En enkel högkvalitativ hörlursförstärkare. Hu är en hörlursförstärkare. Att göra ett hus för en förstärkare

En hörlursförstärkarkrets som definitivt förtjänar uppmärksamhet. Det finns dubbel utström och frånvaron av kopplingskondensatorer i signalvägen. Samtidigt är hörlursförstärkarkretsen väldigt enkel och begriplig.

Uppdaterad : Ingångsavkopplingskondensatorn har tagits bort från kretsen. Värdena på ingångsmotstånden har ändrats.

Hörlursförstärkarkrets

Regelbundna vandringar över oändliga vidder soptippar ett förråd av kunskap - Internet, ledde till ett intressant fynd. Det var PDF-fil från Burr Brown. Vilket inspirerade mig att skapa en op amp hörlursförstärkare. Från språket för en potentiell fiende kan dess namn bokstavligen översättas enligt följande: Fördubbling av utgångsströmmen till lasten med två OPA2604 audio op-förstärkare .

Filen består av två sidor, där endast den första är värdefull. Hörlursförstärkarkretsen som presenterades där ritades om och gjorde sig av med onödiga smarta inskriptioner.

Möt detta framtida hjärta i vår förstärkare. För att vara mer exakt är detta ett diagram över en kanal. Vi kommer att ha 2 kanaler, vilket betyder att vi kommer att behöva två dubbla operationsförstärkare ( OU ).

Motstånd R3 och R4 med ett motstånd på 51 Ohm behövs för att skydda operationsförstärkarnas utgångar.

Vad är "tricket" med denna förstärkare?

Schemat är inte alls nytt och är känt från datablad från 90-talet. Men det intressanta med kretsen är att båda op-amperna förstärker samma signal. Men det här är ingen broförbindelse. Utsignalerna från båda op-amperna är i fas, och deras utströmmar summeras.

Denna inkludering löser problemet med den låga utströmmen från många op-amps. Detta ökar avsevärt antalet op-förstärkare som kan användas i förstärkaren. Nu räcker det att varje operationsförstärkare kan ge en utström på 35-40 mA, istället för 70-80 vid en op-amp per kanal.

Det maximala utströmsvärdet anges alltid i databladen på op-ampen.

Få

Signalförstärkningsfaktorn bestäms av motstånd R1 Och R2 . Dess exakta värde bestäms av formeln:

K= 1+ R2/Rl

Om vi ​​fokuserar på en linjär utgång med en signalnivå på 1 Volt, så räcker det för de flesta hörlurar med en förstärkning på tre. Vi kommer att ligga i nivå tre.

Det är önskvärt att motstånden som ställer in förstärkningen har en noggrannhet inte sämre än ±1 % . Ofta har butiker inte ett stort utbud av precisionsmotstånd. Men i det här fallet kan du klara dig med motstånd av samma värde.

Precisionsmotstånd på 7,5 kOhm hittades i soporna i garderoben, som blev motståndet R1 . Som R2 två 7,5 kOhm motstånd kopplades i serie. Du kan göra samma sak genom att parallellkoppla två 15 kOhm motstånd som R1 , och ett 15 kOhm motstånd som R2 .

För att ändra förstärkningen är det bättre att ändra motståndet R2 . För op-amp-kretsar rekommenderas vanligtvis att använda motstånd med ett nominellt värde på 1÷100 kOhm. Motstånd R1 kommer därför att utföra en annan viktig funktion Det är lämpligt att använda 7,5 kOhm.

Låt oss slutföra schemat

Diagrammet som presenteras i dokumentet är något ofullständigt och återspeglar bara de viktigaste sakerna. För normal drift bör kretsen kompletteras med ingångskretsar, samt parallellt med ett motstånd R2 en liten kondensator bör läggas till. Det behövs för att förhindra självexcitering av op-förstärkaren.

Låt oss först inte uppfinna hjulet på nytt och låna ingångskretsen från en hörlursförstärkare FiiO Olympus E10. I det här fallet kommer kretsen för vår förstärkare att ha följande form:

Diagrammet visar benen för en dubbel operationsförstärkare i ett DIP8-paket. Kretsen fungerar fullt ut och kräver ingen konfiguration.

Låt oss ta bort kondensatorn från ingången

Op-ampen förstärker både AC- och DC-spänningen lika bra. Kondensator( C1 ) behövs för att bryta likspänningen vid ingången. Å ena sidan ger normala signalkällor inte en konstant utsignal. Å andra sidan, om det plötsligt dyker upp, måste det skäras av. Eller du kanske till och med bränner ut dina hörlurar.

Men folk vill aktivt inte se extra kondensatorer i signalvägen, så vi kommer ur det.

Läser igen" Konsten att designa kretsar» Horowitz och Hill, hittade det jag letade efter. För att få en AC-förstärkare måste du ha med en kondensator liknande C1 , i serie med motstånd R1.

I det här fallet kommer återkopplingen från op-ampen endast att fungera genom alternering och det kommer inte att behövas en kondensator vid ingången. Därför kan du säkert röra dig C1 från förstärkaringången till kretsen respons OU.

Resultat ( R1 , C1 ) kommer att stänga av både DC-spänning och infralåga frekvenser ( <10Гц ). De har ingen användbar information, men belastar förstärkaren avsevärt med ström.

Ett sådant införande av en kondensator kommer också att minska spänningsobalansen hos op-förstärkaren över ingångarna. Och den förstärks förresten också och blandas in i utsignalen. I detta fall har kondensatorn i återkopplingskretsen praktiskt taget ingen effekt på ljudet, till skillnad från kondensatorn vid ingången. I allmänhet finns det bara stolpar från en sådan omläggning.

Ingångsmotstånd

Att ta bort kondensatorn från ingången tvingade oss att titta närmare på motstånden R5 Och R6, kvar vid ingången. Varför behövs de överhuvudtaget och hur beräknar man dem?

Motstånd R5 kallas kompenserande och är nödvändig för att säkerställa lika motstånd mellan var och en av ingångarna och jord. Dess värde definieras som motståndens parallella resistans R1 Och R2 .

Men vi konsekvent med R1 det finns en kondensator C1. Kondensatorns resistans beror på frekvensen och läggs till resistansen i motståndet. Motståndet hos en kondensator vid en viss frekvens bestäms utifrån förhållandet:

R C = 1 / (2 × π × F × C) ,

Var F i Gegritsi, MED i Farads, och R C i Omaha

För att bestämma motstånd R5, Först beräknades resistansvärdena för en kondensator med en kapacitet på 2,2 μF vid frekvenser på 20 Hz och 20 kHz. Sedan beräknades värdena för kompensationsmotstånden för båda fallen. Det visade sig att motståndet motstånd R5 måste ligga mellan 8,91 kOhm (för 20 Hz) Och 6,81 kOhm (för 20kHz). Utan att tveka stack jag in den 7,5 kOhm.

Vi använde en kondensator för att permanent koppla bort den inverterande ingången på förstärkaren från jord. Men op-ampen måste vara ansluten till jord via både växelström och likström. Detta är vad motståndet är till för. R6 . Dess värde valdes till 75 kOhm. Men du kan också använda 100 kOhm. Jag skulle inte rekommendera att ställa in den till mindre än 75 kOhm, med en variabel på 50 kOhm. Tillsammans med motstånd R5 de kommer att börja kringgå ingångsvariabelmotståndet.

Utgången har också ändrats något i diagrammet. Värdena på R3 och R4 reducerades till 10 ohm, och ett motstånd R7 med samma resistans kopplades i serie med dem. Detta bör ge bättre summering av utsignalerna.

Strömförsörjning för förstärkare

Strömkvaliteten är mycket viktig för ljudet. Denna krets är konstruerad för bipolär matningsspänning. Detta sparar oss från att behöva lägga till onödiga detaljer i ljudvägen, och är överlag bättre för ljudet.

Idag finns det operationsförstärkare som arbetar från ±1,5V, men de flesta opamps arbetar med en bipolär matningsspänning från ±3V till ±18V. Den optimala spänningen är ±12V, vilket är inom strömförsörjningsgränserna för de flesta op-amps.

De exakta värdena för den maximala matningsspänningen bör hittas i dokumentationen för specifika mikrokretsar.

Komponentkvalitet

Det är inte nödvändigt att omedelbart köpa dyra delar. Till att börja med kan du leverera något från sortimentet av närmaste radioreservaffär och gradvis ersätta dem med komponenter av högre kvalitet. Styrelsen kommer att arbeta med alla delar.

Kondensator C1 måste vara opolär. Bättre polypropen eller film. Det är bättre att använda keramisk kondensator C2. Noggrannheten hos kondensatorerna är inte särskilt viktig. men det är bättre att använda med en noggrannhet på inte sämre än 5%.

Priserna på operationsförstärkare varierar kraftigt och dyrare betyder inte alltid bättre ljud. Till att börja med kan du installera något billigt och tillgängligt, till exempel den älskade NE5532 ($0,3). Det är mycket önskvärt att det görs av Phillips.

Därefter kan du spela med att byta ut op-amp så mycket du vill. Om vi ​​betraktar op-förstärkare av högre klass, så har OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397... visat sig väl för ljud.

Jag rekommenderar inte att du beställer mikrochips från AliExpress eller andra kinesiska butiker. Det finns ganska många recensioner där människor rapporterar att mikrokretsarna inte är original. Ja, op-ampen kommer att fungera som den ska, men det kanske inte är OPA2134 du beställde, utan en ganska billig TL061 märkt OPA2134...

Slutsats

Den resulterande förstärkarkretsen, monterad på OPA2132 och fungerar även vid en matningsspänning på ±5V, svänger fritt den ganska snäva Sennheiser HD380 Pro.

Jag gillar inte att beskriva ljudet i subjektiva termer som "det höga är kristallklart" eller "basen är varm"; Jag kommer bara att säga att när du använder en bra op-amp, har denna hörlursförstärkare tillräcklig volym och uteffekt . Samtidigt kräver den ingen installation och använder ett minimum av delar, samtidigt som den ger anständig ljudkvalitet.

Den övervägda kretsen ledde till idén om att skapa en bärbar hörlursförstärkare. Det var så det kom upp . Kärnan i detta är att skapa en komplett design av en bärbar hörlursförstärkare med dina egna händer från grunden.

Materialet förbereddes exklusivt för platsen

Som de säger, allt genialt är enkelt. Denna förstärkare består av ett minimum av delar, vilket tillåter signalen att passera genom ett minimum av element, och skyddar den därigenom från den distorsion som dessa element kan införa.

Förstärkaren har en effekt på 500 mW. Den beräknade distorsionsnivån vid användning av ett chip som OPA2134 är 0,001 %. Lastmotstånd 32-300 Ohm.

En volymkontroll är monterad på R1 och R2, eller snarare är det ett dubbelmotstånd. Vid ingången finns en sandwich med 4,7 och 0,47 µF kondensatorer, vilket gör att du kan uppnå maximal linjäritet. Inverterande förstärkare med en förstärkning lika med 4 är monterade på IC1.1 och IC1.2. Därefter kommer transistorrepeatrar. OOS bildas av R6 och R5. R11 och R12 begränsar strömmen som flyter från op-amp till baserna på repeatrarna, detta gör livet lättare för op-amp, och det är lite mindre distorsion. R7, R8, R9, R10 begränsar strömmen för repeatertransistorerna och skyddar dem från genomströmmar. Kretsen drivs av bipolär spänning och har inbyggda filtreringskretsar på stabilisatorchips 7812 och 7912. Vid utgången finns kondensatorer som hindrar likspänning från att nå utgången.

Du kan använda LM358 som IC1 som det mest prisvärda alternativet, men för högkvalitativt ljud rekommenderar jag att du använder en dyrare analog.

Det tryckta kretskortet innehåller alla element utom kontakterna. Dess mått är endast 50x50mm. Denna storlek valdes med målet att i framtiden beställa brädor från kineserna, passa in i det billigaste partiet som mäter 5x5cm. I allmänhet var det här projektet ursprungligen planerat att användas som en kommersiell utveckling, men jag bestämde mig ändå för att göra det offentligt tillgängligt.

Den första brädan gjordes med användning av plotterapplikationsmetoden:

Axeln är liten, så fastsättningen utförs med en standardmutter med variabelt motstånd. Den sammansatta enheten ser ut så här:

Lista över radioelement

Beteckning	Typ	Valör	Kvantitet	Notera	affär	Mitt anteckningsblock
IC1	Operationsförstärkare	OPA2134	1	LM358		Till anteckningsblock
	Linjär regulator	LM79L12	1			Till anteckningsblock
	Linjär regulator	LM78L12	1			Till anteckningsblock
VT1, VT3	Bipolär transistor	BC547	2			Till anteckningsblock
VT2, VT4	Bipolär transistor	BC557	2			Till anteckningsblock
R1, R2	Variabelt motstånd	50 kOhm	2			Till anteckningsblock
R3, R4	Motstånd	47 kOhm	2			Till anteckningsblock
R5, R6	Motstånd	200 kOhm	2			Till anteckningsblock
R7-R12	Motstånd	10 ohm	6			Till anteckningsblock
		1000 µF	4			Till anteckningsblock
	Elektrolytkondensator	100 µF	2			Till anteckningsblock
	Elektrolytkondensator	10 µF	2

Enligt resultaten undersökning Hörlurar monterade på "halvledare" vann. Därför kommer vi att börja vår linje av byggset med dem.

Jag skulle vilja börja med några mycket enkla diagram. De är inte lämpliga för rollen som designer, men deras övervägande kommer kanske att leda oss till ett schema som, enligt vår mening, är vettigt att ligga till grund för en designer.

Så, låt oss börja.

I den tidigare artikeln sa vi redan att en hörlursförstärkare först och främst måste lösa två huvudproblem.

För det första måste den avlasta utgången från signalkällan. Att driva en ljudutgång med lågimpedansbelastning leder till en kraftig ökning av distorsion (på grund av hög strömbelastning) och en försämring av frekvenssvaret (lågfrekvent och ibland högfrekvent rollover). Användningen av en strömbuffertförstärkare förhindrar dessa fenomen.

För det andra, för att säkerställa normal volym på högimpedans hörlurar (och volymreserv på lågimpedans) måste hörluren ha en viss spänningsförstärkning.

När du använder hörlurar med låg impedans är det inte alltid nödvändigt med ytterligare förstärkning. I sådana fall används förstärkaren som en strömbuffert. Ibland kan de enklaste systemen användas i denna egenskap. Till exempel som på bilden. Dessa är vanliga repeaters. De kan monteras med både bipolära och fälteffekttransistorer.

Det mest primitiva diagrammet är till vänster. Enkelhet är dess främsta fördel (kanske den enda). Hög olinjäritet, hög utgångsimpedans, mycket låg verkningsgrad (även enligt standarden för klass A-kretsar), etc. gör det inte särskilt intressant ur praktisk synvinkel.

Det är vettigt att komplicera det lite. Låt oss byta ut emittermotståndet med en strömkälla (diagram till höger). Ett sådant system har redan rätt till liv. Den kan uppnå låg utgångsimpedans, öka förstärkarens förmåga att leverera ström till belastningen, avsevärt förbättra linjäriteten, etc.

Det är värt att säga några ord om olinjäriteten hos en krets med en strömkälla. I allmänhet är linjäriteten inte särskilt hög och beror på viloström, hörlursresistans och vilken typ av transistor som används. Den totala harmoniska nivån kan nå tiondelar av en procent. Men distorsionsspektrumet är gynnsamt, kort, med en dominans av den andra övertonen. Till exempel: med en viloström på 200mA (32 Ohm hörlurar) kan du förvänta dig att nivån på den andra övertonen är cirka 0,1 %, nivån på den tredje – 0,01 % och att övertoner av högre ordning inte kan detekteras. En sådan förstärkare ska låta rent.

När man arbetar med högimpedans hörlurar (och ofta lågimpedans sådana) finns det ett behov av att förstärka signalen. Att ge volymhöjd har en mycket fördelaktig effekt på uppspelningskvaliteten. Låt oss överväga det enklaste schemat. (se bild)

Sådana kretsar används ibland även för att arbeta med fullfjädrad akustik. Beslutet är inte för alla. Fördelarna med kretsen är enkelhet och ett gynnsamt distorsionsspektrum (andra övertonen). Färgen på ljudet är ganska stark, och dess karaktär beror på den valda transistorn, viloströmmen och belastningsmotståndet. Mest troligt inte lämplig för älskare av rent, exakt ljud.

En hög nivå av övertoner är en följd av otillfredsställande drift av kaskaden med en lågimpedansbelastning. Om vi ​​lägger en extra buffert mellan förstärkarutgången och hörlurarna (till exempel den som diskuterades i början) får vi en ny krets.

Spänningsförstärkarens linjäritet kommer att öka avsevärt, och ljudegenskaperna för hela kretsen kommer att bestämmas huvudsakligen av utgångsbuffertsteget.

I de flesta fall kommer denna enkla krets att räcka för att matcha hörlurarna med det bärbara ljudkortet. Samtidigt kommer uppspelningskvaliteten att öka.

Låt oss nu prata om ytterligare sätt att förbättra förstärkarens egenskaper.

Detta problem kan lösas direkt. Till exempel genom att öka viloströmmen eller välja en mer linjär transistor. Du kommer att få betala för detta i termer av komplexitet och kostnad. Storlekarna kommer också att öka. Denna metod kan förbättra prestandan avsevärt, men det finns andra, mindre enkla sätt att förbättra.

Ett vanligare sätt att öka objektiva parametrar är att avsevärt komplicera schemat och introducera ett gemensamt operativsystem. Kretsen förblir kompakt och ekonomisk, men svår att replikera, montera och konfigurera. Samtidigt kommer dess pris också att öka.

Därför, enligt vår mening, är inget av dessa alternativ lämpligt för designern. De saknar mångsidighet.

En mer universell lösning kan vara en krets som använder en op-amp med en extra utgångsbuffert. En exempelversion visas i figuren.

Dess huvudsakliga egenskap är ett mycket tydligt ljud. Och det är precis vad en transistorförstärkare enligt vår mening borde vara. Och för ett utsmyckat ljud är det bättre att använda hybridförstärkare.

Själva kretsen lämnar viss frihet i ljudinställningarna. Detta är också en ersättning för op-amps (mindre bullriga, mer/mindre snabba, etc.). Om så önskas, byt ut utgångstransistorerna, välj deras driftsläge (vilket påverkar färgerna som introduceras i ljudet).

Genom att ändra tätningen kan du täcka hela förstärkarens operativsystem eller bara op-förstärkaren. Vart och ett av alternativen är intressant på sitt eget sätt. När man täcker hela OS-förstärkaren uppnås mycket hög linjäritet, den totala harmoniska distorsionen blir tusendelar av en procent. Att utesluta utgångsbufferten från OS-slingan kommer att leda till en ökning av den andra övertonen (“eufonisk” distorsion). Dessutom kommer det några andra förändringar som påverkar ljudet. Det är mycket möjligt att någon kommer att tycka att detta låter mer intressant. Utgångsstegets viloström kan väljas för att passa de hörlurar som används (som standard skulle jag ställa in den på 200mA).

Bland andra fördelar med en sådan krets skulle jag notera förmågan att arbeta i ett brett utbud av matningsspänningar (utan några inställningar eller ändringar), enkel montering och konfiguration.

Någon kan också tycka att det är användbart att enheten enkelt kan förvandlas till en högkvalitativ effektförstärkare (klass A) som fungerar för akustik. Men det, som de säger, är en annan historia (om någon är intresserad ska jag berätta om det separat).

Ljudkvaliteten på denna hörlur har testats och är hög. En liknande krets används i förstärkaren, vars utseende visades på fotografierna som åtföljde alla våra anteckningar om designern.

Som de säger, jag har allt. Jag skulle vilja veta vad du tycker om allt detta?

Med vänlig hälsning, Konstantin M

Alla artiklar dedikerade till Gamma-projektet kan hittas via navigatorn

Du kan beställa "Gamma"-förstärkardesignern på vår hemsida: AL "Philosophy of Sound"

Gemenskap för att diskutera konstruktörer - "Elektroniska konstruktörer". Följ med oss.

I samband med köpet av ett nytt ljudkort utan hörlursutgång hade jag ett behov av en hörlursförstärkare av hyfsad kvalitet som klarar av att driva min favorit TDS-4. Förstärkaren måste vara kompakt, lätt att montera och ställa in, med lågt brus och distorsion. Som ett resultat uppfyllde den sammansatta förstärkaren alla ovanstående krav.

Förstärkarens egenskaper mättes med programmet RMAA 6. En enkanalslayout testades (programmet fungerade i MONO-läge), mätresultat:

Ojämnhet i frekvensgången (i området 40 Hz – 15 kHz), dB: +0,05, -0,74

Ljudnivå, dB (A): -90,9

Dynamiskt omfång, dB (A): 90,9

Harmonisk distorsion, %: 0,0014

Intermodulationsdistorsion + brus, %: 0,010

Intermodulation vid 10 kHz, %: 0,0084

Förstärkaren är byggd enligt buffertkretsen op-amp + utgångstransistor. Op-förstärkaren ger den höga förstärkning med öppen slinga som behövs för att undertrycka harmonisk distorsion med djup återkoppling. Utgångsbufferten utför strömförstärkning genom att matcha hörlursspolens låga resistans till op-förstärkarens lågeffektsutgång. Kretsen använder dubbla höghastighets op-amp K574UD2. Signalen från källan genom isolationskondensatorn C3 och motståndet R1 tillförs den icke-inverterande ingången på op-förstärkaren. Motstånd R4 ställer in förstärkarens DC-driftpunkt. Elementen C1, C2, R2, R3 tillhandahåller frekvenskorrigering av op-förstärkaren. Utgångsbufferten är gjord enligt en "parallell" krets. Denna krets valdes eftersom den saknar den transienta distorsion som är associerad med konventionella push-pull-kretsar. Vid användning av transistorer med liknande parametrar kompenseras spänningsfallen vid bas-emitterövergångarna för de pre-slutliga och slutliga kaskaderna ömsesidigt. Bufferttransistorer, som installeras på en gemensam kylfläns, stabiliserar varandra termiskt. Op-amp och buffertsteget täcks av en gemensam 100 % OOS för lik- och växelström, kretsens förstärkning är 1.

Det är lämpligt att använda filmkondensator C3. C1, C2, C6, C7 – keramik. Alla motstånd är av typen MLT-0.125 (eller importerade analoger). Transistorer VT1 KT315G, VT2 KT361G, VT3 KT815G, VT4 KT814G. Det skulle vara att föredra att använda transistorerna KT815G och KT814G som VT1 och VT2, på grund av identiska parametrar och möjligheten att enkelt organisera termisk kontakt mellan alla fyra bufferttransistorer. Op-ampen kan ersättas med vilken annan höghastighetsförstärkare som helst med en motsvarande förändring i uppsättningen av korrigerande element och layouten på det tryckta kretskortet. Förstärkaren drivs från en bipolär ostabiliserad strömkälla. Strömförsörjningen använder en 220/20-transformator som kopplas från sekundärlindningens mittpunkt. Valfri diodbrygga för spänning 50V och ström upp till 1A. Det är möjligt att använda dioder i serien 1N4001-1N4007. Kapaciteten hos kondensatorerna C4, C5 är minst 1000 µF (jag använde 4700 µF)

En korrekt monterad förstärkare kräver ingen justering. Det är nödvändigt att kontrollera strömförbrukningen (cirka 30 mA för en tvåkanalsförstärkare) och den konstanta spänningen vid utgången.

Delarna av förstärkaren och strömförsörjningen är placerade på ett gemensamt kort som mäter 35x78mm. Transistorerna i varje kanal är fästa genom isolerande packningar till en vanlig U-formad kylfläns. Kylflänsens område är oviktigt, det viktigaste är att det säkerställer termisk kontakt mellan transistorerna.

Det tryckta kretskortet är ett lager med byglar, lagt ut i Sprint Layout 5. I författarens version användes icke-folie-PCB, delarna installerades i hål, stiften var anslutna med koppartråd.

Litteratur:

Förstärkarblock av ett amatörradiokomplex. A. Ageev, Radio nr 8 1982

The Sapphire Desktop Headphone Amplifier – http://phonoclone.com/diy-sapp.html

Om du är den lyckliga ägaren rörförstärkare, då med största sannolikhet, om du vill lyssna på dina favoritlåtar ensam, genom hörlurar, ställs du inför besväret som orsakas av bristen på utsignal till hörlurar.

Och ägare av dyra eller inte särskilt dyra smartphones och surfplattor har också svårt - dessa enheter kan oftast inte pumpa högkvalitativa högimpedanshörlurar. Därför låter dina favoritkompositioner helt annorlunda än hur de låter på professionell utrustning.

Naturligtvis, om du är en sann musikälskare och musik är mer värdefull för dig än pengar, då kommer ingenting att hindra dig från att köpa en förförstärkare för 6 000 USD, en hörlursförstärkare för 5 000 USD och själva hörlurarna för 2 000 USD. Och kasta dig in i nirvana... Men om pengasituationen inte är så rosa, eller du gillar att göra allt själv, så visar det sig att du kan bygga en högkvalitativ hörlursförstärkare för bara... 30 $.

Varför behöver du det???

Behöver du en precisionsförstärkare? Det beror på dina musikaliska preferenser och vanor. Om du är van att lyssna på musik "på flykt", det vill säga från bärbara enheter när du går, joggar, på gymmet och andra liknande platser, så är projektet som beskrivs nedan inte för dig. Försök bara att välja hörlurar som matchar din enhet med de mest lämpliga egenskaperna och ljudet.

Du bör göra detsamma om du gillar musikstilar där det är stark signalförvrängning, som rock, heavy metal och liknande.

Men om du föredrar att lyssna på musik i en tyst, bekväm miljö hemma eller på kontoret, och din smak dras mot levande och naturlig musik som klassisk, jazz eller ren sång, kommer du att uppskatta ljudkvaliteten och precisionen av mixen precisionsförstärkare plus högkvalitativa hörlurar.

alternativ

Låt oss säga att du bestämmer dig för att du behöver en hörlursförstärkare. Vad är nästa steg? På Internet kan du hitta många projekt som använder det allestädes närvarande LM386. Mikrokretsen har blivit populär på grund av dess höga tillförlitlighet, låga kostnad, förmåga att arbeta med enpolig strömförsörjning och ett litet antal externa element. Sådana förstärkare fungerar vanligtvis bra med billiga hörlurar, men alla dessa fördelar bleknar i jämförelse med brus- och distorsionsnivåerna hos LM386 och en väldesignad diskret eller ASIC-förstärkare.

Om du har cirka $30 och inte är rädd för att arbeta med ytmonteringselement (SMD-element), så är projektet som presenteras här precis vad du behöver.

Idéer och upplägg

Vid utformningen av detta schema togs hänsyn till följande punkter:

• Förstärkaren måste drivas av den relativt höga impedansutgången från en rörförförstärkare eller elgitarrförstärkare. Med andra ord måste ingångsimpedansen vara lätt avstämbar för källor med olika utgångsimpedanser.
• litet antal komponenter. Därför valdes mikrokretsar istället för transistorer.
• låg förstärkning och effekt. Behöver vaggas känsliga dynamiska hörlurar, inte högtalarsystemet.
• Förstärkaren måste klara hörlurar med hög impedans. Författaren använder Sennheiser HD 600 (motstånd 300 Ohm).
• få lägsta möjliga brus och distorsion.

Schematiskt diagram precisionsförstärkare för hörlurar visas i figuren:

Klicka för att förstora

Vid utvecklingen av denna design övervägdes mikrokretsar från sådana tillverkare som National Semiconductor, Texas Instruments och andra. Mycket användbar information hittades på Headwize-resurserna och DiyAudio-forumen.

Som ett resultat föll valet på en precisionshörlursdrivrutin från Texas Instruments TPA6120A2 och operationsförstärkare AD8610 från analoga enheter för ingångsbufferten.

Kretsen visade sig vara relativt enkel, med bipolär strömförsörjning. Om du är säker på att det inte finns någon DC-komponent vid utgången av din signalkälla, så kan kopplingskondensatorerna (C24 och C30) uteslutas från vägen med hjälp av byglarna H1 och H2.

Strömförsörjningen ger ±12V utspänning vid en belastning på upp till 1A. Dess diagram visas i figuren:

Klicka för att förstora

Ofta i audiofildesigner är kostnaden för strömförsörjningen flera gånger högre än kostnaden för själva förstärkningsdelen. Här blev det lite bättre - kostnaden för elementen för strömförsörjningen är cirka 50 $ och de dyraste elementen här är transformatorn och elektrolytkondensatorer. Du kan spara lite om du byter ut den ringformade transformatorn med en vanlig W-formad, överger lysdioderna och säkringarna vid enhetens utgång.

Vi testade en version med separata stabilisatorer för varje TPA6120A2-kanal (mikrokretsen har separata strömstift för varje kanal). Det gick inte att höra eller mäta skillnaden, vilket gjorde det möjligt att avsevärt förenkla strömförsörjningen.

Eftersom alla mikrokretsar som används i förstärkaren har en låg känslighet för brus och störningar i strömförsörjningskretsarna, samt en hög nivå av undertryckning av common-mode-störningar, visade det sig att användningen av standardintegrerade stabilisatorer i strömförsörjningen var tillräckligt för att uppnå hög prestanda.

TPA6120A2

Texas Instruments TPA6120A2 är en högkvalitativ, högfientlig hörlursförstärkare. Den använder en förstärkararkitektur med differentiell ingång, ensidig utgång och strömåterkoppling. Det är till stor del tack vare det senare som låg distorsion och brus, ett brett frekvensband och hög prestanda erhålls.

Mikrokretsen innehåller två oberoende kanaler med separata strömstift. Varje kanal har egenskaper:

• uteffekt 80 mW till en 600 Ohm last med ± 12 V strömförsörjning vid distorsion + brusnivå 0,00014%
• dynamiskt omfång över 120 dB
• signal/brusnivå 120 dB
• Matningsspänningsområde: ±5V till ±15V
• utgångsspänning svänghastighet 1300V/µs
• skydd mot kortslutning och överhettning

Som jämförelse är distorsionen + brusnivån för den "folkliga" LM386-mikrokretsen 0,2%. Även om, naturligtvis, höga parametrar inte garanterar högkvalitativt ljud. För att få maximalt resultat måste du ta hänsyn till tillverkarens rekommendationer om val av externa element och PCB-topologi. Allt detta finns i den tekniska dokumentationen för detta chip.

AD8610

AD8610-chippet från Analog Devices är en operationsförstärkare med fälteffekttransistorer vid ingången, vilket ger låga offset- och driftspänningar, låga brusnivåer och låga inströmmar. När det gäller brusnivå och svänghastighet för utspänningen är dessa operationsförstärkare i perfekt harmoni med TPA6120A2.

Var dock inte lat och försök ersätta dem med andra op-amps. Enligt pinout-arrangemanget är AD8610 kompatibel med andra audiofila mikrokretsar. Dessutom hävdar många musikälskare att de hör en skillnad i ljudet av op-ampen!

Passiva komponenter

Alla motstånd är inte likadana! Och om din budget tillåter, använd metallfilmsmotstånd i denna design, som är något dyrare, men har lägre brus och högre stabilitet. Om du vill spara pengar bör metallfilmsmotstånd installeras åtminstone i ingångskretsarna (för AD8610), där känsligheten för brus är högst.

Det är bättre att installera filmkondensatorer på signalvägen C23, C24, C29, C30. Tillverkaren rekommenderar keramiska kondensatorer för strömförsörjningskretsar av mikrokretsar.

Huvudkravet för signalkontakter är pålitlig kontakt. I sin design använde författaren ett vanligt "jack" för att ansluta hörlurar och guldpläterade RCA-kontakter med teflonisolering för att ansluta signalkabeln.

Kretsschemat visar en version av förstärkaren för drift från en rörförförstärkare, i vilken volymen justeras. Om designen är avsedd att göras mer flexibel och universell, är det naturligtvis lämpligt att tillhandahålla en egen volymkontroll vid ingången. För att uppnå maximal kvalitet och inte försämra förstärkarens egenskaper bör en högkvalitativ potentiometer användas här.

Budgetversionen kan vara produkter från Alpha eller RadioShack som kostar cirka $3. För $40 kan du köpa en produkt av audiofilkvalitet från ALPS. Den bästa lösningen är att använda en banddämpare från DACT eller GoldPoint. Deras kostnad är cirka $170. Förresten, på eBay kan du hitta liknande kinesisktillverkade dämpare för endast $30. Potentiometervärdet kan ligga i intervallet 25-50 kOhm. Användningen av en stegdämpare, förutom bekvämligheten med volymkontroll, garanterar dessutom identisk justering i båda stereokanalerna, vilket är särskilt viktigt i en hörlursförstärkare.

Design

Alla strukturella element (förutom krafttransformatorn) är placerade på ett kretskort. Om du bestämmer dig för att använda en extern strömförsörjning eller montera den på ett annat sätt, kommer cirka 70 % av kretskortet att förbli ledigt.

Layouten av elementen visas i figuren:

Klicka för att förstora

Bilden visar en ritning av kretskortet från delsidan:

Klicka för att förstora

Bilden visar en ritning av undersidan av kretskortet:

Klicka för att förstora

Tryckta kretskortsritningar i det populära SLayout-formatet kan hämtas

Den huvudsakliga installationsfunktionen: på höljet på undersidan av TPA6120A2 finns en kontaktdyna på cirka 3x4 mm. Det måste hon vara lödda till området på kretskortet under chippet, som fungerar som kylfläns.

Foto av den färdiga strukturen:

När du slår på den för första gången bör du ta bort de två säkringarna vid utgången av strömförsörjningen och se till att den fungerar. Om utgångsspänningarna är normala, byt ut säkringarna. Själva förstärkaren behöver inte justeras.

Skivan kan placeras i en låda med lämpliga dimensioner, helst metall, för att skydda den från yttre störningar.

Slutsats

Subjektivt låter förstärkaren i nivå med professionell studioutrustning. Jämfört med LM386 visade denna design ett mjukare, renare och mer detaljerat ljud.

Systemet visade sig vara ganska flexibelt och lätt att anpassa för att passa olika behov. Till exempel har författaren själv satt ihop två exemplar av förstärkaren. En enligt ovanstående diagram för drift i samband med en rörförförstärkare. Den andra kopian var designad för att fungera med en smartphone och en gitarrförstärkare, så den kompletterades vid ingången med ett högfrekvent brusfilter och en volymkontroll. Dessutom, för att öka förstärkningen (smarttelefonen producerade en otillräcklig signalnivå), ändrades värdena på motstånden R6 och R14 till 2 kOhm.

Genom att ändra värdena för dessa motstånd kan du ändra förstärkningen inom ett brett intervall.

En variant av förstärkarens kretskort från våra "Martian friends", designad för att installera element i "standard" paket (det finns inga DIP-paket som används vid design av mikrokretsar):

Animerad demonstration av tavlan från alla vinklar