имеет межкаскадных конденсаторов, и как следствие меньшие искажения.

Автор: Максим Александрович

7 5 [1]

Зачем наушникам усилитель?

Итак, наушники, подключённые к посредственному усилителю, звучат лучше чем при подключении непосредственно к звуковой карте. Чтобы подтвердить это и выяснить, что происходит с аудиосигналом, были проведены измерения с помощью RMAA (Right Mark Audio Analyser). Измерялся сигнал на наушниках, т. е. посредством разветвителя сигнал шёл на наушники и на линейных вход звуковой карты.

3 0 [0]
2012 г.

Повторитель для наушников стационарный "SAQ-SHF"

Повторитель для наушников стационарный SAQ-SHF — это малогабаритное стационарное устройство, питающееся от бытовой сети 220В/50Гц, предназначенное для подключения к нему наушников, и подключаемое к линейным выходам бытовых аудиоустройств.

2 0 [0]

1999-2021 Сайт-ПАЯЛЬНИК ‘cxem.net’

При использовании материалов сайта, обязательна
ссылка на сайт ПАЯЛЬНИК и первоисточник

Источник