Pokud jste šťastný majitel elektronkový zesilovač, pak s největší pravděpodobností, pokud chcete poslouchat své oblíbené skladby sami, přes sluchátka, budete čelit nepříjemnostem způsobeným nedostatkem výstupu do sluchátek.

A majitelé drahých nebo nepříliš drahých smartphonů a tabletů to mají také těžké - tato zařízení nejčastěji nejsou schopna pumpovat kvalitní sluchátka s vysokou impedancí. Vaše oblíbené skladby proto znějí úplně jinak, než jak znějí na profesionálním vybavení.

Samozřejmě, pokud jste opravdoví milovníci hudby a hudba je pro vás cennější než peníze, pak vám nic nebrání pořídit si předzesilovač za 6 000 dolarů, sluchátkový zesilovač za 5 000 dolarů a samotná sluchátka za 2 000 dolarů. A vrhněte se do nirvány... Pokud však situace s penězi není tak růžová, nebo si vše rádi děláte sami, pak se ukazuje, že kvalitní sluchátkový zesilovač dokážete postavit jen za... 30 dolarů.

Proč to potřebuješ???

Potřebujete přesný zesilovač? Záleží na vašich hudebních preferencích a zvycích. Pokud jste zvyklí poslouchat hudbu „za běhu“, tedy z přenosných zařízení při chůzi, běhání, v posilovně a dalších podobných místech, pak níže popsaný projekt není pro vás. Zkuste si vybrat sluchátka, která odpovídají vašemu zařízení s nejvhodnějšími vlastnostmi a zvukem.

Totéž byste měli udělat, pokud máte rádi hudební styly, kde dochází k silnému zkreslení signálu, jako je rock, heavy metal a podobně.

Pokud však dáváte přednost poslechu hudby v tichém, pohodlném prostředí doma nebo v kanceláři a váš vkus tíhne k živé a přirozené hudbě, jako je klasika, jazz nebo čisté vokály, oceníte kvalitu a přesnost zvuku. přesný zesilovač a vysoce kvalitní sluchátka.

Možnosti

Řekněme, že se rozhodnete, že potřebujete sluchátkový zesilovač. Jaký je další krok? Na internetu můžete najít spoustu projektů využívajících všudypřítomné LM386. Mikroobvod se stal oblíbeným díky své vysoké spolehlivosti, nízké ceně, schopnosti pracovat s jednopolárním napájením a malému počtu vnějších prvků. Takové zesilovače obvykle dobře fungují s levnými sluchátky, ale všechny tyto výhody blednou ve srovnání s úrovní hluku a zkreslení LM386 a dobře navrženým diskrétním nebo ASIC zesilovačem.

Pokud máte asi 30 $ a nebojíte se práce s prvky pro povrchovou montáž (SMD prvky), pak je zde prezentovaný projekt přesně to, co potřebujete.

Nápady a schéma

Při navrhování tohoto schématu byly vzaty v úvahu následující body:

• Zesilovač musí být buzen relativně vysokou impedancí výstupu lampového předzesilovače nebo zesilovače elektrické kytary. Jinými slovy, vstupní impedance musí být snadno laditelná pro zdroje s různými výstupními impedancemi.
• malý počet součástek. Místo tranzistorů byly proto zvoleny mikroobvody.
• nízký zisk a výkon. Je třeba houpat citlivá dynamická sluchátka, nikoli reproduktorový systém.
• Zesilovač musí zvládnout sluchátka s vysokou impedancí. Autor používá Sennheiser HD 600 (odpor 300 Ohmů).
• získat co nejnižší šum a zkreslení.

Schematický diagram přesný sluchátkový zesilovač zobrazeno na obrázku:

Klikni pro zvětšení

Při vývoji tohoto návrhu byly uvažovány mikroobvody od takových výrobců, jako je National Semiconductor, Texas Instruments a další. Mnoho užitečných informací bylo nalezeno na zdrojích Headwize a na fórech DiyAudio.

Volba tak padla na přesný ovladač sluchátek od Texas Instruments TPA6120A2 a operační zesilovače AD8610 od Analog Devices pro vstupní vyrovnávací paměť.

Obvod se ukázal jako poměrně jednoduchý, s bipolárním napájením. Pokud jste si jisti, že na výstupu vašeho zdroje signálu není žádná stejnosměrná složka, pak lze vazební kondenzátory (C24 a C30) vyloučit z cesty pomocí propojek H1 a H2.

Zdroj poskytuje výstupní napětí ±12V při zátěži až 1A. Jeho schéma je znázorněno na obrázku:

Klikni pro zvětšení

Často u audiofilských návrhů jsou náklady na napájecí zdroj několikanásobně vyšší než náklady na samotnou zesilovací část. Zde to dopadlo o něco lépe - náklady na prvky pro napájení jsou přibližně 50 dolarů a nejdražšími prvky jsou zde transformátor a elektrolytické kondenzátory. Trochu ušetříte, pokud vyměníte toroidní transformátor za obyčejný ve tvaru W, opustíte LED a pojistky na výstupu jednotky.

Testovali jsme verzi se samostatnými stabilizátory pro každý kanál TPA6120A2 (mikroobvod má samostatné napájecí piny pro každý kanál). Rozdíl nebylo slyšet ani změřit, což umožnilo výrazně zjednodušit napájení.

Vzhledem k tomu, že všechny mikroobvody použité v zesilovači mají nízkou citlivost na šum a rušení v napájecích obvodech a také vysokou úroveň potlačení běžného rušení, ukázalo se použití standardních integrovaných stabilizátorů v napájecím zdroji jako dostatečné pro dosažení vysokého výkonu.

TPA6120A2

Texas Instruments TPA6120A2 je vysoce kvalitní sluchátkový zesilovač s vysokou věrností. Využívá architekturu zesilovače s diferenciálním vstupem, jednostranným výstupem a proudovou zpětnou vazbou. Je to především díky posledně jmenovanému, že je dosaženo nízkého zkreslení a šumu, širokého frekvenčního pásma a vysokého výkonu.

Mikroobvod obsahuje dva nezávislé kanály se samostatnými napájecími kolíky. Každý kanál má vlastnosti:

• výstupní výkon 80 mW do zátěže 600 Ohm s napájením ± 12 V při zkreslení + hladina šumu 0,00014%
• dynamický rozsah přes 120 dB
• úroveň signálu/šumu 120 dB
• Rozsah napájecího napětí: ±5V až ±15V
• výstupní napětí rychlost přeběhu 1300V/µs
• ochrana proti zkratu a přehřátí

Pro srovnání, zkreslení + hladina hluku „lidového“ mikroobvodu LM386 je 0,2%. I když samozřejmě vysoké parametry nezaručují kvalitní zvuk. Chcete-li získat maximální výsledek, musíte vzít v úvahu doporučení výrobce ohledně výběru externích prvků a topologie PCB. To vše najdete v technické dokumentaci k tomuto čipu.

AD8610

Čip AD8610 od Analog Devices je operační zesilovač s tranzistory s efektem pole na vstupu, který poskytuje nízký offset a drift napětí, nízkou hladinu šumu a nízké vstupní proudy. Pokud jde o hladinu hluku a rychlost přeběhu výstupního napětí, jsou tyto operační zesilovače v dokonalé harmonii s TPA6120A2.

Nebuďte však líní a zkuste je nahradit jinými operačními zesilovači. Podle uspořádání pinoutů je AD8610 kompatibilní s jinými audiofilskými mikroobvody. Navíc mnoho milovníků hudby tvrdí, že slyší rozdíl ve zvuku operačního zesilovače!

Pasivní komponenty

Ne všechny odpory jsou stejné! A pokud vám to rozpočet dovolí, použijte v tomto provedení kovové filmové rezistory, které jsou poněkud dražší, ale mají nižší hlučnost a vyšší stabilitu. Pokud chcete ušetřit, měly by být kovové filmové rezistory instalovány alespoň do vstupních obvodů (u AD8610), kde je citlivost na šum nejvyšší.

Na signálovou cestu C23, C24, C29, C30 je lepší instalovat filmové kondenzátory. Výrobce doporučuje keramické kondenzátory pro napájecí obvody mikroobvodů.

Hlavním požadavkem na signální konektory je spolehlivý kontakt. Autor ve svém návrhu použil běžný „jack“ pro připojení sluchátek a pozlacené RCA konektory s teflonovou izolací pro připojení signálového kabelu.

Schéma zapojení ukazuje verzi zesilovače pro provoz z elektronkového předzesilovače, ve kterém se upravuje hlasitost. Pokud má být provedení flexibilnější a univerzálnější, pak je samozřejmě vhodné zajistit na vstupu vlastní ovládání hlasitosti. Pro dosažení maximální kvality a nezhoršení charakteristiky zesilovače by zde měl být použit kvalitní potenciometr.

Rozpočtová verze může být produkty od Alpha nebo RadioShack stojí asi 3 $. Za 40 dolarů si můžete zakoupit produkt od společnosti ALPS na úrovni audiofilů. Nejlepším řešením je použít páskový atenuátor od DACT nebo GoldPoint. Jejich cena je přibližně 170 $. Mimochodem, na eBay najdete podobné atenuátory čínské výroby za pouhých 30 dolarů. Jmenovitý výkon potenciometru může být v rozsahu 25-50 kOhm. Použití krokového atenuátoru kromě pohodlí ovládání hlasitosti navíc zaručuje identické nastavení v obou stereo kanálech, což je důležité zejména u sluchátkového zesilovače.

Design

Všechny konstrukční prvky (kromě výkonového transformátoru) jsou umístěny na jedné desce plošných spojů. Pokud se rozhodnete použít externí zdroj nebo jej sestavit jiným způsobem, zůstane volných cca 70 % DPS.

Rozložení prvků je znázorněno na obrázku:

Klikni pro zvětšení

Obrázek ukazuje výkres desky plošných spojů ze strany dílů:

Klikni pro zvětšení

Obrázek ukazuje nákres spodní strany desky s plošnými spoji:

Klikni pro zvětšení

Výkresy desek plošných spojů v oblíbeném formátu SLayout si lze vyzvednout

Hlavní instalační prvek: na pouzdru na spodní straně TPA6120A2 je kontaktní podložka přibližně 3x4 mm. Musí být pájené do oblasti na desce plošných spojů pod čipem, která slouží jako chladič.

Foto hotové konstrukce:

Když jej zapnete poprvé, měli byste vyjmout dvě pojistky na výstupu napájecího zdroje a ujistit se, že funguje. Pokud jsou výstupní napětí normální, vyměňte pojistky. Samotný zesilovač nepotřebuje seřízení.

Desku lze umístit do pouzdra vhodných rozměrů, nejlépe kovového, aby byla odstíněna od vnějšího rušení.

Závěr

Subjektivně zní zesilovač na úrovni profesionálního studiového vybavení. Ve srovnání s LM386 tento design ukázal hladší, čistší a detailnější zvuk.

Schéma se ukázalo jako poměrně flexibilní a snadno přizpůsobitelné, aby vyhovovalo různým potřebám. Například autor sám sestavil dvě kopie zesilovače. Jeden podle výše uvedeného schématu pro provoz ve spojení s elektronkovým předzesilovačem. Druhá kopie byla navržena pro spolupráci se smartphonem a kytarovým zesilovačem, takže byla na vstupu doplněna o vysokofrekvenční šumový filtr a regulátor hlasitosti. Navíc pro zvýšení zisku (smartphone produkoval nedostatečnou úroveň signálu) byly hodnoty rezistorů R6 a R14 změněny na 2 kOhm.

Změnou hodnot těchto rezistorů můžete změnit zisk v širokém rozsahu.

Varianta desky plošných spojů zesilovače od našich „marťanských přátel“, určená pro instalaci prvků do „standardních“ balíčků (při návrhu mikroobvodů nejsou použity žádné DIP balíčky):

Animovaná ukázka desky ze všech úhlů

High-tech pouzdro vyrobené z elektrické pásky. Zpočátku jsem desku vyrobil pod teplem smrštitelnou trubicí - ale doslova milimetr nestačil, nevešel se. No, přesto se mi to líbí.

Problém s cenou

Kus jednostranné DPS: 2 rubly
MAX9724 - 7,78 rublů
4 odpory - 0,07 * 4 = 0,28 rublů
Kondenzátory - 0 (i když si koupíte, ~ 30 rublů max.)
Konektory - 0 (pokud si koupíte, ~ 20-30 rublů)
Izolační páska pro high-tech bydlení - 1 rubl

Celkem - to je pro mě přesně 11,06 rublů a asi 61,06 rublů, pokud si koupíte vše :-)

Výsledek

Samozřejmě jsem hned narazil na známý problém: při práci se zvukem se nemůžete připojit na stejnou zem na dvou místech (uzemnění USB a zem audio jacku). V tomto případě se po zemi plíží rušení, které nelze odfiltrovat a zde nepomůže žádný stabilizátor výkonu. (problém je v tom, že USB má svou zem, zvuk má svoji a naše deska má svoji. Podle spotřebovaného proudu se zem zvedá všude různě a to způsobuje neodstranitelné rušení).

Tento problém můžete vyřešit buď odstraněním audio připojení (USB DAC) nebo napájení (baterie nebo jiný zdroj). S použitím zdroje s USB výstupem jsem byl naprosto spokojený vzhledem k tomu, že jsou všude dostupné a jsou standardní.

Konečný výsledek předčí všechna očekávání. Žádné stížnosti na kvalitu, absolutně nulový šum, pohodlná úroveň hlasitosti - od 22 do 40% a rezerva pro „vytažení“ tichých nahrávek. Zvuk je bohatší (hlavní věc, kterou je třeba si zapamatovat, je, že basy zde začínají od 0 Hz) a to vše a vůbec - vlastní audio zařízení znějí vždy obzvlášť dobře :-)

To, co jej odlišuje od hotových čínských zařízení (jako FiiO E3) je nižší cena (sic!), montáž s náhradními součástkami, absence kondenzátorů v audio cestě, větší výkon při práci s vysokoimpedančními sluchátky (300 Ohmů ) kvůli vyššímu napájecímu napětí a teoreticky i kvalita zvuku slibuje vyšší (v praxi bych rozdíl asi neslyšel).

PS. Jak jsem uvedl výše, zesilovač je potřeba k tomu, aby si nekazil sluch ultravysokou hlasitostí (nemluvě o utržených sluchátkách), ale aby poháněl „těžká“ sluchátka s nízkou citlivostí, pokud je výstup zvukové karty příliš nízký. No, extrahujte tiché nahrávky/filmy bez softwaru...

PS2. Rozdíl mezi plusy a „přidáno do oblíbených“ je 4krát, rekord :-)

Obvod sluchátkového zesilovače, který si rozhodně zaslouží pozornost. V cestě signálu je dvojnásobný výstupní proud a absence vazebních kondenzátorů. Obvod sluchátkového zesilovače je přitom velmi jednoduchý a srozumitelný.

Aktualizováno : Vstupní oddělovací kondenzátor byl odstraněn z obvodu. Hodnoty vstupních rezistorů byly změněny.

Obvod sluchátkového zesilovače

Pravidelné toulky po nekonečných rozlohách skládky odpadků sklad znalostí – internet, vedl k zajímavému nálezu. Byl to PDF od Burra Browna. Což mě inspirovalo k vytvoření sluchátkového zesilovače pro operační zesilovač. Z jazyka potenciálního nepřítele lze jeho jméno doslovně přeložit takto: Zdvojnásobení výstupního proudu do zátěže pomocí dvou audio operačních zesilovačů OPA2604 .

Soubor se skládá ze dvou stránek, z nichž pouze první je cenná. Tam prezentovaný obvod sluchátkového zesilovače byl překreslen a zbaven zbytečných chytrých nápisů.

Seznamte se s tímto budoucím srdcem našeho zesilovače. Přesněji řečeno, toto je schéma jednoho kanálu. Budeme mít 2 kanály, což znamená, že budeme potřebovat dva duální operační zesilovače ( OU ).

K ochraně výstupů operačních zesilovačů jsou potřeba rezistory R3 a R4 s odporem 51 Ohmů.

V čem spočívá „trik“ tohoto zesilovače?

Schéma není vůbec nové a je známé z datasheetů z 90. let. Ale zajímavé na obvodu je, že oba operační zesilovače zesilují stejný signál. Ale toto není mostové spojení. Výstupní signály obou operačních zesilovačů jsou ve fázi a jejich výstupní proudy se sčítají.

Toto zahrnutí řeší problém nízkého výstupního proudu mnoha operačních zesilovačů. To výrazně zvyšuje počet operačních zesilovačů, které lze v zesilovači použít. Nyní stačí, že každý operační zesilovač může poskytnout výstupní proud 35-40 mA, namísto 70-80 v případě jednoho operačního zesilovače na kanál.

Maximální hodnota výstupního proudu je vždy uvedena v datasheetech na operačním zesilovači.

Získat

Faktor zesílení signálu je určen odpory R1 A R2 . Jeho přesná hodnota je určena vzorcem:

K = 1+ R2/R1

Pokud se zaměříme na lineární výstup s úrovní signálu 1 Volt, pak většině sluchátek bude celkem stačit zisk tři. Budeme na úrovni tři.

Je žádoucí, aby rezistory, které nastavují zisk, měly přesnost ne horší než ±1 % . Obchody často nemají velký výběr přesných rezistorů. Ale v tomto případě si vystačíte s rezistory stejné hodnoty.

V přihrádkách skříně byly nalezeny přesné rezistory 7,5 kOhm, které se staly rezistorem R1 . Tak jako R2 dva 7,5 kOhm rezistory byly zapojeny do série. Totéž můžete udělat paralelním zapojením dvou 15 kOhm rezistorů jako R1 a jeden odpor 15 kOhm jako R2 .

Chcete-li změnit zesílení, je lepší změnit odpor R2 . Pro obvody operačních zesilovačů se obvykle doporučuje použít rezistory s nominální hodnotou 1÷100 kOhm. Rezistor R1 bude tedy plnit další důležitou funkci Je vhodné použít 7,5 kOhm.

Pojďme dokončit schéma

Diagram uvedený v dokumentu je poněkud neúplný a odráží pouze to nejdůležitější. Pro normální provoz by měl být obvod doplněn o vstupní obvody, stejně jako paralelně s rezistorem R2 měl by být přidán malý kondenzátor. Je potřeba, aby se zabránilo samobuzení operačního zesilovače.

Za prvé, nevynalézejme znovu kolo a půjčme si vstupní obvod ze sluchátkového zesilovače FiiO Olympus E10. V tomto případě bude mít obvod našeho zesilovače následující podobu:

Schéma ukazuje nohy pro duální operační zesilovač v pouzdře DIP8. Obvod je plně funkční a nevyžaduje žádnou konfiguraci.

Vyjmeme kondenzátor ze vstupu

Operační zesilovač zesiluje střídavé i stejnosměrné napětí stejně dobře. Kondenzátor ( C1 ) je potřeba k odpojení stejnosměrného napětí na vstupu. Na jedné straně normální zdroje signálu neposkytují konstantní výstup. Na druhou stranu, pokud se náhle objeví, je třeba ji odříznout. Nebo můžete dokonce spálit sluchátka.

Ale lidé aktivně nechtějí vidět další kondenzátory v signálové cestě, takže se z toho dostaneme.

Znovu číst" Umění navrhování obvodů»Horowitz a Hill našli to, co jsem hledal. Chcete-li získat střídavý zesilovač, musíte zahrnout kondenzátor podobný jako C1 , v sérii s rezistorem R1.

V tomto případě bude zpětná vazba operačního zesilovače fungovat pouze střídavě a na vstupu nebude potřeba kondenzátor. Proto se můžete bezpečně pohybovat C1 ze vstupu zesilovače do zpětnovazebního obvodu operačního zesilovače.

Výsledné ( R1 , C1 ) přeruší stejnosměrné napětí i infra-nízké frekvence ( <10Гц ). Nenesou užitečné informace, ale výrazně zatěžují zesilovač proudem.

Také takové zahrnutí kondenzátoru sníží napěťovou nerovnováhu operačního zesilovače na vstupech. A ten je mimochodem také zesílen a přimíchán do výstupního signálu. Kondenzátor ve zpětnovazebním obvodu nemá v tomto případě prakticky žádný vliv na zvuk, na rozdíl od kondenzátoru na vstupu. Obecně platí, že z takového přeskupení existují pouze póly.

Vstupní odpory

Vyjmutí kondenzátoru ze vstupu nás donutilo podívat se na odpory blíže R5 A R6, zůstávající u vchodu. Proč jsou vůbec potřeba a jak je vypočítat?

Rezistor R5 nazývá se kompenzační a je nezbytné pro zajištění stejného odporu mezi každým ze vstupů a zemí. Jeho hodnota je definována jako paralelní odpor rezistorů R1 A R2 .

My však důsledně s R1 je tam kondenzátor C1. Odpor kondenzátoru závisí na frekvenci a přičítá se k odporu rezistoru. Odpor kondenzátoru při určité frekvenci je určen ze vztahu:

RC = 1 / (2 × π × F × C),

Kde F v Gegritsi, S ve Farads a R C v Omaze

K určení odporu R5, Nejprve byly vypočteny hodnoty odporu kondenzátoru s kapacitou 2,2 μF při frekvencích 20 Hz a 20 kHz. Poté byly pro oba případy vypočteny hodnoty kompenzačních odporů. Ukázalo se, že odpor rezistoru R5 musí ležet mezi 8,91 kOhm (pro 20 Hz) A 6,81 kOhm (pro 20 kHz). Bez váhání jsem to zastrčil 7,5 kOhm.

K trvalému oddělení invertujícího vstupu zesilovače od země jsme použili kondenzátor. Operační zesilovač však musí být připojen k zemi pomocí střídavého i stejnosměrného proudu. K tomu slouží odpor. R6 . Jeho hodnota byla zvolena na 75 kOhm. Můžete ale použít i 100 kOhm. Nedoporučoval bych to nastavit na méně než 75 kOhm, s proměnnou 50 kOhm. Společně s rezistorem R5 začnou obcházet vstupní proměnný odpor.

Výstup byl také mírně změněn ve schématu. Hodnoty R3 a R4 byly sníženy na 10 Ohmů a do série s nimi byl zapojen rezistor R7 se stejným odporem. To by mělo zajistit lepší sčítání výstupních signálů.

Napájení zesilovače

Kvalita napájení je pro zvuk velmi důležitá. Tento obvod je určen pro bipolární napájecí napětí. To nám ušetří zbytečné přidávání detailů do zvukové cesty a celkově je to pro zvuk lepší.

Dnes existují operační zesilovače pracující od ±1,5V, ale většina operačních zesilovačů pracuje s bipolárním napájecím napětím od ±3V do ±18V. Optimální napětí je ±12V, což je v mezích napájení většiny operačních zesilovačů.

Přesné hodnoty maximálního napájecího napětí by měly být uvedeny v dokumentaci pro konkrétní mikroobvody.

Kvalita komponentů

Není nutné hned kupovat drahé díly. Pro začátek můžete dodat něco ze sortimentu nejbližší prodejny rádiových dílů a postupně je nahrazovat kvalitnějšími komponenty. Deska bude fungovat na jakékoli části.

Kondenzátor C1 musí být nepolární. Lepší polypropylen nebo fólie. Je lepší použít keramický kondenzátor C2. Přesnost kondenzátorů není příliš důležitá. ale je lepší používat s přesností ne horší než 5%.

Ceny operačních zesilovačů se velmi liší a dražší nemusí vždy znamenat lepší zvuk. Pro začátek si můžete nainstalovat něco levného a dostupného, ​​například milovaný NE5532 (0,3 $). Je velmi žádoucí, aby jej vyrobil Phillips.

Následně si můžete hrát s výměnou operačního zesilovače, jak chcete. Pokud vezmeme v úvahu operační zesilovače vyšší třídy, tak OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397… se zvukově osvědčily.

Nedoporučuji objednávat mikročipy z AliExpress nebo jiných čínských obchodů. Existuje poměrně mnoho recenzí, ve kterých lidé hlásí, že mikroobvody nejsou originální. Ano, operační zesilovač bude fungovat, jak má, ale nemusí to být OPA2134, který jste si objednali, ale poměrně levný TL061 s označením OPA2134...

Závěr

Výsledný obvod zesilovače, sestavený na OPA2132 a pracující i při napájecím napětí ±5V, volně houpe dosti těsný Sennheiser HD380 Pro.

Nerad popisuji zvuk subjektivně jako „výšky jsou křišťálově čisté“ nebo „basy jsou teplé“, řeknu pouze, že při použití dobrého operačního zesilovače má tento sluchátkový zesilovač dostatečnou hlasitost a výstupní výkon . Zároveň nevyžaduje žádné nastavování a využívá minimum dílů, přičemž poskytuje slušnou kvalitu zvuku.

Uvažovaný obvod vedl k myšlence vytvořit přenosný sluchátkový zesilovač. Tak to přišlo . Jeho podstatou je vytvořit kompletní design přenosného sluchátkového zesilovače vlastníma rukama od nuly.

Materiál byl připraven výhradně pro staveniště

Pravděpodobně se mnozí z vás setkali s takovým problémem, když po připojení sluchátek k MP3 přehrávači nebo telefonu byla hlasitost nedostatečná, jinými slovy, výkon přehrávače nebo telefonu nebyl dostatečný k poskytnutí hlasitého a čistého zvuku. A co dělat v tomto případě?

Chcete-li to provést, můžete sestavit sluchátkový zesilovač vlastníma rukama. Jeho schéma je poměrně jednoduché a zvládne jej každý radioamatér, ať už začátečník nebo zkušený, prokáže přesnost a pozornost.

Při tvorbě tohoto zesilovače jsem to chtěl udělat nevšedním, chtěl jsem ustoupit od klasického plastového pouzdra. Vzhledem k tomu, že příznivci počítačového moddingu často vyrábějí průhledná pouzdra pro své počítače, rozhodl jsem se také zprůhlednit pouzdro mého zesilovače. A jako vrchol - opustit desku plošných spojů a udělat vše na povrch.

Vývoj schématu byl proveden v programu Orel. Jedná se o klasický duální operační zesilovač. OPA2107.

Níže je uveden obvod zesilovače pro vlastní uši:

Seznam požadovaných dílů pro napájení zesilovače:

• Napájecí konektor;
• LED 5 mm (libovolná barva);
• R1LED - odpor dimenzovaný od 1K do 10K (1W);
• CP1, CP2 - elektrolyty 470 μF (pro napětí 35 nebo 50 Voltů);
• RP1, RP2 - 4,7 K (1 W);

Seznam dílů zesilovače:

• IC1 - duální operační zesilovač OPA2107;
  (pozn. - ve schématu zapojení je operační zesilovač označen jako OPA2132, fakt je, že jsem ho původně plánoval použít);
• C1L, C1R - 0,68 uF 63 V (pro audio vstupní signál);
• C2, C3 - 0,1 µF (film, pro stabilizaci operačního zesilovače);
• R2L, R2R - 100K (0,5 W);
• R3L, R3R - 1K (0,5 W);
• R4L, R4R - 10K (0,5 W);
• R5L, R5R - propojka (volitelná);
• Stereo jack - 2 ks;

Jelikož jsem se rozhodl udělat vše na pantech, pustil jsem se do výroby rámu. Zde budete potřebovat přesnost a pozornost, protože... pouzdro bude průhledné a případné vady budou okamžitě viditelné.

Pro napájecí sběrnici jsem použil měděný jednožilový drát o tloušťce 1 mm, převzatý ze zbytků kabelů, které byly použity pro domácí elektroinstalaci.

Jako napájecí zdroj je ideální jakýkoli transformátorový zdroj s napětím 12 Voltů a výstupním proudem 300 mA a více. Je vhodné použít transformátorový zdroj, protože použití pulzního může vést k rušení (ve sluchátkách bude slyšet neustálý brum).

Pro napájecí konektor jsem použil tento konektor: (centrální kontakt je plus napájení).

Abych vytvořil identické svorky rezistorů a vodičů, použil jsem běžný šroubovák. Pro větší nebo menší poloměry můžete použít různé průměry.

O něco níže je vidět rozvody napájení. Na vstupu napájecího zdroje je 12 voltů, které se pak pomocí děliče napětí (rezistory RP1 a RP2, každý 4,7 kOhm) převádějí na +6 voltů a −6 voltů. Faktem je, že operační zesilovač vyžaduje bipolární napájení. Vodič uprostřed je tzv. „virtuální zem“, která by za žádných okolností neměla být připojena ke skutečné zemi (na napájecím konektoru).

Dva velké kondenzátory 470 µF 50 V spárované s kondenzátory 0,1 µF jsou nezbytné pro snížení rušení operačního zesilovače a zvýšení stability jeho provozu. Chcete-li to provést, musíte se pokusit je umístit co nejblíže ke svorkám operačních zesilovačů.

Zde je několik dalších fotografií z různých úhlů, které ukazují, jak jsem provedl instalaci.

Po dokončení pájení můžete začít s kontrolou zesilovače. Malá rada, ke kontrole nemusíte používat svá nejlepší sluchátka, postačí vám některá jednoduchá. Faktem je, že pokud se někde spletete a zapájíte díly ne podle schématu, tak je dost možné, že si sluchátka zničíte. Ale doufám, že při kontrole bude vše v pořádku.

Vzhledem k tomu, že zesilovač bude později naplněn epoxidovou pryskyřicí, rozhodl jsem se jej trochu zvednout, aby při zalévání byl přesně ve středu těla. K tomu jsem zespodu připájel malé špendlíky.

Řekl jsem si, že by bylo fajn design zesilovače ještě trochu doladit a tak jsem se rozhodl vytisknout samolepky na audio konektory. Připravil jsem je dovnitř Adobe Photoshop, poté jej vytiskl na tenký fotopapír a přilepil ke konektorům oboustrannou páskou.

Nějakou dobu jsem přemýšlel nad designem těla a materiálem, ze kterého bude forma na lití vyrobena. Zvolil jsem 1,5mm plast, řeže se perfektně běžným papírenským nožem a zanechává velmi hladké ostří.

Poté jsem navrhl výplňový formulář pomocí stejného Orel. Po vyříznutí všech dílů jsem začal s montáží. Abychom si tento postup usnadnili, nejprve jsem všechny rohy chytil superlepidlem a poté každý šev dvakrát přelepil, což zajistilo úplnou těsnost.

Nejjednodušší způsob, jak zjistit objem epoxidové pryskyřice k zalití, je naplnit formu vodou, poté obsah nalít do kelímku a zjistit výsledný objem a hmotnost. Objem lze samozřejmě měřit pomocí pravítka - metoda s vodou se mi ale zdála jednodušší.

K vyplnění jsem použil čirou epoxidovou pryskyřici. U této konkrétní pryskyřice by měl být poměr tužidla k pryskyřici 1 : 50. Odměřit tak malé množství tvrdidla bylo poměrně obtížné, k tomu se hodily šperkařské váhy. Obecně platí, že u různých značek epoxidových pryskyřic se poměr tvrdidla k pryskyřici liší, viz návod.

Namíchaná pryskyřice se musí pomalu nalévat po straně formy, aby se zabránilo bublinám. Na obrázku níže je vidět, že při nalévání pryskyřice jsem nalil o něco více, než bylo požadováno, ale pryskyřice se vlivem povrchového napětí nevysypala. To je nutné, protože epoxidová pryskyřice se při tuhnutí mírně zmenšuje.

Při tuhnutí epoxidové pryskyřice vzniká velké množství tepla (v mém případě byla teplota 62 stupňů). Forma se poté zakryje, aby se zabránilo pronikání prachu a nečistot na povrch.

Epoxidovou pryskyřici jsem nechal jeden den vytvrdnout. Po této době zaschlo a já začal odstraňovat plíseň. K tomu jsem použil pásovou brusku.

Poté jsem pomocí frézky obrousil zkosení a všechny ostré rohy.

K vyleštění karoserie jsem nejprve použil brusný papír o zrnitosti 600 a finální mokré leštění provedl jemným brusným papírem o zrnitosti 1200.

A na závěr ještě pár fotek hotového sluchátkového zesilovače pro kutily:

Nyní víte, jak vyrobit sluchátkový zesilovač vlastníma rukama.

Miluji poslouchání hudby. Bez dostatečné úrovně hlasitosti to nejde (dynamický rozsah - rozumíte). Je velmi příjemné poslouchat přes výkonný zesilovač a velké reproduktory – nechcete ale rušit sousedy. Na výstup zvukové karty jsem připojil sluchátka, v mém případě Creative X-Fi, zvuk z něj se mi moc líbí, ale hlasitost mi nestačila. Řešení problému je každému jasné – kupte si sluchátkový zesilovač nebo si ho vyrobte sami. Sám jsem chtěl udělat víc. Pro schémata zapojení jděte samozřejmě na internet. Nebudu uvádět schémata a popisy různých zesilovacích zařízení, které jsem tam našel, vše si můžete najít sami. Sdílím s vámi jen to, co jsem skutečně udělal a co funguje dobře.

Rozsah zesílených frekvencí při použití moderních a ne tak moderních mikroobvodů a tranzistorů zpravidla zcela postačuje k zesílení zvuku velmi vysoké kvality. Okamžitě mě velmi zaujala jednoduchost tranzistorového zesilovače. Obvod se zpočátku zdál neohrabaný, ale rozhodl jsem se vyrobit toto zařízení. Schéma zapojení ukazuje jeden kanál zesilovače, deska je zapojena pro stereo zesilovač.

Vyrobil jsem to pomocí tranzistorů, které jsem měl na skladě a ve velkém množství. Fungovalo to okamžitě. Výsledek mě překvapil: znělo to a zesílilo normálně. Vzhledem k tomu, že sluchátka dostávají konstantní napětí (asi 2 V), je problém s napájením pozadí. Ideálním zdrojem jsou baterie nebo stabilizovaný zdroj 5V. Poté, co se mi podařilo zbavit se pozadí změnou kapacity napájecího filtru 470 µF (v případě napájení z nabíjení telefonu Nokia úplně vypadl kondenzátor), se mi zvuk zdál být dost hlasitý a vysoká kvalita. Výstupní tranzistory, jak jste si všimli, jsou zapojeny podle Darlingtonova obvodu a mnou osazený 2T603 se v tomto režimu slušně zahřívá, ale vydrží bez chladičů. Vyrobil jsem tři tyto zesilovače, změnil uspořádání dílů, odstranil propojky a přidal konektory. Zde uvádím rozložení nejnovější verze. Pokud se vám nelíbí, upravte jej ve Sprint-Layout 6.0. Když jsem k tomuto zesilovači připojil další sluchátka, zvuk v nich se mi nelíbil a pak jsem se rozhodl vyrobit jiný zesilovač.
V jednom z internetových článků jsem četl dobrou recenzi o starém mikroobvodu KA2206 a rozhodl jsem se pomocí něj vyrobit zesilovač pro nové uši.

Fotografie hotového zesilovače ukazuje možnost s přídavným zesilovačem pro dynamický mikrofon, z obvodu zesilovače jde do mikrofonu pouze napájení. O mikrofonu nic psát nebudu – to není téma.

Koupil jsem 10 ks na Ali Express. mikroobvody za 100 rublů. Schéma z datového listu mikroobvodu. Napájení, v mé verzi, 8v. stabilizovaný (stabilizátor v zdroji LM7808 bez radiátoru, topí až na 60 stupňů). Zesilovač funguje normálně, počínaje 5V napájením (ovšem s 5V napájením při maximální hlasitosti sípe úplně dole). Čip nevyžaduje žádné dodatečné chlazení. Když je napájecí napětí nad 10V, mikroobvod se znatelně zahřívá. Možná bude nutné upravit zesílení napříč kanály (balance), změnil jsem vstupní odpor v jednom z kanálů 1K a 20K, součet odporů by měl zůstat konstantní - 21-20K. Rezistory, které jsou na desce označeny 0,2 - 0,9K (instalované svisle na desce), používají 750 ohmů, regulují zesílení. Místo toho můžete připájet propojky, ale pak je úroveň zisku a hlavně pozadí velmi vysoká (možná je to subjektivní). Kondenzátory 0,15uF. nahrazeno 0,1uF. Keramika. Zvuk tohoto zesilovače mi vyhovoval, s novými sluchátky i se starými.
V plánu je postavit zesilovač s elektronickou regulací hlasitosti. Tato zařízení jsem vyrobil samostatně: regulátor a zesilovač byly sestaveny podle schémat datasheetu - fungují dobře, ale nyní jsem je zkombinoval a rozdělil do desky.

Pokud jsou zátěží sluchátka a se zadaným napájením, jsem si jistý, že výkonový zesilovač nebude potřebovat radiátor, ale pro každý případ je zde nakreslen (hliníkový plech o tloušťce 1,5 mm). Nebudu dávat schematický diagram - vše je jasné na výkresu desky. Zisk se nastavuje odpory 0,2-1,0K: čím vyšší odpor, tím nižší zisk. Pokud je požadován maximální zisk, můžete místo těchto rezistorů nainstalovat propojky. Použité mikroobvody nejsou nedostatkové a jsou velmi levné. Chvilková tlačítka integrovaná na desce, ty co jsem měl skladem.

U těch, které máte, upravte desku nebo je vydrátujte. Rezistor R\X je vybrán tak, aby odpovídal vašemu ukazateli (pokud jej máte); pro nahrávání ze starých magnetofonů můžete použít číselník. Při maximální hlasitosti je odpor zvolen tak, aby indikátor ukazoval maximum. Indikátor je připojen k bodům Uk. Vstupní signál do bodů IN R a IN L. Výstup do bodů OUT R a OUT L. Rezistory s nominální hodnotou 4,7 Ohm mohou mít 0,25 W, již nejsou potřeba. Pokud nainstalujete radiátor, lze tento zesilovač použít s reproduktory. Při napájení 12V. změny, bude tento zesilovač produkovat 2 x 6 wattů. výkon, samozřejmě výkon výkonového transformátoru by měl být cca 30 wattů. Možná někdo vyrobí tento zesilovač rychleji než já a podělí se o své dojmy.