1. Схема підсилювача для навушників
2. У чому «фішка» цього підсилювача?
3. Коефіціент посилення
4. Доводимо схему до розуму
5. Викинемо конденсатор зі входу
6. вхідні резистори
7. харчування підсилювача
8. якість компонентів
9. висновок

Схема підсилювача для навушників, яка точно заслуговує на увагу. Тут і подвоєний вихідний струм і відсутність розділових конденсаторів на шляху сигналу. При цьому схема підсилювача для навушників дуже проста і зрозуміла.

Оновлене [30.02.2019]: Зі схеми прибраний вхідний розділовий конденсатор. Змінено номінали вхідних резисторів.

Схема підсилювача для навушників

Регулярні поневіряння по по безкрайніх просторах смітника криниці знань - інтернету, привели до цікавої знахідки. Це був PDF файл від компанії Burr Brown. Який надихнув мене створити підсилювач для навушників на ОУ. Мова оригіналу потенційного ворога, його назва дослівно можна перекласти наступним чином: Подвоєння вихідного струму в навантаження двома аудіо ОУ OPA2604.

завантажити: Double the output current to a load with the dual OPA2604 audio op amp

Файл складається з двох сторінок, де цінність представляє тільки перша. Представлена ​​там схема підсилювача для навушників була перемальована і врятована від зайвих розумних написів.

Знайомтеся, це майбутнє серце нашого підсилювача. А якщо бути точніше - це схема одного каналу. Каналів у нас буде 2, а значить потрібно два здвоєних операційних підсилювача (ОУ).

Резистори R3 і R4 опором по 51 Ом потрібні щоб захистити виходи операційних підсилювачів.

У чому «фішка» цього підсилювача?

Схема зовсім не нова, і відома ще з даташітов 90-х років. Але цікавість схеми полягає в тому, що обидва ОУ підсилюють один і той же сигнал. Але це не мостове включення. Вихідні сигнали обох ОУ знаходяться в фазі, а їх вихідні струми складаються.

Таке включення вирішує проблему малого вихідного струму багатьох ОУ. Це помітно збільшує кількість ОУ, які можуть бути використані в підсилювачі. Тепер досить, щоб кожен операційний підсилювач міг забезпечувати вихідний струм в 35-40 мА, замість 70-80 в разі одного ОУ на канал.

Максимальне значення вихідного струму завжди наводяться в даташітах на ОУ.

Коефіціент посилення

Коефіцієнт посилення сигналу визначають резистори R1 і R2. Його точне значення визначається формулою:

K = 1 + R2 / R1

Якщо орієнтуватися на лінійний вихід з рівнем сигналу в 1 Вольт, то для більшості навушників коефіцієнта посилення рівного трьом буде цілком достатньо. На три і будемо рівнятися.

Бажано, щоб резистори, що задають коефіцієнт посилення, мали точністю не гірше ± 1%. Найчастіше в магазинах не надто великий вибір прецизійних резисторів. Але в даному випадку можна обійтися резисторами одного номіналу.

У засіках шафи були знайдені прецизійні резистори по 7,5 кОм які і стали резистором R1. Як R2 два резистора по 7,5 кОм були включені послідовно. Аналогічно можна зробити, включивши паралельно два резистора по 15кОм як R1, і один резистора на 15кОм як R2.

Для зміни коефіцієнта посилення краще міняти резистор R2. Для схем на ОУ зазвичай рекомендується використовувати резистори номіналом 1 ÷ 100 кОм. Резистор R1 буде виконувати ще одну важливу функцію, тому бажано використовувати 7.5кОм.

Доводимо схему до розуму

Представлена ​​в документі схема кілька неповна і відображає лише найголовніше. Для нормально роботи слід доповнити схему вхідними ланцюгами, а так само паралельно резистору R2 слід додати конденсатор невеликої ємності. Він потрібен для виключення самозбудження ОУ.

Для початку не будемо винаходити велосипед і запозичимо вхідний ланцюг у підсилювача для навушників FiiO Olympus E10. В такому випадку схема нашого підсилювача прийме наступний вигляд:

На схемі позначені ніжки для здвоєного операційного підсилювача в корпусі DIP8. Схема повністю робоча і ні в який налаштуванні не потребує.

Викинемо конденсатор зі входу

ОУ однаково добре підсилює як змінне так і постійна напруга. Конденсатор (C1) потрібен для того, щоб відсікати постійна напруга по входу. З одного боку - нормальні джерела сигналу не дають постоянку на виході. З іншого боку, якщо вона раптом буде, то її потрібно відсікати. А то і навушники можна спалити.

Але народ активно не бажає бачити зайві конденсатори в шляху сигналу, тому будемо викручуватися.

Перечитуючи в черговий раз «Мистецтво схемотехніки» Хоровіц і Хілла, виявив те, що шукав. Щоб отримати підсилювач змінного струму, необхідно включити конденсатор, аналогічний C1, послідовно з резистором R1.

В такому випадку зворотний зв'язок ОУ буде працювати тільки по перерві і необхідність в конденсаторі на вході у нас відпаде. Тому можна сміливо перемістити C1 зі входу підсилювача в ланцюг зворотного зв'язку ОУ.

Новоутворена RC-ланцюг (R1, С1) буде відсікати як постійна напруга так і інфра-низькі частоти (<10Гц). Вони не несуть корисної інформації, але значно навантажують підсилювач по току.

Так само таке включення конденсатора зменшить напругу разбаланса ОУ по входах. А воно, до речі, теж посилюється і подмешивается в вихідний сигнал. При цьому конденсатор в колі зворотного зв'язку практично не впливає на звук, на відміну від конденсатора на вході. Вообщем одні полюси від такої перестановки.

вхідні резистори

Видалення конденсатора зі входу змусило пильніше придивитися до резисторам R5 і R6, які залишилися на вході. А навіщо вони взагалі потрібні і як їх розрахувати ?.

Резистор R5 називається компенсує і необхідний для забезпечення рівності опорів між кожним із входів і землею. Його величина визначається як паралельне опір резисторів R1 і R2.

Однак у нас послідовно з R1 варто конденсатор С1. Опір конденсатора залежить від частоти і складається з опором резистора. Опір конденсатора на якийсь частоті визначається зі співвідношення:

RС = 1 / (2 × π × F × C),

Де F в Гегрцах, С в Фарадах, а RС в Омах

Для визначення опору R5, спочатку були розраховані значення опорів конденсатора ємністю 2,2 мкФ на частотах 20Гц і 20кГц. Потім для обох випадків були розраховані величини компенсуючих резисторів. Виявилося, що опір резистора R5 має лежати між 8.91 кОм (для 20 Гц) і 6.81 кОм (для 20кГц). Не довго думаючи застромив 7,5 кОм.

Конденсатором ми розв'язали інвертується вхід підсилювача з землею по постоянка. Але ОУ повинен мати зв'язок із землею як по змінному, так і по постійному струму. Для цього і служить резистор R6. Його величина була обрана рівної 75 кОм. Але можна поставити і 100 кОм. Менше 75кОм, при переменніке в 50 кому я б не радив ставити. Разом з резистором R5 вони почнуть шунтировать вхідний змінний резистор.

На схемі так само був дещо змінений вихід. Номінали R3 і R4 були знижені до 10 Ом, а послідовно з ними включений резистор R7 з таким же опором. Це повинно забезпечити краще підсумовування вихідних сигналів.

харчування підсилювача

Для звуку дуже важлива якість харчування. Дана схема розрахована на двухполярной напруга живлення. Це позбавляє нас від необхідності додавати зайві деталі в звуковий тракт, і в цілому краще для звуку.

Сьогодні існують ОУ працюють від ± 1.5В, але більшість операціонніков працюють при двополярної напруги харчування від ± 3В до ± 18В. Оптимальним можна назвати напруга в ± 12В, яке входить в межі харчування більшості ОУ.

Точні значення максимальної напруги живлення слід дивитися в документації на конкретні мікросхеми.

Для живлення підсилювача рекомендується зібрати біполярний трансформаторний блок живлення зі стабілізаторами 7812 і 7912, і подавати напруга живлення підсилювача через RC фільтр:

Так само вкрай рекомендується впаяти керамічні конденсатори по 0,1мкФ безпосередньо з ніжок харчування ОУ на землю.

якість компонентів

Не обов'язково відразу купувати дорогі деталі. Для початку можна поставити щось з асортименту найближчого магазину радіодеталей, а поступово замінити їх більш якісними компонентами. Плата буде працювати на будь-яких деталях.

Конденсатор С1 повинен бути неполярних. Краще поліпропіленовий або плівковим. Конденсатор С2 краще використовувати керамічний. Точність конденсаторів не дуже важлива. але краще використовувати з точністю не гірше 5%.

Ціни на операційні підсилювачі лежать в широких межах і не завжди дорожче значить краще для звуку. Для початку можна буде встановити щось недороге і доступне, наприклад улюблену багатьма NE5532 (0.3 $). Дуже бажано щоб вона була виробництва Філліпс.

Надалі з заміною ОУ можна буде гратися скільки хочете. Якщо розглядати ОУ класом вище, то для звуку добре себе зарекомендували OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397 ....

Не рекомендую замовляти мікросхеми з АліЕкспресс і в інших китайських магазинах. Досить багато відгуків, в яких люди повідомляють, що мікросхеми неоригінальні. Так, ОУ буде працювати, як йому і положенно, але це може бути зовсім не OPA2134, який ви замовляли, а досить дешева TL061 з написом OPA2134 ...

висновок

Отримана схема підсилювача, зібрана на OPA2132 і працює навіть при напрузі живлення ± 5В вільно розгойдує досить тугі Sennheiser HD380 Pro.

Не люблю описувати звук суб'єктивними термінами на кшталт «високі стали кришталевими» або «баси теплими», скажу лише те, що при використанні хорошого ОУ, цей підсилювач для навушників має достатній запас гучності і вихідної потужності. При цьому він не вимагає ніякої настройки і використовує мінімум деталей, забезпечуючи при цьому гідну якість звуку.

Розглянута схема привела до ідеї створення портативного підсилювача для навушників. так придумав проект Vol.X . Суть якого полягає в створенні закінченої конструкції портативного підсилювача для навушників своїми руками з нуля.

Матеріал підготовлений виключно для сайту AudioGeek.ru