Усилитель для наушников самостоятельной сборки

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

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