Усилитель для наушников на базе TPA6120
Доброго времени суток, уважаемые читатели сайта.
Продолжаем серию обзоров про усилители для наушников
В прошлом обзоре возникло много вопросов на тему моего мнения о качестве этого усилителя, нужно ли брать и тому подобные.
Целью этих обзоров является СРАВНЕНИЕ усилителей для наушников на основе измеримых параметров. Выводом для читателя должен стать объективный выбор усилителя для имеющихся\желаемых наушников.
Идея заказать данный усилитель пришла с желанием владеть чем нибудь изысканным, небольшим, современным. Под эти требования подходит плата размером 10*10 на микросхеме и в необычном корпусе. Поиск по товарам на базе TPA6120A2 показывает несколько видов реализации данного усилителя. Но ведь одной платой сыт не будешь, внешний вид тоже важен, поэтому идем к проверенному продавцу на страничку и ищем корпус под данный размер.
Усилитель на базе данной микросхемы уже обозревался на этом сайте пользователем real64. Там же есть теория по подбору наушников и рекомендации по доработке. Данный кит обозревается впервые. Традиционно усилитель будет протестирован в стоковом состоянии, без доработок, с использованием только полученных деталей.
Обращаю внимание пользователей, что не все платы встанут в данный корпус. Обратите внимание на расстояние от правого края платы до потенциометра. Забегая немного вперед, даже мой вариант пришлось доработать бормашинкой, чтобы встало все плотно на штатные места.
Посылка добралась до меня за 15 дней. Достаточно смелое решение так упаковывать электронику.
Корпус в данном проекте отдельная тема.
С этим продавцом я имел дело далеко не в первый раз. Многие заказы приходили как выглядели на картинке, все запросы на изменение стандартной конфигурации корпусов исполнялись.
Но вот общение с ним часто приводило меня в тупик. Я даже переходил на картинки вместо слов. Причем не всегда это был языковой барьер. В общении продавец неоднократно был уличен в накручивании ценника. Однажды мне удалось сбить цену с 81$ до 25$. Имейте это ввиду, когда будете иметь с ним дело.
Ожидая корпус, меня волновало только одно — где взять трансформатор под такие маленькие размеры, какие они именно, эти размеры… Благо некоторые вопросы ушли, когда была собрана плата усилителя. Потребляемая мощность при прослушивании музыки составила не более 6Вт по китайскому показометру, поэтому я расслабился и стал ждать.
Трансформатор BVUI3030163 / 2x 15В был куплен в оффлайне исходя из полученных данных.
Итак, переходим непосредственно к замерам и тестам.
Все типы тестов были проведены в одно время на всех усилителях, с использованием одних и тех же приборов, проводов и компонентов.
Все измерения RMAA были сделаны при одинаковых установках громкости: Выход звука — 100%, Микрофонный вход — 10%. Изменялась лишь громкость на самом усилителе, для установки уровня сигнала в 0-1дБ. Именно с такими установками звука удавалось начать тест с нагрузкой, без нее и саму в себя.
Так как тестов предстояло много, был сделан универсальный кабель, который без пайки и разбора корпуса позволял снимать параметры и изменять нагрузку.
Результаты тестов не претендуют на абсолютную точность, они лишь призваны показать отличия и особенности каждого из усилителей. Вообще, глядя на получаемые цифры, я смело не обращал внимание на погрешность в 5-10%.
Как видно из полученных данных данный усилитель толерантен к импедансу наушников, зато очень прожорлив к уровню входного сигнала. Я бы назвал это устройство предусилителем или усилителем для чувствительных наушников.
Для измерения параметров звуковых характеристик с целью уменьшения разброса результатов были использованы постоянные резисторы номиналом 33 Ом и 250 Ом, как наиболее часто встречающиеся в наушниках, для которых будут использовать усилители.
Вывод
— Выходное сопротивление низкое
— Толерантен к импедансу наушников
— Любит высокий уровень сигнала
Для чистоты эксперимента были сделаны тесты и на других установках громкости. Старался установить крайние положения для входа и выхода. Приведу результаты в файлах программы RMAA. Если остались вопросы по условиям тестов — пишите в комментариях желаемые условия — проведу дополнительно, при необходимости добавлю в обзор.
Кроме того, учитывая, что все измерения других усилителей уже выполнены, а обзоры находятся на финальных стадиях написания, прошу указать мне на неточности в методике проведения замеров либо желаемые входные параметры, чтобы я учел это в будущих обзорах.
Спасибо за внимание.
Источник
Усилитель для наушников на TPA6120A
Собранная плата усилителя для наушников на микросхеме TPA6120A
Усилитель шел в одной посылке вместе радиатором mysku.ru/blog/china-stores/56687.html на бесплатный обзор от магазина. Посылку или кто-то забрал на почте вместо меня, или я ее где-то потерял, дома до сих пор не нашел. Заказал заново тоже самое за свои деньги в этом магазине. Дошли руки до обзора. Хотел написать обзор типа «смотрите какой крутой усилок я сам собрал из китайских плат», но тут похоже много дозаказывать надо еще будет. Затянется обзор. Только про плату тут напишу.
Обещают следующие характеристики для УНЧ:
Оригинальные микросхемы TPA6120A and NE5534
metal film резисторы на плате с 5 кольцами!
Защиту наушников
Напряжение питания: AC 15V-0-15V (двойное переменное 15 В)
Сопротивление наушников: 32 Ohm -600 Ohm
АЧХ: 20HZ-20KHZ
Размер: 104mm * 88mm
TI TPA6120A — микросхема усилителя для наушников класса АВ с отличными характеристиками — www.ti.com/lit/ds/slos431b/slos431b.pdf. Народ повсеместно хвалит ее. Решил заказать на пробу УНЧ на этой микросхеме. Обзоры подобных УНЧ на этой микросхеме были тут уже. Поиск «TPA6120». Например, обзор edsik-а https://mysku.ru/blog/aliexpress/48706.html
Пришло обтянутое полиэтиленом. 
Плата. Нет коннектора питания, два переключателя — изменение коэф. усиления УНЧ, два подстроечника — для выравнивания напряжения на шинах питания после стабилизатора, только два отверстия для крепления платы к корпусу: 
Получше сфотографировал: 
Обратная сторона — флюс на 4-ку отмыт: 
Высота: 
Плата двухсторонняя с использованием SMD компонентов.
Подобные конструкторы продают в виде кита. Стоит чуть дешевле. Но те, кто собирал — говорят паять основную ИМС — еще то мучение. Проще готовую плату купить и потом ее мучить.
На обратной стороне — нет SMD диода выпрямительного 4007-го (питание защиты наушников). Пришлось купить этот диод 4 р. и допаять по фоткам обратной стороны платы в инете. 
Тратим дополнительно 500 Р и покупаем такой трансформатор (дорого же блиннн. ) — хобби же бесценно! Народ юзал и трансы на 10 VA. У меня в доступности был такой тор. 
Все влезает в корпус от CDROM: 
Довести до ума — работы примерно на два выходных. Точно менять регулятор громкости (РГ). По-началу думал, что с ним все хорошо. Но оказалось — не так. Косячит на маленькой громкости. Менять на ALPs. Отверстия на плате под RK27 есть. EMI фильтр поставить. Переднюю панель сделать. Кнопку питания и проч. Как доделаю, возможно в коменты фото добавлю потом. Сейчас цель — нужно ли доводить до ума этот усилитель. Результат тестов и прослушивания — буду доводить.
Послушал эту плату на наушниках Beyerdynamic DT 990 Pro. Играет чисто, нейтрально, звук не красит, фона не слышно. Сцена хорошо прослушивается. Впрочем, это свойства данного чипа указывали и авторы других обзоров на этом сайте и на других сайтах.
Нагрузка — два резистора 240 Ом — примерно сопротивление наушников Beyerdynamic DT 990 Pro (250 Ом). 
Как видно УНЧ в 7 раз усиливает звук (переключатели уровня усиления ВКЛ, РГ- макс). 
УНЧ в 4.5 раз усиливает звук (переключатели уровня усиления ВЫКЛ, РГ- макс). 
На остальных частотах тоже все ок.
Температура на транзисторах стабилизатора питания: 
На чипе TPA6120A температура около 45-50 градусов.
Замеры в RMAA
Я немного неаккуратно соединил землю УНЧ и звуковой платы. Поэтому уровень шумов 50 ГЦ выше. -50 дб.
Замеры большой громкости: 
Замеры на громкости, на которой обычно слушаю. Немного каналы не сбалансировал на звуковой карте: 
В одном из коментов форума рекомендуется сделать следующие модернизации. Разговор идет про схему из обзора edsik-а — но многое и для этой актуально.
1) Problem: relay in the kit is of wrong voltage rating (5V) and would cause both the relay and resistor R1 to heat up. Unlike indicated in the schematic, the relay draws current from the non-regulated supply (that could be as high as 24V) in the PCB layout.
Mod: Changed the relay to a 12V rating one and R1 to 910R. This reduces the coil current to 1/3 that otherwise case. Heating up no more.
2) Problem: NE5534 is spec-ed for stable operation at gain of minimum 3x, yet the gain as in the schematic was set to 2x, and they put a 1000pF cap right at the NE5534 output to GND to try to seemingly «stabelize» it.
Mod: Changed the gaing setting resistors (10K SMD on the bottom side) to 22K to set the gain to slightly higher than 3x, removed the 1000pF caps, cut the PCB traces and insert a 50R resistor between NE5534 output and TPA6120 inout.
3) Problem: Volume pot was part of NE5534 DC bias circuit, and therefore, it can have ill effects, A — it can introduce wiper noise and B — it can affect the DC offset at the amplifier output.
Mod: cut the PCB traces and re-wired the DC-blocking capacitors (missing from the supplied schematic) to have them AC-couple the volume pot to NE5534 input, and the volume pot re-wired directly to the signal input terminals. Replaced the two regular polar type electrolytic caps with non-polar type for signal coupling. The 10K resistors at the non-inverting input of NE5534 are changed to 6K8 to cancel out the DC offset from the input bias current of NE5534.
4) Problem: Copper foil for the TPA6120 thermal pad was floating
Mod: short it out to GND
5) Problem: the supplied volume pot is 50Kohm, a bit too high for the NE5534 gain stage that has an input impedance under 10Kohm.
Mod: replace with 10K volume pot.
1. Реле в наборе на 5В. Рекомендуют заменить на 12-ти вольтовое (с заменой обвязки).
У меня при работе на этом реле 3.2 В. Вроде все ок. Думаю зашунтировать это реле диодом, как обычно делают на платах защиты от постоянки. В этом УНЧ нет этого шунтирующего диода.
2. Для стабильной работы ОУ NE5534 рекомендуется выставить коэф. усиления минимум в 3 раза. Коэф. усиления опредиляется резисторами R18/R19 (R24/R25) по схеме усилка из этого обзора. Тут вроде не все так плохо. Особенно, если включить режим усиления (переключатели на плате в положение ON). Тогда будет отношение 3К/1.1К
3. Предлагается заменить электролиты на входе усилителя (для блокировки возможного постоянного напряжения на входе усилителя) на неполярные конденсаторы. Автор того коммента установил конденсаторы по 1 мкФ. В этой схеме подобного конденсатора вообще нет на входе. Нет защиты от постоянки на входе. Но установлена защита от постоянки на выходе на микросхеме UPC1237. Более того на плате просто нет места под эти конденсаторы. Могут быть весьма габаритными. Как вариант — установить эти конденсаторы на входные гнезда, а потом подавать сигнал на плату УНЧ (на РГ)? Так у аудиоманьяка в его УНЧ на LM3886 сделано.
5. Заменить РГ с 50 кОм на 10 кОм (для лучшей работы ОУ NE5534). Так как РГ все равно менять, по почте идут как раз два ALPs 10кОм RK27. Возможно им РГ заменю.
Замечания по моим испытаниям и прослушиваниям:
1. Заменить ОУ NE5534. Эти китайские ОУ — непредсказуемого качества. Я их заменил на OPA134 в DIP8. Звук лучше стал. Хорошо, что ОУ стоят на панельках. А так советуют менять на OPA132, OPA604,OPA627(на плате такие обозначены),LME49710,LME49990,AD843,AD8610,AD797. Вопрос только цены (такой апгрейт может стоить в разы дороже этой платы УНЧ) и доступности. В том же ЧиД предлагают кучу вариантов OPA627 ценой от 500 р. — до 3000 р. (https://www.chipdip.ru/search?searchtext=OPA627). Вопрос — какие брать и где оригинал?
2. Усилитель имеет высокий коэф. усиления. Т.е. РГ работает только в очень маленьких границах. Иначе можно оглохнуть в наушниках. Чтобы уменьшить усиление (и тем самым регулировать громкость в больших пределах), возможно поставлю перед РГ по пути сигнала резистор в 10-20 кОм (после замены РГ на 10 кОм Alps RK27).
Источник