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

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

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

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

На транзисторах

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

Недостатки:

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

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

Двухкаскадная конструкция на двух транзисторах

Используем микросхемы

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

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

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

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

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

Положение деталей на плате

Изготавливаем плату

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Монтаж усилителя

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

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

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

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

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

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

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

Кусочек одностороннего текстолита: 2 рубля
MAX9724 - 7.78 рублей
4 резистора - 0.07*4 = 0.28 рубля
Конденсаторы - 0 (даже если покупать, ~30 рублей макс.)
Разъемы - 0 (если покупать, ~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 был собран под влиянием хороших отзывов про микросхемы TPA6120. Было сделано сразу два экземпляра, потому что хотелось проверить, является ли обоснованным мнение о важности пассивных радиоэлементов, влияющих на звучание усилителя. Один с дорогими подобранными деталями, второй из "мусора".

Схема усилителя

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

Индикатор уровня

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

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

Блок питания

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

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

Наверно многие из вас сталкивались с такой проблемой, когда подключив свои наушники к MP3 плееру или телефону, громкость была недостаточной, иными словами мощности плеера или телефона не хватало для того чтобы обеспечить громкий, чистый звук. И как же быть в этом случае?

Для этого можно собрать усилитель для наушников своими руками. Его схема довольна проста и любой радиолюбитель, неважно, начинающий или опытный сможет сделать его, проявив аккуратность и внимательность.

При создании этого усилителя мне хотелось сделать его необычным, хотелось уйти в сторону от классического пластикового корпуса. Вспомнив что любители моддинга компьютеров часто делают прозрачные корпуса для своих ПК я тоже решил сделать корпус своего усилителя прозрачным. А в качестве изюминки - отказаться от печатной платы и сделать все навесным монтажом.

Разработка схемы велась в программе Eagle . Это классический усилитель на сдвоенном операционнике OPA2107 .

Ниже приведена схема усилителя для наушников своими руками:

Список необходимых деталей для блока питания усилителя:

• Разъем питания;
• Светодиод 5 мм (любого цвета);
• R1LED - резистор номиналом от 1К до 10К (1 Вт);
• CP1, CP2 - электролиты 470 мкФ (на напряжение 35 или 50 Вольт);
• RP1, RP2 - 4,7К (1 Вт);

Список деталей для усилителя:

• IC1 - сдвоенный операционный усилитель OPA2107;
  (примечание - на принципиальной схеме операционный усилитель обозначен как OPA2132, дело в том что вначале я планировал использовать его);
• C1L, C1R - 0.68 мкФ 63 В (для входного аудио сигнала);
• C2, C3 - 0,1 мкФ (пленочные, для стабилизации операционного усилителя);
• R2L, R2R - 100К (0,5 Вт);
• R3L, R3R - 1К (0,5 Вт);
• R4L, R4R - 10К (0,5 Вт);
• R5L, R5R - перемычка (не обязательно);
• Стерео джек - 2 шт;

Так как я решил сделать все навесным монтажом, то я приступил к изготовлению каркаса. Здесь вам понадобятся аккуратность и внимательность, т.к. корпус будет прозрачным и любые недочеты сразу же будут видны.

Для шины питания я использовал одножильный медный провод, 1 мм толщиной, взятый из обрезков кабеля которые использовались для домашней электропроводки.

В качестве блока питания отлично подойдет любой трансформаторный блок питания с напряжением 12 Вольт и выходным током от 300 мА. Желательно использовать трансформаторный БП, так как использование импульсных может привести к наводкам (будет слышен постоянный гул в наушниках).

Для разъема питания я использовал вот такой разъем: (центральный контакт это плюс питания).

Для того чтобы формировать одинаковые выводы резисторов и проводов я использовал обычную отвертку. Вы можете использовать разные диаметры для больших или меньших радиусов.

Немного ниже вы можете увидеть разводку блока питания. На входе у блока питания 12 Вольт, которые затем с помощью делителя напряжения (резисторов RP1 и RP2, по 4.7 кОм) превращаются в +6 Вольт и −6 Вольт. Дело в том, что для операционного усилителя необходимо двухполярное питание. Провод в центре - это так называемая «виртуальная земля», которая ни в коем случае не должна соединятся с настоящей землей (на разъеме питания).

Два больших конденсатора на 470 мкФ 50 Вольт в паре с конденсаторами по 0,1 мкФ необходимы для того, чтобы уменьшить наводки на ОУ и повысить стабильность его работы. Для этого нужно постараться расположить их как можно ближе к выводам ОУ.

Вот еще несколько фотографий с разных ракурсов, на которых видно как я выполнил монтаж.

После того, как вы закончили пайку можно приступить к проверке усилителя. Небольшой совет, для проверки не нужно использовать свои самые классные наушники, достаточно каких-то простых. Дело в том, что если Вы где-то запутались и припаяли детали не по схеме, то вполне возможен такой вариант при котором вы испортите свои наушники. Но надеюсь что при проверке у вас все будет хорошо.

Так как усилитель в дальнейшем будет заливаться эпоксидной смолой, то я решил немного приподнять его, чтобы при заливке он оказался точно по центру корпуса. Для этого я припаял небольшие выводы снизу.

Я подумал что было бы неплохо еще чуть-чуть облагородить дизайн усилителя и поэтому решил распечатать наклейки на аудио разъемы. Я подготовил их в Adobe Photoshop , затем распечатал на тонкой фотобумаге и приклеил к разъемам на двусторонний скотч.

В течении некоторого времени я размышлял над дизайном корпуса и материалом из которого будет сделана форма для заливки. Я остановил свой выбор на 1,5 мм пластике, он отлично режется обычным канцелярским ножом, оставляя при этом очень ровный край.

Затем я разработал форму для заливки, используя все тот-же Eagle . Вырезав все части я приступил к сборке. Для того чтобы облегчить эту процедуру я сначала прихватил все углы с помощью суперклея, затем 2 раза проклеил каждый шов, что обеспечило полную герметичность.

Самый простой способ узнать объем эпоксидной смолы для заливки это залить форму водой, а затем вылить содержимое в чашку и узнать получившийся объем и вес. Конечно, можно измерить объем с помощью линейки - но способ с водой показался мне проще.

Для заливки я использовал прозрачную эпоксидную смолу. Конкретно для этой смолы соотношение отвердителя и смолы должно быть 1: 50. Было довольно сложно отмерить такое малое количество отвердителя, для этого пригодились ювелирные весы. А вообще же, для разных марок эпоксидных смол соотношение отвердителя и смолы различается, смотрите инструкцию.

Смешанную смолу необходимо медленно вливать по стенке формы, для того чтобы избежать появления пузырьков. На картинке ниже видно что при заливке смолы я налил немного больше чем требуется, смола при этом не выливается благодаря поверхностному натяжению. Это нужно потому что эпоксидная смола при затвердевании немного уменьшается в размерах.

При затвердевании эпоксидной смолы происходит обильное выделение тепла (в моем случае температура была 62 градуса). Затем форма накрывается, для того чтобы предотвратить попадание пыли и мусора на поверхность.

Я оставил затвердевать эпоксидную смолу на сутки. По прошествии этого времени она высохла и я приступил к снятию формы. Для этого я использовал ленточную шлифмашину.

Затем с помощью фрезера я сточил фаски и все острые углы.

Для полировки корпуса я сначала использовал наждачную бумагу с зернистостью 600, а окончательную полировку проводил «на мокрую» 1200-й мелкозернистой наждачкой.

Ну и напоследок вот еще несколько фотографий готового усилителя для наушников своими руками:

Теперь вы знаете, как сделать усилитель для наушников своими руками.