Усилитель для наушников своими руками в классе а
Обновлено: 07.07.2024
В виду постоянного интереса у посетителей сайта к дискретному усилителю для наушников с ТОС и частых запросов на заводские платы к нему, мною было принято решение предложить почтенной публике новую конструкцию качественного транзисторного усилителя для наушников. При разработке схемы ставилась задача избавиться от дефицитных комплектующих и при этом не потерять в качестве.
Схема усилителя AH-P1
В выходном каскаде можно применить биполярные транзисторы.
Также с улучшением результата на выходе можно применить мосфеты от Toshiba — 2SJ313/2SK2013, в этом случае R17 увеличиваем до 1кОм и R10/R21 до 68 Ом и R18 и R9 до 470Ом .
Тем, кто столкнулся с недостаточным диапазоном по увеличению тока покоя, рекомендую увеличить номиналы R18 и R9 до 390Ом и увеличить номинал подстроечного резистора R17 до 470 Ом. Номиналы в схемах обновлю позже.
Коэффициентом усиления усилителя задается отношением R7 / R15, для увеличения КУ можно увеличивать номинал R7.
Настройка усилителя
Подстройка нуля осуществляется подстроечным резистором R11, при первом запуске рекомендуется его выставить в положение 50/50.
Ток покоя задается резистором R17, оптимальный ток покоя для этой схемы 30мА. На холодную оптимально выставить 20мА, которые с прогревом вырастут до 30мА. Замерять удобнее падение напряжения на резисторах R1||R2, для тока покоя 20мА оно будет 47мВ.
Схема стабилизатора питания
Усилитель допустимо питать от постоянного напряжения от ± 14В до ±18В, под нагрузкой.
Замеры искажений усилителя AH-P1
Ток покоя на прогретом усилителе был установлен в районе ~33мА.
Кг 0.0003%, нагрузка 300 Ом, при амплитуде выходного сигнала 2.8в
Кг 0.0004%, нагрузка 150 Ом, при амплитуде выходного сигнала 2.8в
Кг 0.002%, нагрузка 32 Ом, при амплитуде выходного сигнала 2.8в
На последнем графике искажения значительно выросли, так как при такой нагрузке выходной каскад уже работает в АВ классе. При увеличении тока покоя искажения значительно снижаются и при токе покоя 100мА достигают минимальных показателей, но при этом усилитель уже требуется оснастить хорошим радиатором.
Если все же требуется экономичность и работа на низкоомную нагрузку (до 16 Ом), то заметное преимущество в этом режиме показало применение мосфетов 2SJ313/2SK2013 на выходе. С ними при работе выходного каскада в AB классе искажения получились до 4 раз меньше, чем у биполярной пары. Но стоит отметить, при увеличении тока покоя (выходной каскад работает в А классе) искажения падают до ~0.0003-00006% и разница сходит на нет.
Андрей, а что за серебристые емкости Вы применили?
винтажные vishay sprague, один добрый человек подкинул на пробу
А как усилитель меряется?
Даже вполне доступны если не жадничать.
Какое входное сопротивление усилителя?
А можно гербер7 Плиз
Герберы не предоставляются, есть ссылка для заказа плат в Китае, так Вы поддержите немного проект.
Тем, кто столкнулся с недостаточной возможностью по увеличению тока покоя, рекомендую увеличить номиналы R18 и R9 до 390Ом и увеличить номинал подстроечного резистора R17 до 470 Ом. Номиналы в схемах обновлю позже.
Заказал платы в Китае!
Спасибо за уточнение
Игорь, а есть местечко на платы?
Платы в наличии (прибыли)
Пара первых впечатлений от собранного, настроенного и прослушанного AH-P1. Это первый усилитель для наушников, собранный мной по схеме уважаемого автора проекта. Поэтому сравнивать будут только с тем, что имею сейчас, что имел и реально слышал — несколько вариантов усилителей на TPA6120, ушной JLH в чисто китайском варианте и несколько вариаций однотактных ламповых схем, включая ту, что до самого последнего момента считал для себя непревзойдённым эталоном — одноламповый однокаскадный однотактник на 6Э5П с трансформаторным выходом. Наушники — Hifiman HE-400I 40 Ом и Sennheiser HD-650 300 Ом. Тракт: AH-D6, прямой трансформаторный выхлоп с ног МС ЦАП на первичку транса (10К:10К нанотор), выход транса напрямую на вход AH-P1 без регулятора громкости. Т.е. усилитель включен, как чисто буферный каскад после трансформатора.Если кратко, вывод один — AH-P1 значительно переигрывает всё, что у меня есть и было. Причём одинаково легко справляется и с 40 Ом, и с 300 Ом.
Как показали эксперименты, характер звучания сильно зависит от тока покоя усилителя. Замеры искажений будут позже, пока только на словах. При токе покоя 100 мА звук очень детальный с очень высоким разрешением. При этом усилитель легко вытягивает даже самые ничтожные нюансы и послезвучия, которые НИ ОДИН из моих усилителей не вытягивал никогда. В хорошо известных мне фонограммах открылась масса того, что я никогда раньше не слышал вообще. Но в какой-то момент эта детальность показалась даже излишней или слишком навязчивой, очень похожей на чрезмерную оптическую резкость, совершенно ненужную в качественных портретных фотографиях.При уменьшении тока покоя этот эффект чрезмерно резкой детальности заметно уменьшается и при токе в 30 мА наступает нирвана))) Некий золотой баланс детальности и музыкальности, который очень хорошо улавливается ухом. При этом всё сразу забываешь и на несколько часов просто погружаешься в наслаждение МУЗЫКОЙ.
Такая вот у меня получилась лирика)))
После прямого сравнения с AH-P1, ИМХО все схемы на TPA6120 в плане звука — мутный ацтой))) Ламповый однотактник — как оказалось, в упор не видит и половины всех тонкостей и нюансов звука, китайский JLH —
слишком груб, резок и примитивен, и также не вытягивает вообще никаких тонкостей.
Как установлю усилитель в нормальный корпус, попробую поднять ток покоя. Пока ограничился током в 20мА, которые с прогревом растут до 30мА, больше поднимать не стал т.к. радиаторы еще не ставил.
1.JPG" />
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.
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:
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.
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.
Представляем очередной успешный проект усилителя, работающий в чистом классе A на основе схемы из зарубежной радиолюбительской литературы. Предполагалось иметь компактную конструкцию, то есть блок питания и усилитель как одно целое, чтобы все элементы могли находиться в небольшом алюминиевом корпусе.
Электросхема УНЧ класса A
Электрическая схема транзисторного УНЧ класса A к наушникам
Элементы, которые использовались, выбраны наиболее подходящие для типичных аудиоустройств. Это прецизионные резисторы с низким уровнем шума, конденсаторы Panasonic и Rubycon, потенциометры, задающие ток покоя транзисторов, также высококачественные многооборотные Murata.
Схема блока питания усилителя
Электрическая схема БП УНЧ наушников
Что касается прослушивания, УНЧ на наушниках звучит просто сенсационно и послушав в нём музыку каждый сможет узнать, в чем прелесть аудиофильных устройств высокого класса (разница с простыми схемами очевидна). Все дополнено позолоченными штекерами и качественным разъемом для наушников.
Сразу заметна существенная разница в построении сцены, она определенно глубже, кроме того что пространственность и разрешение находятся на высоком уровне, отдельные инструменты стали хорошо представлены, особенно электрогитара, саксофон, а низкие регистры не сочетаются с вокалом, что делает каждый звук услышанным очень точно. В общем усилитель звучит так, как и хотелось по задумке.
Токи покоя установлены 125 мА в каждом плече, один канал потребляет около 250 мА.
Этот усилитель имеет высокое входное сопротивление, поэтому трудно устранять полностью гул. Лучше убрать потенциометр 2×47 кОм и поставить 2×1 кОм. Это уменьшит входное сопротивление и согласует вход с линейным выходом компьютера, который имеет сопротивление нагрузки как раз около 1 кОм. Это симметричный усилитель, поэтому на выходе при подключенных наушниках измеренное напряжение постоянного тока на землю должно быть 0 В. Если оно положительное или отрицательное, постоянный ток протекает через наушники и вызывает отклонение мембран, увеличивая их нелинейную работу и снижая динамику. Нужно отрегулировать схему так, чтобы выходной сигнал был строго 0 В, чем ближе к нулю — тем лучше. Установка выходов производится на подключенных наушниках и заземленных входах.
P1 регулирует ток покоя T11 и T12. Выходная симметрия 0 В может быть отрегулирована путем выбора R21 и R22. Вместо одного из этих резисторов можно подключить регулируемый резистор 33 кОм и, измерив выходное напряжение, точно установить напряжение на нагрузке равным 0 В. Диапазон регулировки должен быть в пределах ± 1,5 В, поэтому можно легко установить 0 В на выходе.
В усилителях звука проблема шума может заключаться и в чем-то другом, например в очень широкой полосе пропускания УНЧ, которая достигает десятков МГц. Транзисторы BC550 и BC560 имеют частоту среза 150 МГц, частота среза выходных транзисторов около 70 МГц. Поэтому ничто не мешает усилителю передавать частоты, рассчитанные в 9 МГц. Здесь начинается ступенька, потому что между соединительными кабелями и дорожками есть паразитные емкости, которые могут вызвать радиочастотную обратную связь и усилитель возбуждается. Типичными симптомами в этом случае являются повышенный уровень шума и тока.
Второй вариант схемы УНЧ
Вторая схема транзисторного усилителя класса A к наушникам
Эти элементы — на входе C9 100 пФ, этот конденсатор замыкает высокие частоты на землю. На выходе C10 470 пФ, который увеличивает обратную связь и, таким образом, уменьшает усиление для частот выше 100 кГц, и R24 — C11, которые нагружают усилитель на высоких частотах. Это важно, потому что наушники имеют определенную индуктивность и, следовательно, определенное реактивное сопротивление, а реактивное сопротивление увеличивается с увеличением частоты. Это приводит к тому что сопротивление нагрузки не будет равномерным во всем диапазоне частот усилителя. Элементы R24 и C11 компенсируют реактивное сопротивление наушников и, таким образом, нагрузка более — менее одинакова для более высоких частот.
Предложенная модификация не вызывает ухудшения усиления в полосе низких частот и частота среза усилителя составляет 80 кГц, где напряжение падает на 3 дБ относительно частоты 1 кГц.
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 транзисторном каскаде.
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 посмотреть тут.
Читайте также: