г. Нижний Новгород, ул. Зайцева, д. 31

413-19-81
413-66-50

[email protected]

Усилитель класса а для наушников своими руками на транзисторах


Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током

Схема усилителя для наушников, которая точно заслуживает внимания. Тут и удвоенный выходной ток и отсутствие разделительных конденсаторов на пути сигнала. При этом схема усилителя для наушников очень проста и понятна. 

Обновлено [30.02.2019]: Из схемы убран входной разделительный конденсатор. Изменены номиналы входных резисторов.

Схема усилителя для наушников

Регулярные скитания по по бескрайним просторам помойки кладезя знаний — интернету, привели к интересной находке. Это был PDF файл от компании Burr Brown. Который воодушевил меня создать усилитель для наушников на ОУ. С языка потенциального врага, его название дословно можно перевести следующим образом : Удвоение выходного тока в нагрузку двумя аудио ОУ OPA2604.

скачать: Double the output current to a load with the dual OPA2604 audio op amp

Файл состоит из двух страниц, где ценность представляет только первая. Представленная там схема усилителя для наушников была перерисована и избавлена от лишних умных надписей.

Знакомьтесь, это будущее сердце нашего усилителя. А если быть точнее — это схема одного канала. Каналов у нас будет 2, а значит потребуется два сдвоенных операционных усилителя (ОУ). 

Резисторы R3 и R4 сопротивлением по 51 Ом нужны чтобы защитить выходы операционных усилителей.

В чем «фишка» этого усилителя?

Схема совсем не нова, и известна еще из даташитов 90-х годов. Но интересность схемы заключается в том, что оба ОУ усиливают один и тот же сигнал. Но это не мостовое включение. Выходные сигналы обоих ОУ находятся в фазе, а их выходные токи складываются.

Такое включение решает проблему малого выходного тока многих ОУ. Это заметно увеличивает количество ОУ, которые могут быть использованы в усилителе. Теперь достаточно, чтобы каждый операционный усилитель мог обеспечивать выходной ток в 35-40 мА, вместо 70-80 в случае одного ОУ на канал.

Максимальное значение выходного тока всегда приводятся в даташитах на ОУ. 

Коэффициент усиления

Коэффициент усиления  сигнала определяют резисторы R1 и R2. Его точное значение определяется формулой:

K= 1+ R2/R1

Если ориентироваться на линейный выход с уровнем сигнала в 1 Вольт, то для большинства наушников коэффициента усиления равного трем будет вполне достаточно. На три и будем ровняться. 

Желательно, чтобы резисторы, задающие коэффициент усиления, имели точностью не хуже ±1%. Зачастую в магазинах не слишком большой выбор прецизионных резисторов. Но в данном случае можно обойтись резисторами одного номинала.

В закромах шкафа были найдены прецизионные резисторы по 7,5 кОм которые и стали резистором R1. В качестве R2 два резистора по 7,5 кОм были включены последовательно. Аналогично можно сделать, включив параллельно два резистора по 15кОм в качестве R1, и один резистора на 15кОм в качестве R2.

Для изменения коэффициента усиления лучше менять резистор R2. Для схем на ОУ обычно рекомендуется использовать резисторы номиналом 1÷100 кОм. Резистор R1 будет выполнять еще одну важную функцию, поэтому желательно использовать 7.5кОм.

Доводим схему до ума

Представленная в документе схема несколько неполная и отражает лишь самое главное. Для нормально работы следует дополнить схему входными цепями, а так же параллельно резистору R2 следует добавить конденсатор небольшой емкости. Он нужен для исключения самовозбуждения ОУ.

Для начала не будем изобретать велосипед и позаимствуем входную цепь у усилителя для наушников FiiO Olympus E10. В таком случае схема нашего усилителя примет следующий вид: 

На схеме обозначены ножки для сдвоенного операционного усилителя в корпусе DIP8. Схема полностью рабочая и ни в какой настройке не нуждается.

Выкинем конденсатор со входа

ОУ  одинаково хорошо усиливает как переменное так и постоянное напряжение. Конденсатор(C1) нужен для того, чтобы отсекать постоянное напряжение по входу. С одной стороны — нормальные источники сигнала не дают постоянку на выходе. С другой стороны, если она вдруг будет, то ее нужно отсекать. А то и наушники можно спалить.

Но народ активно не желает видеть лишние конденсаторы в пути сигнала, поэтому будем выкручиваться.

Перечитывая в очередной раз «Искусство схемотехники» Хоровиц и Хилла, обнаружил то, что искал. Чтобы получить усилитель переменного тока, необходимо включить конденсатор, аналогичный C1, последовательно с резистором R1.

В таком случае обратная связь ОУ будет работать только по переменке и необходимость в конденсаторе на входе у нас отпадет. Поэтому можно смело переместить C1 со входа усилителя в цепь обратной связи ОУ.

Образовавшаяся RC-цепь (R1, С1) будет отсекать как постоянное напряжение так и инфра-низкие частоты (

audiogeek.ru

Усилитель для наушников JLH Class A

Усилитель для наушников JLH Class AКачественный двух канальный усилитель для наушников с блоком питания.Питание усилителя осуществляется от трансформатора с переменным напряжением ~12 вольт.

Технические характеристики усилителя:

  • Рекомендуемая нагрузка - минимум 8 Ом, номинальная 32 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 (AC): ~12 В;
  • Потребляемый ток: 260 мА;
  • Ток покоя каждого канала усилителя: 125 мА
  • Размеры печатной платы: 124х111 мм.
  • Cхема JLH Class AТранзисторы:
  • 2N2907 -4 Шт. Аналоги (2N3906, 2N4403)
  • 2N2222 -2 Шт. Аналоги (КТ3117А)
  • TIP41 -4 Шт. Аналоги (КТ819А, КТ819Б)
  • Стабилизаторы напряжения:
  • L7812CV -1 Шт.
  • L7912CV -1 Шт.
  • Стабилитроны:
  • BZV55-C2V7 -2 Шт.
  • Диоды:
  • N4148 -4 Шт.
  • 1N4007 -4 Шт.
  • Светодиод: -1 Шт. (АЛ307БМ)

    Резисторы: 0.25Вт

  • 2R2 -2 Шт.
  • 5R1 -2 Шт.
  • 22R -2 Шт.
  • 100R-2 Шт.
  • 470R-2 Шт.
  • 1k -4 Шт.
  • 2k2 -3 Шт.
  • 4k7 -8 Шт.
  • 220k-2 Шт.
  • Резисторы подстроечные:
  • 10k -2 Шт. (3296W)
  • Резисторы переменные:
  • 10k -1 Шт. (R16110G)
  • Конденсаторы электролитические:
  • 100µF -8 Шт. (C3, C5, C8, C10 не меньше 16V)
  • 1000-2200µF -4 Шт. (C19-C22 не меньше 16V)
  • 2200µF -4 Шт. (C13-C16 не меньше 25V)
  • Конденсаторы керамические: (лучше пленочные)
  • 0.22nF -2 Шт. (221)
  • 0.33nF -2 Шт. (331)
  • 0.1µF -14 Шт. (104)
  • Конденсаторы пленочные:
  • 1µF -2 Шт. (105), (или 0.470µF, 0.680µF)
  • Трансформатор:
  • Трансформатор на две вторичные обмотки по ~12 вольт и не менее 500мА.
  • Радиаторы:
  • 6 Шт. (примерно в мм 25x25x15)
  • Можно использовать два больших радиатора, но нужно будет изолирующие прокладки ставить на транзисторы и стабилизаторы напряжения.
  • Печатная плата JLH Class A вид дорожекПечатная плата JLH Class A вид деталей

    Скачать [1,24 Mb] (cкачиваний: 1055) схему JLH Class A и печатку в формате Lay.

    tutlay.ru

    Транзисторный УНЧ для наушников.

    Транзисторный УНЧ для наушников.

    УНЧ для наушников высокого класса

    В этой статье мы предлагаем вашему вниманию принципиальную схему, а также печатную плату формата LAY6 стерео усилителя для высококачественных наушников, сопротивление которых может быть от 32 до 600 Ом. Усилитель работает в классе А. Схема одного канала показана ниже:

    Headphone Amplifier JLH Class A_schematic

    Питание усилителя осуществляется от двуполярного источника, собранного на двух интегральных стабилизаторах 78L12 и 79L12, расположенных на одной плате с усилителем. Принципиальная схема блока питания приведена далее:

    Headphone Amplifier JLH Class A PSU_schematic

    Микросхемы стабилизаторов напряжения установлены на небольшие радиаторы, но, в принципе, они и так не особо греются, потому что ток потребляемый схемой не велик, и составляет примерно 250...260 мА, а ток покоя одного канала в пределах 125 мА.

    Печатная плата LAY6 формата показана на следующем рисунке:

    Headphone Amplifier JLH Class A LAY6

    Фото-вид LAY6 формата печатной платы:

    Headphone Amplifier JLH Class A LAY6 FOTO

    Печатная плата рассчитана на изготовление ее на одностороннем фольгированном стеклотекстолите размером 124 х 112 мм.Все резисторы, примененные в семе, мощностью 0,25 Ватт. VD3 – это стабилитрон с напряжением стабилизации 2,7 Вольта. TRIM – это подстроечный резистор номиналом 10 кОм. Вместо транзистора 2N2907 можно поставить 2N3906 или 2N4403. Транзистор 2N2222 допустимо поменять на отечественный КТ3117А. Неполярный входной конденсатор емкостью 1mF допустимо заменить пленочными 0,47...0,68mF. Конденсаторы 220pF, 330pF и 100n – керамические. Выходные транзисторы TIP41, вместо которых можно попробовать поставить КТ819А,Б, установлены на небольшого размера раздельные радиаторы, но если вы надумаете установить их на общую, например, алюминиевую пластину, не забудьте об изоляции коллекторов (слюда, изолирующие втулки, термопаста). Светодиод в блоке питания установлен как индикатор включения усилителя, применен обычный АЛ307БМ. Трансформатор для блока питания должен иметь вторичную обмотку 24 Вольта с отводом от середины, то есть 2 по 12, и обеспечивать ток порядка 0,5 А.

    Скачать принципиальную схему усилителя для наушников, а также печатную плату формата LAY6 можно одним файлом с нашего сайта. Размер архива – 1,5 Mb.

    Siliconray JLH 2005 Class-A Amplifier PCB Full Kit

    19.05.2019Вернёмся к правильной установке конденсатора C10. Дело в том, что в сети попадаются разные варианты установки этой полярной ёмкости, как плюсом на общий провод, так и минусом. Так же на Алиэкспресс можно приобрести готовую плату, где C10 установлен минусом на GND, поэтому мы с нашим другом сайта Евгением решили выяснить какое положение этого электролита в схеме правильное, а пришли мы к такому выводу: выяснили что оба этих варианта не правильные, в этой цепи должен стоять неполярный электролит. На этом конденсаторе отсутствует постоянное напряжение при условии что на выходе усилителя выставлен ноль. Постоянное напряжение на нем может появиться той полярности в какую сторону сместится сигнал относительно нуля на выходе. К полярному конденсатору можно прикладывать переменное напряжение при условии что к нему уже приложено постоянное напряжение и оно выше чем прикладывается переменное, в этой схеме такое условие не соблюдается и к этому конденсатору прикладывается только переменка входного сигнала.Если рассматривать схему этого усилителя с однополярным питанием, то но этом конденсаторе будет половина напряжения питания ,а прикладываемая переменка входного сигнала меньше напряжения на нём и в этом случае там допустимо ставить полярный электролит.

    Печатную плату LAY6 подкорректировал, теперь емкость C10 состоит из двух последовательно соединенных полярных конденсаторов 220mF/25V, соединенных одноименными полюсами вместе, таким образом получается неполярная емкость 100mF. Вид лейки ниже:

    JLH ClassA Headphone Amplifier LAY6 by KOMITART

    JLH ClassA Headphone Amplifier LAY6 Foto by KOMITART

    Предыдущую плату из архива удалять не стал, просто добавил вариант с неполярной емкостью, то есть теперь в архиве две лейки. Пользуйтесь.

    JLH_Class-A_Headphone_Amp_Plate_top

    JLH_Class-A_Headphone_Amp_Board_top

    JLH_Class-A_Headphone_Amp_Плата с E-Bay

    www.komitart.ru

    Прецизионный усилитель для наушников

    Если 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:

    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.

    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:

    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:

    Увеличение по клику

    На рисунке представлен чертёж печатной платы со стороны деталей:

    Увеличение по клику

    На рисунке представлен чертёж нижней стороны печатной платы:

    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:

    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):

    • в формате SLayout
    • в формате DipTrace
    • в формате Gerber

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

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

    Удачного творчества!

    radiopages.ru


    Смотрите также