Схема усилителя для наушников, которая точно заслуживает внимания. Минимум компонентов и хорошее схемотехническое решение.

Схема усилителя для наушников

Скитания по по бескрайним просторам помойки кладезя знаний - интернету, привели к интересной находке. Это был PDF файл от компании Burr Brown. С него и родилась идея создать усилитель для наушников.

Дословно перевести название, с языка потенциального врага, можно следующим образом: Удвоение выходного тока в нагрузку двумя аудио ОУ OPA2604 .

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

Знакомьтесь, это будущее сердце нашего усилителя. А если быть точнее- схема одного канала.

Интересность этой схемы заключается в том, что оба операционных усилителя усиливают один и тот же сигнал. При этом их выходные токи складываются. Это решает проблему недостаточного выходного тока многих ОУ.

Усиление сигнала определяют резисторы R 1 и R 2 . Точное значение коэффициента усиления определяется формулой:

K= 1+ R 2 /R 1

Если ориентироваться на линейный выход с уровнем сигнала в 1 вольт, то для большинства наушников коэффициент усиления равный трем будет с хорошим запасом.

Удобно использовать резисторы одного номинала. В моем случае в качестве R 2 был установлен резистор на 15 кОм, а в качестве R 1 два резистора по 15 кОм параллельно.

Для изменения коэффициента усиления лучше менять резистор R 2 . Для схем на ОУ обычно рекомендуется использовать резисторы в диапазоне 1-100 кОм. А вот R 1 будет выполнять еще одну функцию, поэтому все же желательно использовать 7.5кОм.

Резисторы R 3 и R 4 сопротивлением по 51 Ом нужны, чтобы не спалить выходы операционных усилителей.

Доводим схему до ума

Представленная в документе схема несколько неполная и отражает лишь самое главное. Для нормально работы следует дополнить схему и добавить входные цепи. Так же параллельно резистору R 2 следует добавить конденсатор (C 2) небольшой емкости. Он нужен для исключения самовозбуждения ОУ.

Чтобы не изобретать велосипед, входные цепи были позаимствованы у усилителя для наушников FiiO Olympus E10. Так же на схеме теперь обозначены выводы для сдвоенного операционного усилителя в корпусе DIP8.

Я не сторонник конденсаторов(C 1 ) по входу. Однако не всегда известно каков будет источник сигнала, и насколько там возможно присутствие постоянного напряжения. Желательно его установить, чтобы втыкать усилитель куда вам заблагорассудится. НО при желании его можно и закоротить.

Еще немного улучшений

Для того чтобы не нагружать усилитель усилением инфранизких частот, которые ни нам ни ему не нужны — мы добавим еще один конденсатор. На звуке это отразится только в лучшую сторону.

, образованная конденсатором С 3 и резистором R 1 будут отсекаться частоты ниже 10 Гц. Так же это уменьшит напряжение раcбаланса ОУ по входам. А оно, к слову, тоже усиливается и подмешивается в выходной сигнал.

На схеме так же был несколько изменен выход. Номиналы R 3 и R 4 были снижены, а последовательно с ними включен резистор R 5 , сопротивлением 10 Ом. Это обеспечит лучшее суммирование выходных сигналов. Резистор R 5 призван так же сделать АЧХ более линейной. Хотя она и так линейна, но кашу маслом не испортишь:-).

Желательно, чтобы в качестве конденсаторов C 1 и С 3 была установлена прославленная для звуковых цепей Wima, но можно обойтись и другими неполярными конденсаторами приличного качества. Емкость в 2 — 2.2 мкФ для обоих конденсаторов будет достаточной.

Качество компонентов

Для начала можно поставить что-то из ассортимента ближайшего магазина радиодеталей, а постепенно заменить их более качественными компонентами. Плата будет работать на любых деталях.

Цены на операционные усилители лежат в широких пределах и не всегда дороже значит лучше для звука. Для начала можно будет установить что-то недорогое и доступное, например любимую многими NE5532(0.3$). Очень желательно чтобы она была производства Филлипс.

В последствии с заменой ОУ можно будет играться сколько хотите. Если рассматривать ОУ классом повыше, то для звука хорошо себя зарекомендовали OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397….

Не рекомендую заказывать микросхемы с АлиЭкспресс и в прочих китайских магазинах. Довольно много отзывов, в которых люди сообщают, что микросхемы не оригинальные. Да ОУ будет работать, как ему и положенно, но это может быть совсем не OPA2134, который вы заказывали, а довольно дешевая TL061 с надписью OPA2134 …

Питания усилителя

Для звука очень важно качество питания. Данная схема расчитана на двухполярное напряжение питания. Это избавляет нас от необходимости добавлять лишние детали в звуковой тракт, и в целом лучше для звука.

С одной стороны лучше использовать более высокие напряжения питания ОУ. С другой стороны портативная конструкция и использование аккумулятора накладывают ограничения.

Есть ОУ работающие от ±1.5В, но большинство операционников работают при двухполярном напряжении питания от ±3В до ±18В. Оптимальным можно назвать напряжение в ±12В, которое входит в пределы питания большинства ОУ. Точные значения следует смотреть в документации на конкретные микросхемы.

П.С.

Рассмотренная схема привела к идее создания портативного усилителя для наушников. Так родился проект Vol.X , смыслом которого стало желание дать готовую инструкцию как быстро и просто собрать усилитель самому.

Материал подготовлен исключительно для сайта

Купил простенькие уши, чтоб по ночам можно было гаматься и иногда слушать музыку, взял недорогие, но большие KOSS UR20. Подключив к ресиверу был несколько ошарашен, звук очень и очень приятный, джаз и классика просто на ура идут. По НЧ конечно сильно проигрывают затычкам Koss the plug, и ощутимо KOSS Porta Pro, которые уже какой год таскаю как портативные. Был очень удивлен после когда решил послушать Koss Porta Pro после прослушивания композиций на KOSS UR20 - с порта про как будто в уши ваты натолкали. А я ведь считал их очень «приличными» в плане звука. Хотя может это время и атмосфера их могла так попортить? Все это к чему? Да так, решил собрать усилок для ушей, Усилок будет домашний, не портативный ни разу.
Решил для начала собрать клон Lehmann Audio Black Cube Linear
Вот результат:

Все вместе заняло около 3 вечеров и меньше 1000 р денег.
Кому интересно добро пожаловать под кат, будет очень много фоток с подробным описанием.

Схема и конструкция

Сама схема достаточно простая: усилитель класса А, ООС выходные каскады не охвачены, ООС охвачен только ОУ. В интернете схема ищется легко.

Усилитель

Питание

Размышлял как сделать печатку, нашел на каком то польском форуме сканированную печатную плату

и обвел её в любимом Sprint Layout
Вот что получилось

Правда её я чуть перерисовал, ибо нашел пару ошибок и изменил размеры под свои размеры деталей. Дальше получилось, то что в магазине фольгированный текстолит есть только размера 10х15, а плата была больше, пришлось опять перерисовать и уменьшить её общие размеры.

Изготовление печатной платы

ЛУТ или Лазерно-Утюжная Технология наше все) В качестве материала переноса давно использую глянцевые журналы, главное, чтобы на листах журнала не было много темных областей и заливок.
Распечатываем 2 стороны.

После этого самое веселое - надо как то их совместить. Я делал ЛУТ сразу с обоих сторон, приложил кусок стекстолита в листы и аккуратно их завернул, дальше утюгом хорошо прогладил сначала одну потом другую сторону. В принципе получилось неплохо, одна сторона убежала на несколько десятых миллиметра.
После проглаживания надо плату поместить в воду и размокшую бумагу очень осторожно снять, я делаю это подушечками пальцев под водой, вот так

после отмывания от бумаги получается такая плата

Внимательно её изучаем на наличие косяков, если они есть корректируем скальпелем линейкой и маркером. Если все хорошо кидаем плату в ванночку с раствором хлорного железа (рецептура приготовления есть на банке). Главное в этом деле помешивать раствор и регулярно переворачивать плату для равномерного травления.

втыкаю зубочистки, чтобы исключить касание платы ребер ванны для травления.
После травления надо хорошо промыть плату от раствора

Тонер, с готовой платы, смывается ацетоном.

Для удобства сборки люблю наносить обозначения элементов

Нижнюю часть платы облудил используя оплетку с флюсом и небольшим количеством припоя.

Все следующие фотки в основном с еще не отмытой от флюса платой.

Сборка

В первую очередь собираем цепи питания, справа любимые бокорезы с победитовыми накладками.

и проверяем их. Питание с первого раза не запустилось, оказалось что LM337 напрочькитайскийперепил и просто не работает. Поэтому первая проверка усилителя на кухне ночью была от 2 лабораторных источников (нижний кстати тоже самодельный).

Проверка показала, что радиатор обязателен. Плата пока выглядит так.

Взял из запасов старый радиатор от материнки насверлил

Нарезал, снял фаски

Слюда и КПТ, радиатор на месте. Схема потребляет около 150 мА по каждому плечу питания. Напомню усилитель класса А.

Трансформатор взял готовый со старого списанного венгерского усилителя.
Тестовые прослушивания делал на следующих ушах ТДС-5М и 3 пары KOSS))) все среднячок.

Корпус

Большая часть самодельных конструкций умирает так и не обретя корпус. Тут я превзошел свою лень и решился на подвиг - законченный корпус для данного усилителя. В качестве донора был взят корпус CD-ROM. Процес сверления дырок и установку стоек для платы не заснял, не было фотоаппарата под рукой. Получилась такая неказистая конструкция.

Лицевая панель полный шлак, не красиво в общем.
Их старых запасов поднимаем листовой алюминий и вырезаем накладку по размеру лицевой панели CDROM

Долго не думая прикрутил эту панель двумя винтами, выбрал самые симпатичные))))

Сверлим и примеряем, уже стало лучше.

Покраска и оформление

Корпус решил сделать черным матовым (просто баллончик матовой черной краски остался изготовления самодельного бюджетного саба для кино).
Для покраски снял все из корпуса и покрыл все краской из аэрозольного баллона, далее была скучная просушка и сборка. Лицевую панель прошкурил и обезжирив нанес ЛУТом надписи

Собранная плата в корпусе

Пришлось поменять емкости по питанию перед стабилизаторами с 4700 на 10 000 около OPA2134 c 470 на 4700 мкФ, так как был небольшой гул, который можно было услышать ночью в полной тишине. Также добавил радиаторы на интегральные стабилизаторы, так как температурный режим их в закрытом корпусе не самый лучший.

Итог

Затраты деталей суммарно не превысили 1000 р. Оригинал стоит около 40 000 р. На качество оригинала не претендую, но и не считаю что получившийся усилитель плохим. Играет он очень хорошо. Приличные уши обещали дать для сравнения. Источник Asus Xonar D1.
Самое дорогое это конденсаторы.
Транзисторы подобраны по коэффициенту передачи комплиментарными парами и они одинаковы в обоих каналах. Перебрал несколько пакетов с ними в радиомагазине.
На выходе усилителя постоянное напряжение не превышает 5 мВ.
Все сопротивления подобраны с точностью менее 1% или даже лучше.
Входные конденсаторы K73-17+ слюдяные.
Регулятор громкости не самый дорогой но и не самый дешевый alpha.

TDA2822 представляет собой интегрированный звуковой усилитель, который можно использовать как в моно, так и в стерео режиме. Усилитель на этой микросхеме предназначен для применения там, где необходимо небольшое аудио усиление, с малым током потребления, например, его можно использовать как усилитель для наушников. Есть у меня такие наушники, они нормально играют от компьютера, а вот при прослушивании музыки с телефона явно не хватает мощи, подключив такой усилок громкость повышается в разы и еще остается запас.

Напряжение питания: 1,8 – 15 Вольт
Максимальная выходная мощность: 1,4 Watt
Ток потребления при нагрузке: R=32 Ohm и U=6 V в режиме покоя 0.1 mA , а при работе колышется в пределах 10-20ма .

Печатную плату можно скачать тут:

Вот вам еще одна схема включения данной микросхемы, а также две печатные платы, которые более удобны для изготовления именно усилителя для наушников, на одной из них нижние резисторы и конденсаторы поверхностного монтажа, а на второй DIP. На них нарисованы дорожки для гнёзд под jack 3,5 мм, вы легко можете под редактировать дорожки и пятачки под свои разъёмы. С такой платкой подключать её к телефону (источнику аудио-сигнала) нужно через специальный провод с двумя джеками, а наушники соответственно в разъём на плате.

(скачиваний: 1332)

Я решил сделать усилитель по второй схеме с использованием резисторов (10k, 4,7) и керамических конденсаторов 100 нФ для поверхностного монтажа (smd). На фото дорожки нарисованные цапонлаком и парнаментным маркером и готовая плата после вытравки в хлорном железе.

Регулирование громкости звучания от самого источника аудио-сигнала вас расстроит, в моём случае это качелька громкости телефона, слишком маленький диапазон. Чтобы улучшить изменение силы звучания его добавьте миниатюрный переменный резистор сопротивлением примерно 10-50 кОм для регуляции силы входного аудио.

Идеально для моей платы подошёл корпус NM5 с размерами 57x38x19 и смешной ценой. Плата в него влезает идеально, для гнёзд входа и выхода просверливаем отверстия нужного диаметра. В корпусе еще остается место для источника энергии. На мой взгляд, лучше всего туда будет запихнуть литий-полимерный аккумулятор вместе с модулем зарядки, к примеру, от юсб. В итоге мы получаем отличный, удобный, компактный усилитель для наушников и небольших динамиков за мизерную цену.

Этот усилитель я использовал для небольших компьютерных наушников, звучание оказалось довольно неплохое, но при большой громкости качество звука заметно падает. Собрал схему, как видите, используя TDA2822 в DIP-8 корпусе, а на плату для удобства припаял колодку. От сопротивления наушников и напряжения питания будет зависеть выходная мощность, нам много не надо, не хотим же мы оглохнуть. Желательно, чтобы динамики были 2x1W/4 Ohm.

Усилитель для наушников, чуть сложнее

• DIY или Сделай сам

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

Цена вопроса

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

Результаты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Меандр 100 Гц

Прямоугольный 4800 Гц

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