Цифровой усилитель для наушников схема. Самодельный усилитель к наушникам

Давно хотел сделать отдельный усилитель для наушников - все не было времени, хотя наушники уже купил как два года. Ничего особенного, Sennheiser HD 558, но звук выдают на приемлемом для меня уровне.
Пересмотрел множество схем и перечитал кучу информации и форумов. Хотелось, чтобы схема была простой и качественной по звуку. Размышляя, чего хочу, пришел к выводу, что для наушников нужна относительно небольшая мощность и должен подойти какой-нибудь умощнённый транзисторами ОУ или же просто мощный ОУ с низким THD+N, так сказать «драйвер». И вот подвернулась микруха от TI, специально предназначенная для этих целей, TPA6120.

По своей сути представляющая собой весьма мощный и очень быстродействующий ОУ с чудовищно низким THD+N (ну по крайней мере для меня). Немного полазив в гугле по поводу различных включений микросхемы и конструкций нашёл для себя неплохой вариант на одном сайте чешского радиолюбителя Павла Ружички (Pavel Ruzicka). Микруха включена по неинвертирующей схеме, на входе 50 кОм потенциометр известной японской фирмы ALPS . Решил реализовать именно такой вариант.

Схема наушникового усилителя на TPA6120 и БП

Мой вариант схемы

Блок питания

Проштудировав даташит на TPA6120, всё-таки кое-какие изменения в схему внёс. Так называемые блокирующие конденсаторы в оригинале стоят плёночные, даташит же настоятельно рекомендует использовать SMD керамические конденсаторы, да ещё и как можно ближе к выводам питания - для исключения возможного возбуждения усилителя.
Собственно говоря, больше всего возбуждения и боялся, очень уж микросхема быстродействующая.

Этот страшный PowerPAD побеждён

Из-за отсутствия опыта изготовления двусторонних ПП, плату было решено делать односторонней. И тут вскрылась ещё одна проблемка. Из-за того, что микруха очень мощная для своих размеров, у неё на «пузе» сделана площадка для теплоотвода - PowerPAD, которая припаивается к площадке под микросхемой и ещё вдобавок является общим проводом.
Я как-то отмёл неприятные мысли, решил, что как-нибудь припаяю. Но обо всем по порядку.

Начал искать необходимые комплектующие, сразу стало понятно, что TPA6120 у местных нет, не говоря уже об ALPSе. Великий китайский Брат выручает в очередной раз, заказал микросхему TPA6120 и потенциометр ALPS на Алиэкспресс .
У местных купил корпус, трансформатор и остальную мелочь. После того как всё было на руках прошло ещё 4 месяца прежде чем взял в руки… утюг.

При проектирование платы усилителя уделил особое внимание расположению резисторов в соответствии с даташитом, чтобы были наименьшие расстояния от ног входов и выходов до резисторов, чтобы не было возбуждения. И вот платы протравлены, просверлены и залужены. И здесь я уже серьёзно начал задумываться, а как же паять этот хитрый PowerPAD и вообще чего с ним делать.

Снова в Интернет. На одном из форумов нашёл интересное решение. Без паяльного фена и двусторонней ПП с метализированными отверстиями выход один: сверлить под микросхемой отверстие и через него пытаться припаять к PowerPAD-у микросхемы самодельный радиатор.

Попробовал такой предложенный вариант: сверлится отверстие 1,5 мм, берётся медная проволока, лудиться и накручивается спиралькой вокруг сверла 0,8 мм (я вокруг иголки намотал) длиной 2-3 см. Позиционируется и прихватывается микросхема, спиралька опускается в отверстие и жарится это всё 40-ватным паяльником, естественно с добавлением припоя и флюса. Цель - не просто припаять спиральку, но и чтобы края площадки PowerPAD-а также припаялись к печатной плате.

Вот она, моя система охлаждения для TPA6120. Видите странную «пружинку» в центре?

Держал паяльник несколько секунд и всё получилось! Всё оказалось проще, чем думал. Спасибо доброму человеку за идею!

Звучание

Платы готовы, соединяю всё проводами, быстрая проверка. Постоянки на выходе нет, подключаю свой ЦАП, Сенхайзеры, врубаю «The Dark Side Of The Moon» и наслаждаюсь… Наверное, описывать звук и тем более его качество неблагодарное занятие, надо просто услышать самому.
В общем скажу, что звук мне очень понравился во всем диапазоне частот. На слух - минимум искажений, для меня их просто нет. Раньше я слушал свои наушники Sennheiser HD 558 со встроенной звуковой картой. Теперь я их просто не узнал! Появились басы и звук очень детальный.

Итого

Усь поёт. Возбуждения не наблюдается, и слава Богу, благо, были приняты все меры для этого. Сомневался, что спиралька будет хорошо тепло отводить, поставил на час с музыкой на приличной громкости, потрогал микруху - по ощущениям градусов 30-35. Спиралька тёплая, с обратной стороны площадка тоже слегка теплая, значит микруха припаялась нормально, тепло отводится хорошо и на этом я успокоился.

И началось самое сложное и мучительное для меня - собрать всё в корпус. Пару вечеров с дрелью, пассатижами, отвертками, напильниками и кучей нецензурных выражений! Ура, запихал платы в корпус. Корпус оказался великоват для усилителя, за то монтировать удобно и смотрится солиднее в большой коробке. Осталась одна задачка: сделать надписи на лицевой панели. Но это уже совсем другая история.

Конкурс начинающих радиолюбителей
“Моя радиолюбительская конструкция”

Высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003

Схема простого высококачественного усилителя для наушников на микросхеме своими руками

Конкурсная конструкция начинающего радиолюбителя
“Высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003″

Здравствуйте уважаемые друзья и гости сайта!
Представляю вашему вниманию пятую конкурсную работу начинающего радиолюбителя.
Автор конструкции: Морозас Игорь Анатольевич :

Здравствуйте радиолюбители!

Предлагаю Вам посмотреть мою вторую конструкцию –это высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003 .

Схема усилителя взята из интернета. По этой схеме есть целый форум. Большинство радиолюбителей отозвались по ней положительно. Радиолюбитель из Европы даже произвел замеры, которые подтверждают, что усилитель работает в классе А. Коэффициент усиление =18. Этой мощности мне кажется сверх достаточно любому меломану. Вот и я решил проверить это на себе.

Вот основная схема одного канала с блоком питания:

Вот дословно перевожу текст об этом усилителе от Европейского радиолюбителя:

«Это очень простая схема основана на чипе TDA 2003, и дает отличную производительность, равную самых лучших коммерческих проектах стоимостью сотни фунтов.
Паспорт производителя для TDA2003 дает искажений фигуру 0,15% на выходе 4,5 Вт, и коэффициент усиления по напряжению 100, но в этом приложении коэффициент усиления по напряжению был сокращен до 18 за счет увеличения общей питание назад соотношение, и выходная мощность снижается приблизительно 10 мВт. Как следствие, коэффициент гармонических искажений сводится к 0,006%, очень низкий показатель действительно. Прибыль была установлена ​​на этом уровне, чтобы удовлетворить мои наушники Sennheiser HD25SP, с усилителем изгнаны из номинальной источника 200 мВ. 10k горшок журнал может быть использован в качестве регулятора громкости в случае необходимости. Блок питания может быть увеличена до 18v, позволяя более высокую выходную мощность на том же уровне искажений. Это может быть уместным, если используются менее чувствительные наушники.
Обратите внимание, что, чтобы избежать проблемы неустойчивости строгий одной точке схема заземления должны быть использованы. Общая точка заземления должна быть как можно ближе к контакту 3, как это возможно.

Спектр показывает шумов и искажений относительно выхода 1Vpk на частоте 1 кГц, что является очень громко сигнал в Sennheisers. Вторая гармоника на-90дБ и 3-го ниже-88 дБ. Это соответствуют так Суммарный коэффициент гармонических искажений фигура 0,006%. Шум показан как ниже -100 дБ уровня, но с гул шип на-84дБ.
Переходный ответ на частоте 1 кГц прямоугольной волны также показано на рисунке. Там нет никаких признаков звона, превышения или любой переходных искажений за что следует из конечной полосы усилителя.
Полоса пропускания имеет 3dB точки на 10 Гц и 50 кГц. Все рабочие характеристики были измерены с наушниками прилагается:

Объективно использование этого усилителя является безупречным, и это также звучит сладко, как можно было ожидать. Это запускает спокойно, и не будет оглушить вас или взорвать ваши дорогие телефоны с большим зарядки переходного процесса. Короче говоря, настоятельно рекомендуется, особенно если, как я, вы чувствуете, что цель производительности является хорошей отправной точкой для оценки аудиофилов продукта.
Программное обеспечение анализатора спектра Спектр Лаборатория Вольфганг Buescher (DL4YHF).»

Как всегда самое «сложное» при сборке радиосхемы – это укомплектовать все в корпус. Поэтому, я сначала приобрел корпус в радиомагазине, и после внутренних замеров этого корпуса, сделал разводку печатной платы под нее в программе Sprint-Layout 6.0. В своем варианте я сделал несколько изменений. Во-первых: на вход добавил сдвоенный переменный резистор, вместо эл.конденсатора С1 поставил пленочный конденсатор марки Wima 2,2 мкф и в блоке питания увеличил емкость эл. конденсаторов до 6800 мкф.

Плату изготавливал по ЛУТ технологии. Об этой технологии много информации в интернете. Я печатаю дорожки на тонкую глянцевую фотобумагу 130гр. Мощность утюга ставлю на третье деления и грею плату с фотобумагой не более 30-40 сек.

После травления платы в хлорном железе и очистки медных дорожек ацетоном от краски картриджа я лужу дорожки в сплаве РОЗе. В подходящую емкость с водой кидаю несколько капель сплава. Как только они расплавятся ложу плату дорожками в низ и начинаю водить ее по дну емкости. После переворачиваю и губкой стираю все лишние наплывы на дорожках. При таком лужении особо уделяйте вопросу вентиляции. Пары сплава РОЗе ядовиты!

Мне нравиться, когда выглядит все по заводскому, поэтому ЛУТ сделал и со стороны деталей тоже:

Установка платы усилителя в корпус:

Лицевую панель я сделал таким образом. В программе Фотошоп нарисовал внешний вид лицевой панели где должны быть установлены переменный резистор, гнезда для входа и выхода и светодиод. Готовый рисунок распечатал струйным принтером на тонкой глянцевой фотобумаге. На обезжиренную приготовленную панель с отверстиями наклеиваю столярным клеем фотобумагу и ложу панели под так называемый пресс. На сутки. В качестве пресса у меня блин от штанги на 15 кг.

Распечатанный рисунок на фотобумаге наклеены на лицевую панель:

Через сутки после высыхание клея лицевые панели для того чтобы рисунок на них не стирался со временем я поверхность ламинирую термопленкой. Это делаю обычным утюгом через бумагу:

И вот конечный результат сборки:

Ну а теперь о звуке. Если не принимать во внимание, что это мой первый усилитель и до этого мне не приходилось слушать «крутые» усилители для наушников, то звук меня очень порадовал. Звук чистый, если слушать в хорошем качестве запись звук даже кристальный. Прослушиваются все инструменты. Басы есть, но они плотные без дребезга. Мне показалось многовато высоких частот. Громкости столько, что можно реально оглохнуть. Для того чтобы более явно оценить звучание этого усилителя я решил собрать еще один усилитель для наушников на микросхеме ОРА2134

Приложения к статье:

(32.6 KiB, 3,350 hits)

(113.6 KiB, 3,870 hits)

(39.6 KiB, 2,709 hits)

Уважаемые друзья и гости сайта!

Не забывайте высказывать свое мнение по конкурсным работам и принимайте участие в голосовании за понравившуюся конструкцию на форуме сайта. Спасибо.

Если у вас есть крутые мониторные уши и старая мобилка с мп3 плеером, которая не способна «раскачать» наушники, то эта статья для вас!

Собственно что необходимо для сбора усилителя:

Минимальный набор:

1. Сама микра TDA 2822 (также можно модификации 2822 М/S или ее аналог КА 2209 )
2. 4 электролитицеских конденсатора 16в – 100 мф (ну вобше кондеры как масло в каше – больше лучше но для наушников 100 мф отличное соотношение размер/качество)
3. проводки легче разноцветными 20-25 см достаточно с головой.
4. Паяльник и все для пайки
5. прямые руки и трезвая голова приветствуется 🙂

Расширенный набор (необязательно) :

• гнездо для наушников (можно выдрать с китайского радио)
• маленький выключатель (с того же радио)
• ферритовые кольца (выдрать можно с усилителей от антенн «сеток»)
• Текстолит и все для его травления
• Старый утюг
• Дрель с тонким сверлом

лазерный принтер, текстолит и все для его травления (если есть желание для сборки на плате)

Перейдем к сборке: Для тех кто не хочет заморачиваться печатными платами можно собрать усилитель навесным монтажом т.е на весу без платы, но конструкция будет хрупкая и ее либо придется прятать в коробок либо все таки собирать на плате.

Навесным монтажом собираем по схеме

Для сбора на плате потребуется текстолит его предварительно зачищаем спиртом или любой другой обезжиривающий жидкостью и ставим сушиться.

нарисовав просто копируем нашу схему несколько раз.

Делаю я для того чтоб после перевода на текстолит выбрать самую удачную версию и травить, чтобы не печатать заново.

Обрезаем края чтоб они нам не мешали.

Сторону где есть печать желательно не трогать.

далее прикладываем напечатанную сторону бумаги к очищенной стороне текстолита и придавливаем это все нагретым утюгом (утюг ставить на макс) 20 – 25 сек. Не думайте что от долгого держания тонер лучше переведется, напротив он станет хрупким и будет крошиться.

По мере намокания бумаги легенькими круговыми движениями своеобразными шариками удаляем бумагу.

Еще раз хорошенько промываем плату (чтоб отодрать ворсинки).

Далее разводим раствор хлорного железа (продается на радио рынках) . Сори но в этот момент на моем теле умерла зарядка ….. и мне было лень ждать его заряда когда раствор ХЖ уже остывал …
Бросаем нашу плату в раствор.

Время травления зависит от температуры жидкости и ее насыщенности ХЖ.

Тем не менее плата после травления выглядит так:

Смываем тонер с дорожек и лудим (для тех кто в танке покрываем слоем олова) его.

Перед лужением я покрываю плату
спирто -канифолиевым раствором после этого плата прекрасно лудиться. На фото отчетливо видна как ужасно выглядит моя плата все из за того что когда смывал после травления тонер протёр пару раз наждачкой что аж дорожки некоторые порвало местами и чтоб не было разрыва в цепи оставил толстый слой олова (но когда тоньше все же выглядит красивее). Далее пробиваем дырочки и собираем.

Думаю дальше не возникнет проблем. На фото видно что микросхема установлена со стороны дорожек, это не совсем правильно, я делал это по тому что у нас на рынке много не рабочих микрух попадалось и выпаивать их с другой стороны было не очень удобно (то дорожку порвеш то еше что) пришлось извращаться. Этот усилитель я использую для компьютерных ушей, его невидно по этому не оч старался делать его красивым.

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

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

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

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

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

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

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

Меандр 100 Гц

Прямоугольный 4800 Гц

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

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:-)