Компьютер как усилитель для колонок

Собираем собственный аудио усилитель профессионального уровня не (очень) дорого

Получаем потрясающий стереозвук на основе платы 3e Audio Д-класса

Перевод статьи с сайта IEEE Spectrum, автор – Гленн Зорпет

Несколько лет назад я решил узнать, насколько дёшево можно сделать самому усилитель Д-класса аудиофильского качества. Тогда у меня получилось $523,43. Я смастерил достойный усилок, и статья на IEEE Spectrum всё ещё привлекает читателей и периодические вопросы о том, где можно достать запчасти.

Сожалею, но основные компоненты уже давно исчезли. Поэтому я направлял всех страждущих к наборам от Class D Audio, DIY Class D и Ghent Audio. И пару месяцев назад мне вдруг захотелось проверить, насколько лучше у меня получится сделать усилок сейчас, почти десять лет спустя. Часть мотивации возникла из-за ежегодных списков лучших стерео усилителей с сайта The Master Switch. В списке доминируют усилители стоимостью от $1000 (и десять из них стоят более $2000).

Модные аудио прибамбасы – моя слабость. Но давайте уже отложим в сторону чековую книжку и достанем паяльник. Если вы обладаете базовыми навыками пайки и работы с инструментами – сможете просверлить отверстия в алюминиевом листе? – вы может сделать высококачественное оборудование гораздо дешевле.

Вкратце, усилитель Д-класса работает, преобразуя аналоговый сигнал в переменную последовательность квадратных импульсов фиксированной амплитуды. Эти импульсы включают и выключают транзисторы, а выход транзисторов преобразуется обратно в аналоговый сигнал, более громкий. Когда я писал свою первую статью, аудиоустройства Д-класса были сравнительно новыми, и аудиофилы спорили по поводу того, могут ли они звучать так же хорошо, как устройства класса АБ или А.

Сейчас уже никто не спорит по этому поводу. На рынке представлено множество усилителей класса Д, и лучшие из них доминируют в верхних позициях списков.

Разработка и создание усилителя Д-класса – предприятие, достойное похвалы. Если вы решите пойти таким путём, я отдаю вам честь и предлагаю начать с прекрасной статьи Цезаря Чирилы на сайте All About Circuits. Но если всё, что вы хотите – это максимальное соотношение качества к цене, лучшей стратегией будет тщательно выбрать модуль усилителя и другие компоненты из огромного количества готовых вариантов. Именно это я и сделал. Не стоит благодарности.

Усилитель состоит из двух базовых компонент: источник питания и схема. После пары недель исследований и оценок я остановился на схеме EAUMT-0050-2-A усилителя Д-класса от 3e Audio, компании из Шэньчжэня. Она основана на прекрасном чипе усилителя от Texas Instruments, TPA3250, хорошо показавшем себя в сравнении с усилителями Д-класса, собранными из отдельных компонентов.

TPA3250 может работать с динамиками на 8 Ом или 4 Ом, а его эффективность составляет 92%, согласно данным от TI. Он может принимать симметричные входные сигналы (часто используемые в музыкальных студиях и других профессиональных вариантах применения) или односторонние (обычно используемые в потребительских аппаратах).

Музыкальная композиция: усилитель (вверху) использует коннекторы XLR (слева на фото) для ввода сигнала, типичные для профессиональной аппаратуры. Внутри его главные части – это трансформатор от AnTek Products Corp. (второй сверху), плата выпрямителя от Xkitz Electronics (третья сверху) и модуль усилителя от 3e Audio (внизу) на основе Texas Instruments TPA3250.

Результаты тестов с сайта 3e утверждают, что их плата на основе TPA3250 имеет коэффициент нелинейных искажений + шум (THD+N) в 0,0025% на мощности в 20 Вт и нагрузке в 4 Ом для сигнала в 1 кГц. Это безумно мало. Для сравнения, усилитель Д-класса nova300 от Peachtree Audio стоимостью в $2199, объявленный сайтом The Master Switch «самым лучшим усилителем этого года» имеет показатель THD+N равный 0,005% при прочих равных.

Нужно отнестись к этому критически и понять, что услышать разницу между THD+N в 0,0025% и 0,005% невозможно. Суть в том, что звуковая система, состоящая из усилителя на основе платы 3e стоимостью в $49, вместе с хорошим ЦАП и предусилителем может выдавать звук, сравнимый с high-end усилителем.

В качестве источника питания рекомендую нерегулируемый предназначенный для аудио источник от Xkitz Electronics, модели XAPS-500W ($30). На него следует подать ток 22 В от 200 ВА трансформатора от AnTek Products Corp., модели AS-2222 ($32). Если вы предпочитаете импульсный стабилизатор напряжения вместо линейного, прекрасным выбором станет SMPS300RS от Connex Electronic ($65, вместе с трансформатором). Если хотите сэкономить, на AliExpress есть плата выпрямителя HPOO всего за $15. На другом конце шкалы есть модуль Eltim PS-UN63RQ за €119. Доставка его в США обойдётся в дополнительные €81, поэтому для жителей Америки это не вариант (по ссылке представлен полный список запчастей).

Закончив с усилителем, я подключил его к 30-летним трёхканальным колонкам от Panasonic, которые я часто использую для проверок. Раздавшийся из них звук оказался таким классным, что я был поражён. За всё время я слушал через эти колонки штук 15 различных усилителей, включая ламповые стоимостью вплоть до $1200. Ни у одного из них не было такой чёткости звука и такого точного, детального, и вместе с тем плавного воспроизведения, как у модуля от 3e вместе с источником питания от Xkitz. По моему опыту, найти идеальный баланс точности, плотности басов и общей теплоты звука может очень малое количество усилителей. И данному усилителю это удалось.

Общая стоимость составила $259,01. Чуть больше половины стоимости предыдущего усилителя, выдававшего при этом звук похуже, построенного мною десять лет назад. В эту сумму входит $37,50 за профессиональную покраску корпуса порошковой краской. И я не рекомендую пропускать этот шаг, если только вы не профессионал в покраске алюминия. Усилитель класса high-end должен и выглядеть соответственно. Но, возможно, об этом можно будет как-нибудь поспорить.

Источник

Создаем Hi-Fi аудиосистему на базе компьютера

Усилитель для наушников

Кабель акустический готовый

Для подключения акустических систем к стереоусилителю используются специальные акустические кабели. Обратите внимание на разъёмы, которыми оборудованы ваши громкоговорители. Как правило, это разъёмы типа «банан» или «лопатка». Учитывайте это при выборе кабеля. Правда, большинство акустических систем и усилителей оборудованы универсальными клеммами.

Кабель акустический в нарезку

Если хотите, можете купить провода без разъёмов и изготовить кабель самостоятельно. Для этого у нас есть всё необходимое. Иногда акустические кабели используют без разъёмов, если это позволяют клеммы усилителя и акустики. Но мы настоятельно рекомендуем использовать кабели с разъёмами, так как это может значительно улучшить контакт, и, как следствие, звучание.

Кабель USB

Для соединения компьютера и внешнего ЦАПа используется USB кабель типа USB-A Plug — USB-B Plug, при этом разъём типа A подключается к компьютеру, а разъём типа B — к ЦАПу. Это совершенно типичное подключение компьютера к внешним устройствам по USB интерфейсу.

Кабель межблочный аналоговый RCA

Внешний ЦАП и усилитель для наушников соединяются межблочным кабелем с разъёмами RCA. Не забывайте, что от выбранного вами кабеля может зависеть качество звука, и, как следствие, ваши впечатления от прослушивания. Кроме того, вы можете приобрести усилитель для наушников сразу со встроенным ЦАПом.

Кабель межблочный аналоговый RCA

Передать сигнал с внешнего ЦАПа на стереоусилитель вы сможете при помощи межблочного аналогового кабеля с разъёмами RCA. Сэкономив на таком кабеле, вы можете значительно потерять в качестве звучания.

Кабель межблочный аналоговый RCA

Практически любые модели активных акустических систем можно подключить к внешнему ЦАПу межблочным аналоговым кабелем с разъёмами RCA.

Кабель miniJack-2RCA

В некоторых случаях может понадобиться кабель mini-jack — RCA. Выбирайте необходимый кабель исходя из особенностей вашей акустики и ЦАПа.

Сегодня персональный компьютер или ноутбук часто используется в качестве музыкального источника. Но всё большее число людей соглашается с тем, что, для получения действительно впечатляющего звука, недостаточно просто подключить к ПК стандартную компьютерную акустику. А, между тем, собрать Hi-Fi систему на базе ПК не так сложно.

Встроенная звуковая карта даже очень дорогого компьютера не сможет обеспечить достойного качества звучания, потому прежде всего следует выбрать цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Он возьмёт на себя функции внешней звуковой карты. Если вы планируете слушать музыку, используя наушники, обязательно дополните систему усилителем для наушников. Заметим, что существуют усилители для наушников уже со встроенным ЦАПом. Но не стоит забывать, что отдельные компоненты зачастую гарантируют вам более высокое качество звука, чем те, которые в одном корпусе совмещают несколько устройств.

Если вы собираетесь вывести звук с компьютера на акустическую систему, то у вас два варианта: вы можете приобрести активную акустику (уже со встроенным усилителем) и подключить её напрямую к ЦАПу либо собрать систему на базе пассивных громкоговорителей. В этом случае вам необходимо ещё одно звено: стереоусилитель. Второй вариант кажется более сложным, но для тех, кто ставит качество звучания во главу угла, он, несомненно, станет предпочтительным.

Источник

2 в 1: усилитель звука и «домашний» блок питания

Простое и полезное преобразование компьютерного БП.

Предыстория, чисто художественное

Когда 6 лет назад поступал в колледж, хотел по окончанию ковыряться в электронных устройствах, компьютерах, вообщем тесно жить и дружить с паяльником. Поступил, и в процессе учёбы понял, что попал немного мимо. Оказалось специальность Монтаж электрооборудования не предусматривает ковыряние в электронной технике. К сожалению, никто не просветил меня до поступления в этом. Ну, что делать, пришлось заканчивать колледж, прививать любовь к профессии и поступать в университет ну эту же специальность. Но тяга к маленьким деталькам с ножками и паяльнику жила со мной все эти годы, и открыться ей не позволяло малое количество знаний в данной области и электричестве вообще.
Что такое университет после колледжа? — Это много свободного времени, в связи с перезачётами почти половины предметов на первых курсах и уверенное чуство в своих знаниях, по сравнению с людьми после школы, в следствии чего даже новые дисциплины даются легко, с полуслова понимая преподавателя. И вот именно при наличии свободного времени настала пора дать волю той самой тяге. Сначала была самодельная лампа на светодиодах, потом запитка настенных часов от розетки, потом усилитель для наушников для коммуникатора, потом часы на МК. Не скажу что всё что я делал, делал осознанно. Естественно все схемы/мануалы брались в интернете и повторялись. но при этом медленно но уверенно приходило понимаю того, что делают руки. Ну да ладно, хватит лирики.

Предыстория, ближе к теме

По вышеуказанным причинам неопытности, но желания получить больше и лучше в комплект к домашним колонкам С-90 были приобретены младшенькие С-30, и кинуты в параллельку к бОльшим. Как вы понимаете ничего хорошего из этого не вышло, благо усилок целый остался, хотя его редкие непредсказуемые затухания и шумы ставят этот факт под сомнение (честно говоря ковыряться в нём нету никакого желания). В тоже время был приобретён рабочий стол, для компьтера. Почему-то его ширина оказалось малой для меня, и глаза постоянно уставали от близко стоящего (ЖК) монитора, даже на самом большом разрешении. Нет, дальнозоркости у меня нету, просто стол всего 60 см шириной, минус небольшой отступ от края, минус толщина монитора, и остаётся всего 50 см. А отъезжать на стуле от стола тоже не вариант — клавиатура слишком далеко оказывается. Казалось бы к чему это всё? А вот тут я вспомнил про пылящиеся С-30, которые, поставленные друг на друга идеально сравнялись с высотой стола. И дополнил эту пирамидку монитор. Вот так это всё и простояло 4 года. Но время шло, и дешёвых пластмассовых компьютерных колонок стало очень мало. К ним на смены пришли не на много дороже, но уже деревянные (хоть и ДВП, но уже не пластмасса) от сломавшегося муз. центра, которые были водружены на стенку над монитором. Прошло ещё некторое время, и их тоже стало казаться недостаточно. А как же С-90, можете спросить вы. Отвечаю: во-первых из-за вышеописанного плохого поведения усилка слушать их не особо хотелось, хотя иногда на пару часиков они всётаки включаются, во-вторых они слишком мощные для обычной квратиры, чтобы слушать их постоянно. Ну и стоят они обе по одну сорону от компа, так что вся нагрузка на одно ухо — не айс. Возможность перестановки отсутствует.
Ну вот собственно и пришла очередь рассказать о дальнейшей судьбе С-30.

Основная часть, техническая

Первое из двух

Цены на заводские усилители были узнаны давно, и не представлялись приемлимыми. По-этому было решено собрать свой, тем более я знал, что это не обязательно будет бандура с кучей транзисторов, конденсаторов и радиаторов, как стационарные усилки. Этому способствовал опыт сборки усилка для наушников для коммуникатора, когда я узнал о существовании микросхем вообще, и в частности усилителей (может кому интересно, для наушников была использована TDA7050, по схеме из датащита, с отдельным питанием).
Собственно микруха была найдена быстро, не так уж их и много, тем более хороший вариант именно для С-30 был давно определён: TDA8560. Не вдаюсь в технические подробности, всякие АЧХ и т.п. профессиональные характеристики, знающеи люди, кому это реально надо, посмотрят в датащитах. И тем более я к таким себя не приписываю. Прсто скажу что микруха выдаёт максимум 40 Вт на канал, при 4 Омах. Да, вы можете сказать зачем для С-30 с их-то 10 Ваттами аж 40? Да, вы правы, это много, но просто другие микрухи, с меньшей мощностью не дают такого качества звука. Сужу по отзывам испытавших. И ещё могу сказать уже из собственного опыта, что на 8560 звук мне нравится, и менять что-то даже мысли не возникало. К тому же С-30 не вечные, кто знает когда они мне надоедят, и я захочу что-то другое…

Второе

Вы может хотели меня упрекнуть за слишком большую предисторию, обо всех этих моих начинаниях. Спешу вас остановить.
Каждому радиолюбителю необходим блок питания. Так как я начинающий, обходился обычно зарядками, БП от старых радиотелефонов, и кренками для получения 5В. Хто занет, чем я буду заниматься дальше, но мне подумалось что 5 и 12В под рукой никогда не помешают. К тому же для питания TDA8560 нужно 12В. Было немедленно решено обзавестись стареньким компьютерным БП, благо на барахолках их кучи, и по вполне приемлимым ценам.

Конструкция

Схема усилителя умещается на плате 35х45 мм, а при желании можно и меньше (сразу оговорюсь: схему усилка не привожу, кому нужно — посмотрит в датащите, сегодня это совсем не сложно, а если вы начинающий — самое время узнать что такое датащит и разобраться для чего они нужны). Для просторов внутри БП это как раз очень приемлемо. Так и решил: зачем городить несколько коробок, если всё можно уместить в одной, тем более готовой. Работа заняла почти целый день. Благо опыт травления и пайки плат имеется. Неинтереснее всего вырезать отверстия под кнопки и разъёмы в корпусе БП в виду отсутствия подходящего инструмента. Так что всё делалось дрелью и напильником. Долго, нудно, но получилось вполне прилично. Дальше фото с небольшими пояснениями и Заключение.

Усилок:

Лишние выводы всех плюсов и минусов просто обрезал, позагибал так чтобы не закоротило, и забыл за них

Далее была сооружена защита от КЗ, правда пока только для 5-вольтового выхода. Схема найдена в интернете, и немного подправлена под себя.

На выходе зелёный диод не ставил, не нужен он мне там. Описание работы в кратце: в нормальном режиме падение напряжения на полевике нету, при КЗ там появляется примерно те же 5 В, которые на него приходят. Они же и используются для загорания красного светодиода. Резистор R2 я не ставил, хотя и можно было бы для подстраховки полевика.

Почти в сборе

Коробка благоплучно разместилась над системником, так что всё под рукой. Подложил под неё поролон для какого-никакого виброподавления кулера.

На данном фото показана ситуация при КЗ 5В (жёлтый и чёрный крокодилы), при этом загорается светодиод справа от выключателей, кулер начинает работать немного громче, что служит звуковой сигнализацией 🙂

Зелёный выключатель включает весь блок и сразу соответственно усилитель, а желтый и красный — 5 и 12В по мере надобности. На всех трёх концах крокодилы соответствующих цветов.
Кстати сразу не подумал, что в кнопках есть светодиоды, которые загораются при включении. Подцепил на 3-й вывод кнопок минус через резистор на 300 Ом, теперь вообще отлично смотрится.

Дополнение

Радиатор на ТДА-шке должен быть площадью 200 см2, честно говоря не знаю площадь моего, но судя по ощущениям его хватает, к тому же он соит под кулером БП. Хотя и кулер планирую отключить, если надоест его постоянный гул. А может сделаю его автоматическое включение в зависимости от датчика температуры на радиаторе, на МК это реализовать совсем не сложно. Ещё хотел поставить регулятор громкости, но подумал что запутаюсь в них, так как уже есть один регулятор настенных колонок, а звук из С-30 достаточно регулировть программными способами.
Ещё у вас может возникнуть вопрос о помехах на усилок в виду его расположения в самом БП. Отвечаю: помех нету. Есть небольшой высокочастотный шумок из ВЧ динаиков, но это помехи, наводящиеся в звукой карте (уверен что именно там, потому что при подключении плеера/телефона к усилку помех нету совершенно), и бороться с ними трудно и нет желания. К тому же они сведены до минимума посредством установки 10+15 кОм резисторов на вход усилителя.

Заключение

Стоимость:
TDA8560 — 5.4$ (43 укр. грн)
Выключатели (зелёный и двойной) — 1.5$
Полевой транзистор КП903 — 1.2$
Аудиокабель — 0.38$/метр
БП — 4$ (30 грн), но можно найти и дешевле
Разъёмы для колонок — 1$
Время — при наличии инструментов и некоторых навыков — от силы полдня, у меня ушло в целом день.
Ну и как всегда, удовольствие от проделанной работы — бесценно.

Итого, почти за 13$ получаем хороший усилок + блок питания. Для сравнения, фабричный усилок для С-30, естественно б/у, стоил бы в районе 18$.

Благодарю за внимание, конструктивная критика принимается.

Источник