Усилитель для наушников, чуть сложнее. Делаем портативный усилитель звука для наушников

Из доступных материалов. Каждому знакома ситуация, когда необходимо немного увеличить громкость. Например, от телефона или компьютера, чтобы можно было слушать комфортно музыку или же беседовать. Проблема в том, что в продаже не всегда можно встретить маломощный усилитель, который смог бы удовлетворить ваши потребности. Поэтому нужно изготовить его самостоятельно. Благо, это делается очень просто.

Конструкция на транзисторах

Она окажется простой, но привередливой - многое зависит от параметров резисторов и конденсаторов, используемых в конструкции. Кроме того, транзисторная схема получится довольно громоздкой. Но это не так уж и страшно. Как правило, используется простейшая двухкаскадная схема усилителя, в которой всего два транзистора. Зачастую это КТ 315 или подобные. Эти транзисторы завоевали популярность у радиолюбителей. Из них можно сделать абсолютно всё, в том числе и усилитель для наушников своими руками.

Вот только есть недостатки у таких конструкций. Нужно точно подбирать напряжения питания эмиттера, базы и коллектора. Обратите внимание на то, что к базе, например, подходит два типа напряжений:

1. Положительное (через сопротивление от плюса питания).
2. Отрицательное (через сопротивление от минуса питания).

Главное - точно подобрать резисторы, чтобы обеспечить минимально необходимое значение напряжения на базе.

Усилитель на микросхемах

Вышеописанная конструкция довольно требовательна и в плане питания. Необходимо свыше 5 Вольт, чтобы она работала стабильно. А вот если применить небольшую микросхему, например, TDA 2822, вы получите следующие характеристики устройства:

1. Напряжение питания может колебаться в интервале: от 1,8 до 15 В.
2. Выходная мощность - не более 1,5 Вт.

А вся конструкция поместится на маленькой печатной плате. Корпус устройства будет очень маленьких размеров - примерно чуть больше, чем две пальчиковые батарейки, которые будут использоваться для питания всей схемы. Кроме того, к этому усилителю можно подключить небольшие динамики. Он без труда будет работать с ними.

Детали для усилителя

Чтобы изготовить качественный и простой усилитель для наушников, вам необходимы следующие материалы:

1. Микросхема - TDA 2822.
2. Переменный резистор - 10 кОм.
3. Постоянные номиналами 4,7 кОм - 2 штуки; 10 кОм - 1.
4. Электролитические конденсаторы 10 мкФ - 2 единицы.
5. Плёночные конденсаторы (неполярные) ёмкостью 100 нФ - 3 штуки.
6. Два гнезда - 3,5 мм.
7. Батарейки.
8. Небольшой кусок фольгированного материала.
9. Подходящий корпус.

Намечаете расположение деталей на плате и рисуете дорожки. Покрываете их лаком или же пользуетесь распечаткой рисунка на лазерном принтере. Об этом стоит поговорить отдельно.

Печатная плата

Главное - это сделать печатную плату. Только в этом случае будет стабильно и качественно работать портативный усилитель для наушников. Своими руками сделать качественную плату можно без особого труда. Для этого вам потребуется программа для рисования подобных устройств. Можно даже за неимением таковой воспользоваться стандартным приложением Paint. Только важно соблюдать все размеры. Рисуете расположение дорожек и выводов всех элементов, затем необходимо распечатать полученное изображение на глянцевой бумаге.

Вот тут-то и пригодятся различные проспекты, которые бесплатно выдают на улице и в магазинах. Печатаете с максимальной степенью жирности. Бумага должна пропитаться тонером. Чтобы сделать усилитель для наушников своими руками, вам нужна качественная плата. Поэтому закрепляете со стороны фольги глянцевую бумагу, чтобы она плотно прилегала. Хорошо прогретым утюгом нужно водить несколько минут по плате. Благодаря этому тонер с бумагой прилипнет к фольге. Конечно, плату нужно обезжирить перед началом работ. Вот и всё. Теперь остаётся лишь избавиться от бумаги. Тёплой водой смываете её, а тонер остаётся на поверхности фольги.

Готовите раствор хлорного железа. Это оптимальный вариант для травления печатных плат. Погружаете в раствор свою заготовку - через несколько минут вся лишняя медь уничтожится (если концентрация раствора хорошая). Если нет - придётся подождать. После сверлите отверстия под элементы, покрываете дорожки оловом и приступаете к монтажу. Последний шаг - подключение проводов питания. Делаете это только после того, как убедитесь окончательно в правильности монтажа.

5 марта 2012 в 09:09

Усилитель для наушников, чуть сложнее

• DIY или Сделай сам

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:-)

Из-за большого объема информации и фотографий статья будет разделена на две части. В первой части Вы узнаете краткую информацию, которая поможет сориентировать Вас на предстоящую работу, во второй части я опишу , а так же поделюсь своими впечатлениями после его прослушивания.

Схема
За основу была взята классическая бестрансформаторная SRPP схема с использованием радиолампы 6н6п, автором которой является Олег Иванов. Схема была мной незначительно изменена и переработана. Были подобраны свои номиналы радиоэлементов и изменена часть схемы блока питания.В зависимости от выбора способа выпрямления анодного напряжения, можно применить выпрямитель на кенотроне либо использовать диодный мост.

Выбор в пользу использования в выпрямителе диодного моста либо кенотрона дело каждого. На диодах минимальное падение анодного напряжения, нет такой нагрузки на трансформатор, также не требуется отдельная накальная обмотка. Для большинства схем ламповых УНЧ диоды вполне подойдут 1N4007.

Кенотронное выпрямление напряжения является классическим методом в ламповой технике, многие отдают ему свое предпочтение из-за эстетических соображений и некоторых преимуществ над полупроводниковыми диодами.

Плюсы в кенотронном питании схемы:
— Плавная подача анодного напряжения, что позволяет продлить срок службы радиоламп усилителя (косвеннонакальный кенотрон);
— Практически полное отсутствие сквозного и обратного тока;
— Ограничение бросков тока в момент включения за счет плавного разогрева катода и подачи напряжения на LC-фильтр цепи анодного питания;
— Уменьшение величины импульсов тока подзаряда конденсаторов фильтра.

К недостаткам кенотронного питания можно отнести:
— Высокое внутреннее сопротивление, из-за которого происходит просадка анодного напряжения;
— Ограниченный ресурс работы кенотрона;
— Для питания кенотрона требуется дополнительная накальная обмотка и вывод средней точки анодной обмотки силового трансформатора;
-При неправильном подборе элементов фильтра, кенотрон может выйти из строя из-за броска тока.

Для устранения пульсаций анодного напряжения используют дроссель с индуктивностью порядка 5Гн (в основательном подходе индуктивность рассчитывается согласно пульсациям БП УНЧ). В данной схеме был использован дроссель Д31-5-0,14.

Макет
Для проверки работоспособности схемы обычно изготавливают макет. Во время работы с макетом можно неоднократно добавлять и менять расположение радиодеталей, менять компоновку, дорабатывать схему, так же решать вопросы, которые могут возникнуть при постройке лампового усилителя. Макет прост в изготовлении. Макетирование схемы можно выполнить навесным монтажом «на проводах» либо используя монтажные стойки. Фанерная основа для макета проста в механической обработке, хорошо сверлятся отверстия и податлива напильнику. Главное при распайке схемы сделать хорошую земляную (минусовую) шину.
Монтаж на макете отличается от финального монтажа на шасси. При сборке готового лампового усилителя не допустимы длинные провода и расположение незакрепленных элементов схемы на шасси.

Шасси и элементы корпуса лампового усилителя
Шасси обязательно должно быть железное, так же из этого материала изготавливают защитные кожухи на трансформаторы. Железо является ферромагнитным материалом, его использование убережет от различного рода наводок и избавит от возможности их появления.
Шасси можно самостоятельно выкроить из листового метала, например, из кровельного железа, использовать старый корпус от системного блока компьютера или подобрать подходящую по габаритам металлическую коробочку. Не стоит так же забывать о железных вентиляционных рукавах (коробах).

Защитные кожухи на трансформаторы изготавливаются по аналогии с шасси, либо используют уже готовые решения (различные металлические коробочки, стаканы-баночки из нержавейки). В защитных кожухах следует сделать вентиляционные отверстия для отвода теплого воздуха.

На этапе проектировании шасси следует задуматься о концепции общего вида готового изделия. Лакокрасочное покрытие должно быть нанесено на шасси до того как к нему будет что-то прикручено. Если будут использоваться различные декоративные накладки, то следует продумать заранее и сделать отверстия для их установки.

Радиодетали

Для предотвращения выхода из строя, перегрева и ухода в насыщение силовой трансформатор выбираем с запасом по мощности. Электролитические конденсаторы в фильтре цепи анодного питания также берут с 20% запасом по напряжению. Для уменьшения влияния температуры и внешних атмосферных факторов выбираем советские резисторы с небольшим запасом по мощности. Входные-выходные сигнальные гнезда, корпуса конденсаторов должны быть изолированы от шасси. Шунтирующие конденсаторы выбираются предпочтительно пленочные.

Перед монтажом подберите радиодетали путем измерения мультиметром близко к номиналу, согласно схемы. Так же неплохо проверить силовой трансформатор. Часто трансформаторы для экономии медной проволоки изначально недоматывались на заводах, что приводило к большому току холостого хода первичной обмотки, а это в свою очередь сказывается на гуле трансформатора.

Инструменты для работы
Для удобной работы при постройке лампового усилителя подойдут все слесарные инструменты. Диэлектрические рукоятки инструмента должны быть без повреждений изоляции. Многое, если почти не все, приходится дорабатывать напильником и надфилем.

Для того, чтобы просверлить отверстия в металлическом шасси используют ступенчатое сверло конусовидной формы. Так же для изготовления большого отверстия под ламповую панельку можно воспользоваться несколькими способами. Например, циркулем начертить окружность необходимого диаметра и по линии плотно сверлятся отверстия, затем надфилем стачиваются перемычки между отверстиями. Идеальным способом для сверления является использование сверлильного станка, но большинство лампостроителей обходятся обычной дрелью или шуруповертом.

Для пайки схемы используют мощный паяльник для лужения толстых проводов и проволоки, радиодетали паяются паяльником меньшей мощности, чтобы их не перегреть. Для снятия изоляции проводов и лаковой изоляции на проволоке подходит острый канцелярский нож или скальпель (при зачистки старайтесь не стачивать саму медную проволоку). Хороший пинцет здорово облегчит работу при монтаже и может быть использован как теплоотвод.

Штангенциркуль поможет с точным определением размеров деталей, а также поможет определить диаметры и отверстия для них. Для разметки отверстий используйте линейку и циркуль. Имея в своем радиолюбительском арсенале микрометра, Вы без труда сможете определить диаметр проволоки.

Расположение радиодеталей на шасси
Силовой трансформатор размещаем сверху шасси – это убережет выходные цепи от наводок, исходящих от трансформатора. Радиолампы, гнезда входа–выхода аудиосигнала делают подальше силового трансформатора. Гнезда, на которые будет подаваться-сниматься аудиосигнал, как и переменный резистор регулятора громкости, располагаем близко друг к другу, предпочтительно на передней панели ближе к выходным лампам.
Панельки радиолам лучше разместить на шасси так, чтобы усилитель не имел трехэтажный монтаж радиоэлементов. Умеренное свободное пространство в подвале усилителя позволит быстро внести в схему коррективы и облегчит доступность к радиоэлементам при ремонте.

Распайка схемы
Почти во всех ламповых конструкциях применяется навесной монтаж. При таком способе соединения использование проводов сводится к минимуму, все соединения радиодеталей осуществляются собственными выводами. На лепестках ламповых панелек распаивается часть схемы.

Заземление схемы на корпус шасси делают только в одной точке, точку выбирают экспериментально, подальше от силового трансформатора. Минусовая шина выполняется толстой медной проволокой и заземляется в той же общей точке заземления, что выбрали для заземления.

Перед тем как припаять провод, тщательно осматривайте на целостность его изоляции. Провода анодного питания (анодных цепей) и управляющих сеток не рекомендуется затягивать в жгуты, прокладывать параллельно либо близко друг к другу.

Провода по сечению токопроводящей жилы должны соответствовать потребляемой мощности тока накала и анода ламп. Например, если у вас лампа по паспортным данным потребляет ток накала 600мА, то и диаметр провода должны выбирать в соответствии с предельно допустимым значением тока. Для тока 600мА по таблице допустимых значений для проволоки диаметр провода будет иметь диаметр 0,56мм. Для нескольких ламп следует суммировать общий ток и соответственно подобрать подходящий провод необходимого сечения. Таким же способом определяют допустимую величину тока, которую сможет выдержать обмотка силового трансформатора либо дросселя.

Для устранения фона и дополнительных наводок накальные провода скручивают (два накальных провода по длине перекручивают между собой наподобие «косички»). Фон и наводки устраняются благодаря тому, что переменная составляющая токов наводок протекает по проводникам накала в противофазных направлениях и, соответственно, взаимно компенсируется.

Также для устранения фона накальную обмотку заземляют через искусственную среднюю точку с помощью двух резисторов одинакового номинала сопротивления. Резисторы порядка 100Ом-200Ом запаиваются совместно с накальными проводами на ламповую панельку. Одни концы вывода резисторов соединяются между собой, другие свободные выводы запаиваются к одному и ко второму лепестку накала ламповой панельки. Точку, в которой соединяются резисторы, заземляют на минусовую шину. Если трансформатор имеет у накальной обмотки средний вывод и напряжение на ней равное половине общего напряжения, то его заземляют без использования резисторов (та же средняя точка).

Накальные провода можно сделать параллельно от панельки к панельке, а не вести отдельными проводами к каждой. Для удобства распайки схемы накальные провода первыми припаивают к ламповым панелькам, а сами панельки поворачивают той стороной, которая обеспечит самый удобный монтаж радиоэлементов. Анодные провода от последнего электролита блока питания разветвляются «вилкой» к ламповым панелькам.

Несколько слов о наушниках
В схеме были использованы высокоомные венгерские наушники FDS-26-600 с сопротивлением катушки каждого динамика 600 Ом. Наушники с более низким сопротивлением не тестировались на данном усилителе, возможно, для достижения наилучшего звучания придется поставить выходной звуковой трансформатор (ТВЗ). Обычно ТВЗ перематывается под сопротивления нагрузки, в нашем случае нагрузкой являются наушники, чье сопротивление идеально подходит для данной схемы.

В сети интернет на одном из форумов посвященном ламповой тематике наткнулся на таблицу с данными эксперимента проводимым над схемой усилителя (пожалуйста, напишите в комментариях, чей был эксперимент и на каком форуме, чтобы можно было указать автора в статье). Как я понял, автор не использовал ТВЗ.

Дополнено: Посетитель сайта Андрей указал на автора эксперимента. Параметры радиоламп снимал Игнатенко Юрий Васильевич ссылка на

TDA2822 представляет собой интегрированный звуковой усилитель, который можно использовать как в моно, так и в стерео режиме. Усилитель на этой микросхеме предназначен для применения там, где необходимо небольшое аудио усиление, с малым током потребления, например, его можно использовать как усилитель для наушников. Есть у меня такие наушники, они нормально играют от компьютера, а вот при прослушивании музыки с телефона явно не хватает мощи, подключив такой усилок громкость повышается в разы и еще остается запас.

Напряжение питания: 1,8 – 15 Вольт
Максимальная выходная мощность: 1,4 Watt
Ток потребления при нагрузке: R=32 Ohm и U=6 V в режиме покоя 0.1 mA , а при работе колышется в пределах 10-20ма .

Чуть выше вы видите схему небольшого усилителя с использованием TDA2822. Громкость звука можно регулировать с помощью переменного резистора на 10 кОм. Источник питания 12 вольт будет идеально подходить для питания схемы (будет самая высокая выходная мощность, без учета сопротивления динамиков), но она будет работать и от меньшего напряжения. Микросхема не греется вообще, поэтому теплоотвод использовать не нужно. На первой плате под вход, выход и питание выведены отдельные крупные винтовые крепежи.

Печатную плату можно скачать тут:

Вот вам еще одна схема включения данной микросхемы, а также две печатные платы, которые более удобны для изготовления именно усилителя для наушников, на одной из них нижние резисторы и конденсаторы поверхностного монтажа, а на второй DIP. На них нарисованы дорожки для гнёзд под jack 3,5 мм, вы легко можете под редактировать дорожки и пятачки под свои разъёмы. С такой платкой подключать её к телефону (источнику аудио-сигнала) нужно через специальный провод с двумя джеками, а наушники соответственно в разъём на плате.

(скачиваний: 1332)

Я решил сделать усилитель по второй схеме с использованием резисторов (10k, 4,7) и керамических конденсаторов 100 нФ для поверхностного монтажа (smd). На фото дорожки нарисованные цапонлаком и парнаментным маркером и готовая плата после вытравки в хлорном железе.

Регулирование громкости звучания от самого источника аудио-сигнала вас расстроит, в моём случае это качелька громкости телефона, слишком маленький диапазон. Чтобы улучшить изменение силы звучания его добавьте миниатюрный переменный резистор сопротивлением примерно 10-50 кОм для регуляции силы входного аудио.

Идеально для моей платы подошёл корпус NM5 с размерами 57x38x19 и смешной ценой. Плата в него влезает идеально, для гнёзд входа и выхода просверливаем отверстия нужного диаметра. В корпусе еще остается место для источника энергии. На мой взгляд, лучше всего туда будет запихнуть литий-полимерный аккумулятор вместе с модулем зарядки, к примеру, от юсб. В итоге мы получаем отличный, удобный, компактный усилитель для наушников и небольших динамиков за мизерную цену.

Этот усилитель я использовал для небольших компьютерных наушников, звучание оказалось довольно неплохое, но при большой громкости качество звука заметно падает. Собрал схему, как видите, используя TDA2822 в DIP-8 корпусе, а на плату для удобства припаял колодку. От сопротивления наушников и напряжения питания будет зависеть выходная мощность, нам много не надо, не хотим же мы оглохнуть. Желательно, чтобы динамики были 2x1W/4 Ohm.

Усилитель был собран под влиянием хороших отзывов про микросхемы TPA6120. Было сделано сразу два экземпляра, потому что хотелось проверить, является ли обоснованным мнение о важности пассивных радиоэлементов, влияющих на звучание усилителя. Один с дорогими подобранными деталями, второй из "мусора".

Схема усилителя

Результаты соответствуют прогнозам. Никакой разницы не слышно. Так что желающие изготовить усилитель на TPA6120 могут спокойно строить схему из дешевых деталей. Проверялось на NE5532, OPA 2134, OPA2604, TL082.

Индикатор уровня

1. R1-2 = 10Kohm
2. R3-4 = 10Kohm
3. R5-8-9 = 1Kohm
4. R6 = 330Kohm
5. R7 = 62Kohm
6. C1 = 100uF 25V
7. C2-5 = 10uF 25V
8. C3-4 = 100nF 100V
9. C6 = 1uF 25V
10. D1-19 = LED 3
11. D20-21 = 1N4148
12. IC1 = TL 072
13. IC2 = LM3915
14. IC3 = LM3916
15. TR1 = 47Kohm

Индикатор в виде 2-х полос на зеленых и красных светодиодах. Он радует глаз с одной стороны и заполняет место на передней панели УНЧ с другой. При наладке пришлось уменьшить питание светодиодов, потому что они слишком ярко светили.

Блок питания

Усилитель питается напряжением +/-12 В, регулируемый блок питания собран на LM317, LM337. Сопротивлением 32 Ома наушники легко подключить, хуже будет с сопротивлением 300 Ом или больше. Регулировка тембра звука должна быть или на качественных микросхемах, либо ничего не ставьте по тембрам вообще. Жаль будет портить параметры этого усилителя низкокачественным регулятором НЧ-ВЧ.

Некоторые операционные усилители не могут быть запитаны напряжением выше чем +/-12 В. А TPA6120 требуют напряжение +-16V, именно поэтому решено было ввести возможность регулировки для настройки. Хотя лучше отказаться от LM-ок вообще.
Корпус от старого тюнера СТВ, передняя панель - это кусок пластика покрашенный лаком из баллончика. Все детали были в наличии, только TPA6120 пришлось купить. Проверялся УНЧ с наушниками Sennheiser HD202, HD595, Philips SBCHP1000.