Транзисторный УНЧ для наушников. Высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003 Простой качественный усилитель для наушников

Собираем УНЧ для наушников на OPA2134, BD139 +BD140.

В сети есть множество сайтов, где встречается данная схема высококачественного усилителя для наушников, реализованного на малошумящем операционном усилителе OPA2134, автором которой является Peter Smith. В основном это англоязычные сайты, с одного из которых и была взята данная информация. В принципе, эта схема была опубликована и в нескольких радиолюбительских журналах, таких как “Радиохобби” №2, выходившего в 2008 году, англоязычный журнал “” Everyday Practical Electronics №3 за 2008 год, но ни в одном месте нельзя было найти печатную плату для этого усилителя в LAY формате. Благо, как многие считают, что интернет это большая помойка, в которой можно найти все что угодно, нам попалась на глаза LAY печатка к этой схеме, и мы приложили немного усилий, чтобы она была понятна не особо продвинутым радиолюбителям. Для лучшей читаемости платы мы вынесли все надписи элементов на слой “U”, чтото перегруппировали, чтото добавили, в общем, то что получилось в итоге вы увидите на картинках ниже. Ну а сейчас пока давайте остановимся на принципиальной схеме данной конструкции. И так, схема усилителя для наушников высокого класса на микросхеме OPA2134:

Этот усилитель отлично работает с наушниками, сопротивление которых лежит в очень широком диапазоне (от 8-ми до 600 Ом).
Наверно стоит обатить ваше внимание на отличные характеристики данного усилителя:

Нелинейные искажения:

0,005% при сопротивлении нагрузки 8 Ом
0,001% при сопротивлении нагрузки 32 Ома
0.0005% при сопротивлении нагрузки 600 Ом

Выходная мощность (номинал):

200mw при нагрузку 8-32 Ома
100mw при нагрузку 60-600 Ом

Выходная мощность (максимальная):

575mw при нагрузку 8 Ом
700mw при нагрузку 32 Ома
130mw при нагрузку 600 Ом

Питание схемы усилителя осуществляется от двух-полярного источника питания ±15 Вольт. На форумах по этому поводу можно найти большое количество информации. Многие собирают стабилизаторы на интегральных микросхемах типа LM317 для одного и LM337 для второго плеча, но часто сталкиваются с проблемой дисбаланса напряжений, то есть на выходе стабилизатора напряжения в плечах различны, и тут начинаются “Танцы с бубном”, просьбы помощи на форумах, и т.д. Причины могут элементарно крыться в некачественности этих интегральных стабилизаторов, но мы эти причины в этой статье разбирать не будем. Вот и советуют многие делать блок питания для подобных схем на обычных биполярных транзисторах. Идем дальше по усилителю.

Во всех изданиях публикуется вот такое изображение печатной платы с расположением элементов на ней:

Разница этой картинки с печаткой LAY6 формата, над которой мы работали, заключается в том, что на выходе схемы поставлено не два, а одно гнездо. Еще одно небольшое отличие, на входе применены два неполярных конденсатора емкостью 10 mF, а на печатке стоят два полярных электролита по 20 mF, включенных последовательно одноименными полюсами вместе, такое соединение и даст вам неполярную емкость. Эта мера принята в связи с тем, что у многих возникают проблемы с поиском таких неполярных конденсаторов.

Одна микросхема не способна выдать сигнал достаточной мощности, поэтому на выходе стоит двухтактный эмиттерный повторитель (Q2, Q4), ток покоя выходного каскада 15...20 mA. Предвыходной каскад собран на транзисторах Q1 и Q3, представляющих собой генераторы тока, светодиоды в цепях баз этих транзисторов задают на них начальное напряжение смещения. За счет диодов D1...D4 ограничиваются токи коллекторов выходных транзисторов (примерно 300 mA), что защищает схему при коротких замыканиях в цепи нагрузки. Ах, да, печатная плата LAY6 формата выглядит следующим образом:

Фото-вид печатной платы усилителя:

Если приглядеться к печатке, то можно заметить с обоих сторон микросхемы два резистора нулевого сопротивления. То есть на это место ставятся перемычки, но это в том случае, если перед этим усилителем будет находиться предварительный усилитель, так как в этом варианте чувствительность по входу составляет порядка 500 mV. Но если вы решили подавать на схему обычный сигнал 250 mV с линейного выхода какого-либо устройства (MP3-плеер, CD проигрыватель или еще откуда), вместо этих перемычек ставятся резисторы номиналом 2 кОм, а на вход можно повесить сдвоенный переменник в качестве регулятора громкости номиналом 50 кОм. Картинку подключения переменного резистора наверно рисовать не стоит: на крайнюю ногу подается сигнал, с ползунка снимается на вход схемы, вторая крайняя нога подключается к точке GND.

По поводу коэффициента усиления, он зависит от номиналов резисторов R1, R2. Примерно его можно вычислить по не сложной формуле:

KU=1+R2/R1, то есть KU=1+1/1=2, это около 6 дБ.

Если вы посчитаете, что этой громкости вам не достаточно, и захотите ее увеличить, змените R1(R4) на номинал 1,2 кОм, увеличьте сопротивление R2(R5) до 7,5 кОм, а емкость С1(С2) замените на 100 pF. В результате получите:

KU=1+R2/R1, то есть KU=1+(7,5/1,2)=7,25, а это уже будет 17 дБ.

Таким образом можно увеличить коэффициент усиления без малого в три раза.

Еще один нюанс. Многие захотят спросить почему на принципиальной схеме два диода (D2 и D4) нарисованы пунктиром. Эти диоды ставятся в том случае, если усилитель будет работать на низкоомную нагрузку 8 Ом. Если вы не планируете использовать такие наушники, эти диоды в плату не впаиваются.

По поводу катушки индуктивности, стоящей параллельно выходному резистору 47 Ом, по сути это фильтр Буше, в совокупности с цепью Зобеля, обазованной последовательно соединенными реристором 10 Ом и емкостью 47 nF на GND, эти элементы препятствуют возбуду усилителя. Катушка мотается медным проводом, например, ПЭВ-2 сечением 0,63мм, на оправку диаметром 12 мм. Можно намотать 21 виток как на каркасе необходимого размера, так и сделать безкаркасный вариант, разницы нет. Резистор 47 Ом 1W на плате впаивается вертикально внутри катушки индуктивности.

Операционный усилитель OPA2134 не является таким уж дефицитом, но если у вас такового не оказалось под руками, его можно заменить на TL072. Четыре светодиода – тапа АЛ307Б, обычные мутные отечественные. Выходные транзисторы BD139 и BD140 устанавливаются на небольшие радиаторы (смотри последнюю картинку статьи). При работе особо не греются. Предохранители по питанию поламперные. Мощные (0,5 и 1 Вт) резисторы на плате подписаны, все остальные на 0,25 Вт. И последнее, от качества конденсаторов, применяемых в схеме во многом зависит и качество получаемого звука, поэтому настоятельно рекомендуем не использовать в звуковой технике емкости заведомо сомнительного качества.

Для примера приведем печатную плату блока питания 2 х 15 Вольт на интегральных стабилизаторах 7815 и 7915:

Схема БП простейшая, и надеемся в пояснених не нуждается. Если у вас уже установлены предохранители по питанию на плате усилителя, в БП их можно исключить.

Скачать материал по сборке усилителя для студийных наушников на операционнике OPA2134 (схема, печатная плата LAY6 формата, исходник) можно одним файлом по прямой ссылке с нашего сайта, которая появится по центру этой же страницы после клика по любой строке рекламного блока ниже кроме строки “Оплаченная реклама”. Размер файла – 0,9 Mb.

Купил простенькие уши, чтоб по ночам можно было гаматься и иногда слушать музыку, взял недорогие, но большие KOSS UR20. Подключив к ресиверу был несколько ошарашен, звук очень и очень приятный, джаз и классика просто на ура идут. По НЧ конечно сильно проигрывают затычкам Koss the plug, и ощутимо KOSS Porta Pro, которые уже какой год таскаю как портативные. Был очень удивлен после когда решил послушать Koss Porta Pro после прослушивания композиций на KOSS UR20 - с порта про как будто в уши ваты натолкали. А я ведь считал их очень «приличными» в плане звука. Хотя может это время и атмосфера их могла так попортить? Все это к чему? Да так, решил собрать усилок для ушей, Усилок будет домашний, не портативный ни разу.
Решил для начала собрать клон Lehmann Audio Black Cube Linear
Вот результат:

Все вместе заняло около 3 вечеров и меньше 1000 р денег.
Кому интересно добро пожаловать под кат, будет очень много фоток с подробным описанием.

Схема и конструкция

Сама схема достаточно простая: усилитель класса А, ООС выходные каскады не охвачены, ООС охвачен только ОУ. В интернете схема ищется легко.

Усилитель

Питание

Размышлял как сделать печатку, нашел на каком то польском форуме сканированную печатную плату

и обвел её в любимом Sprint Layout
Вот что получилось

Правда её я чуть перерисовал, ибо нашел пару ошибок и изменил размеры под свои размеры деталей. Дальше получилось, то что в магазине фольгированный текстолит есть только размера 10х15, а плата была больше, пришлось опять перерисовать и уменьшить её общие размеры.

Изготовление печатной платы

ЛУТ или Лазерно-Утюжная Технология наше все) В качестве материала переноса давно использую глянцевые журналы, главное, чтобы на листах журнала не было много темных областей и заливок.
Распечатываем 2 стороны.

После этого самое веселое - надо как то их совместить. Я делал ЛУТ сразу с обоих сторон, приложил кусок стекстолита в листы и аккуратно их завернул, дальше утюгом хорошо прогладил сначала одну потом другую сторону. В принципе получилось неплохо, одна сторона убежала на несколько десятых миллиметра.
После проглаживания надо плату поместить в воду и размокшую бумагу очень осторожно снять, я делаю это подушечками пальцев под водой, вот так

после отмывания от бумаги получается такая плата

Внимательно её изучаем на наличие косяков, если они есть корректируем скальпелем линейкой и маркером. Если все хорошо кидаем плату в ванночку с раствором хлорного железа (рецептура приготовления есть на банке). Главное в этом деле помешивать раствор и регулярно переворачивать плату для равномерного травления.

втыкаю зубочистки, чтобы исключить касание платы ребер ванны для травления.
После травления надо хорошо промыть плату от раствора

Тонер, с готовой платы, смывается ацетоном.

Для удобства сборки люблю наносить обозначения элементов

Нижнюю часть платы облудил используя оплетку с флюсом и небольшим количеством припоя.

Все следующие фотки в основном с еще не отмытой от флюса платой.

Сборка

В первую очередь собираем цепи питания, справа любимые бокорезы с победитовыми накладками.

и проверяем их. Питание с первого раза не запустилось, оказалось что LM337 напрочькитайскийперепил и просто не работает. Поэтому первая проверка усилителя на кухне ночью была от 2 лабораторных источников (нижний кстати тоже самодельный).

Проверка показала, что радиатор обязателен. Плата пока выглядит так.

Взял из запасов старый радиатор от материнки насверлил

Нарезал, снял фаски

Слюда и КПТ, радиатор на месте. Схема потребляет около 150 мА по каждому плечу питания. Напомню усилитель класса А.

Трансформатор взял готовый со старого списанного венгерского усилителя.
Тестовые прослушивания делал на следующих ушах ТДС-5М и 3 пары KOSS))) все среднячок.

Корпус

Большая часть самодельных конструкций умирает так и не обретя корпус. Тут я превзошел свою лень и решился на подвиг - законченный корпус для данного усилителя. В качестве донора был взят корпус CD-ROM. Процес сверления дырок и установку стоек для платы не заснял, не было фотоаппарата под рукой. Получилась такая неказистая конструкция.

Лицевая панель полный шлак, не красиво в общем.
Их старых запасов поднимаем листовой алюминий и вырезаем накладку по размеру лицевой панели CDROM

Долго не думая прикрутил эту панель двумя винтами, выбрал самые симпатичные))))

Сверлим и примеряем, уже стало лучше.

Покраска и оформление

Корпус решил сделать черным матовым (просто баллончик матовой черной краски остался изготовления самодельного бюджетного саба для кино).
Для покраски снял все из корпуса и покрыл все краской из аэрозольного баллона, далее была скучная просушка и сборка. Лицевую панель прошкурил и обезжирив нанес ЛУТом надписи

Собранная плата в корпусе

Пришлось поменять емкости по питанию перед стабилизаторами с 4700 на 10 000 около OPA2134 c 470 на 4700 мкФ, так как был небольшой гул, который можно было услышать ночью в полной тишине. Также добавил радиаторы на интегральные стабилизаторы, так как температурный режим их в закрытом корпусе не самый лучший.

Итог

Затраты деталей суммарно не превысили 1000 р. Оригинал стоит около 40 000 р. На качество оригинала не претендую, но и не считаю что получившийся усилитель плохим. Играет он очень хорошо. Приличные уши обещали дать для сравнения. Источник Asus Xonar D1.
Самое дорогое это конденсаторы.
Транзисторы подобраны по коэффициенту передачи комплиментарными парами и они одинаковы в обоих каналах. Перебрал несколько пакетов с ними в радиомагазине.
На выходе усилителя постоянное напряжение не превышает 5 мВ.
Все сопротивления подобраны с точностью менее 1% или даже лучше.
Входные конденсаторы K73-17+ слюдяные.
Регулятор громкости не самый дорогой но и не самый дешевый alpha.

2012 г.

В связи с приобретением новой звуковой карты без выхода на наушники, у меня возникла потребность в усилителе для наушников приличного качества, способном раскачать мои любимые ТДС-4. Усилитель должен был быть компактным, простым в сборке и налаживании, с низким уровнем шумов и искажений. В итоге, собранный усилитель соответствовал всем указанным выше требованиям.

2012 г.

Предлагаемый усилитель предназначен для использования совместно с головными телефонами с сопротивлением ≥ 25 Ом. В качестве источника звукового сигнала может служить звуковая карта ПК, CD/DVD-плееры, портативные устройства. Позволяет "разгрузить" выход источника, что положительно сказывается на качестве звука (снижение гармонических искажений, устранение "завала" на НЧ при использовании источника с разделительными конденсаторами на выходе).

2012 г.

Данный усилитель позволяет подключать любые наушники, практически с любым существующим сопротивлением катушек благодаря очень низкому выходному сопротивлению. Это позволяет так же, не заострять внимание на АЧХ наушников. Усилитель не имеет межкаскадных конденсаторов, и как следствие меньшие искажения.

Любители иногда погромче послушать музыку в наушниках знают, что стандартная аудиокарта в ПК с большим трудом это позволяет — отсюда и необходимость делать отдельный усилитель.

Принципиальная схема

Схема основана на ОУ NE5532 и две пары транзисторов BD139+BD140:

Схема электрическая АНЧ к наушникам А-класс

После первой сборки усилитель заработал сразу, однако, после установки его в корпус (трансформатор был еще тогда внутри корпуса) было слышно легкое гудение.

При громкой музыке оно было практически не слышно — но это не дело. Поэтому вытащили трансформатор из корпуса и сразу помогло: не слышно никакого постороннего гудения в музыке. Ощущения от прослушки в целом хорошие — наушники выдали гораздо лучший бас по сравнению с прослушиванием непосредственно от ПК и стало возможно повышение уровня звука до мощных значений, даже не доводя РГ до середины потенциометра.

Согласно сделанных измерений, получилось напряжение 2.2 В для наушников 32 Ом.

Играет отлично, но можно применить вместо NE5532 рекомендуемые аудиофилами микросхемы OP2604, LM833, OPA2134.

Работает усилитель мощности в классе А. Для типичных 32 Ом наушников с сопротивлением падающим до 16 Ом ток будет порядка только 80 мА для работы в классе A. Усиление схемы является слишком высоким для работы с сигналами звуковой карты, что в результате вызывает ненужные усиление шума и снижение эффективности обратной связи. Поэтому верхний резистор в делителе обратной связи предлагаем заменить резистором 2k2 и параллельно конденсатор NP0 или C0D, например 100p.

Иногда наступают времена, когда на улице тошнотная погода и ничего делать не хочется. Здесь меня спасает гитара. Подключаем ее к процессору, надеваем наушники и... Фигня. Ну не интересно играть в сухую. Собирать группу тоже не вариант. Остается залезть в интернет и воспользоваться услугами хорошего ресурса Rockby.net . Заходим на сайт, идем в табы, выбираем группу, затем композицию, отключаем гитару, чью партии будем играть, и вперед. Вроде все хорошо, все довольны. Да не тут-то было. Из ПК льется бас и барабаны, а из процессора моя гитара. И как их теперь слушать одновременно? Попробовал подключать гитару к ПК. Это было весело. Сначала я играл, а потом через секунду играл ПК. Как в горах. Короче простые звуковые карты не справляются с таким потоком. На ноуте было еще веселей))) Думал я думал и надумал. В ПК на выход втыкаю наушники маленькие, а поверх них надеваю большие наушники от гитарного процессора. Вид идиота, но зато все слышно одновременно. Можно конечно и без наушников через комбик гитару, а ПК на колонки, но меня сразу депортируют из дома. Так что наушники будут до лета, пока всех не отправлю на дачу))) В общем с двумя наушниками не плохо, пока не треханешь головой и вся эта гирлянда летит на пол. Раз поднял, другой, надоело. Надо что-то решать. Так, как свести звук. Ну конечно же, микшер. Лезем на сайт Музторга и офигеваем от цен. А что нам предлагают Китайцы? О, за пять тыр на четыре канала. Не, моя гордость закипела. Блин, если я паяю микроконтроллеры, то почему бы не спаять микшер. Легко сказать чем сделать. Самый прикол в том, что я в аудио схемах нихрена не понимаю. Это для меня новое поле экспериментов. И так, Гугл дал пару схем микшера. Собрал одну на операционнике.

Когда я подключил к нему ПК и гитару, а потом включил... Я чуть не заплакал. Ну какая сволочь!! такие схемы выкладывает в сеть. Даже самый дешевый китайский радиоприемник будет звучать лучше чем эта пакость. Но ничего, я так просто не сдамся. Коль знаний по усилителям нет, значит пусть думают другие))) TDA2050 . Вариант номер два.

Минут 30 я не слышал ничего, только гул в ушах. Эта падла оказалась настоящим усилителем и когда я отошел от шока и снял наушники, то полез искать в закромах старые советские колонки. О да, динамик 25ГДН с этим усилком запел как соловей. Короче я случайно собрал простой усилитель для колонок. Ну не понимаю я в аудио схемах. Но я все равно не сдаюсь. Гугл и снова день в поисках. На этот раз я уже искал схему усилителя для наушников. Нашел на специализированной микросхеме TDA7050 но ее днем с огнем не сыщешь. Есть правда в Чип-дип но за двести рублев и переться хрен знает куда. Не... так не пойдет. Не хочу я покупать у Китайцев за пять тыр готовый, это не спортивно. Снова Гугл. О, ламповый))) Не, ну это не серьезно, мне еще и ламп для полного счастья не хватало. И тут я вспомнил, что когда-то для экспериментов накупил кучу транзилей КТ3102 и если я не ошибаюсь их разработали для замены КТ315 в усилительных каскадах советских телевизоров и подобной технике. Конечно я могу и ошибаться. Опять Гугл. Нашел. три схемы. Неее, фоток не будет. Я больше на эти грабли не наступлю. Беспаечная макетка и кучка выводных резисторов с кондерами. Первая схема в помойку, а вот вторая ничего. Так покрутил, сяк покрутил. Вроде работает, но все равно что-то шипит, свистит и щелкает. Пошатал детали. Треск и шипение сменили частоту. Ладно думаю, рискну и разведу плату. И не прогадал. Усилок заработал как надо. Ура! Победа! Это мой первый самодельный усилитель звука! Сразу скажу что схема была моно, поэтому я развел два тракта для стерео, но каждый канал отдельно. У каждого канала есть свой регулятор громкости что дает возможность регулировать громкость левого и правого канала отдельно. Это задумано для использования каждого канала по отдельности. Один на гитару, а второй на ПК. Ну это для меня, а так можно просто слушать музыку. Да, вот еще. Есть один нюанс, два транзистора на выходе VT3 и VT6 очень сильно греются. Их нужно либо чем-то обдувать, либо заменить на более мощные. Хотя я пока пишу эту статью и слушаю музыку, они вроде не жалуются. Но все таки я добавлю вентилятор, наверное) И так, хорошь слов, схему в студию.

А это вот как выглядит в 3D. (Я тут обнаружил что моя программка для обработка видео может запись преобразовать в GIF анимацию. Вот я и балуюсь)

Алексей 15.12.15 18:28

Ну я не спец по усилителям и даже вообще в них не понимаю, так что как-то так получилось. По крайне мере хотя бы работает)))