Делаем портативный усилитель звука для наушников. Делаем высококачественный усилитель для наушников Усилитель с ару для активных наушников схема

Все мы любим послушать музыку в наушниках, так как не всегда есть возможность включить ее в колонках, особенно в позднее время суток или в общественном транспорте. Но не всегда само качество звучания бывает достаточно хорошим, одним из признаков этого является встроенный усилитель в устройстве воспроизведения, будь то телефон или же компьютер, ноутбук. В данной статье я расскажу, как сделать усилитель для наушников своими руками , в сборке которого поможет кит-набор, заказать его можно будет по ссылке в конце статьи.

Для того, чтобы сделать усилитель для наушников своими руками, понадобится:
* Паяльник, флюс, припой
* Приспособление для пайки "третья рука"
* Бокорезы
* Растворитель 646 или бензин "калоша"
* Блок питания с выходным напряжением 12 В
* Наушники, телефон или иное устройство воспроизведения

Шаг первый.
Данный кит-набор поставляется с двухсторонней печатной платой, ее качество весьма хорошее и имеет металлизированные отверстия. Также для удобства сборки предусмотрена инструкция, где показана схема усилителя и номиналы компонентов для правильной установки на плате.

Первым делом устанавливаем на плату резисторы, их номиналы определять не нужно, так как они подписаны на бумажке, приклеенной на них. После чего вставляем неполярные керамические конденсаторы, а затем полярные электролитические конденсаторы, соблюдая номинал и полярность, плюсом является длинный вывод, а минусом контакт напротив белой полоски на корпусе, на плате минусовой контакт обозначен заштрихованным полукругом. Для индикации работы усилителя на плате предусмотрено место под светодиод красного цвета, длинную ножку устанавливаем в место, обозначенное треугольником, а минус-короткую ножку в отверстие с полоской рядом.

Шаг четвертый.
Для полноценной работы усилителя требуется питание 12 В. В гнездо подключаем блок питания через штекер и вставляем штекер 3.5 мм Jack с двух сторон, один идет в телефон, другой в усилитель, в гнездо с надписью OUT вставляем штекер от наушников и наслаждаемся качественным звучанием. Регулирование громкости осуществляется поворотом ручки переменного резистора.

Вступление

Рис. 4 Откорректированная под себя схема усилителя

Свою же печатку я тоже подправил, вот финальная версия - рис.5. Все транзисторы поставил под один радиатор (все равно не греются сильно), освободил место под свои доработки.

Рис.5 Финальная версия печатной платы усилителя

Рис.6 Схема блока питания

Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только

Рис.7 Схема блока питания с моими корректировками

Моя печатка на рис. 8

Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только

Рис. 8 Печатка блока питания

Готовый к работе блок питания установленный на шасси представлен на рис.9.

Рис. 9 Блок питания усилителя

Немного о конструкции. Слепыш БП изготовлен из двухстороннего 3-х мм стеклотекстолита, т.к после травления дорожек на обратной стороне осталась медная фольга, решил её не отдирать (противное занятие), будет дополнительная экранировка. Радиатор на два стабилизатора один, опять же от старой материнской платы. В правой части платы присутствует разъем для подключения голубого светодиода (для светодиодов другого цвета нужно уменьшить номинал резистора R1 см. рис. 7). Выходные напряжения выводятся через провода, впаянные непосредственно в плату (синий жгут рис. 9). Трансформатор прикручен к плате шпилькой М6. Размер платы 90х200 мм.

Корпус

Рис.10 Сборка усилителя.

Лицевая и задняя панели изготовлены из листового алюминия, согнутого на станке. Верхняя крышка выполнена из стеклотекстолита. Боковые панели из алюминия прикручиваются в конце сборки к уголкам на шасси и на верхней крышке, они образуют своеобразные ножки.
Собранный усилитель (рис. 11) получился полностью экранированным, винтовые соединения обеспечивают надежный электрический контакт между деталями корпуса. Задняя панель содержит стандартную 3-х контактную вилку от компьютерного БП, и выключатель от туда же.

Рис.11 Собранный прибор

Кратко опишу важные аспекты сборки.

1. Все провода скручены, а те, что идут от блока питания к усилителю экранированы (на всякий случай).
2. ВАЖНО! Корпус блока питания связан с шасси в одной точке, там, где прикручивается трансформатор (поэтому шпилька крепящая трансформатор латунная)
3. ВАЖНО! Гайки разъёмов под наушники на передней панели (на них висит сигнальный корпус) изолированы от передней панели диэлектрическими шайбами.
4. Вал потенциометра электрически связан с корпусом прибора, если этого не сделать при прикосновении к валу потенциометра будут наводки в наушниках.

Наверно многие из вас сталкивались с такой проблемой, когда подключив свои наушники к MP3 плееру или телефону, громкость была недостаточной, иными словами мощности плеера или телефона не хватало для того чтобы обеспечить громкий, чистый звук. И как же быть в этом случае?

Для этого можно собрать усилитель для наушников своими руками. Его схема довольна проста и любой радиолюбитель, неважно, начинающий или опытный сможет сделать его, проявив аккуратность и внимательность.

При создании этого усилителя мне хотелось сделать его необычным, хотелось уйти в сторону от классического пластикового корпуса. Вспомнив что любители моддинга компьютеров часто делают прозрачные корпуса для своих ПК я тоже решил сделать корпус своего усилителя прозрачным. А в качестве изюминки - отказаться от печатной платы и сделать все навесным монтажом.

Разработка схемы велась в программе Eagle . Это классический усилитель на сдвоенном операционнике OPA2107 .

Ниже приведена схема усилителя для наушников своими руками:

Список необходимых деталей для блока питания усилителя:

• Разъем питания;
• Светодиод 5 мм (любого цвета);
• R1LED - резистор номиналом от 1К до 10К (1 Вт);
• CP1, CP2 - электролиты 470 мкФ (на напряжение 35 или 50 Вольт);
• RP1, RP2 - 4,7К (1 Вт);

Список деталей для усилителя:

• IC1 - сдвоенный операционный усилитель OPA2107;
  (примечание - на принципиальной схеме операционный усилитель обозначен как OPA2132, дело в том что вначале я планировал использовать его);
• C1L, C1R - 0.68 мкФ 63 В (для входного аудио сигнала);
• C2, C3 - 0,1 мкФ (пленочные, для стабилизации операционного усилителя);
• R2L, R2R - 100К (0,5 Вт);
• R3L, R3R - 1К (0,5 Вт);
• R4L, R4R - 10К (0,5 Вт);
• R5L, R5R - перемычка (не обязательно);
• Стерео джек - 2 шт;

Так как я решил сделать все навесным монтажом, то я приступил к изготовлению каркаса. Здесь вам понадобятся аккуратность и внимательность, т.к. корпус будет прозрачным и любые недочеты сразу же будут видны.

Для шины питания я использовал одножильный медный провод, 1 мм толщиной, взятый из обрезков кабеля которые использовались для домашней электропроводки.

В качестве блока питания отлично подойдет любой трансформаторный блок питания с напряжением 12 Вольт и выходным током от 300 мА. Желательно использовать трансформаторный БП, так как использование импульсных может привести к наводкам (будет слышен постоянный гул в наушниках).

Для разъема питания я использовал вот такой разъем: (центральный контакт это плюс питания).

Для того чтобы формировать одинаковые выводы резисторов и проводов я использовал обычную отвертку. Вы можете использовать разные диаметры для больших или меньших радиусов.

Немного ниже вы можете увидеть разводку блока питания. На входе у блока питания 12 Вольт, которые затем с помощью делителя напряжения (резисторов RP1 и RP2, по 4.7 кОм) превращаются в +6 Вольт и −6 Вольт. Дело в том, что для операционного усилителя необходимо двухполярное питание. Провод в центре - это так называемая «виртуальная земля», которая ни в коем случае не должна соединятся с настоящей землей (на разъеме питания).

Два больших конденсатора на 470 мкФ 50 Вольт в паре с конденсаторами по 0,1 мкФ необходимы для того, чтобы уменьшить наводки на ОУ и повысить стабильность его работы. Для этого нужно постараться расположить их как можно ближе к выводам ОУ.

Вот еще несколько фотографий с разных ракурсов, на которых видно как я выполнил монтаж.

После того, как вы закончили пайку можно приступить к проверке усилителя. Небольшой совет, для проверки не нужно использовать свои самые классные наушники, достаточно каких-то простых. Дело в том, что если Вы где-то запутались и припаяли детали не по схеме, то вполне возможен такой вариант при котором вы испортите свои наушники. Но надеюсь что при проверке у вас все будет хорошо.

Так как усилитель в дальнейшем будет заливаться эпоксидной смолой, то я решил немного приподнять его, чтобы при заливке он оказался точно по центру корпуса. Для этого я припаял небольшие выводы снизу.

Я подумал что было бы неплохо еще чуть-чуть облагородить дизайн усилителя и поэтому решил распечатать наклейки на аудио разъемы. Я подготовил их в Adobe Photoshop , затем распечатал на тонкой фотобумаге и приклеил к разъемам на двусторонний скотч.

В течении некоторого времени я размышлял над дизайном корпуса и материалом из которого будет сделана форма для заливки. Я остановил свой выбор на 1,5 мм пластике, он отлично режется обычным канцелярским ножом, оставляя при этом очень ровный край.

Затем я разработал форму для заливки, используя все тот-же Eagle . Вырезав все части я приступил к сборке. Для того чтобы облегчить эту процедуру я сначала прихватил все углы с помощью суперклея, затем 2 раза проклеил каждый шов, что обеспечило полную герметичность.

Самый простой способ узнать объем эпоксидной смолы для заливки это залить форму водой, а затем вылить содержимое в чашку и узнать получившийся объем и вес. Конечно, можно измерить объем с помощью линейки - но способ с водой показался мне проще.

Для заливки я использовал прозрачную эпоксидную смолу. Конкретно для этой смолы соотношение отвердителя и смолы должно быть 1: 50. Было довольно сложно отмерить такое малое количество отвердителя, для этого пригодились ювелирные весы. А вообще же, для разных марок эпоксидных смол соотношение отвердителя и смолы различается, смотрите инструкцию.

Смешанную смолу необходимо медленно вливать по стенке формы, для того чтобы избежать появления пузырьков. На картинке ниже видно что при заливке смолы я налил немного больше чем требуется, смола при этом не выливается благодаря поверхностному натяжению. Это нужно потому что эпоксидная смола при затвердевании немного уменьшается в размерах.

При затвердевании эпоксидной смолы происходит обильное выделение тепла (в моем случае температура была 62 градуса). Затем форма накрывается, для того чтобы предотвратить попадание пыли и мусора на поверхность.

Я оставил затвердевать эпоксидную смолу на сутки. По прошествии этого времени она высохла и я приступил к снятию формы. Для этого я использовал ленточную шлифмашину.

Затем с помощью фрезера я сточил фаски и все острые углы.

Для полировки корпуса я сначала использовал наждачную бумагу с зернистостью 600, а окончательную полировку проводил «на мокрую» 1200-й мелкозернистой наждачкой.

Ну и напоследок вот еще несколько фотографий готового усилителя для наушников своими руками:

Теперь вы знаете, как сделать усилитель для наушников своими руками.

В этой статье мы предлагаем вашему вниманию принципиальную схему, а также печатную плату формата LAY6 стерео усилителя для высококачественных наушников, сопротивление которых может быть от 32 до 600 Ом. Усилитель работает в классе А. Схема одного канала показана ниже:

Питание усилителя осуществляется от двуполярного источника, собранного на двух интегральных стабилизаторах 78L12 и 79L12, расположенных на одной плате с усилителем. Принципиальная схема блока питания приведена далее:

Микросхемы стабилизаторов напряжения установлены на небольшие радиаторы, но, в принципе, они и так не особо греются, потому что ток потребляемый схемой не велик, и составляет примерно 250...260 мА, а ток покоя одного канала в пределах 125 мА.

Печатная плата LAY6 формата показана на следующем рисунке:

Фото-вид LAY6 формата печатной платы:

Печатная плата рассчитана на изготовление ее на одностороннем фольгированном стеклотекстолите размером 124 х 112 мм.

Все резисторы, примененные в семе, мощностью 0,25 Ватт. VD3 – это стабилитрон с напряжением стабилизации 2,7 Вольта. TRIM – это подстроечный резистор номиналом 10 кОм. Вместо транзистора 2N2907 можно поставить 2N3906 или 2N4403. Транзистор 2N2222 допустимо поменять на отечественный КТ3117А. Неполярный входной конденсатор емкостью 1mF допустимо заменить пленочными 0,47...0,68mF. Конденсаторы 220pF, 330pF и 100n – керамические. Выходные транзисторы TIP41, вместо которых можно попробовать поставить КТ819А,Б, установлены на небольшого размера раздельные радиаторы, но если вы надумаете установить их на общую, например, алюминиевую пластину, не забудьте об изоляции коллекторов (слюда, изолирующие втулки, термопаста). Светодиод в блоке питания установлен как индикатор включения усилителя, применен обычный АЛ307БМ. Трансформатор для блока питания должен иметь вторичную обмотку 24 Вольта с отводом от середины, то есть 2 по 12, и обеспечивать ток порядка 0,5 А.

Скачать принципиальную схему усилителя для наушников, а также печатную плату формата LAY6 можно одним файлом с нашего сайта. Размер архива – 1,5 Mb.

19.05.2019

Вернёмся к правильной установке конденсатора C10. Дело в том, что в сети попадаются разные варианты установки этой полярной ёмкости, как плюсом на общий провод, так и минусом. Так же на Алиэкспресс можно приобрести готовую плату, где C10 установлен минусом на GND, поэтому мы с нашим другом сайта Евгением решили выяснить какое положение этого электролита в схеме правильное, а пришли мы к такому выводу: выяснили что оба этих варианта не правильные, в этой цепи должен стоять неполярный электролит. На этом конденсаторе отсутствует постоянное напряжение при условии что на выходе усилителя выставлен ноль. Постоянное напряжение на нем может появиться той полярности в какую сторону сместится сигнал относительно нуля на выходе. К полярному конденсатору можно прикладывать переменное напряжение при условии что к нему уже приложено постоянное напряжение и оно выше чем прикладывается переменное, в этой схеме такое условие не соблюдается и к этому конденсатору прикладывается только переменка входного сигнала.
Если рассматривать схему этого усилителя с однополярным питанием, то но этом конденсаторе будет половина напряжения питания,а прикладываемая переменка входного сигнала меньше напряжения на нём и в этом случае там допустимо ставить полярный электролит.

Печатную плату LAY6 подкорректировал, теперь емкость C10 состоит из двух последовательно соединенных полярных конденсаторов 220mF/25V, соединенных одноименными полюсами вместе, таким образом получается неполярная емкость 100mF. Вид лейки ниже:

Предыдущую плату из архива удалять не стал, просто добавил вариант с неполярной емкостью, то есть теперь в архиве две лейки. Пользуйтесь.

Схема усилителя для наушников, которая точно заслуживает внимания. Тут и удвоенный выходной ток и отсутствие разделительных конденсаторов на пути сигнала. При этом схема усилителя для наушников очень проста и понятна.

Обновлено : Из схемы убран входной разделительный конденсатор. Изменены номиналы входных резисторов.

Схема усилителя для наушников

Регулярные скитания по по бескрайним просторам помойки кладезя знаний - интернету, привели к интересной находке. Это был PDF файл от компании Burr Brown. Который воодушевил меня создать усилитель для наушников на ОУ. С языка потенциального врага, его название дословно можно перевести следующим образом: Удвоение выходного тока в нагрузку двумя аудио ОУ OPA2604 .

Файл состоит из двух страниц, где ценность представляет только первая. Представленная там схема усилителя для наушников была перерисована и избавлена от лишних умных надписей.

Знакомьтесь, это будущее сердце нашего усилителя. А если быть точнее — это схема одного канала. Каналов у нас будет 2, а значит потребуется два сдвоенных операционных усилителя (ОУ ).

Резисторы R3 и R4 сопротивлением по 51 Ом нужны чтобы защитить выходы операционных усилителей.

В чем «фишка» этого усилителя?

Схема совсем не нова, и известна еще из даташитов 90-х годов. Но интересность схемы заключается в том, что оба ОУ усиливают один и тот же сигнал. Но это не мостовое включение. Выходные сигналы обоих ОУ находятся в фазе, а их выходные токи складываются.

Такое включение решает проблему малого выходного тока многих ОУ. Это заметно увеличивает количество ОУ, которые могут быть использованы в усилителе. Теперь достаточно, чтобы каждый операционный усилитель мог обеспечивать выходной ток в 35-40 мА, вместо 70-80 в случае одного ОУ на канал.

Максимальное значение выходного тока всегда приводятся в даташитах на ОУ.

Коэффициент усиления

Коэффициент усиления сигнала определяют резисторы R1 и R2 . Его точное значение определяется формулой:

K= 1+ R2/R1

Если ориентироваться на линейный выход с уровнем сигнала в 1 Вольт, то для большинства наушников коэффициента усиления равного трем будет вполне достаточно. На три и будем ровняться.

Желательно, чтобы резисторы, задающие коэффициент усиления, имели точностью не хуже ±1% . Зачастую в магазинах не слишком большой выбор прецизионных резисторов. Но в данном случае можно обойтись резисторами одного номинала.

В закромах шкафа были найдены прецизионные резисторы по 7,5 кОм которые и стали резистором R1 . В качестве R2 два резистора по 7,5 кОм были включены последовательно. Аналогично можно сделать, включив параллельно два резистора по 15кОм в качестве R1 , и один резистора на 15кОм в качестве R2 .

Для изменения коэффициента усиления лучше менять резистор R2 . Для схем на ОУ обычно рекомендуется использовать резисторы номиналом 1÷100 кОм. Резистор R1 будет выполнять еще одну важную функцию, поэтому желательно использовать 7.5кОм .

Доводим схему до ума

Представленная в документе схема несколько неполная и отражает лишь самое главное. Для нормально работы следует дополнить схему входными цепями, а так же параллельно резистору R2 следует добавить конденсатор небольшой емкости. Он нужен для исключения самовозбуждения ОУ.

Для начала не будем изобретать велосипед и позаимствуем входную цепь у усилителя для наушников FiiO Olympus E10. В таком случае схема нашего усилителя примет следующий вид:

На схеме обозначены ножки для сдвоенного операционного усилителя в корпусе DIP8. Схема полностью рабочая и ни в какой настройке не нуждается.

Выкинем конденсатор со входа

ОУ одинаково хорошо усиливает как переменное так и постоянное напряжение. Конденсатор(C1 ) нужен для того, чтобы отсекать постоянное напряжение по входу. С одной стороны — нормальные источники сигнала не дают постоянку на выходе. С другой стороны, если она вдруг будет, то ее нужно отсекать. А то и наушники можно спалить.

Но народ активно не желает видеть лишние конденсаторы в пути сигнала, поэтому будем выкручиваться.

Перечитывая в очередной раз «Искусство схемотехники » Хоровиц и Хилла, обнаружил то, что искал. Чтобы получить усилитель переменного тока, необходимо включить конденсатор, аналогичный C1 , последовательно с резистором R1.

В таком случае обратная связь ОУ будет работать только по переменке и необходимость в конденсаторе на входе у нас отпадет. Поэтому можно смело переместить C1 со входа усилителя в цепь обратной связи ОУ.

Образовавшаяся (R1 , С1 ) будет отсекать как постоянное напряжение так и инфра-низкие частоты (<10Гц ). Они не несут полезной информации, но значительно нагружают усилитель по току.

Так же такое включение конденсатора уменьшит напряжение разбаланса ОУ по входам. А оно, к слову, тоже усиливается и подмешивается в выходной сигнал. При этом конденсатор в цепи обратной связи практически не влияет на звук, в отличие от конденсатора на входе. Вообщем одни полюсы от такой перестановки.

Входные резисторы

Удаление конденсатора со входа вынудило пристальнее присмотреться к резисторам R5 и R6, оставшимся на входе. А зачем они вообще нужны и как их рассчитать?.

Резистор R5 называется компенсирующим и необходим для обеспечения равенства сопротивлений между каждым из входов и землей. Его величина определяется как параллельное сопротивление резисторов R1 и R2 .

Однако у нас последовательно с R1 стоит конденсатор С1. Сопротивление конденсатора зависит от частоты и складывается с сопротивлением резистора. Сопротивление конденсатора на какой-то частоте определяется из соотношения:

R С = 1 / (2 × π × F × C) ,

Где F в Гегрцах, С в Фарадах, а R С в Омах

Для определения сопротивления R5, сначала были рассчитаны значения сопротивлений конденсатора емкостью 2,2 мкФ на частотах 20Гц и 20кГц. Затем для обоих случаев были рассчитаны величины компенсирующих резисторов. Оказалось, что сопротивление резистора R5 должно лежать между 8.91 кОм (для 20 Гц ) и 6.81 кОм (для 20кГц ). Не долго думая воткнул 7,5 кОм.

Конденсатором мы развязали инвертирующий вход усилителя с землей по постоянке. Но ОУ должен иметь связь с землей как по переменному, так и по постоянному току. Для этого и служит резистор R6 . Его величина была выбрана равной 75 кОм. Но можно поставить и 100 кОм. Меньше 75кОм, при переменнике в 50 кОм я бы не советовал ставить. Вместе с резистором R5 они начнут шунтировать входной переменный резистор.

На схеме так же был несколько изменен выход. Номиналы R3 и R4 были снижены до 10 Ом, а последовательно с ними включен резистор R7 с таким же сопротивлением. Это должно обеспечить лучшее суммирование выходных сигналов.

Питания усилителя

Для звука очень важно качество питания. Данная схема рассчитана на двухполярное напряжение питания. Это избавляет нас от необходимости добавлять лишние детали в звуковой тракт, и в целом лучше для звука.

Сегодня существуют ОУ работающие от ±1.5В, но большинство операционников работают при двухполярном напряжении питания от ±3В до ±18В. Оптимальным можно назвать напряжение в ±12В, которое входит в пределы питания большинства ОУ.

Точные значения максимального напряжения питания следует смотреть в документации на конкретные микросхемы.

Качество компонентов

Не обязательно сразу закупать дорогие детали. Для начала можно поставить что-то из ассортимента ближайшего магазина радиодеталей, а постепенно заменить их более качественными компонентами. Плата будет работать на любых деталях.

Конденсатор С1 должен быть неполярным. Лучше полипропиленовый или пленочным. Конденсатор С2 лучше использовать керамический. Точность конденсаторов не очень важна. но лучше использовать с точностью не хуже 5%.

Цены на операционные усилители лежат в широких пределах и не всегда дороже значит лучше для звука. Для начала можно будет установить что-то недорогое и доступное, например любимую многими NE5532(0.3$). Очень желательно чтобы она была производства Филлипс.

В последствии с заменой ОУ можно будет играться сколько хотите. Если рассматривать ОУ классом повыше, то для звука хорошо себя зарекомендовали OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397….

Не рекомендую заказывать микросхемы с АлиЭкспресс и в прочих китайских магазинах. Довольно много отзывов, в которых люди сообщают, что микросхемы не оригинальные. Да, ОУ будет работать, как ему и положенно, но это может быть совсем не OPA2134, который вы заказывали, а довольно дешевая TL061 с надписью OPA2134…

Заключение

Полученная схема усилителя, собранная на OPA2132 и работающая даже при напряжении питания ±5В свободно раскачивает достаточно тугие Sennheiser HD380 Pro.

Не люблю описывать звук субъективными терминами вроде «высокие стали хрустальными» или «басы теплыми», скажу лишь то, что при использовании хорошего ОУ, этот усилитель для наушников обладает достаточным запасом громкости и выходной мощности. При этом он не требует никакой настройки и использует минимум деталей, обеспечивая при этом достойное качество звука.

Рассмотренная схема привела к идее создания портативного усилителя для наушников. Так придумался . Суть которого заключается в создании законченной конструкции портативного усилителя для наушников своими руками с нуля.

Материал подготовлен исключительно для сайта