Собираем усилитель для наушников

Как сделать усилитель для наушников своими руками

В общем случае усилитель для наушников (иначе – головных телефонов) — это малогабаритный электронный прибор, способный обеспечить такое звучание динамиков, которое будет сравнимо с воспроизведением высококачественных стационарных стереосистем, в том числе и собранных на лампах. Если по какой-то причине нет возможности приобрести это устройство, его можно изготовить собственноручно, но только обладая соответствующими радиотехническими знаниями и навыками тонких работ. Практические советы по изготовлению усилителя для наушников своими руками – в материале далее.

Зачем нужен усилитель для наушников

Вопрос о том, нужно ли усиливать звук в головных телефонах, волнует многих пользователей наушников. Ведь практически в каждом устройстве, воспроизводящем аудиосигналы (плеер, магнитола, персональный компьютер, смартфон и пр.) имеется встроенный усилитель, оснащенный отдельным выходом для подключения наушников. Мало того, измерение параметров встроенных усилителей, проведенные без подключения нагрузки (на холостом ходу), показывает, что все они отвечают требованиям, необходимым для качественного звучания головных телефонов. Однако все дело в том, что при подключении к воспроизводящему устройству ситуация кардинально меняется, причем не в лучшую сторону. И проблема заключается именно в согласовании этих устройств между собой.

Совет! Поэтому специалисты советуют при подключении головных телефонов к источнику звука обращать особое внимание на рекомендованную изготовителем последнего величину сопротивления нагрузки. Иначе при прослушивании фонограмм возникнут искажения, способные существенно ухудшить качество звучания.

При несоответствии выходного сопротивления звуковоспроизводящего устройства импедансу головных телефонов возможны следующие последствия:

• высокая чувствительность низкоомных наушников способствует появлению фонового шума;
• при подключении высокоомных головных телефонов к низкоомному входу источника звука громкость звучания фонограммы может значительно снизиться и т. д.

Избежать означенных проблем можно, если подключать наушники к источнику звука через внешнее усилительное устройство с достаточно большим (свыше 20 кОм) входным сопротивлением. Такой прибор прекрасно взаимодействует с любым встроенным усилителем, поскольку функционирование последнего на высокоомную нагрузку мало чем отличается от его работы на холостом ходу. О сопротивлении наушников подробнее можно узнать из нашей статьи.

На заметку! Встроенный усилитель без труда обеспечивает максимально возможные характеристики воспроизводящего устройства, а вот полностью раскрыть потенциал подключенных головных телефонов — это задача усилителя для наушников.

Простые конструкции усилителей для наушников

Для радиолюбителей отечественная промышленность производит радиоконструктор «Гамма», купив который пользователь без особого труда сможет изготовить неплохой внешний усилитель для наушников своими руками (см. фото и схему на рис.).

Рис.1. Схема усилителя «Гамма»

Рис.2. Усилитель «Гамма» в собранном виде

Он подходит как для низкоомных, так и для высокоомных головных телефонов, собирается на одной микросхеме типа NME5532 или OPA2134 (в зависимости от исполнения), отличается ультралинейной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) и обеспечивает получение таких технических параметров: диапазона частот (-1 дБ) – 8-400000 Гц, нелинейных искажений — 0,001-0,002 процентов. В комплект поставки входит красочно иллюстрированная пошаговая инструкция, пользуясь которой собрать и настроить усилитель сможет не только опытный, но и начинающий радиолюбитель.

Хороший результат можно получить, собрав аналогичный усилитель для наушников на базе радиоконструктора «Двухканальный усилитель Shareconn Hi-Fi 47» китайского производства. С процессом его сборки можно ознакомиться, посмотрев видеоролик

Простейшие усилители для наушников

Простой усилитель для головных телефонов можно за полчаса собрать на микросхеме TDA2822 или его модификациях. Кроме микросхемы понадобятся также:

• электролитические конденсаторы 100мкфх16 В — 4 шт.;
• разъем для подключения наушников;
• миниатюрный выключатель.

Сборку такого усилителя можно осуществить как с помощью навесного монтажа (см. рисунок), так и на печатной плате, которую придется сделать самостоятельно. Разводка проводников и внешний вид собранной печатной платы показаны на фото. После сборки и проверки работоспособности усилителя его желательно поместить в корпус.

Рис.3. Разводка проводников

Рис.4. Внешний вид платы, сделанной самостоятельно

На такой же микросхеме можно собрать и более сложное устройство (электрическую схему см. на фото), для которого понадобятся такие радиоэлементы, как:

• микросхема ТДА2822 или ТДА2003;
• переменные резисторы номиналом 4,7 кОм (2 шт.) и 10 кОм (1 шт.);
• электролитические и неполярные (пленочные) конденсаторы;
• разъемы для подключения элементов электропитания и наушников.

Рис.5. Электросхема усилителя на микросхеме TDA2003

Собирают все элементы на печатной плате, которую затем помещают в подходящий по размерам корпус.

Важно! Наличие печатной платы — основное условие для того, чтобы получить высококачественный усилитель.

Аналогичный результат можно получить, собрав типовой двухкаскадный усилитель мощности на 2 транзисторах типа КТ315. Однако для его стабильной работы понадобится:

• точный подбор напряжений, отдельно подаваемых на базу, коллектор и эмиттер транзисторов;
• наличие положительного и отрицательного напряжений, подводимых по отдельным линиям;
• наличие питающего напряжения номинальным значением не менее 5 В, для чего придется специально подбирать резисторы.

Как правило, все самодельные усилители для наушников требуют применения источника питания напряжением порядка 12 В и выше. Однако, если приобрести готовую сборку MAX4410 (см. фото), работающую от источника питания напряжением 1,5-5 В, то можно собрать карманный усилитель, способный работать на батарейках (пальчиковые или литиевые). Максимальная выходная мощность этого устройства — 80 мВт.

Высококачественный усилитель для наушников

Для искушенных радиолюбителей не составит большого труда самостоятельно изготовить усилители, позволяющие получить в головных телефонах звук достаточно высокого качества. Например, используя микросхему ОРА2134Р можно собрать клон профессионального усилителя Lehmann Black Cube Linear. Схема его, приведенная на рисунке, представляет собой усилитель класса А, выходные каскады которого не охвачены отрицательной обратной связью (ООС). ООС охвачен только предусилитель. Конструктивно она размещается в корпусе от CD-ROM с самостоятельно изготовленной передней панелью (см. фото).

Рис.8. Конструктивное размещение

Разводка проводников на двусторонней печатной плате выполнена методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология).

Изготовление платы методом лазерно-утюжной технологии

ЛУТ — это процесс переноса нарисованной разводки проводников печатной платы на фольгированный материал. Заключается данная процедура в следующем:

• используя одну из существующих программ для создания печатных плат, осуществляют на экране компьютера разводку будущего элемента;
• при помощи лазерного принтера распечатывают полученный рисунок на листе глянцевой бумаги;
• прикладывают лист бумаги с изображением печатной платы к предварительно нагретому фольгированному материалу;
• горячим утюгом проглаживают бумагу с изображением печатной платы, перенося таким образом рисунок на поверхность фольги;
• по окончании проглаживания фольгированный материал помещают в ванночку с теплой водой и осторожно, чтобы не повредить нанесенный на него тонер, снимают бумагу.

Внимание! Изображение печатной платы на фольгированном материале будет зеркальным отображением рисунка, полученного на экране компьютера.

Травление платы осуществляется в ванночке с раствором хлорного железа. По окончании этой процедуры полученную плату тщательно промывают. Затем в ней сверлят все необходимые отверстия. А потом, используя флюс с небольшим количеством оловянного припоя, лудят сторону, где будет производиться пайка радиоэлементов.

Далее на печатную плату устанавливают все радиоэлементы, начиная с цепей электропитания. Учитывая, что электрическая схема усилителя потребляет порядка 150 мА на каждое плечо электропитания, выходные транзисторы нужно установить на радиатор, используя для этого слюдяные прокладки и теплопроводную пасту.

Совет! Для получения высокого качества звучания важно подобрать транзисторы с одинаковым коэффициентом передачи, следить, чтобы разброс номинальных величин всех резисторов не превышал 1% и приобрести качественный регулятор громкости.

Нужно знать, что усилители для головных телефонов с достаточно высокими техническими характеристиками можно собрать на базе широко распространенных микросхем LM358N, TDA7050, К157УД1 или их аналогов. Все они обладают минимальным коэффициентом нелинейных искажений и низким уровнем собственных шумов.

Усилители головных телефонов заводского изготовления

В качестве внешнего усилителя для наушников можно купить и использовать специально выпускаемые устройства. Они бывают нескольких видов.

1. Переносные усилители Lehmann Black Cube Linear весом порядка 1,5 кг предназначены для головных телефонов Hi-End класса. Эти устройства класса А обеспечивают звуковоспроизведение самого высокого качества, сопоставимого со звучанием ламповых усилителей звука, которые выпускает компания Audio Valve. Однако стоимость таких приборов на отечественном рынке может достигать 1000$, что ограничивает их широкое распространение.
   
2. Гитарные мини-усилители. Подключив такое портативное устройство к выходу мобильного телефона (смартфона), плеера или электрогитары, можно передавать аудиосигнал улучшенного качества непосредственно на наушники. Кроме функций, которые необходимы музыкантам (эмуляция звука классических кабинетов для электрогитар, эффекты перегруза, реверберации и пр.) гитарные усилители можно использовать в качестве тюнера и/или эквалайзера. Также с их помощью можно переключать каналы и регулировать громкость звука.
3. Усилители для наушников S.M.S.L SAP-7 размером с кредитную карту обеспечивают неплохие технические характеристики. Они оснащаются миниатюрным аккумулятором емкостью 320 мА, одной зарядки которого хватает на 10 часов непрерывной работы.
   
4. USB-ЦАП M-Audio Micro DAC предназначен специально для компьютеров и гарантирует великолепную чистоту звука при подключении к нему головных телефонов. По габаритам устройство соизмеримо с флэш-накопителем.
   

Резюмируя вышесказанное, нужно отметить, что собственноручное изготовление усилителя для наушников – это занятие кропотливое, длительное, требующее углубленных знаний в электротехнике и усидчивости. Если одного из указанных качеств не хватает, стоит подумать над покупкой промышленного варианта устройства. А если читатель обладает необходимыми навыками и познаниями, ему может быть интересно, как самостоятельно сделать беспроводные наушники или микрофон к головным телефонам.

Самые надежные наушники 2019 года

Наушники JBL T500BT на Яндекс Маркете

Наушники Pioneer SE-MS5T на Яндекс Маркете

Источник

Делаем сами. Ламповый усилитель для наушников

Оглавление

Вступление

Сегодня разгонять ничего не буду. Хочется немного отдохнуть от этих гонок, завалиться на диван и послушать хорошую музыку. Что же использовать в качестве неиссякаемого источника дивных мелодий? Конечно, компьютер. Дома он давно стал не столько рабочим инструментом, сколько мультимедийным развлекательным центром. С его помощью и скачиваешь, и слушаешь, и смотришь.

Самый распространенный способ получить музыку с компьютера — это наушники. Просто, привычно, удобно и совсем не мешает окружающим. И все для этого есть. Усилитель для наушников встроен в любую звуковую карту и даже в интегрированный «звук» материнской платы. Но практически всегда в таких случаях он не особо хорош. А оверклокеры — народ требовательный и любят слушать музыку в хорошем качестве.

реклама

Если у вас есть приличные наушники, то раскрыть их потенциал не всякому интегрированному усилителю под силу. Кажется, что может быть проще – купи готовое устройство, слушай и радуйся. Тут и начинаются проблемы. Дешевый усилитель, как правило, ненамного лучше интегрированного. Тот, который нравится, стоит таких денег, что желание его приобрести пропадает само собой. А так хочется получить хороший, но по цене нехорошего… Принцип оверклокинга. Максимальный результат за минимальные деньги.

Немного отвлекусь. После того, как вся музыка перешла на цифру, стали вновь популярны ламповые усилители. Почему? Цифровой звук по сравнению с аналоговым более жесткий. А лампы его смягчают. Есть даже такой термин – «ламповый звук».

«Ламповый звук» — термин, возникший в начале 70-х годов в среде любителей звукозаписи и электромузыкальных инструментов, обозначающий характерную тембральную окраску звука, воспроизводимого аудиосистемой, содержащей усилительный тракт, выполненный на электронных лампах. Появление термина связано с началом распространения транзисторных усилителей.

Как вы уже поняли из цитаты, камень брошен не только в огород цифрового звука, но прошлись еще и по полупроводникам. «Камням», как их называют аудиофилы. Чем «камни»-то не угодили?

И полупроводники, и лампы при усилении сигнала вносят искажения, но природа последних различна, что в первых, что во вторых. В «каменном» усилителе преобладают нечетные гармоники. Они неприятны на слух. Но с помощью грамотной схемотехники их можно значительно уменьшить. С лампами иначе. Здесь преобладают четные гармоники, которые приятны нашему слуху. Поэтому коэффициент гармонических искажений хотя и выше, чем у «каменных», но не так критичен.

Мне могут возразить, что нехорошо, когда усилительный тракт вносит отсебятину, пусть даже приятную на слух. Да, наверно это так. Но насколько хорошо звучит эта «отсебятина»! Если лампы приукрашивают звук, то пусть так и будет. Накладывают же женщины макияж для подчеркивания своей красоты? Мы же не называем это «отсебятиной».

Качественное воспроизведение звука — обширная и очень спорная тема. Во многом в этой теме превалируют вкусовые пристрастия, а порой даже эзотерика, поэтому углубляться в нее не стану. И спорить тоже.

О чем это я ? Ах, да. Так почему бы ламповым усилителем для наушников слегка не облагородить тот звук, что выходит с компьютера? К тому же лампы — это красиво. Светящиеся в полумраке красноватым светом нити накала выглядят завораживающе. А если это оформлено в ретро стиле. Но ламповые аппараты такие дорогие… И что? Есть старая мудрая пословица – хочешь получить вещь — сделай ее сам. Так и поступим.

В этой статье я попробую так изложить процесс изготовления усилителя, чтобы было понятно и доступно для повторения даже неподготовленному человеку. Но нужно предупредить, что в усилителе наличествуют высокие напряжения, опасные для жизни. Нужно соблюдать технику безопасности.

Конечно, не стоит ожидать от этого устройства чудес и звука тысячедолларового агрегата, но услышать и оценить «ламповый звук» будет вполне возможно.

реклама

Схема

За основу взята схема с сайта Сергея Сергеева. Она очень проста, минимум самых распространенных деталей. Это хорошо сразу с нескольких сторон. Первая — проще сделать. Но есть еще одна грань такой простоты. В ламповой аппаратуре, как в музыкальном инструменте, звучит каждая деталь. Минимум деталей – минимум искажений. Есть даже концепция короткого тракта… Но это опять философия и отход от темы. А тема – изготовление, а не размышления на тему. Поэтому поступаю следующим образом. Пишу список деталей, и еду с ним на радиорынок. На приведенной схеме есть только собственно сам усилитель, без блока питания. Эту схему я приведу ниже, в разделе «сборка». А пока детали.

Комплектация

• Силовой трансформатор ТАН-31-127/220-50 – одна штука. Не обязательно именно этот. Можно подобрать нужный по справочнику самому или прямо на рынке спросить у продавца трансформатор с обмоткой, чтобы получилось 200-220 вольт выпрямленного напряжения с током 100 миллиампер и обмоткой 6.3 вольта от одного ампера.
• Выходной трансформатор ТВЗ 1-9. Эта модель считается одним из лучших фабричных однотактных трансформаторов, выпускаемых в СССР. Но можно использовать ТВЗ 1-1. Этот не хуже, а некоторые считают, что и лучше 1-9. Или ТВЗ-Ш. Трансформаторы эти давным-давно сняты с производства, так что не пугайтесь их внешнего вида. Желательно, чтобы они были не ржавые, катушка не мятая, без повреждений.
• Лампы 6ж51п – две штуки. Можно взять 6ж52п. Но они почти все с сильным «микрофонным эффектом», их надо подбирать по минимуму этого эффекта из нескольких. Склонны к самовозбуждению. Из шести купленных мною было отобрано только две. Считается, что повезло. Одну вообще выкинул, она откровенно свистела. Но звук у них ничуть не хуже 6ж51п, а некоторым они нравятся больше. Ресурс их работы — 1000 часов. Поэтому при желании можно купить больше, в запас.
• Панельки к лампам ПЛ9 – две штуки.
• Регулятор громкости – сдвоенный переменный резистор 47 кОм – одна штука. Это по желанию. Можно регулировать громкость программно, средствами операционной системы или программного проигрывателя.
• Катодный резистор 100 Ом, 5 Вт – две штуки.
• Два резистора 1.8 кОм, 10 Вт. Это в фильтр блока питания. Лучше, конечно, поставить дроссель. Но это — габариты и усложнение. Хотя с дросселем намного меньше фона. Дроссель от 5 Гн, на ток от 100 мА.
• Сеточный резистор 470 кОм, 0.5 Вт (желательно угольный), две штуки.
• Диодный мост 6 А, 1000 В — две штуки.
• Конденсатор фильтра питания 470 мкФ, 450 В – одна штука. Лучше два. От качества питания во многом зависит звук.
• Конденсатор фильтра питания 100 мкФ, 450 В – одна штука.
• Конденсатор фильтра питания накала 470 мкФ, 16 В – одна штука.
• Конденсатор фильтра питания накала 10 000 мкФ, 16 В – одна штука.
• Катодный конденсатор 4700 мкФ, 16 В – две штуки. Они должны быть Low ESR. Продавцы на рынке называют их «компьютерными».
• Шунтирующие конденсаторы, пленка 1 – 4.7 мкФ, 400 В – четыре штуки. Это для шунтирования электролитических конденсаторов. Лучше купить шесть, пригодятся при настройке.
• Входные разъемы. Два RCA разъема .
• Выходной разъем TRS, другое название «Джек» 6 мм. Не люблю «миниджеки», ненадежны. Но если у вас на наушниках «миниджек», тогда ставьте его.
• Соединительный провод. Отлично подходят провода, добытые из витой пары пятой категории.
• Провод для соединения блока питания и усилителя. Можно использовать звуковой провод, сечением 0.5 мм. А я нашел старый в тряпочной изоляции. Для ретро вида.

Список — дело хорошее, но с ним — как с напитками. Сколько ни пиши, все равно еще раз бежать придется.

Также понадобятся два корпуса. Один — для сборки самого усилителя, а второй — для сборки блока питания к нему. Тут полная свобода для творчества — сделать самому или подобрать что-то готовое.

Почему блок питания вынесен отдельно? Делается это для того, чтобы максимально разнести трансформатор питания и остальные компоненты. Первое: меньше наводок, а, следовательно, чище звук. Второе: силовой трансформатор при работе вибрирует. Больше или меньше — зависит от качества. А практически все лампы обладают «микрофонным эффектом». Если постучать ногтем по работающей лампе, то в динамиках вы этот стук услышите, плюс звон (от сотрясения) самой лампы. Вибрация силовика будет попадать в звуковой тракт, а это малоприятно.

Для изготовления блока питания использую корпус от сгоревшего компьютерного коллеги. А для усилителя приспособил ящик из-под сигар, купленный по случаю на «молотке». Почему не металлический корпус? Опять защита от вибраций. Вспомним старые ламповые радиоприемники. В некоторых моделях шасси для сборки выполнено из металла, а в некоторых из дерева. Считается, что дерево лучше звучит, поскольку меньше передается вибраций на лампы от трансформаторов. Но это опять же дело вкуса, кому что нравится.

Проблем с покупкой не возникло. Упомянутые детали отнюдь не дефицитны и продаются в достаточном количестве.

Вот с этой кучкой и будем работать. Только, как всегда, произошла небольшая накладка. Забыл купить мощные резисторы в блок питания и продавец по ошибке положил конденсаторы 0.1 мкФ, вместо 1 мкФ (синие в нижнем левом углу). Я не проверил, а когда все собрал, было уже невозможно переснять этот кадр. Так что дальше будут появляться детали, не попавшие в этот снимок.

Необходимые инструменты и материалы

Перед тем, как приступить к сборке, необходимо проверить, есть ли у вас для этого необходимые инструменты.

• Паяльник, мощностью 40-60 Вт.
• Припой, меня вполне устраивает оловянно-свинцовый ПОС-61.
• Флюс. Канифоль в спирте.
• Мультиметр.
• Пинцет, чтобы придерживать детали при пайке.
• Бокорезы, чтобы откусить лишнее.
• Дрель.
• Сверла.
• Малярная лента, для защиты корпуса при работе. Помогает в разметке.
• Кисточка и немного краски, но может и не пригодиться.

Изготовление блока питания

Начну с блока питания. Сначала, открыв корпус, раскладываю детали, которые будут находиться в нем. Когда определяюсь с размещением, сверлю отверстия и с помощью винтов с гайками креплю силовой трансформатор.

реклама

И распаиваю его, сверяясь со справочником и схемой.

Конденсатор С1 — это фильтр, стоящий в сетевом разъеме. F1, F2 – предохранители. В отличии от импульсных блоков питания в этом случае они действительно работают. Лучше поставить. К сожалению, у меня оказалась только одна колодка, пришлось один поставить на входе трансформатора. С2, R1, C2 – фильтр анодного питания. Номиналы — С2 100 мкФ на 450 В. R1 составлен из двух параллельно соединенных резисторов 1.8 кОм. С3 – 470 мкФ на 450 В. С2 размещается в блоке питания, а остальное в корпусе самого усилителя. Параллельно С3 припаян пленочный конденсатор 1 мкФ, 400 В. С4 — конденсатор фильтра питания накала ламп 470 мкФ на 16 В.

Один провод от разъема подключения сетевого кабеля припаиваю к выводу 1 трансформатора, выводы 2 и 4 соединяю перемычкой. А второй провод от разъема питания соединяю с трансформатором через выключатель, который присутствовал на блоке питания и предохранитель. Колодка предохранителя закреплена на стенке блока рядом с выключателем.

реклама

Прикрепляю к корпусу блока диодные мосты. Опять пользуюсь винтами с гайками. М3 отлично входят в отверстия решетки блока, так что даже пользоваться дрелью не пришлось.

Теперь нужно распаять вторичные обмотки трансформатора. Снова заглядываем в справочник. Припаиваю провод к выводу, обозначенному волнистой линией «

», диодного моста и соединяю с клеммой 7 трансформатора. Затем соединяю клеммы 8 и 9 перемычкой, а клемму 10 соединяю со вторым выводом «

» диодного моста. На выход моста припаиваю конденсатор 100 мкФ на 450 В, соблюдая полярность. Если здесь сделать ошибку, при включении будет небольшой пиф-паф и конденсатор разлетится на клочки. На эти же выводы припаиваю провода, которые пойдут к анодным цепям усилителя.

Теперь проделываю то же самое с цепью накала. С клемм 19 и 21 трансформатора припаиваю провода к диодному мосту. Выводы «

». А к выводам моста «+» и «-» моста — конденсатор 470 мкФ на 16 В. И по аналогии провод, который пойдет к накалам ламп. Провода нужно прикрепить к корпусу, чтобы потом не оторвать. Вот что получилось у меня. На провода, припаянные к выводам 12 и 11, внимания можно не обращать. Это я добавлял обмотки для повышения анодного напряжения. Потом сделал так, как написано выше.

реклама

После монтажа нужно проверить правильность соединений. Лучше два раза с перерывом. И только после этого включить блок в сеть и измерить выходные напряжения. Напряжение накала может быть завышенным, в пределах 7-7.3 В, что не страшно. Под нагрузкой оно просядет до нужных 6.3 В. Высокое должно находиться в пределах 180-230 В. У меня получилось 189.

С крышкой блока не повезло, решетка куда-то затерялась. Пришлось сделать новую, из перфорированного металла. В законченном виде блок питания выглядит так.

На мой взгляд, ничуть не хуже, чем было бы с «родной» вентиляционной решеткой.

реклама

Почему не все конденсаторы фильтра расположены в блоке? Основные конденсаторы принято располагать как можно ближе к лампам, для уменьшения наводок. Поэтому в блок питания вынесены только первые конденсаторы фильтра.

Источник