Качественный усилитель для наушников. Самодельный усилитель к наушникам

Усилитель был собран под влиянием хороших отзывов про микросхемы TPA6120. Было сделано сразу два экземпляра, потому что хотелось проверить, является ли обоснованным мнение о важности пассивных радиоэлементов, влияющих на звучание усилителя. Один с дорогими подобранными деталями, второй из "мусора".

Схема усилителя

Результаты соответствуют прогнозам. Никакой разницы не слышно. Так что желающие изготовить усилитель на TPA6120 могут спокойно строить схему из дешевых деталей. Проверялось на NE5532, OPA 2134, OPA2604, TL082.

Индикатор уровня

R1-2 = 10Kohm
R3-4 = 10Kohm
R5-8-9 = 1Kohm
R6 = 330Kohm
R7 = 62Kohm
C1 = 100uF 25V
C2-5 = 10uF 25V
C3-4 = 100nF 100V
C6 = 1uF 25V
D1-19 = LED 3
D20-21 = 1N4148
IC1 = TL 072
IC2 = LM3915
IC3 = LM3916
TR1 = 47Kohm

Индикатор в виде 2-х полос на зеленых и красных светодиодах. Он радует глаз с одной стороны и заполняет место на передней панели УНЧ с другой. При наладке пришлось уменьшить питание светодиодов, потому что они слишком ярко светили.

Блок питания

Усилитель питается напряжением +/-12 В, регулируемый блок питания собран на LM317, LM337. Сопротивлением 32 Ома наушники легко подключить, хуже будет с сопротивлением 300 Ом или больше. Регулировка тембра звука должна быть или на качественных микросхемах, либо ничего не ставьте по тембрам вообще. Жаль будет портить параметры этого усилителя низкокачественным регулятором НЧ-ВЧ.

Некоторые операционные усилители не могут быть запитаны напряжением выше чем +/-12 В. А TPA6120 требуют напряжение +-16V, именно поэтому решено было ввести возможность регулировки для настройки. Хотя лучше отказаться от LM-ок вообще.
Корпус от старого тюнера СТВ, передняя панель - это кусок пластика покрашенный лаком из баллончика. Все детали были в наличии, только TPA6120 пришлось купить. Проверялся УНЧ с наушниками Sennheiser HD202, HD595, Philips SBCHP1000.

Высокотехнологичный корпус из изоленты. Изначально плату делал под термоусадочную трубку - но буквально миллиметра не хватило, не влезло. Ну, тем не менее, мне нравится.

Цена вопроса

Кусочек одностороннего текстолита: 2 рубля
MAX9724 - 7.78 рублей
4 резистора - 0.07*4 = 0.28 рубля
Конденсаторы - 0 (даже если покупать, ~30 рублей макс.)
Разъемы - 0 (если покупать, ~20-30 рублей)
Изолента для хайтек корпуса - 1 рубль

Итого - это ровно 11.06 рубля для меня, и порядка 61.06 рублей если все покупать:-)

Результаты

Конечно, я сразу наткнулся на известную проблему: при работе с аудио к одной земле нельзя подключаться в двух местах (земля USB и земля звукового разъема). В этом случае по земле пролазят помехи, которые отфильтровать невозможно, и никакой стабилизатор питания тут не поможет. (проблема в том, что у USB - свой уровень земли, у звука - свой, и у нашей платы свой. В зависимости от потребляемого тока земля приподнимается везде по разному и это дает неустранимую помеху).

Решить эту проблему можно или избавившись от звукового подключения (USB DAC) или от питания (аккумулятор или другой блок питания). Использование блока питания с USB выходом меня полностью устроило в связи с тем что они везде есть и стандартны.

Конечный результат - выше любых ожиданий. Никаких нареканий на качество, абсолютный 0 шума, комфортный уровень громкости - от 22 до 40%, и запас для «вытягивания» тихих записей. Звук смачнее (главное помнить, что басы тут от 0Гц) и все такое, да и вообще - аудиодевайсы сделанные своими руками всегда особенно хорошо звучат:-)

От готовых китайских девайсов (вроде того-же FiiO E3) отличает более низкая цена (sic!), сборка с комплектующими «с запасом», отсутствие конденсаторов в аудио тракте, большая мощность при работе с высокоомными наушниками (300 Ом) за счет более высокого напряжения питания ну и качество звука в теории обещает быть выше (на практике я бы вероятно не услышал разницы).

PS. Как я выше упоминал - усилитель нужен не для того чтобы портить себе слух сверхвысокой громкостью (не говоря уже о порванных наушниках ), а для раскачки «тяжелых» наушников с низкой чувствительностью, если выход звуковой карты слишком дохлый. Ну и тихие записи / фильмы вытягивать без софта…

PS2. Отрыв плюсов от «добавлено в избранное» в 4 раза, рекорд:-)

Из доступных материалов. Каждому знакома ситуация, когда необходимо немного увеличить громкость. Например, от телефона или компьютера, чтобы можно было слушать комфортно музыку или же беседовать. Проблема в том, что в продаже не всегда можно встретить маломощный усилитель, который смог бы удовлетворить ваши потребности. Поэтому нужно изготовить его самостоятельно. Благо, это делается очень просто.

Конструкция на транзисторах

Она окажется простой, но привередливой - многое зависит от параметров резисторов и конденсаторов, используемых в конструкции. Кроме того, транзисторная схема получится довольно громоздкой. Но это не так уж и страшно. Как правило, используется простейшая двухкаскадная схема усилителя, в которой всего два транзистора. Зачастую это КТ 315 или подобные. Эти транзисторы завоевали популярность у радиолюбителей. Из них можно сделать абсолютно всё, в том числе и усилитель для наушников своими руками.

Вот только есть недостатки у таких конструкций. Нужно точно подбирать напряжения питания эмиттера, базы и коллектора. Обратите внимание на то, что к базе, например, подходит два типа напряжений:

Положительное (через сопротивление от плюса питания).
Отрицательное (через сопротивление от минуса питания).

Главное - точно подобрать резисторы, чтобы обеспечить минимально необходимое значение напряжения на базе.

Усилитель на микросхемах

Вышеописанная конструкция довольно требовательна и в плане питания. Необходимо свыше 5 Вольт, чтобы она работала стабильно. А вот если применить небольшую микросхему, например, TDA 2822, вы получите следующие характеристики устройства:

Напряжение питания может колебаться в интервале: от 1,8 до 15 В.
Выходная мощность - не более 1,5 Вт.

А вся конструкция поместится на маленькой печатной плате. Корпус устройства будет очень маленьких размеров - примерно чуть больше, чем две пальчиковые батарейки, которые будут использоваться для питания всей схемы. Кроме того, к этому усилителю можно подключить небольшие динамики. Он без труда будет работать с ними.

Детали для усилителя

Чтобы изготовить качественный и простой усилитель для наушников, вам необходимы следующие материалы:

Микросхема - TDA 2822.
Переменный резистор - 10 кОм.
Постоянные номиналами 4,7 кОм - 2 штуки; 10 кОм - 1.
Электролитические конденсаторы 10 мкФ - 2 единицы.
Плёночные конденсаторы (неполярные) ёмкостью 100 нФ - 3 штуки.
Два гнезда - 3,5 мм.
Батарейки.
Небольшой кусок фольгированного материала.
Подходящий корпус.

Намечаете расположение деталей на плате и рисуете дорожки. Покрываете их лаком или же пользуетесь распечаткой рисунка на лазерном принтере. Об этом стоит поговорить отдельно.

Печатная плата

Главное - это сделать печатную плату. Только в этом случае будет стабильно и качественно работать портативный усилитель для наушников. Своими руками сделать качественную плату можно без особого труда. Для этого вам потребуется программа для рисования подобных устройств. Можно даже за неимением таковой воспользоваться стандартным приложением Paint. Только важно соблюдать все размеры. Рисуете расположение дорожек и выводов всех элементов, затем необходимо распечатать полученное изображение на глянцевой бумаге.

Вот тут-то и пригодятся различные проспекты, которые бесплатно выдают на улице и в магазинах. Печатаете с максимальной степенью жирности. Бумага должна пропитаться тонером. Чтобы сделать усилитель для наушников своими руками, вам нужна качественная плата. Поэтому закрепляете со стороны фольги глянцевую бумагу, чтобы она плотно прилегала. Хорошо прогретым утюгом нужно водить несколько минут по плате. Благодаря этому тонер с бумагой прилипнет к фольге. Конечно, плату нужно обезжирить перед началом работ. Вот и всё. Теперь остаётся лишь избавиться от бумаги. Тёплой водой смываете её, а тонер остаётся на поверхности фольги.

Готовите раствор хлорного железа. Это оптимальный вариант для травления печатных плат. Погружаете в раствор свою заготовку - через несколько минут вся лишняя медь уничтожится (если концентрация раствора хорошая). Если нет - придётся подождать. После сверлите отверстия под элементы, покрываете дорожки оловом и приступаете к монтажу. Последний шаг - подключение проводов питания. Делаете это только после того, как убедитесь окончательно в правильности монтажа.

Если вы являетесь счастливым обладателем лампового усилителя , то, скорее всего, при желании послушать любимые композиции единолично, через наушники, вы сталкиваетесь с неудобством, вызванным отсутствием выхода на головные телефоны.

Да и обладателям дорогих или не очень смартфонов и планшетов тоже приходится несладко — эти аппараты чаще всего не в состоянии раскачать качественные высокоомные наушники . Поэтому любимые композиции звучат совсем не так, как на профессиональной аппаратуре.

Конечно, если вы истинный меломан и музыка для вас дороже денег, то вас ни что не остановит от покупки предварительного усилителя за 6000 $, усилителя для наушников за 5000$ и самих наушников за 2000$. И погрузиться в нирвану... Однако, если ситуация с деньгами не такая радужная, или вы любите всё делать своими руками, то, оказывается, можно собрать высококачественный усилитель для наушников всего за... 30$.

А зачем он вам???

А нужен ли вам прецизионный усилитель? Это зависит от ваших музыкальных пристрастий и привычек. Если вы привыкли слушать музыку «на бегу», то есть с портативных устройств на прогулке, пробежке, в тренажерном зале и других подобных местах, то описываемый ниже проект не для вас. Просто постарайтесь подобрать к своему аппарату максимально подходящие по характеристикам и звучанию наушники.

Точно также следует поступить, если вы любите музыкальные стили, где присутствуют сильные искажения сигнала, типа рока, хеви-металла и подобные.

Тем не менее, если вы предпочитаете слушать музыку в тихой уютной обстановке у себя дома или в офисе, и ваши вкусы тяготеют к живой и натуральной музыке типа классической, джазовой, или чистому вокалу, вот тогда вы сможете по достоинству оценить качество звучания и точность связки прецизионный усилитель плюс высококачественные наушники.

Варианты

Допустим, вы решили, что усилитель для наушников вам необходим. Каков следующий шаг? В Интернете можно найти массу проектов с использованием вездесущего LM386 . Микросхема стала популярной благодаря высокой надёжности, низкой стоимости, возможности работать с однополярным питанием и малому количеством внешних элементов. Такие усилители обычно хорошо справляются с недорогими наушниками, но все эти достоинства меркнут, если сравнить уровень шумов и искажений LM386 и хорошо спроектированного усилителя на дискретных элементах или на специализированных микросхемах.

Если у вас найдётся около 30$ и не пугает работа с элементами для поверхностного монтажа (SMD-элементы), то представленный здесь проект именно то, что нужно.

Идеи и схема

При проектировании данной схемы брались в расчёт следующие моменты:

Усилитель должен работать с относительного высокоомным выходом лампового предусилителя или усилителя электрогитары. Другими словами, входное сопротивление должно быть легкоперестраиваимое для источников с разным выходным импедансом.
малое количество компонентов. Поэтому были выбраны микросхемы вместо транзисторов.
небольшие усиление и мощность. Требуется раскачать чувствительные динамические наушники , а не акустическую систему.
усилитель должен справляться с высокоомными наушниками. Автор использует Sennheiser HD 600 (сопротивление 300 Ом).
получить максимально низкие шумы и искажения.

Принципиальная схема прецизионного усилителя для наушников представлена на рисунке:

Увеличение по клику

При разработке этой конструкции рассматривались микросхемы таких производителей как National Semiconductor, Texas Instruments и другие. Масса полезной информации была найдена на ресурсах Headwize и форумах DiyAudio.

В результате, выбор пал на прецизионный драйвер для наушников от Texas Instruments TPA6120A2 и операционные усилители AD8610 отAnalog Devices для входного буфера.

Схема получилась относительно простой, с двухполярным питанием. Если вы уверены в отсутствии постоянной составляющей на выходе вашего источника сигнала, то разделительные конденсаторы (С24 и С30) могут быть исключены из тракта с помощью перемычек Н1 и Н2.

Блок питания обеспечивает на выходе напряжения ±12В при нагрузке до 1А. Его схема представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Часто в аудиофильских конструкциях стоимость блока питания в несколько раз превышает стоимость самой усилительной части. Здесь получилось немного лучше — стоимость элементов для блока питания составляет примерно 50$ и самые дорогие элементы здесь трансформатор и электролитические конденсаторы. Можно немного сэкономить, если заменить тороидальные трансформатор на обычный Ш-образный, отказаться от светодиодов и предохранителей на выходе блока.

Была опробована версия с отдельными стабилизаторами для каждого канала TPA6120A2 (микросхема имеет отдельные выводы питания для каждого канала). Разницу ни услышать, ни измерить не удалось, что позволило существенно упростить блок питания.

Так как все, используемые в усилителе микросхемы, имеют низкую чувствительность к шумам и помехам по цепям питания, а также высокий уровень подавления синфазных помех, то применение в блоке питания типовых интегральных стабилизаторов оказалось достаточным для получения высоких характеристик.

TPA6120A2

Микросхема TPA6120A2 от Texas Instruments представляет собой высококачественный усилитель для наушников высокой верности. В ней используется архитектура усилителя с дифференциальным входом, несимметричным выходом и обратной связью по току. Именно благодаря в большей мере последней получаются низкие искажения и шум, широкая полоса частот, высокое быстродействие.

Микросхема содержит два независимых канала с отдельными выводами питания. Каждый канал имеет характеристики:

выходная мощность 80 мВт на нагрузке 600 Ом при питании ± 12В при уровне искажений+шум 0,00014%
динамический диапазон более 120 дБ
уровень сигнал/шум 120 дБ
диапазон напряжения питания: ± 5В до ± 15В
скорость нарастания выходного напряжения 1300В/мкс
защиту от короткого замыкания и перегрева

Для сравнения уровень искажения+шум у «народной» микросхемы LM386 составляет 0,2%. Хотя, конечно, высокие параметры ещё не гарантируют качественно звучания. Для получения максимального результата надо учесть рекомендации производителя по выбору внешних элементов и топологии печатной платы. Всё это можно найти в технической документации на данную микросхему.

AD8610

Микросхема AD8610 от Analog Devices представляет собой операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, что даёт низкое напряжение смещения и дрейфа, низкий уровень шумов, малые входные токи. По уровню шума и скорости нарастания выходного напряжения эти операционные усилители отлично гармонируют с TPA6120A2.

Однако, не поленитесь и попробуйте их заменить другими ОУ. По расположению выводов AD8610 совместимы с другими аудиофильскими микросхемами. Тем более, что многие меломаны утверждают, будто слышат разницу в звучании ОУ!

Пассивные компоненты

Не все резисторы одинаковые! И если вам позволяет бюджет, используйте в данной конструкции металлоплёночные резисторы, которые несколько дороже, но имеют ниже шумы и выше стабильность. При желании сэкономить металлоплёночные резисторы следует поставить хотя бы во входных цепях (у AD8610), где чувствительность к шумам самая высокая.

Конденсаторы на пути сигнала С23, С24, С29, С30 лучше поставить плёночные. Конденсаторы по цепям питания микросхем производитель рекомендует керамические.

Основное требование к сигнальным разъёмам — надёжный контакт. В своей конструкции автор использовал обычный «джек» для подключения наушников и позолоченные RCA-разъёмы с тефлоновой изоляцией для подключения сигнального кабеля.

На принципиальной схеме показан вариант усилителя для работы от лампового предварительного усилителя, в котором осуществляется регулировка громкости. Если конструкцию предполагается сделать более гибкой и универсально, то, конечно, на входе желательно предусмотреть свой регулятор громкости. Для достижения максимального качества и чтобы не ухудшить характеристики усилителя здесь следует применить качественный потенциометр.

Бюджетной версией может быть изделия фирмы Alpha или RadioShack стоимостью около $3. За 40$ можно приобрести уже изделие аудиофильского класса от ALPS. Наилучшим решением будет использование галетного аттенюатора от DACT или GoldPoint. Их стоимость составляет примерно 170$. Кстати, на eBay можно найти подобные аттенюаторы китайского производства всего за 30$. Номинал потенциометра может быть в пределах 25-50кОм. Использование шагового аттенюатора кроме удобства регулировки громкости дополнительно гарантирует идентичность регулировки в обоих стереоканалов, что в усилителе для наушников особенно важно.

Конструкция

Все элементы конструкции (кроме силового трансформатора) размещаются на одной печатной плате. Если вы решите использовать внешний блок питания или собрать его по другой схеме, около 70% печатной платы останутся свободными.

Схема расположения элементов представлена на рисунке:

Увеличение по клику

На рисунке представлен чертёж печатной платы со стороны деталей:

Увеличение по клику

На рисунке представлен чертёж нижней стороны печатной платы:

Увеличение по клику

Чертежи печатных плат в народном формате SLayout можно забрать

Главная особенность монтажа: на корпусе с нижней стороны TPA6120A2 есть контактная площадка примерно 3×4мм. Она должна быть припаяна к площадке на печатной плате под микросхемой, которая служит теплоотводом.

Фотография готовой конструкции:

При первом включении следует вынуть два предохранителя на выходе источника питания и убедиться в его работоспособности. Если выходные напряжения в норме, верните предохранители на место. Сам усилитель в наладке не нуждается.

Разместить плату можно в корпусе подходящих размеров, желательно металлическом для экранирования от внешних помех.

Заключение

Субъективно усилитель звучит на одном уровне с профессиональным студийным оборудованием. При сравнении с LM386 эта конструкция показала более ровное, чистое и детальное звучание.

Схема получилась довольно гибкой и легко настраиваемой под различные нужды. Так, например, сам автор собрал два экземпляра усилителя. Один по приведённой схеме для эксплуатации совместно с ламповым предусилителем. Второй экземпляр был рассчитан на работу со смартфоном и гитарным усилителем, потому был дополнен на входе фильтром высокочастотных помех и регулятором громкости. Кроме того, для повышения усиления (смартфон выдавал недостаточный уровень сигнала) были изменены номиналы резисторов R6 и R14 на 2кОм.

Изменяя номиналы этих резисторов, вы можете менять коэффициент усиления в широких пределах.

Вариант печатной платы усилителя от наших «друзей-марсиан», рассчитанный на установку элементов в «стандартных» корпусах (используемых в конструкции микросхем в DIP-корпусах не существует):

Анимированная демонстрация платы во всех ракурсах

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 второй.
Для того, чтобы радиодетали не выпали при пайке загинаем их выводы с обратной стороны платы. Далее закрепляем плату в приспособлении для пайки "третья рука" и наносим флюс на контакты, после чего припаиваем выводы при помощи паяльника и припоя. Удаляем излишки выводов при помощи бокорезов. При удалении выводов бокорезами будьте аккуратны, так как можно нечаянно удалить дорожку с платы.

Затем устанавливаем остальные компоненты, а именно переменный резистор, гнездо подключения питания, две панельки под микросхемы, ориентируясь по ключу на корпусе и плате в виде выемки, а также гнезда для подключения входа и выхода звука.

Припаиваем компоненты, для лучшей пайки наносим флюс. Также удаляем лишнюю часть выводов бокорезами.

После пайки получается такая плата.

Удаляем остатки флюса с платы при помощи щетки и растворителя 646 или бензина "калоша". Вот так выглядит чистая плата.

Шаг третий.
Теперь устанавливаем в специальные панельки микросхемы согласно ключу на корпусе и плате.

Далее переходим к сборке корпуса, сначала примеряем его на плате и удаляем защитные пленки с частей корпуса. К нижней части прикручиваем стойки с резьбой в четыре отверстия при помощи крестовой отвертки.

Далее устанавливаем на стойки плату с боковой панелью с отверстиями под гнезда подключения.

После этого собираем остальные части и прикручиваем верхнюю крышку при помощи винтов.

На этом усилитель для наушников можно считать готовым, осталось его протестировать.

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.

На этом у меня все, данный кит-набор будет полезен тем, кто хочет усилить звук в своих наушниках, если родного предусилителя устройства не хватает, а также даст немного опыта в сборке радиоконструкторов.

Всем спасибо за внимание и творческих успехов.

Купить Kit-набор на Aliexpress