Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током

Схема усилителя для наушников на ОУ, которая точно заслуживает внимания. При всей своей простоте, такой усилитель для наушников раскачает любые наушники. А главная фишка заключается в удвоенном выходном токе, по сравнению с обычными включениями ОУ.

UPD[24.04.2020] — статья была сильно переписана, а схема изменена, поэтому некоторые комментарии уже неактуальны.

Мое видео по сборке усилителя:

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. Находка воодушевила меня собрать усилитель для наушников на ОУ.

С языка потенциального врага, название файла дословно можно перевести следующим образом : Удвоение выходного тока в нагрузку двумя аудио ОУ OPA2604. Скачать этот ПДФ вы можете по прямой ссылке с моего сайта.

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 и на каждый нужно по 2 ОУ. Наиболее удобным вариантом будет воспользоваться сдвоенными операционными усилителями. 

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

В чем «фишка» этого усилителя?

Схема совсем не нова. Она 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, благодаря чему 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

Полученная схема — это неинвертирующий усилитель. Коэффициент усиления сигнала определяют резисторы R1 и R2. Его точное значение определяется формулой:

K= 1+ R2/R1

Будем считать, что на вход мы подаем сигнал с линейного выхода. В таком случае коэффициента усилия по напряжению равного 3 будет с хорошим запасом. Поэтому на три и будем ровняться.

От точности резисторов R1 и R2 зависит насколько одинаковым будет усиление у каналов. Поэтому желательно, чтобы резисторы имели точностью не хуже ±1%.Далеко не всегда в магазинах или в домашних запасах можно найти большой ассортимент номиналов резисторов хорошей точности. Но в данном случае можно обойтись резисторами одного номинала.

Так, в закромах шкафа были найдены прецизионные резисторы по 7,5 кОм которые и стали резисторами R1. В качестве R2 было использовано по два резистора в 7,5 кОм, которые 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 звуковых схем на ОУ, обычно рекомендуется использовать резисторы номиналом 1÷50 кОм. Любой резистор вносит шум в аудио тракт и чем больше номинал этого резистора — тем больше вносимый им шум.

Доводим схему до ума

Представленная в документе схема несколько неполная. Для нормально работы следует дополнить схему входными цепями.

Операционные усилителя одинаково хорошо усиливают как переменное, так и постоянное напряжение. Поэтому, несмотря на всякие аудиофильские заморочки, считается хорошим тоном добавлять на вход конденсатор.

Конечно современные источники не дают постоянного напряжения на выход, но я же не знаю, куда вы будете подрубать усилитель… а я не горю желанием нести ответственно за Ваши спаленные наушники  🙂

Помимо конденсатора, отсекающего постоянное напряжение, следует добавить идущий на землю резистор. Такой резистор обеспечит привязку неинвертирующего входа ОУ к земле. С другой стороны. вместе с конденсатором он образовывает дифференцирующую RC цепь.

 

 

Образовавшаяся RC-цепь (R5, С1) будет отсекать как постоянное напряжение так и инфра-низкие частоты. Они не несут полезной информации, однако значительно нагружают усилитель по току. При номиналах, указанных на схеме, частота среза составляет 16 Гц. При использовании конденсатора на 220нФ частота среза опустится примерное до 7Гц.  Дальнейшее увеличение емкости особого смысла не имеет.

Для исключения возможного самовозбуждения ОУ, не лишним будет ограничить и верхний диапазон. Для этого установим параллельно R2 конденсатор малой емкости.

Цепь R2 C2 будет работать как фильтр низких частот. При указанных номиналах деталей частота среза составит около 100 кГц.

Готовая схема усилителя для наушников

Остается только воткнуть по входу переменный резистор для регулировки громкости и на этом схему можно считать готовой к употреблению. Ни в каких настройках схема не нуждается. Достаточно ее собрать, спаять, воткнуть ОУ и радоваться жизни.

Как говорилось выше, схема будет собираться на сдвоенном ОУ, поэтому для большего удобства на схеме были обозначены ножки ОУ.

Крайне желательно добавить конденсаторы по 0.1 микрофараде, непосредственно с ножек операционного усилителя на землю.

Питание усилителя

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

Сегодня существуют ОУ работающие от ±1.5В, но большинство операционников работают при двухполярном напряжении питания от ±3В до ±18В. Оптимальными можно назвать напряжение в ±12В или ±15В, которые входят в пределы питания большинства ОУ. 

Точные значения максимального напряжения питания следует смотреть в документации на конкретные микросхемы.

Для питания усилителя рекомендуется собрать двухполярный трансформаторный блок питания. Для сглаживания напряжения после диодного моста будет достаточным установить по два конденсатора емкостью 10 мкФ и 100 — 470 мкФ.

Стабилизацию напряжения удобно реализовать на микросхемах 7812 и 7912. 

Для обеспечения хорошей стабилизации необходимо, чтобы входное напряжение было минимум на 2.5-3 вольта выше напряжения стабилизации.

Качество компонентов

Конденсатор С1 должен быть неполярным. Лучше полипропиленовый или пленочным. Конденсатор С2 лучше использовать керамический. Точность конденсаторов не так важна, но лучше использовать с точностью не хуже 5%. Резисторы желательно точностью не хуже 1%

Хорошие микросхемы стоят недешево. Например, за две оригинальные OPA2604, которые и предлагались в исходной схеме, придется отдать около 23$.

Но совсем не обязательно сразу закупать самое дорогое. 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 заказывайте самые дешевые микросхемы с АлиЭкспресс и в прочих китайских магазинах. Там очень много поддельных микросхем. Они будут работать, как и положено, но это может быть совсем не OPA2134, который вы заказывали, а довольно дешевая TL061 с надписью OPA2134…

Но мне удалось найти магазин, в котором продаются действительно оригинальные микросхемы. Да и вообще в нем очень качественные аудиокомпоненты. В том числе топовые. Очень рекомендую этот магазин.

Заключение

Полученная схема усилителя, собранная на OPA2132 и работающая даже при напряжении питания ±5В свободно раскачивает Sennheiser HD380 Pro.

Не люблю описывать звук субъективными терминами вроде «высокие стали хрустальными» или «басы теплыми», скажу лишь то, что при использовании хорошего ОУ, этот усилитель для наушников обладает достаточным запасом громкости и выходной мощности. При этом он не требует никакой настройки и использует минимум деталей, обеспечивая при этом достойное качество звука.

Рассмотренная схема привела к идее создания портативного усилителя для наушников. Так придумался проект Vol.X. Суть которого заключается в создании законченной конструкции портативного усилителя для наушников своими руками с нуля. 

Материал подготовлен исключительно для сайта AudioGeek. ru

Заглядывайте на мой YouTube канал

Hi-End усилитель для наушников для тех, у кого проблемы…

В предыдущем выпуске «РадиоГазеты» была опубликована статья «Прецизионный усилитель для наушников». Возможно для некоторых радиолюбителей повторить эту конструкцию будет несколько проблематично из-за использования в ней smd-элементов. Да и правильно припаять микросхему TPA6120 без специального оборудования и материалов тоже непросто.

В этой статье мы представляем вам конструкцию усилителя для наушников, выполненного на элементах в «привычных» корпусах, что облегчает её повторение радиолюбителями средней квалификации. Тем не менее параметры этого усилителя ни чуть не хуже, чем у конструкции в предыдущей статье.

Компания National Semiconductor производит широкий спектр микросхем для аудио-аппаратуры в том числе и топовых серий. Микросхема LME49600 представляет из себя усилитель (драйвер) тока и просто идеально подходит для усилителя для наушников.

 Даже в паспорте на эту микросхему National Semiconductor приводит пример усилителя для наушников, который и лёг в основу данной разработки. Операционный усилитель LME49720 от той же фирмы по своим параметрам отлично дополняет LME49600.

Схема

Принципиальная схема усилителя для наушников представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Так как оба канала идентичны, рассмотрим работу одного из них. Входной сигнал поступает через разъём К2 на регулятор громкости P1. С движка потенциометра сигнал подаётся на неинвертирующий вход операционного усилителя  IC1A, к выходу которого подключен драйвер LME49600 IC3. Резисторы R5, R1, R2 образуют цепь общей отрицательной обратной связи и определяют коэффициент усиления схемы.

Так как наушники имеют разную чувствительность и сопротивление, для некоторых моделей усиления схемы может оказаться недостаточно. Тогда следует установить джампер JP1, что повысит коэффициент усиления с двух до шести.

В схеме нет разделительных конденсаторов, все каскады связаны по постоянному току. Поэтому для исключения постоянной составляющей на выходе (от помех и наводок, флуктуаций питания и других причин) в схему добавлен интегратор на элементе IC1B.

Электролитические конденсаторы есть только в цепях питания и отсутствуют на пути прохождения сигнала. Это обеспечивает минимальные искажения и отсутствие фазовых сдвигов.

Измерения, проведенные на испытательном стенде, подтверждают превосходные характеристики схемы. По результатам прослушивания усилитель показал великолепное качество звучания.

Схема блока питания усилителя представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Схема типовая и дополнительных пояснений не требует. Как и в предыдущей конструкции, благодаря использованию топовых микросхем с малой чувствительностью к качеству питающего напряжения, блок питания удалось сделать простым и дешёвым, на типовых интегральных стабилизаторах напряжения.

Конструкция

Усилитель выполнен на двусторонней печатной плате размерами 68 х 140 мм. (скачать чертёж печатной платы в формате SLayout). Расположение элементов показано на рисунке:

Увеличение по клику

Чертеж платы со стороны элементов:

Увеличение по клику

Чертеж платы с нижней стороны:

Увеличение по клику

На левой части печатной платы расположены входные цепи усилителя. В средней части находятся драйверы и выходной разъём. В отличие от TPA6120 микросхема LME49600 имеет лепесток теплоотвода на верхней стороне корпуса. Его надо припаять к прямоугольным полигонам на печатной плате. Сделать это даже обычным паяльником не составит проблем.

В правой части расположены элементы блока питания. Сетевой трансформатор располагается за пределами печатной платы и крепится либо к корпусу, либо к отдельной плате.

Технические характеристики

  • Диапазон воспроизводимых частот: 0 – 100 кГц;
  • Искажения+шум <0,0003%;
  • Рекомендуемое сопротивление нагрузки: от 16 до 300 Ом.

График зависимости искажений от выходной мощности (при разных сопротивлениях нагрузки) представлен на рисунке:


Зависимость искажений от частоты сигнала (при разных сопротивлениях нагрузки):


Даже при самом низком сопротивлении нагрузки 16 Ом (верхний график), минимальные искажение имеют уровень ниже 0,0001%, что является отличным значением.

На частоте 20 кГц их уровень остается меньше 0,001%, а для высокоомной нагрузки он ещё на порядок ниже.

Автор конструкции Алан Краус,
Вольный перевод: Главный редактор «РадиоГазеты»
Удачного творчества!

Похожие статьи:


Простой усилитель для наушников – AudioKiller’s site

Этот усилитель можно использовать как отдельное устройство, так и встраивать его в различную аппаратуру — усилители, ЦАПы, и т.п.

Это простая, но очень неплохая схема. Я задумал еще четыре схемы, причем очень высокого качества, и таких, которые можно (и нужно) изготовить в виде отдельного блока в отдельном корпусе. И которые не уступят хорошим дорогим моделям (а то и превзойдут, т.к. планируются использовать не выдумки, а хорошие технические решения). Схемы разные и интересные и находятся в состоянии проработки. Вот первая из них. Как только они будут готовы, я их опубликую в журнале «Радио» а потом на сайте

В «школьных» учебниках термину «усилитель» дают такое определение: усилитель – устройство, у которого мощность на выходе больше, чем мощность на входе. То есть, усилитель обязательно усиливает либо напряжение, либо ток, либо и то, и другое одновременно. Однако это не всегда так. По-другому можно сказать, что усилитель – это устройство, обеспечивающее в нагрузке требуемые параметры сигнала (напряжение, ток, мощность, АЧХ, и т.п.) при заданных параметрах источника сигнала. Это более точное определение и оно очень хорошо подходит к усилителям наушников, потому что обычно от них не требуют усиливать ни напряжение, ни ток, ни мощность. Наоборот, иногда это все нужно уменьшать.

Например, для большинства наушников рабочее напряжение меньше одного вольта амплитуды, а на выходе стационарного СД-плеера или «нормальной» звуковой карты оно достигает трех вольт. И выходного тока этих устройств обычно вполне достаточно для работы наушников. Поэтому, если просто подключить наушники к выходу звуковой карты или СД-плеера, то они, скорее всего, играть будут. И скорее всего слишком громко. В звуковой карте можно отрегулировать громкость программно и слушать. Другое дело, что выходы этих устройств не рассчитаны на подключение такой низкоомной нагрузки. Например, там могут стоять выходные конденсаторы маленькой емкости – для высокоомной нагрузки, каковой является усилитель, это в самый раз. А подключив наушники, получим спад АЧХ на частоте 300…500 Гц. Да и блок питания электроники источника сигнала может быть не рассчитан на дополнительный ток миллиампер в 30…50, уходящий в наушники.

Хотя, если честно, то усилитель наушников (да и любой другой) все-таки усиливает мощность: ведь у него высокое входное сопротивление, и мощность, потребляемая от источника сигнала, очень маленькая. Намного меньше, чем выходная мощность на наушники.

Поэтому основные задачи, решаемые усилителем наушников, таковы:

  1. Иметь высокое входное сопротивление, которое «ожидает увидеть» на своем выходе источник сигнала.
  2. Иметь регулятор громкости.
  3. Иметь низкое выходное сопротивление и возможность легко выдать на выход ток примерно до 20…50 мА на канал.
  4. Иметь на выходе нулевой потенциал по постоянному току, причем без выходных разделительных конденсаторов.

Все эти задачи легко решает практически любой современный операционный усилитель (ОУ). Так что самый простой и достаточно хороший усилитель для наушников может быть собран всего на одном ОУ. И качество звучания он дает такое, что многие переход на лучший усилитель на самом деле не заметят.

Важное замечание. Этот усилитель для наушников не предназначен для внесения каких-нибудь «красиво звучащих» искажений, он не изменяет усиливаемый сигнал и поэтому «не звучит красиво». Он звучит максимально правильно, чтобы сигнал в ваших наушниках был максимально похож на то, что слышал бы (в наушниках) звукорежиссер, слушая подготовленную к тиражированию фонограмму.

Если хотите «приукрашенного» звука – делайте усилитель на одном транзисторе, в инете таких схем много. По этой же причине в данный усилитель не нужно ставить офигенно дорогих аудиофильских деталей – он прекрасно работает с нормальными качественными. Перебирая проводочки и конденсаторы, можно конечно изменить его звучание, но на самом деле это будет всего лишь самовнушение.

Итак, усилитель для наушников на одном ОУ. Поскольку напряжение источника сигнала усиливать не нужно, то ОУ включается повторителем напряжения. При этом глубина его ООС максимальна, а искажения – минимальны. Уменьшить уровень сигнала (что практически всегда требуется) можно регулятором громкости.

Схема усилителя для наушников.

Переменный резистор Р1-Р2 – регулятор громкости. В скобках даны пределы его сопротивлений, при которых все тоже работает, но лучше выбирать те значения, что без скобок. По-хорошему, он должен иметь логарифмическую зависимость сопротивления от угла поворота, но для наушников, громкость которых обычно не регулируют в широких пределах, а настраивают один раз, вполне подойдет линейный регулятор.

Конденсаторы С1 и С2 отсекают постоянное напряжение во входном сигнале и одновременно являются фильтром инфранизких частот. С такой емкостью нижняя рабочая частота усилителя примерно равна 10 Гц. Снижать ее не стОит, а вот повысить (уменьшив емкость конденсаторов) в принципе можно, особенно если вы берете входной сигнал с проигрывателя виниловых грампластинок – в них из-за коробления пластинки и эксцентриситета могут возникать мощные колебания с частотой примерно 0,5…3 Гц. Чтобы их лучше подавить, частоту входного фильтра усилителя можно выбрать примерно 25 Гц, тем более, что более низкие частоты на винил практически не пишут.

Выходные резисторы R5,R6 помогают ОУ защищаться от КЗ при включении-выключении наушников. Кроме того, они немного повышают выходное сопротивление усилителя. Некоторые наушники при повышении (в разумных пределах) выходного сопротивления усилителя немного лучше звучат. Так что с этими резисторами можно немного поэкспериментировать, подбирая их под себя. Только не забывайте, что R5=R6.

Резисторы R0R и R0L нужны в том редчайшем случае, если при полной громкости ее все равно не хватает, и наушники звучат тихо. Установка этих резисторов увеличивает коэффициент усиления в два раза. Для того, чтобы минимизировать постоянную составляющую на выходе, хорошо бы при этом сделать R1 = R2 = 24кОм.

Ну и самое «вкусное» — напоследок. Микросхемы. На самом деле, подойдут любые «обычные» ОУ с выходным током, достаточным для ваших наушников. Список тех, что я проверял экспериментально – на схеме. ОУ других типов применять в принципе можно, но неизвестно, насколько хорошо они подойдут по выходному току. По идее, неплохо подойдут и TL072. «Сверхбыстрые», или какие-нибудь Rail-to-rail ставить не рекомендую: огромная скорость на самом деле не нужна, а в режиме повторителя они могут возбуждаться. Или ловить ВЧ помехи. Иногда приходится слышать: а давайте установим «супермикросхему», типа она будет очень хорошо работать в облегченном режиме. Это все равно, что на Жигули установить двигатель от Боинга, чтобы он работал в облегченном режиме. Насчет того, какая микросхема лучше по звучанию: практически никакая. В «зрячем» прослушивании мы хорошо замечаем разницу, потому что видим микросхему. Я проводил слепой тест сравнения такого усилителя между микросхемами JRC4556, имеющую большой выходной ток и высоколинейный выходной каскад (Линейность ОУ при больших выходных токах), и JRC4558 у которой выходной каскад весьма слаботочный. Наушники Sennheiser HD-598 сопротивлением 50 Ом (т.е. достаточно низкоомные, чтобы потреблять сравнительно большой ток), и тест показал, что эти две сильно разные микросхемы (микросхему 4558 я даже вообще не рекомендую) различаются слабо: различие есть, но оно статистически малозначимо (хотя и прослушиваний было мало – я пока только отлаживаю все это дело). Так что если такие сильно разные микросхемы (а одна из них практически не пригодна для питания наушников) различаются несильно, то хорошие микросхемы между собой будут неразличимы (это если вы микросхему в возбуждение не загоните).

Питание усилителя может быть стабилизированным и не стабилизированным. Стабилизированное немного лучше. Напряжение от 12 до 15 вольт на плечо. Если напряжения плеч одинаковые – это очень хорошо, но не обязательно, лишь бы не сильно различались. Для стабилизатора обеспечить одинаковость напряжений легко, а вот в случае нестабилизированного питания и разбаланса напряжений обмоток силового трансформатора, можно словить и разные напряжения. Чтобы этого не случилось, следует использовать «стандартную» схему двухполярного двухполупериодного выпрямления с одним диодным мостом, в ней каждая из полуобмоток трансформатора работает поочередно на оба плеча выпрямленного напряжения. Что-то типа вот этого (это очень варьируемая схема):

Ток, потребляемый усилителем от источника питания порядка 50…100 мА.

Как лучше делать блок питания – отдельным, или на плате усилителя? Если на плате, то надо помнить, что через конденсаторы фильтров проходят импульсы зарядного тока в несколько ампер. И это все рядом с сигналом. Если отдельно – то начинает сказываться сопротивление и индуктивность кабеля. Хотя, во втором случае конденсаторы в цепи питания на самой плате помогают избавиться не только от влияния кабеля, но и вообще отстроиться от неидеальности отдельного блока питания.

Напряжение питания 12 вольт предпочтительнее, т.к. до ограничения далеко, а микросхема меньше греется, что при низкоомной нагрузке заметно. Если есть в наличии конденсаторы с низким ESR, то их лучше устанавливать на самой плате (а не в отдельном блоке питания). Если нет – не страшно. Не нужно гнаться за суперконденсаторами, типа Rubycon, Elna, Nichicon (хотя, если они есть — ставьте, они очень хорошие). Вполне подойдут «обычные» конденсаторы Jamicon, CapXon, Samwha, ELNA, Panasonic, Epcos. Лишь бы не какие-нибудь «Суньвынь». С отечественными надо быть осторожными – есть с хорошими параметрами, но большими габаритами; есть с маленькими габаритами и плохими параметрами; есть с большими габаритами и плохими параметрами. И вроде как появились маленькие и хорошие. Не измерив, не скажу. Емкость С4, С5 можно увеличить, но без маньячества: огромные конденсаторы вызовут появление индуктивности у длинных проводов и дорожек платы. Если питание стабилизированное, С3…С5 можно использовать керамические.

В принципе, как сделать источник питания можно почитать здесь: Маломощный блок питания. Причем там на рисунке 5 приведена схема с резисторами в первичной обмотке. Их сопротивления можно увеличить в 2…3 раза (для трансформатора с габаритной мощностью не более 20 ВА), что уменьшит бросок тока при включении и слегка снизит индукцию в трансформаторе, а значит и излучаемые им помехи. Только нужно проконтролировать температуру резисторов (перед этим НАДО ВЫКЛЮЧИТЬ блок питания из сети!!!) – если греются, увеличить их мощность или снизить сопротивление. И напряжение на выходе выпрямителя из-за влияния резисторов может немного упасть, хотя это не страшно — на усилитель можно подавать и более низкое напряжение, но все же меньше 9 вольт на плечо не следует. И микросхемы стабилизатора использовать без индекса L, в корпусе ТО220 (большом), как рисунке 10 слева — они легко обеспечат нужный ток и не будут сильно греться.

Дополнение.

Был задан вопрос: действительно ли один обычный операционный усилитель потянет наушники? Ведь есть схемы, где ОУ умощняется дополнительными транзисторами. Причем в старой советской аппаратуре только такие схемы и использовались.

Действительно, старые ОУ (в том числе и советские) имели сравнительно небольшой выходной ток и сильно нелинейный выходной каскад, поэтому их приходилось умощнять. Выходной ток современных ОУ в 3…6 раз больше, а собственные искажения выходного каскада при этом могут быть даже меньше! Посмотрите графики Кг и особенно нормированного к номеру гармоники Кг’, показывающего преобладание «плохо звучащих» высших гармоник. Так что современные качественные ОУ, особенно такие, у которых выходной каскад может выдать сравнительно большой ток при низких искажениях, звучат очень хорошо, и именно их я и рекомендовал для этого усилителя. Скорее всего, что очень многие люди не заметят разницы между «голым» (но хорошим) ОУ и более «крутой» схемой с умощненным операционником. Если же в схеме используются старые «советские» детали (ОУ и транзисторы), то она может иметь даже худшие параметры из-за плохих свойств устаревших компонентов. Я уже писал выше, что при работе на сравнительно низкоомные наушники сопротивлением 50 Ом (причем наушники не дешевые, так что их собственное качество звучания высокое) даже применение сравнительно слабой и «не очень» современной микросхемы (такой, которую я не рекомендую по причине ее небольшого выходного тока и высоких искажений) «не бросается в глаза» – снижение качества звучания не очень заметно, но все же оно есть. А с хорошей микросхемой – так и еще намного лучше!

Схема на одном ОУ применяется, например, для питания наушников в серьезной музыкальной звуковой карте EMU-0404. Такой же выход я использую в своем мультимедийном усилителе Обзор и доработка Top device TD 180/2.0 (только я забыл там на рисунке изменить название ОУ — у меня на наушники реально работает ОРА2134). И звучит вполне хорошо (от звуковой карты ESI [email protected]).

На самом деле я планирую собрать и более «навороченные» схемы усилителей для наушников (потому что они способны дать максимальное качество звука), причем уже вчерновую проработал три интересные схемы умощнения ОУ, но пока что нет времени на это. Когда соберу, то обязательно сравню их со схемой на одном ОУ в слепом тесте (только такой тест дает реальное сравнение именно звука, а не моих визуальных предпочтений или сиюминутных настроений). Вот тогда и посмотрим – есть ли разница и велика ли она…

31.08.2013 — 11.09.2013

Total Page Visits: 1155 – Today Page Visits: 3

Высококачественный усилитель для наушников схема

Любые наушники являются непростой нагрузкой для источника звука. Особо справедливо это высказывание если наушники арматурные, гибридные, изо/орто-динамические или еще более экзотические. Подавляющее большинство источников звука не способно выдать достаточную мощность сигнала, как результат на высокоомных наушниках не хватает громкости, а для низкоомных не хватает тока. Как результат — искажения, звук становится унылым, плоским, непроработанным, нижний регистр вязнет в каше и тд и тп. Усилитель для наушников призван решить все обозначенные проблемы.

Усилитель для наушников, построенный на любом ОУ, при достаточной величине питающего напряжения, может легко обеспечить требуемый уровень сигнала. Однако большинство усилителей не способно выдать в нагрузку требуемый ток. Помимо выходного тока, для обеспечения достойного качества звука, операционный усилитель должен обладать как минимальными искажениями, иметь широкую полосу пропускания по частоте и обладать большой скоростью нарастания сигнала.

Бродя по бескрайним просторам всемирной помойки кладезю знаний — интернету, наткнулся на интересный ПДФ файл от компании Burr Brown. Название этого файла значится так: DOUBLE THE OUTPUT CURRENT TO A LOAD WITH THE DUAL OPA2604 AUDIO OP AMP , что дословно переводится на русский как: Удвоение выходного тока в нагрузку двумя аудио ОУ OPA2604. Файл состоит из двух страниц, где ценность представляла только первая. Но чем же он так интересен? — Это вариант усилителя для наушников на ОУ. Но не просто усилитель, а хитрый усилитель. Вот собственно и он:

Фирма Burr-Brown конечно же рекомендует ставить в усилитель для наушников свои OPA2604. Выходной ток этих ОУ может достигать 35мА, а в пике 41мА. Чтобы не спалить выходы ОУ, для ограничения по току, установлены резисторы R3 и R4 сопротивлением по 51 Ом. Но эти резисторы не только защита по току, они соединяются на выходе и суммируют токи каждого ОУ. Как следствие, на выходе схемы ток получается удвоенный, т.е. 70мА. Другие два резистора на схеме определяют коэффициент усиления, но о них позже, а пока определимся с главным компонентом нашего высококачественного усилителя для наушников — Операционным Усилителем.

Это очевидно, но всёже стоит напомнить — покупайте только фирменные детали у проверенных продавцов.

Все гораздо проще — берется любая микросхема с аналогичным корпусом, но в разы дешевле, например TL062, но на корпус наносится надпись LM833 и, вуаля, вот вам ваша LM-ка.

Выбор ОУ и их звук

Для этой стать хотелось найти что-то более доступное и сносно звучащее за свои деньги, дабы не заставлять вас выворачивать карманы. Понравится — прикупите операционников подороже, нет — так и выкинуть не жалко будет.

Поначалу в усилитель были воткнуты LM833. На полноразмерных Sennheiser HD380, звучало более менее сносно. Но вставив затычки KZ ES3, в которых установлено по 2 динамика (арматура+динамический излучатель), звук заметно испоганился. Ну вот и сказались ограничения операционника по выходному току.

NE5532

НО! NE5532 старая и очень применяемая микросхема. На сегодняшний день ее производством промышляет очень много компаний. И у каждой компании микросхема звучит по своему хотя и внутрення схема у всех одинаковая. Видимо сказываются различия в используемых материалах, технологиях и методах контроля.

Это еще что такое?! — признаюсь честно, наткнулся я на нее совершенно случайно, ковыряясь по каталогу местного магазина радиодеталей. При том что это была единственная микросхема этой компании.

До того как я ее вставил, сидел и читал даташит с легким недоверием. Стоимость этой микросхемы была около 0.3$, при этом приводимые характеристики были аналогичны более дорогому сегменту. Но вставив ее я понял, что вот оно.

Схема усилителя для наушников

Резисторы R1 и R2 задают коэффициент усиления, который определяется формулой

Коэффициент усиления я задал равным трем. Для этого в качестве резистора R2 было установлено 15кОм, а в качестве R1 два резистора по 15кОм в параллель. Желательно использовать резисторы точностью не хуже 1%. Если имеется необходимость изменить коэффициент усиления то для схем на ОУ обычно рекомендуется использовать резисторы в диапазоне 10-100 кОм.

Представленная в даташите схема несколько неполная и отражает лишь самое главное. Для нормально работы следует сделать привязку входа по постоянному напряжению к земле. Еще совсем не лишним будет добавить в цепь общей обратной связи конденсатор небольшой емкости (С2), для исключения самовозбуждения.

Я не сторонник конденсаторов по входу. Однако не всегда известно каков будет источник сигнала, и насколько там возможно присутствие постоянного напряжения. Да и наверняка у вас возникнет желание установить по входу переменный резистор для регулировки уровня. В таком случае конденсаторы послужат развязкой. Лучше установить прославленные для звуковых цепей Wima, но можно обойтись и другими конденсаторами приличного качества. Емкость можно снизить до 2.2 мкФ.

Некоторые замечания

Такие рекомендации можно найти в большинстве даташитов по ОУ. Танталовые конденсаторы помогут ОУ на низких частотах, особенно в пиковые моменты, когда резко нужен большой ток. А конденсаторы 0.1 мкФ требуются для минимизации ВЧ помех приходящих по шинам питания.

Вместо заключения

Честно говоря, я не ожидал такого интересного звука от этих операционников. Даже если ставить Виму по входу и тантал по питанию это совсем не вызовет анарексии вашего кошелька. А что касается качества звука NJM4580, то лично для меня эта детальная и честная подача очень по душе и я предпочел оставить усилитель без замены микросхем.

Статья была написана исключительно для сайта AudioGeek.ru

Делаем высококачественный усилитель для наушников

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

Дальше сверлятся все отверстия, с использованием движка с цанговым патроном

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.

Источник: Хабрахабр

Усилитель для наушников AB-класса на микросхеме LM4881 от Sure Electronics

Предлагаю вашему вниманию усилитель для наушников на микросхеме LM4881. В свое время покупал LCD-экран 20X4 с подключением и управлением от USB от китайского производителя электронных модулей для разных самоделок Sure Electronics. Продукция очень понравилась. За прошедшие два года ассортимент продукции этой компании расширился. Этот модуль с усилителем для наушников — продукт этой компании.

Посылка дошла за две недели. Gearbest втихаря стал отправлять посылки курьерской службой СДЭК. Посылку привезли прямо туда, куда сообщил курьеру. На цену товара этот способ доставки не сказался. Радует, что китайские магазины находят альтернативные более быстрые способы доставки.

Модуль пришел в аккуратной фирменной черной коробочке в антистатическом пакете:

Другие фото упаковки

Плата усилителя спаяна очень аккуратно. Все разъемы на плате высокого качества:

Обратная сторона:

Размеры:

Микросхема:

Даташит на микросхему
Схема усилителя собрана по даташиту.

Никаких светодиодов на плате не обнаружено, есть отверстия под крепления к корпусу. Есть распаянные площадки под коннекторы входных-выходных сигналов и питания. Вставил один коннектор (синего цвета), не припаивал его:

Характеристики модуля.
Размеры 7.6 x 5.0 x 1.2 cm
Вес 22 г.
Диапазон частот — от 20 до 20,000 Hz (±3 dB)
Входное сопротивление усилителя можно менять переключателями на плате — 1.7кОм до 3.3 кОм (отдельно для каждого канала)
Выходная мощность/сопротивление нагрузки/искажения — 150 mW @ 8 ohms (0.1% THD+N), 120 mW @ 16 ohms (0.025% THD+N), 75 mW @ 32 ohms (0.02% THD+N)
Питание усилителя от 8 В до 24 В (потребление 500 mA). Подается на прямую на плату или через разъем типа «джек» 2.1 x 5.5 мм с плюсовым контактом в центре:

Питание крайне желательно стабилизированное. Пробовал подключать в лабораторному БП. Были помехи по питанию. То же самое с импульсным БП на 12В. От обычного линейного стабилизатора на LM317 все ок. Я подал 24 В.

Для тестов собрал типа-стенд.
.
Подключит все это дело к ЦАПу Zero DAC, а ЦАП по USB к компу. На компе регулировал громкость в плеере foobar2000 — пришлось почти в 0 выставить — так громко играло. Встроенного регулятора громкости в модуле нет. Ставить его нужно обязательно. Так как усилитель чувствительный — через входной провод проходят помехи. Лучше подать на плату более сильный сигнал и уменьшить его сдвоенным перемеренным резистором — регулятором громкости. Тогда все ок будет.

Усилитель предназначен для проигрывания на наушники «типа затычки» сопротивлением 8 Ом, 16 Ом, 32 Ом. Для тестов использовал Sennheiser СХ 300 (16 Ом) и популярные у местной публики наушники Tennmak «Dulcimer» (16 Ом)
mySKU.me/blog/aliexpress/36295.html
mySKU.me/blog/aliexpress/36111.html
mySKU.me/blog/aliexpress/29948.html

Естественно, красного цвета (как у всех тут :-). Брал их на gearbest.com/catalog/pp_263201.html за 10$.

Подключил эти Tennmak и включил «Epica» удивился — знакомого голоса Симоны Симонс я не услышал! Играла музыка, мужик иногда тихо рычал — солистка куда-то исчезла! Потом прислушался — все таки она была в записи, но пела очень тихо.

Подключил Sennheiser cx 300 — все нормально. Симона появилась. Звук на 4-ку. Басы есть (столько, сколько нужно), высокие тоже есть. Середина нормальная. Звучит приятнее усилителя FiiO E17 Alpen с выхлопом на AD8397.

Потом ради эксперимента подключил большие 50 Омные Sennheiser 965. Наушники играли. Картина звука плоская, ровная по частотам, баса особо нету. Слушать можно без тошноты и без эмоций. Не рассчитан усилитель на такие наушники. Но через эти наушники получился самый лучший звук из трех вариантов. Видимо класс наушников о себе заявил.

Использование данной платки:
1. Встроить в какой-то аудицентр или УНЧ как усилитель для наушников — если через встроенное гнездо для наушников идет совсем никакой звук.
2. Сделать портативный усилитель для наушников. Правда питание тут от 8 вольт. Я проводил эксперимент — снизил питание. Усилитель работал нормально до 4 В — при большем уменьшении напряжения начал как-то затухать и «сморщиваться». Так что для использования как портативный УНЧ для наушников достаточно будет двух последовательно соединенных литиевых аккумулятора.
3. Использовать как предварительный усилитесь для оконечного мощного УНЧ. Скорее так и буду ее использовать для тестирования оконечных УНЧ, пока нормальный предусилок не спаяю.
4. К усилку можно подключить маленькие динамики 8 ом. Тогда он будет работать на УНЧ на эти динамики. Плюс два канала независимых. Можно использовать как контрольный усилитель в каких-то устройствах.

Плюсы устройства.
1. Класс усилителя — АВ
2. Цена
3. Аккуратная сборка, красивая коробочка. От бренда устройство.
4. Большой диапазон рабочего напряжения
5. Переключение входного сопротивления джамперами на плате
6. Играет с большими наушниками на 50 Ом
7. Микросхема почти не греется
8. Площадки на плате для стандартных коннектов

Минусы.
1. Чувствительность к модели наушников
2. Отсутствие на плате регулятора громкости

Обновил
Ток покоя:

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Схема. Схема усилителя для наушников, для бинауральной стереофонии

Бинауральный эффект (от латин. bini — пара, два и auris — ухо) — способность людей и животных определять, в каком направлении от них находится источник звука, а обусловлена эта способность наличием у них двух ушей. Однако стереофонические фонограммы, воспроизводимые через головные стереотелефоны, не создают ощущений, соответствующих бинауральному эффекту. Как правило, локализация кажущихся источников звука (КИЗ) оказывается внутри головы.

Авторы поставили перед собой задачу разработать схему усилителя для наушников, который обладает высоким качеством воспроизведения музыкального материала и позволяет приблизить звуковую картину к той, которую создают акустические системы в оптимальной зоне прослушивания.
Для достижения поставленной цели было решено синтезировать схему устройства на базе ОУ, введя дополнительные звенья взаимной связи каналов для имитации пространственных эффектов.

Базирующаяся на взаимосвязи каналов усиления модель бинаурального эффекта была описана на сайте Meier Audio (статья Corda-HA1, автор Jan Meier) [1] Она необходима для того, чтобы слушатель, использующий головные телефоны, не терял три важных эффекта, вполне обычных для слушателя АС:
—   каждое ухо получает звуковую информацию от обеих колонок стереофонической АС (и от левой, и от правой), причём сигнал от более удалённой колонки достигает уха с задержкой;
—   звуковые волны частично отражаются и частично поглощаются головой (в частности, ушной раковиной) слушателя, что придаёт звуку окраску;
—   звуковые волны, отражённые от стен помещения, также достигают ушей слушателя.

В результате звуковая сцена для слушателя АС складывается из разницы в уровнях звука, временах задержки (для стереофонических систем), окраски.
Для локализации источника звука человеческий мозг анализирует фазовые (временные) соотношения сигналов частотой до 3 кГц, поэтому при разработке устройства допустимо реализовать частотно-зависимую задержку в другом, соседнем канале.
Фазовая задержка может быть получена введением фазовращающих RC-цепей в тракт звукового сигнала таким образом, чтобы сигнал, передаваемый через цель межканальной связи, оказывался задержанным относительно сигнала основного (левого или правого) канала. Таким образом, в каждый из каналов, помимо основного сигнала, будет попадать задержанный сигнал из другого.

В настоящее время идея разработки схему усилителя для наушников на базе умощнённых ОУ не нова и достаточно подробно рассматривается как в литературе, так и в сети Интернет. Современная промышленность предлагает широкий выбор микросхем для построения усилителя для наушников. В частности, отдельного внимания заслуживают широкополосные драйверы линий, например, микросхемы AD815 (Analog Devices), LT1210 (Linear Technology) и THS6012 (Texas Instruments).

К сожалению, несмотря на отличные параметры, приведённые в технической документации, микросхема AD815 не показала удовлетворительных результатов при прослушивании: звук достаточно детальный, но «холодный», причём результат повторяется вне зависимости от схемы усилителя для наушников. Микросхемы от Linear Technology и от Texas Instruments имеют сходные паспортные характеристики, однако THS6012 обладает большей широкополосностью и высокой линейностью, вплоть до частот в несколько мегагерц. Выбор, сделанный в пользу этой микросхемы, полностью оправдался при прослушивании; можно уверенно охарактеризовать звучание как мягкое, тёплое, без потери детализации.

Схема усилителя для наушников(рис. 1)

Выходной каскад усилителя для наушников выполнен на широкополосном высокоскоростном драйвере THS6012 с токовой обратной связью в неинвертирующем включении. Цепь обратной связи обеспечивает его коэффициент усиления, близкий к единице. Каскад предварительного усиления выполнен на прецизионном ОУ AD823 с полевыми транзисторами на входе; он же определяет общий коэффициент усиления, равный примерно 15 дБ.

В каналах усилителя резисторы R3, R9 и R4, R10 задают коэффициент усиления первого каскада по переменному току. Отрицательная обратная связь по постоянному току замыкается через резистор R8 (R11) и охватывает оба каскада усиления. Сопротивление этих резисторов ограничено входным током AD823, создающим напряжение смещения на выходе. Ввиду того что в данном каскаде применён ОУ с полевыми транзисторами на входе, можно использовать резистор сопротивлением 1 МОм.

Ёмкость неполярных конденсаторов СЗ, С4 определяют так же, как для обычного усилителя, но в расчётах необходимо оперировать не сопротивлением R9, a R8, т. е. Рнижн= 1/(2πR8C3). Следовательно, принимая во внимание R8 = R11 = 1 МОм, можем заключить, что два встречно включённых полярных конденсатора ёмкостью по 10 мкФ (или неполярный ёмкостью 4,7 мкФ) в данном применении вполне подойдут. При этом переменное напряжение на обкладках конденсатора в области звуковых частот не превышает нескольких милливольт. А это значит, что влияние этого конденсатора очень мало, и не обязательно использовать «аудиофильский» оксидный конденсатор. В авторском макете прекрасно зарекомендовали себя конденсаторы Rifa PHE426 ёмкостью 1 мкФ.

Взаимная связь каналов обеспечивается введением звеньев из элементов С5, R13, R14 (С6, R15, R16) и С7, С8, R20, R21 — задержанный сигнал частично попадает из одного канала в другой. Разделение петель ООС по постоянному и переменному току позволило включить цепь смешения каналов между предусилителем и выходным каскадом по схеме усилителя для наушников, изолировав её от цепей регулятора громкости со стороны источника сигнала и от низкоомной нагрузки со стороны выхода. Общая линейность усилителя для наушников от этого практически не пострадала благодаря высокой линейности и перегрузочной способности выходного каскада на THS6012.

В качестве регулятора громкости рекомендуется использовать сдвоенные переменные резисторы ALPS серии RK18. Входные цепи усилителя для наушников защищены от высокочастотных помех фильтрами нижних частот (R2C1, R5C2).
Для питания устройства необходимо постоянное напряжение 13… 15 В. Нижняя его граница соответствует более мягкому тепловому режиму. Верхняя граница напряжения (близкого к максимальному) позволяет немного увеличить динамический диапазон.

Питание осуществляется от сети переменного тока через сетевой трансформатор мощностью не менее 15 Вт с двумя вторичными обмотками на напряжение 12…15 В, которые подключены к мостовым выпрямителям с диодами Шотки и двухполярным стабилизатором, схема которого представлена на рис. 2 (нумерация элементов устройства сквозная). Для умощнения малошумящего стабилизатора напряжения на микросхеме M5230L фирмы Mitsubishi применены транзисторы 2SC4793 и 2SA1837 в изолированных корпусах. Для снижения помех и паразитных связей питание на предварительный каскад подаётся через RC-фильтры R42C20C22, R43C21C23.

В качестве альтернативного варианта можно рекомендовать построение блока питания на базе стабилизаторов LM317, LM337.
Применённые в усилителе для наушников элементы и возможные замены приведены в таблице. Номинал резисторов R9, R10, указанный на схеме, выбран по субъективным ощущениям при прослушивании подходящих стереофонограмм, и он может быть изменён в некоторых пределах. Все резисторы в усилителе необходимо применять из ряда Е24 (±5 %) или Е48. Все типы элементов являются рекомендуемыми и могут быть заменены по желанию радиолюбителя аналогичными.

Особенностью предложенного схемотехнического решения является использование на выходе усилителя конденсаторов С9, С10 для блокировки высокочастотных наводок, в частности, от близко расположенных мобильных телефонов и других подобных источников СВЧ сигнала. Это позволяет защитить вход драйвера от проникновения помех, наводимых на телефонный провод. Кроме того, включение цепей бинаурального преобразователя после главного каскада усиления по напряжению снижает долю вносимых преобразователем шумов и искажений, так как они уже не усиливаются.

Отличие применённой схемы бинаурального преобразователя [1] от других известных решений (например, в [2]) в том, что вносимая задержка сигнала плавно уменьшается с ростом частоты. Это несколько снижает реализм звучания, но позволяет избежать эффекта гребенчатого фильтра, который свойственен преобразователям с постоянным временем задержки. Применённые для внесения задержки фильтры первого порядка фазолинейны, что также положительно влияет на восприятие музыки. В этом смысле, по мнению авторов, лучше частично пожертвовать иллюзией бинаурального звука.

На наш взгляд, задача бинаурального прослушивания в телефонах при наличии только двухканальной исходной фонограммы вряд ли будет решена в обозримом будущем — слишком много параметров отвечает за пространственное представление звука. Одним из вариантов создания реалистичного бинаурального эффекта является запись музыки в специальных условиях, которые сразу учитывают особенности человеческого восприятия (но в нашей статье подобные материалы не рассматриваются ввиду их исключительной редкости). Однако, на наш взгляд, в предложенном усилителе достигнут разумный компромисс между отсутствием окраски, вносимой преобразователем, и снижением утомляемости при прослушивании. В то же время предложенная конфигурация обратных связей в усилителе позволяет без ущерба адаптировать схему к другому бинауральному преобразователю как на активных, так и на пассивных элементах.

И наконец, можно добавить, что предложенную схему усилителя для наушников можно рассматривать как обычный усилитель для головных телефонов (без бинауральной компоненты). Тогда можно смело утверждать, что он великолепно передаёт музыкальный материал, превосходя по качеству известные схемотехнические решения с общей ООС, с двумя петлями ООС и автоподстройкой режима по постоянному току. Оказалось, что данное решение, незначительно проигрывая в прозрачности звучания, выигрывает по многим параметрам, основными из которых можно назвать теплоту звучания и музыкальность.

Тестовое прослушивание проводилось с несколькими источниками и несколькими парами головных телефонов. В частности, использовались Beyerdynamic DT 770 (сопротивление 250 Ом) и Sennheiser HD280 pro (сопротивление 64 Ом). Во всех случаях представленное устройство продемонстрировало ожидаемый результат; его звукопередачу с большой степенью уверенности можно охарактеризовать как прозрачную.
Усилитель вполне уверенно работает и с низкоомной нагрузкой.
Оптимальные номиналы резисторов в «обвязке» мощного ОУ зависят от применяемых головных телефонов: для нагрузки сопротивлением 100 Ом и менее можно рекомендовать значение R22 = R23 = 820 Ом, а для более высокоомных — 1 кОм.

Введение взаимосвязи между каналами приближает звуковую картину, передаваемую головными телефонами к звуковой картине, которую создают АС в помещении. Звучание головных телефонов перестаёт раздражать, гораздо комфортнее становится длительное прослушивание. Более того, источники звука локализуются в пространстве, появляется «сцена». Иногда авторы ловили себя на том, что крутили головой (с головными телефонами) для более точного определения источника звука.

Для иллюстрации принципа функционирования взаимного влияния каналов были построены в симуляторе графики ГВЗ для применённых фазовращающих цепей (рис. 3), а также графики выходного напряжения (рис. 4) для основного (кривая 1) и вспомогательного (кривая 2) сигналов в каждом из каналов.

Из графиков можно сделать вывод, что на частотах до 600 Гц выходной сигнал формируется из 60…80 % основного канала и 20…40 % соседнего, причём сигнал, поступающий из соседнего канала, оказывается отстающим относительно основного на 250…450 мкс. Согласно информации с сайта Meier Audio [2], такая задержка примерно соответствует АС, в которой громкоговорители расставлены под углом 30 град, от линии симметрии, на которой находится слушатель. По задержке (450 мкс) и скорости звука в воздушной среде около 340 м/с несложные вычисления показывают, что разница в удалении виртуальных источников (виртуальных громкоговорителей) относительно одного приёмника звука (одного уха слушателя) достигает примерно 15 см. Субъективно виртуальный источник звучания оказывается на расстоянии 1,5…3 м от слушателя. Но в любом случае он «выносится» из головы слушателя на комфортное расстояние.

В авторском макете усилителя, выполненного вместе с выпрямителями и стабилизаторами питания на печатной плате из стеклотекстолита (фото на рис. 5), применены бескорпусные конденсаторы (С5—С8) фирмы Wima для поверхностного монтажа. Однако были опробованы отечественные выводные конденсаторы К73-17, которые показали незначительное субъективное изменение звучания.

Опыт прослушивания позволил сделать вывод, что, по-видимому, выбор номиналов конденсаторов С5—С8 является субъективным вопросом. В общем случае ёмкость конденсаторов С5, С6 следует выбирать в интервале 0,1…0,2 мкФ, причём увеличение соответствует ослаблению связи между каналами. Однако это может потребовать перерасчёта сопротивления резисторов R13, R16.

Также можно предложить переключение глубины бинаурального эффекта по аналогии с предложенным в [1]: один из конденсаторов С7, С8 сделать отключаемым. Их суммарная ёмкость, выбираемая в интервале 0,02…0,05 мкФ, определяет частотно-зависимую связь каналов. При её выборе не следует ожидать увеличения баса, необходимо обращать внимание только на субъективное впечатление о натуральности передачи НЧ при использовании взаимного влияния каналов.

Бинауральный эффект, достигаемый с помощью усилителя для наушников, наблюдается на любых музыкальных записях. Однако необходимо отметить, что наиболее полно пространственный эффект проявляется в том случае, если учтены два фактора:
• используется достоверный источник сигнала;
• высококачественная запись с хорошим пространственным эффектом и естественной реверберацией.

Для их выполнения авторы рекомендуют в качестве источника хороший проигрыватель компакт-дисков, а если музыка хранится в компьютере, — внешний ЦАП и формат исходного файла со сжатием без потери качества (например, FLAG или АРЕ). Кроме того, необходимы стереозаписи, в которых изначально хорошо показана звуковая «сцена».
Авторы могли бы порекомендовать некоторые музыкальные композиции из разных музыкальных стилей, позволяющие в полной мере оценить работу имитации бинаурального эффекта:
• Dire Straits — Private Investigations (альбом   Love   Over   Gold)   [Vertigo Records]
• Pink Floyd — Time (альбом The Dark Side Of The Moon (Black Triangle)) [Harvest, EMI]
• Yello — The Race (альбом Flag) [Fontana]
• Enigma — Mea Culpa (альбом MCMXCa.D.) [Virgin]
• Scorpions — Are You The One? (альбом Pure instinct) [EastWest Records]
• Scorpions — Eye II Eye (Eye II Eye) [EastWest Records]
• Nightwish — Beauty Of The Beast (альбом Century Child) [Spinefarm]
• Vivaldi — Recitative and Aria from Cantata RV 679 — Che giova il sospirar, povero core — [2L Audiophile Refe*ence Recordings, 192kHz].

Последний пример интересен ещё и тем, что распространяется в Интернете свободно [3].
Творчество Pink Floyd и Dire Straits настолько хорошо подходит в качестве иллюстрации из-за сложного музыкального материала и высочайшего качества записи, что действительно затруднительно выбрать только одну композицию.
К сожалению, приходится констатировать факт, что современные стереозаписи вряд ли можно назвать пригодными для демонстрации бинаурального эффекта через головные телефоны. Зачастую звукорежиссеры обращают внимание на другие аспекты и гонятся за плотностью звучания, чрезмерно применяя компрессию.

Макет представленного устройства продемонстрировал великолепное звучание. Без звеньев взаимного влияния каналов устройство может быть использовано как обычный усилитель головных телефонов высокой достоверности с комфортным звучанием. Применение звеньев взаимного влияния каналов позволяет «выдвинуть» звуковую сцену из центра головы вперёд, практически приближая построение звуковой картины головными телефонами к звуковой картине помещения с АС. Таким образом, гарантировано снимается проблема усталости при прослушивании музыки через головные телефоны.

ЛИТЕРАТУРА
1. A DIY headphone amplifier. —    www.meier-audio.hornepage.t-online.de/headamp.html
2. Атаев Д. И., Болотников В. А. Функциональные узлы усилителей высококачественного звуковоспроизведения. — М.: Радио и связь, 1989.
3. Интернет-страница Lindberg Lyd. —    www.2l.no    .

Б. ДРАЧ, А. РОДИОНОВ, г. Москва
«Радио» №6 2012г.

Post Views: 996

Схема усилителя наушников

– Gadgetronicx

Gadgetronicx> Электроника> Принципиальные и электрические схемы> Аудиосхемы> Схема усилителя наушников