Все мы любим послушать музыку в наушниках, так как не всегда есть возможность включить ее в колонках, особенно в позднее время суток или в общественном транспорте. Но не всегда само качество звучания бывает достаточно хорошим, одним из признаков этого является встроенный усилитель в устройстве воспроизведения, будь то телефон или же компьютер, ноутбук. В данной статье я расскажу, как сделать усилитель для наушников своими руками , в сборке которого поможет кит-набор, заказать его можно будет по ссылке в конце статьи.
Для того, чтобы сделать усилитель для наушников своими руками, понадобится:
* Паяльник, флюс, припой
* Приспособление для пайки "третья рука"
* Бокорезы
* Растворитель 646 или бензин "калоша"
* Блок питания с выходным напряжением 12 В
* Наушники, телефон или иное устройство воспроизведения
Шаг первый.
Данный кит-набор поставляется с двухсторонней печатной платой, ее качество весьма хорошее и имеет металлизированные отверстия. Также для удобства сборки предусмотрена инструкция, где показана схема усилителя и номиналы компонентов для правильной установки на плате.
Первым делом устанавливаем на плату резисторы, их номиналы определять не нужно, так как они подписаны на бумажке, приклеенной на них. После чего вставляем неполярные керамические конденсаторы, а затем полярные электролитические конденсаторы, соблюдая номинал и полярность, плюсом является длинный вывод, а минусом контакт напротив белой полоски на корпусе, на плате минусовой контакт обозначен заштрихованным полукругом. Для индикации работы усилителя на плате предусмотрено место под светодиод красного цвета, длинную ножку устанавливаем в место, обозначенное треугольником, а минус-короткую ножку в отверстие с полоской рядом.
Шаг второй.
Для того, чтобы радиодетали не выпали при пайке загинаем их выводы с обратной стороны платы. Далее закрепляем плату в приспособлении для пайки "третья рука" и наносим флюс на контакты, после чего припаиваем выводы при помощи паяльника и припоя. Удаляем излишки выводов при помощи бокорезов. При удалении выводов бокорезами будьте аккуратны, так как можно нечаянно удалить дорожку с платы.
Затем устанавливаем остальные компоненты, а именно переменный резистор, гнездо подключения питания, две панельки под микросхемы, ориентируясь по ключу на корпусе и плате в виде выемки, а также гнезда для подключения входа и выхода звука.
Припаиваем компоненты, для лучшей пайки наносим флюс. Также удаляем лишнюю часть выводов бокорезами.
После пайки получается такая плата.
Удаляем остатки флюса с платы при помощи щетки и растворителя 646 или бензина "калоша". Вот так выглядит чистая плата.
Шаг третий.
Теперь устанавливаем в специальные панельки микросхемы согласно ключу на корпусе и плате.
Далее переходим к сборке корпуса, сначала примеряем его на плате и удаляем защитные пленки с частей корпуса. К нижней части прикручиваем стойки с резьбой в четыре отверстия при помощи крестовой отвертки.
Далее устанавливаем на стойки плату с боковой панелью с отверстиями под гнезда подключения.
После этого собираем остальные части и прикручиваем верхнюю крышку при помощи винтов.
На этом усилитель для наушников можно считать готовым, осталось его протестировать.
Шаг четвертый.
Для полноценной работы усилителя требуется питание 12 В. В гнездо подключаем блок питания через штекер и вставляем штекер 3.5 мм Jack с двух сторон, один идет в телефон, другой в усилитель, в гнездо с надписью OUT вставляем штекер от наушников и наслаждаемся качественным звучанием. Регулирование громкости осуществляется поворотом ручки переменного резистора.
Если вы являетесь счастливым обладателем лампового усилителя , то, скорее всего, при желании послушать любимые композиции единолично, через наушники, вы сталкиваетесь с неудобством, вызванным отсутствием выхода на головные телефоны.
Да и обладателям дорогих или не очень смартфонов и планшетов тоже приходится несладко — эти аппараты чаще всего не в состоянии раскачать качественные высокоомные наушники . Поэтому любимые композиции звучат совсем не так, как на профессиональной аппаратуре.
Конечно, если вы истинный меломан и музыка для вас дороже денег, то вас ни что не остановит от покупки предварительного усилителя за 6000 $, усилителя для наушников за 5000$ и самих наушников за 2000$. И погрузиться в нирвану... Однако, если ситуация с деньгами не такая радужная, или вы любите всё делать своими руками, то, оказывается, можно собрать высококачественный усилитель для наушников всего за... 30$.
А зачем он вам???
А нужен ли вам прецизионный усилитель? Это зависит от ваших музыкальных пристрастий и привычек. Если вы привыкли слушать музыку «на бегу», то есть с портативных устройств на прогулке, пробежке, в тренажерном зале и других подобных местах, то описываемый ниже проект не для вас. Просто постарайтесь подобрать к своему аппарату максимально подходящие по характеристикам и звучанию наушники.
Точно также следует поступить, если вы любите музыкальные стили, где присутствуют сильные искажения сигнала, типа рока, хеви-металла и подобные.
Тем не менее, если вы предпочитаете слушать музыку в тихой уютной обстановке у себя дома или в офисе, и ваши вкусы тяготеют к живой и натуральной музыке типа классической, джазовой, или чистому вокалу, вот тогда вы сможете по достоинству оценить качество звучания и точность связки прецизионный усилитель плюс высококачественные наушники.
Варианты
Допустим, вы решили, что усилитель для наушников вам необходим. Каков следующий шаг? В Интернете можно найти массу проектов с использованием вездесущего LM386 . Микросхема стала популярной благодаря высокой надёжности, низкой стоимости, возможности работать с однополярным питанием и малому количеством внешних элементов. Такие усилители обычно хорошо справляются с недорогими наушниками, но все эти достоинства меркнут, если сравнить уровень шумов и искажений LM386 и хорошо спроектированного усилителя на дискретных элементах или на специализированных микросхемах.
Если у вас найдётся около 30$ и не пугает работа с элементами для поверхностного монтажа (SMD-элементы), то представленный здесь проект именно то, что нужно.
Идеи и схема
При проектировании данной схемы брались в расчёт следующие моменты:
- Усилитель должен работать с относительного высокоомным выходом лампового предусилителя или усилителя электрогитары. Другими словами, входное сопротивление должно быть легкоперестраиваимое для источников с разным выходным импедансом.
- малое количество компонентов. Поэтому были выбраны микросхемы вместо транзисторов.
- небольшие усиление и мощность. Требуется раскачать чувствительные динамические наушники , а не акустическую систему.
- усилитель должен справляться с высокоомными наушниками. Автор использует Sennheiser HD 600 (сопротивление 300 Ом).
- получить максимально низкие шумы и искажения.
Принципиальная схема прецизионного усилителя для наушников представлена на рисунке:
Увеличение по клику
При разработке этой конструкции рассматривались микросхемы таких производителей как National Semiconductor, Texas Instruments и другие. Масса полезной информации была найдена на ресурсах Headwize и форумах DiyAudio.
В результате, выбор пал на прецизионный драйвер для наушников от Texas Instruments TPA6120A2 и операционные усилители AD8610 отAnalog Devices для входного буфера.
Схема получилась относительно простой, с двухполярным питанием. Если вы уверены в отсутствии постоянной составляющей на выходе вашего источника сигнала, то разделительные конденсаторы (С24 и С30) могут быть исключены из тракта с помощью перемычек Н1 и Н2.
Блок питания обеспечивает на выходе напряжения ±12В при нагрузке до 1А. Его схема представлена на рисунке:
Увеличение по клику
Часто в аудиофильских конструкциях стоимость блока питания в несколько раз превышает стоимость самой усилительной части. Здесь получилось немного лучше — стоимость элементов для блока питания составляет примерно 50$ и самые дорогие элементы здесь трансформатор и электролитические конденсаторы. Можно немного сэкономить, если заменить тороидальные трансформатор на обычный Ш-образный, отказаться от светодиодов и предохранителей на выходе блока.
Была опробована версия с отдельными стабилизаторами для каждого канала TPA6120A2 (микросхема имеет отдельные выводы питания для каждого канала). Разницу ни услышать, ни измерить не удалось, что позволило существенно упростить блок питания.
Так как все, используемые в усилителе микросхемы, имеют низкую чувствительность к шумам и помехам по цепям питания, а также высокий уровень подавления синфазных помех, то применение в блоке питания типовых интегральных стабилизаторов оказалось достаточным для получения высоких характеристик.
TPA6120A2
Микросхема TPA6120A2 от Texas Instruments представляет собой высококачественный усилитель для наушников высокой верности. В ней используется архитектура усилителя с дифференциальным входом, несимметричным выходом и обратной связью по току. Именно благодаря в большей мере последней получаются низкие искажения и шум, широкая полоса частот, высокое быстродействие.
Микросхема содержит два независимых канала с отдельными выводами питания. Каждый канал имеет характеристики:
- выходная мощность 80 мВт на нагрузке 600 Ом при питании ± 12В при уровне искажений+шум 0,00014%
- динамический диапазон более 120 дБ
- уровень сигнал/шум 120 дБ
- диапазон напряжения питания: ± 5В до ± 15В
- скорость нарастания выходного напряжения 1300В/мкс
- защиту от короткого замыкания и перегрева
Для сравнения уровень искажения+шум у «народной» микросхемы LM386 составляет 0,2%. Хотя, конечно, высокие параметры ещё не гарантируют качественно звучания. Для получения максимального результата надо учесть рекомендации производителя по выбору внешних элементов и топологии печатной платы. Всё это можно найти в технической документации на данную микросхему.
AD8610
Микросхема AD8610 от Analog Devices представляет собой операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, что даёт низкое напряжение смещения и дрейфа, низкий уровень шумов, малые входные токи. По уровню шума и скорости нарастания выходного напряжения эти операционные усилители отлично гармонируют с TPA6120A2.
Однако, не поленитесь и попробуйте их заменить другими ОУ. По расположению выводов AD8610 совместимы с другими аудиофильскими микросхемами. Тем более, что многие меломаны утверждают, будто слышат разницу в звучании ОУ!
Пассивные компоненты
Не все резисторы одинаковые! И если вам позволяет бюджет, используйте в данной конструкции металлоплёночные резисторы, которые несколько дороже, но имеют ниже шумы и выше стабильность. При желании сэкономить металлоплёночные резисторы следует поставить хотя бы во входных цепях (у AD8610), где чувствительность к шумам самая высокая.
Конденсаторы на пути сигнала С23, С24, С29, С30 лучше поставить плёночные. Конденсаторы по цепям питания микросхем производитель рекомендует керамические.
Основное требование к сигнальным разъёмам — надёжный контакт. В своей конструкции автор использовал обычный «джек» для подключения наушников и позолоченные RCA-разъёмы с тефлоновой изоляцией для подключения сигнального кабеля.
На принципиальной схеме показан вариант усилителя для работы от лампового предварительного усилителя, в котором осуществляется регулировка громкости. Если конструкцию предполагается сделать более гибкой и универсально, то, конечно, на входе желательно предусмотреть свой регулятор громкости. Для достижения максимального качества и чтобы не ухудшить характеристики усилителя здесь следует применить качественный потенциометр.
Бюджетной версией может быть изделия фирмы Alpha или RadioShack стоимостью около $3. За 40$ можно приобрести уже изделие аудиофильского класса от ALPS. Наилучшим решением будет использование галетного аттенюатора от DACT или GoldPoint. Их стоимость составляет примерно 170$. Кстати, на eBay можно найти подобные аттенюаторы китайского производства всего за 30$. Номинал потенциометра может быть в пределах 25-50кОм. Использование шагового аттенюатора кроме удобства регулировки громкости дополнительно гарантирует идентичность регулировки в обоих стереоканалов, что в усилителе для наушников особенно важно.
Конструкция
Все элементы конструкции (кроме силового трансформатора) размещаются на одной печатной плате. Если вы решите использовать внешний блок питания или собрать его по другой схеме, около 70% печатной платы останутся свободными.
Схема расположения элементов представлена на рисунке:
Увеличение по клику
На рисунке представлен чертёж печатной платы со стороны деталей:
Увеличение по клику
На рисунке представлен чертёж нижней стороны печатной платы:
Увеличение по клику
Чертежи печатных плат в народном формате SLayout можно забрать
Главная особенность монтажа: на корпусе с нижней стороны TPA6120A2 есть контактная площадка примерно 3×4мм. Она должна быть припаяна к площадке на печатной плате под микросхемой, которая служит теплоотводом.
Фотография готовой конструкции:
При первом включении следует вынуть два предохранителя на выходе источника питания и убедиться в его работоспособности. Если выходные напряжения в норме, верните предохранители на место. Сам усилитель в наладке не нуждается.
Разместить плату можно в корпусе подходящих размеров, желательно металлическом для экранирования от внешних помех.
Заключение
Субъективно усилитель звучит на одном уровне с профессиональным студийным оборудованием. При сравнении с LM386 эта конструкция показала более ровное, чистое и детальное звучание.
Схема получилась довольно гибкой и легко настраиваемой под различные нужды. Так, например, сам автор собрал два экземпляра усилителя. Один по приведённой схеме для эксплуатации совместно с ламповым предусилителем. Второй экземпляр был рассчитан на работу со смартфоном и гитарным усилителем, потому был дополнен на входе фильтром высокочастотных помех и регулятором громкости. Кроме того, для повышения усиления (смартфон выдавал недостаточный уровень сигнала) были изменены номиналы резисторов R6 и R14 на 2кОм.
Изменяя номиналы этих резисторов, вы можете менять коэффициент усиления в широких пределах.
Вариант печатной платы усилителя от наших «друзей-марсиан», рассчитанный на установку элементов в «стандартных» корпусах (используемых в конструкции микросхем в DIP-корпусах не существует):
Анимированная демонстрация платы во всех ракурсах
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:
- Сама микра TDA 2822 (также можно модификации 2822 М/S или ее аналог КА 2209 )
- 4 электролитицеских конденсатора 16в – 100 мф (ну вобше кондеры как масло в каше – больше лучше но для наушников 100 мф отличное соотношение размер/качество)
- проводки легче разноцветными 20-25 см достаточно с головой.
- Паяльник и все для пайки
- 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.
Небольшой гитарный усилитель на основе JFET-транзисторов и микросхемы LM386 в усилителе мощности на 1 ватт, можно собрать по приведённой далее схеме и инструкции. Входные каскады предусилителя на двух транзисторах J201 обеспечивают почти ламповый звук, регулируемый темброблок имеет большой диапазон, а мощный ОУ LM386 с выходным каскадом может раскачивать небольшой динамик или любые наушники. Этот проект идеально подходит как небольшой самодельный , со всеми основными функциями фирменных аппаратов:
- Тон/громкость/усиление регулируются.
- Динамик/наушники на выходе.
- Входы для гитары/mp3.
- 9 В DC питание - стандартный входной разъем.
Схема электрическая гитарного усилителя
Рисунок печатной платы (файла нет)
Схема может быть условно разбита на 5 блоков: входной каскад на JFET транзисторах, регулятор тембра, предусилитель, усилителя мощности на LM386 и блок питания. Входной каскад изолирует усилитель от гитары, сохраняя при этом качество сигнала. Затем регулятор тембра формирует желаемую форму АЧХ, добавляя при необходимости больше басов/высоких частот.
На JFET транзисторах предварительный усилитель будет увеличивать сигнал после регулятора тембра и готовить его к усилителю мощности, в итоге получая до 1 Вт. Дополнительный вход AUX/MP3 позволяет подключать метроном, МР3-плеер, поддержку внешних аудиотреков.
Блок питания УНЧ
БП выдаёт 9 вольт на всех элементы схемы, также тут имеется защита от обратной полярности подключения и дополнительно установлен фильтр, чтобы удалить малейший шум.
Разъем CONN4 может принять любой тип адаптера на 9 В (отрицательной полярности), он автоматически отключит аккумулятор от схемы, когда внешний сетевой адаптер 9В будет в него подключен.
Стерео Jack входного сигнала гитары используется как выключатель, подключая клемму (-) батареи на массу, когда электрогитара подключена.
Диод D1 - защита усилителя от случайного обратного соединения питания. Светодиод D2 загорается, когда батарея 9 В или адаптер + гитара подключены. Ставьте резистор R14 сопротивлением побольше, чтобы минимизировать ток.
Громкость на входе AUX регулируется с внешнего устройства, это сделано для простоты схемопостроения и чтобы уменьшить уровень возможных помех.
Выходной аттенюатор LM386
Выходная мощность у LM386 слишком высока для наушников для этого сигнал можно ослабить. Частотная характеристика выходного аттенюатора:
Как видите, выходной аттенюатор изменяет АЧХ, уменьшая количество ненужных басов в наушниках. Без аттенюатора (фиолетовый участок): фильтр низких частот, образованный С7 (220uF) и динамиком (будем рассматривать его как 8 Ом), частота среза 90 Гц (рассчитывается как FC=1/(2nRC)), и гармоники ниже 90 Гц будут ослаблены.
Настройка
На этой электросхеме показаны нужные напряжения в контрольных точках схемы, которые должны быть при безошибочной сборке.
Обсудить статью ГИТАРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ НАУШНИКОВ
