Схема усилителя для наушников класса А своими руками
Схема усилителя для наушников класса А является наиболее популярной у меломанов за счет простоты своей конструкции. Это выражается несколькими характеристиками искажения звукового сигнала на входе, которые обеспечивают высокое качество звучания относительно других категорий устройств усиления мощности звука.
Модели, находящиеся в технологической категории класса А, обладают характеристиками гарантирующими высокую линейность в отличии от других аппаратов такого типа. В этой статье хочу представить усилитель для наушников, который, был собран собственными руками, и по моим расчетам должен работать в классе А.
- Симметричный блок питания.
- Защита наушников/задержка включения наушников.
- Стерео силовой каскад.
Усилителя для наушников состоит из трех блоков:
Блок питания входящий в схему усилителя для наушников построен на микросхеме LM723 (Motorola) и быстродействующем операционном усилителе LF357.
Оба чипа управляют парой силовых транзисторов с большой теплоотдачей. Конденсаторы расположенные в цепи фильтра: 4х4700 мкФ. Питание всего усилителя обеспечивает стабильный блок питания с напряжением 2х2v.
Оба плеча по напряжению симметричны, то-есть, нет разницы между величиной положительного и отрицательного напряжения — возможная разница всего в 10 мВ. Трансформатор, рассчитанный на ток 2х0.44A, запаян непосредственно в печатную плату. Все цепи защищены предохранителями, блок питания с ограничением тока 0,3А.
Для фильтрации БП за стабилизатором были использованы танталовые конденсаторы из серии MUSE. Я не хотел делать блок питания на LM317 и его ненадежном аналоге. Источник питания на LM723 и операционный усилитель, который следит за тем, чтобы отрицательное напряжение соответствовало положительному напряжению,на мой взгляд лучше.
Схема усилителя для наушников обладает надежной защитой, которая собрана на микросхеме NEC uPC1237HA. Принципиальную схему я взял от компании Advanced Electronic.
Система защиты создает задержку включения наушников, а также отключает их сразу после выключения питания, защищает от постоянного тока на выходе и от перегрузки (клиппирования).
Наушники включаются с помощью реле. Транзисторы, которые использует схема усилителя для наушников, обладают мало шумными свойствами. Об отказе/отключении наушников сигнализирует светодиодный индикатор. Параметры/время защиты можно изменять с помощью дискретных элементов с микросхемой uPC1237. На мой взгляд, очень хорошая схема.
Силовой каскад построен на двойном операционном усилителе и транзисторах средней мощности. Сам усилитель представляет собой схему, представленную в Elektora 10/93 (видимо, изначально она была описана в голландском ELektuur или немецком Elektor).
В своем усилителе я использовал двойные операционные усилители (два каскада — предварительное усиление и оконечный каскад в одной цепи) LME49860 (по умолчанию это были NE5532). В источниках тока были заменены транзисторы BF256 на более новую группу 2Sk170 BL (с увеличенным током стока Idss для нулевого смещения по сравнению с к серии GR).
Автор диаграммы уровней мощности упомянул о токе покоя 50 мА. Добиться такого тока мне не удалось — ток в моем усилителе примерно 38мА на транзистор при питании от 21v (кстати, величина питающего напряжения не сильно влияет на изменение тока Idss). Транзисторы группы 2SK BL имеют больший ток, чем оригинальный BF256A. В моем случае я уменьшил сопротивление резисторов на затворах до 47 Ом.
Заменил старые диоды BAY на быстрые 1N-4151. Усилитель в состоянии покоя сильно нагревается, суммарный ток покоя обоих каналов составляет 80 мА. Схема усилителя для наушников имеет обратную отрицательную связь. На выходе установлен мощный резистор, который ограничивает коэффициент усиления и дополнительно защищает (вторая защита) от короткого замыкания в выходном каскаде. В схеме усилителя нет ни одного конденсатора, который ограничивал бы частотную характеристику.
За появлением постоянной составляющей следит uPC1237. Спаренные полевые транзисторы JFET — разница Idss 0,5 мА, силовые транзисторы также спарены — максимальная разница усиления hFE 5%.
Нет выходного смещения. За появлением постоянной составляющей следит uPC1237. Спаренные полевые транзисторы JFET — разница Idss 0,5 мА, силовые транзисторы также спарены — максимальная разница усиления hFE 5%.
На передней панели установлен потенциометр ALPS (предполагалось, что это будет цифровой потенциометр DALLAS DS1802, но оказалось, что у него проблема с передачей большей амплитуды), два гнезда JACK Neutrik 6.3мм, два индикатора — один указывает на работу защиты, в то время как другой сигнализирует об источнике питания и переключателе.
Все это дополняется металлизированными резисторами — куда я мог бы установить танталовые конденсаторы и фирменные ELNA, MUSE и т.д. Фильтр на входе питания 230v, гнезда для предохранителей на печатной плате (всего три) универсальный металлический корпус. Печатную плату я делал в программе ExpressPCB — к сожалению, несмотря на многочисленные органолептические проверки, было допущено несколько перемычек на плате при пайке — пришлось исправлять.
У меня не было готового рисунка печатной платы ни для одной схемы — все было разработано мной. Плата сделана термотрансферным методом на печатной плате толщиной — 1 мм. Нижняя часть платы защищена раствором канифоли растворенной в денатурированном спирте (отсюда небольшое количество грязи на верхней стороне пластины). В усилителе довольно много элементов и тонких дорожек — все подключения нужно было делать аккуратно.
Я был приятно удивлен качеством звучания собранного мной усилителя для наушников. Усилитель действительно красиво звучит. Коэффициент усиления очень высокий — его можно ограничить, немного понизив чувствительность (заменив один резистор). Все это заняло у меня немного работы, но я очень доволен усилителем. Все комплектующие для схемы использовались в основном фирменные и хорошего качества. Стабилизатор от MOTOROLA, операционный усилитель в блоке питания — лучшего класса.
Недостатки:
- Нагревание в целом
- Довольно сложная компоновка
- Множество элементов
Схема сборки своими руками самодельного усилителя для наушников Lehmann – УНЧ класса Hi-End 250 Ом на транзисторах и ОУ
Клон Hi-End усилителя для наушников Lehmann Black Cube Linear
Из-за простоты повторения схема этого усилителя класса Hi-End популярна у радиолюбителей.
На любом радиолюбительском форуме есть тема про клонирования этого усилителя.
0. Можно купить оригинал
1. Можно полностью самому сделать печатную плату и собрать усилок — geektimes.ru/post/257526/
2. Можно купить в Китае печатную плату, набить своими деталями и получить результат- geektimes.ru/post/256990/
Некоторые делают самодельные усилители «круче» оригинала — используют более крутые детали.
3. Можно купить готовый усилитель — mysku.club/blog/ebay/17042.html
4. Я купил радиоконструктор: печатная плата, детали, корпус, трансформатор, разъемы, регулятор громкости ALPS и прочее. Покупал у этого продавца полтора года назад. У него периодически эти радиоконструкторы заканчиваются, он оптом закупает и распродает дальше, но уже открывает новый лот на ebay.
Информация от продавца
Basic parameters
Frequency range 10Hz-35kHz
Adaptation impedance 8-2kΩ
Distortion <0.
001% (6mW / 300ohm)
Output power 200mW / 300ohm;
400mW / 60 ohms.
Features power consumption <5W;
Input impedance 47kΩ;
SNR> 95dB;
LINE OUT-60ohm;
PHONE OUT-5ohm;
Channel separation> 70dB / 10kHz.
Input Interface RCA connector × 1 group
Output Interface: 6.3mm interfaces × 2, RCA Interface × 1 (can be used as preamp)
Internal dimensions: Width 135mm height 48mm depth 240mm
main materials：
Opamp is PHI NE5532.
Power transistor is ST BD139 140.
30W R-core Transformer.
Original ALPS 27 type Potentiometer
US CMC Copper RCA
Ruby main electrolysis, Siemens MKT coupling capacitors, Panasonic decoupling capacitors, resistors made in TaiWan.
Конструктор прислали двумя посылками:
Вложили записку:
Фото печатной платы с двух сторон. Качественная печатная плата:
Трансформатор питания с экранирующей обмоткой:
Схема этого усилителя для наушников в классе А легко ищется в инете:
Все конденсаторы и ОУ — под замену на Wima/Nichichon/Matsushita в фильтр питания/OPA2134 вместо китайского NE5532.
Транзисторы выходного каскада подобрал по коэф. усиления.
Спаял, в корпус поместил. Радиаторы выходных транзисторов, чтобы не болтались, зафиксировал на печатной плате с помощью термоклея. Сигнальные входные и выходные провода — OFC моножила в экранах. RCA разъемы должны быть изолированны от корпуса усилителя.
Для заземления на корпус на плате УНЧ есть спецотверстие:
Собирал конструктор почти полтора года назад. Сейчас установил бы фильтр против электромагнитных помех EMI.
Типа такого «1pcs AC2A3-2 Power Line EMI Filter 250V 50/60Hz 3A Brand new»:
Или возможно в гнездо подключения кабеля «CW2A-10A-T-AC-115V-250V-10A-Panel-Mount-3-Pin-Solder-EMI-Filter»:
Отгородил трансформатор железным экраном… Улучшать конструкцию можно до бесконечности…
Настройка:
Регулятор громкости на минимум. Первое включение лучше делать «через лапочку» (лампа наливания обычная на 100 Вт включается ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО первичной обмотке трансформатора).
1. лампочка не горит, а только, возможно, на секунду вспыхивает при включении питания,
2. постоянное напряжение меньше 30 мВ.
Можно отключить лампочку, подключать наушники и слушать музыку. Если имеется осциллограф и генератор сигналов, то можно проверить усилитель этими приборами.
На плате установлены переключатели для настройки комфортного уровня усиления.
Защита от постоянного напряжения на выходе
Если «что-то пойдет не так» на наушники может попасть постоянное напряжение. Тогда наушники выйдут из строя. В оригинальной схеме не предусмотрена защита от таких ситуаций. Решил установить такую защиту. На ebay продается такой модуль c «зеленой платой»: «Earphone Protection C1237 (UPC1237) DIY Kit» ebay.com/itm/320743978923
Я покупал за 300 р. Возможно где-то он есть дешевле.
Картинка в помощь.Этот модуль как раз подходит для наших целей:
1. Если его немного «подрезать» со стороны разъема для наушников. Сам разъем для наушников устанавливать не нужно. Дорожки тут расположены удачно — на функциональность защиты не отражаются. После изоляции с обратной стороны платы, модуль отлично помещается над разъемами для наушников основной платы. Я на пластиковых стойках M3 его разместил, просверлив необходимые отверстия. Закрепил пластиковыми гайками и винтами М3.
2. Питание модуля — двухполярное переменное — подключил прямо к выходным клеймам трансформатора для наушников УНЧ.
3. Перед установкой на плату УНЧ — проверить схему. Через несколько секунд после подачи питания, должно щелкнуть реле (наушники подключаются), при подачи постоянного напряжения должно
4. Подсоединил к защите только сигнальные провода — общий провод и так соединен у нас через общий провод питания. Модуль подключил в разрыв дорожек на выходе УНЧ:
Получилось вот так:
Измерения
Нагрузка: резисторы 250 Ом
Vpp=7.
2V:
Vpp=1.12V:
Впечатления
Звучит хорошо. Нейтрально. Мне нравиться. Сейчас основной усилитель для наушников. Фона, искажений нет. Звук нейтральный.
Испытывал на наушниках:
Затычки — Sennheiser CX 300-II (16 Ом)
Beyerdynamic DT 990 PRO (250 Ом )
Все ок.
Возможно использовать как предварительный усилитель к усилителю мощности. Так же возможность подключения 2-х пар наушников. Один штекер отсоединяет выход предварительного усилителя, второй не отключает.
Сам конструктор оставил двойственное впечатление — с одной стороны — набор «все в одном». Купил, спаял, все работает, смотрится красиво, слесарные работы сведены к минимуму. Но возможности модификации ограниченны корпусом, трансформатором, схемой. Что для самодельщика не есть хорошо. Высокая цена доставки видимо из-за веса корпуса и трансформатора. На эти элементы бесплатной доставки не бывает.
Прогрев усилителя — минут 20 (транзисторы выходного каскада на рабочую температуру нагреваются).
Когда играет музыку — усилок охлаждается. Когда не играет — греется. Особенности класса А.
Схема усилителя для наушников на 3 транзисторах
РИСУНОК 1. Схема и список деталей стереоусилителя LM386.
Завершенная схема показана на Рисунок 2 .
РИСУНОК 2. Стереоусилитель LM386.
Схема печатной платы (PCB) показана на рис. 3 вместе с руководством по размещению деталей на рис. 4 . (Файлы шаблонов печатных плат включены в загружаемые файлы.) Этот усилитель питается от 12-вольтового трансформатора. Это избавляет от необходимости замены батарей.
РИСУНОК 3. Схема печатной платы стереоусилителя LM386; вид сбоку припоя.
РИСУНОК 4. Схема расположения деталей стереоусилителя LM386.
Моноусилитель с батарейным питанием для набора кристаллов
Этот усилитель имеет входное сопротивление 45 кОм и питается от двух девятивольтовых батарей, чтобы изолировать набор кристаллов от линии электропередачи. Усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению 2,7 (8,6 дБ), поэтому он обеспечивает большую громкость, чем старые телефоны с сопротивлением 4000 Ом.
Схема находится в Рисунок 5 . Этот усилитель использует токовое смещение зеркала, которое является относительно новым методом. Резисторы R6 и R7 номиналом 100 Ом предназначены для измерения тока выходных транзисторов.
| Р1 | Потенциометр 100K |
| Р2 | Резистор 82K 1/4 Вт |
| Р3 | Резистор 220K 1/4 Вт |
| Р4, Р5 | Резистор 10K 1/4 Вт |
| Р6, Р7 | Резистор 100 Ом 1/4 Вт |
| Р8 | Резистор 47 Ом 1/4 Вт |
| С1 | Керамический конденсатор 0,01 мкФ, 50 В |
| С2, С3 | Электролитический конденсатор 10 мкФ 16 В |
| С4 | Керамический конденсатор 0,047 мкФ, 50 В |
| IC1 | Операционный усилитель LF351 |
| ТР1, ТР3 | Транзистор 2N3904 |
| ТР2, ТР4 | Транзистор 2N3906 |
| В1, В2 | Аккумулятор на 9 вольт |
| J1 | 1/4-дюймовый стереоразъем, переключатель DPDT, держатель батареи |
РИСУНОК 5.
Схема и список деталей моноусилителя с батарейным питанием.
Этот усилитель можно использовать для любого приложения, для которого когда-то требовались телефоны с сопротивлением 4000 Ом. Готовый усилитель вместе с набором кристаллов показан на рис. 9.0134 Рисунок 6 .
РИСУНОК 6. Моноусилитель с батарейным питанием и набором кристаллов.
Схема печатной платы представлена в рис. 7 , а схема размещения деталей — в рис. 8 .
РИСУНОК 7. Печатная плата моноусилителя с батарейным питанием.
РИСУНОК 8. Схема расположения деталей моноусилителя с батарейным питанием.
Усилитель с батарейным питанием для керамического картриджа
Я сконструировал этот усилитель в 1959 году с использованием германиевых транзисторов, которые в то время были единственным доступным типом. Стереовиниловая пластинка стала доступна в 1958 году.
В 1959 году не у многих людей была качественная стереофоническая акустическая система.
С помощью этого простого четырехтранзисторного усилителя, проигрывателя с керамическим стереофоническим картриджем и запасных армейских наушников вы могли слушать «новые» стереозаписи. Я до сих пор слушаю виниловые пластинки с этой системой.
Схема этого стереоусилителя находится в Рисунок 9 .
| Р1, Р4 | Аудиопотенциометр 1 МОм |
| Р2, Р5 | Резистор 2,2 МОм 1/4 Вт |
| Р3, Р6 | Резистор 100 Ом 1/4 Вт |
| С1, С2 | Конденсатор 1,5 мкФ 16 В |
| ТР1, ТР3 | Германиевый транзистор CK722 (может заменить 2N3906) |
| ТР2, ТР4 | Германиевый транзистор 2N35 (может заменить 2N3904) |
| Разное | Две батареи типа C, держатель батареи, два аудиоразъема, 1/4-дюймовый стереоразъем для наушников, выключатель питания |
РИСУНОК 9.
Перечень деталей усилителя с батарейным питанием для керамического картриджа.
Поскольку два усилителя потребляют ток около 18 мА, они питаются от двух батарей типа C. Батарейки АА будут работать, но быстро разряжаются.
Этот усилитель пропускает через наушники постоянный ток (около 9 мА). Это часто делалось со старыми наушниками на 4000 Ом, но я не знал, будет ли это работать с современными версиями. Как оказалось, это работает хорошо.
Этот усилитель имеет входное сопротивление 270 кОм. Хотя он был предназначен для керамического картриджа, его можно использовать для многих из тех же приложений, что и первый усилитель, обсуждаемый здесь.
Коэффициент усиления по напряжению равен единице (0 дБ), поэтому выходное напряжение не может превышать входное напряжение. Этого достаточно для большинства приложений. Выходной ток, однако, во много раз превышает входной ток. Таким образом, усилитель имеет усиление по мощности.
Я рекомендую собрать этот усилитель, используя какую-либо систему прототипирования.
