Усилитель для наушников на микросхеме. Усилители для наушников на микросхемах: обзор популярных схем и рекомендации по сборке

Какие микросхемы лучше всего подходят для самостоятельной сборки усилителя для наушников. Как правильно выбрать компоненты и собрать схему усилителя. На что обратить внимание при проектировании печатной платы. Какие характеристики важны для качественного звучания наушников.

Содержание

Важные характеристики усилителя для наушников

При разработке усилителя для наушников следует обратить внимание на следующие параметры:

Выходная мощность — обычно от 10 до 100 мВт для большинства наушников

Уровень искажений — желательно не более 0.1% THD
Частотный диапазон — минимум 20 Гц — 20 кГц
Отношение сигнал/шум — более 90 дБ
Выходной импеданс — не более 10% от импеданса наушников

Схемотехнические решения для усилителей наушников

Существует несколько основных подходов к построению схемы усилителя для наушников:

На одной микросхеме (например, TDA7050)
На операционном усилителе с выходным каскадом на транзисторах
Полностью дискретная схема на транзисторах
Гибридная схема с лампами и транзисторами

Особенности проектирования печатной платы

При разработке топологии печатной платы усилителя для наушников следует соблюдать ряд правил:

Разделять аналоговую и цифровую «землю»
Использовать короткие и широкие дорожки для сигнальных цепей
Применять обратные связи по «земле» для уменьшения наводок
Размещать развязывающие конденсаторы максимально близко к выводам питания микросхем
Использовать отдельные полигоны для цепей питания и общего провода

Настройка и тестирование готового усилителя

После сборки усилителя для наушников необходимо выполнить следующие регулировки:

Проверить напряжения питания всех каскадов
Установить ток покоя выходного каскада
Проверить отсутствие самовозбуждения на высоких частотах

Измерить частотную характеристику усилителя
Оценить уровень искажений при различных уровнях громкости

Типичные ошибки при самостоятельной сборке

При сборке усилителя для наушников начинающие радиолюбители часто допускают следующие ошибки:

Неправильная полярность электролитических конденсаторов
Перегрев компонентов при пайке
Неверное подключение выводов транзисторов
Отсутствие теплоотвода на мощных элементах
Неэкранированные соединительные провода
Неоптимальная компоновка элементов на плате

Сравнение усилителей на микросхемах и дискретных элементах

Усилители для наушников на микросхемах и на дискретных элементах имеют свои преимущества и недостатки:

Параметр	На микросхемах	На дискретных элементах
Простота сборки	Высокая	Средняя
Габариты	Компактные	Больше
Качество звука	Хорошее	Очень хорошее
Возможность модернизации	Ограниченная	Широкая
Стоимость	Низкая	Средняя

Перспективные направления в разработке усилителей для наушников

В настоящее время активно развиваются следующие направления в проектировании усилителей для наушников:

Применение цифровых усилителей класса D
Использование балансных схем для уменьшения искажений
Интеграция в усилитель высококачественных ЦАП
Реализация адаптивной коррекции АЧХ под конкретные наушники
Применение активного подавления шумов в усилителе

Схемы усилителей для наушников своими руками

Содержание

Схемы усилителей для наушников: как сделать USB усилитель звука своими руками
Мостовая и стерео схемы усилителей
Характеристики TDA7050

Схемы усилителей для наушников — самостоятельная сборка простого усилителя мощности подключаемого через порт USB, с использованием недорогих и доступных электронных компонентов. Для создания такого аппарата отлично подходит широко известная фирменная микросхема TDA7050.

Низковольтный стерео усилитель мощности TDA7050 с великолепными частотными характеристиками, имеет защиту от неправильного подключения питания. Микросхема совершенно не требовательна в работе, имеет два варианта подключения — стерео либо моно. При включении микросхемы в мост мощность двух каналов суммируется.

В следствии такого соединения выходная мощность двух каналов усилителя будет довольно приличной, где-то в пределах 150mW при импедансе наушника 32Ω и напряжении питания 3v.

Хотя подавляющее большинство пользователей используют вариант стерео подключения, так как удвоенная мощность на обычные наушники не каждому требуется. Если вы ориентируетесь подавать на усилитель напряжение питания 3v, скажем будете использовать пару 1,5 вольтовых батарейки, тогда мощность в нагрузке составит 36mW, а при напряжении 4,5v будет в пределах 76 mW.

Мостовая и стерео схемы усилителей

Представленная ниже схемы усилителей для наушников имеет очень простую структуру, а дополнительные компоненты для ее обвязки практически не требуются. Единственное, что в стерео варианте на выходе последовательно наушникам устанавливаются два электролитических конденсатора по 47µF каждый. Ну и естественно во входной цепи по одному потенциометру на каждый канал для регулировки уровня громкости.

В схеме мостового подключения, так там вообще ничего не надо, кроме одного регулятора громкости. Постоянное напряжение для питания усилителя TDA7050 можно подавать в пределах от 3v до 6v. Благодаря этому, устройство можно запитывать через USB-шину, на которой штатное напряжение 5v.

Характеристики TDA7050

Параметр	Обозначение	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
Питание
Напряжение питания	V_P	1.6	—	6.0	В
Общий потребляемый ток	I_tot	—	3.2	4	мА
Мостовая схема включения
Выходная мощность при V_P = 3.0 В; d_tot = 10%	P_o	—	140	—	мВт
Выходная мощность при V_P = 4.5 В; d_tot = 10% (R_L = 64 Ом)	P_o	—	150	—	мВт
Усиление по напряжению	G_v	—	32	—	дБ
Напряжение шумов на выходе при R_S = 5 кОм; f = 1 кГц	V_no(rms)	—	140	—	мкВ
Напряжение шумов на выходе при R_S = 0 Вт; f = 500 кГц; B = 5 кГц	V_no(rms)	—	tbf	—	мкВ
Напряжение смещения нуля на выходе (при R_S = 5 кОм)	\|ΔV\|	—	—	70	мВ
Входное сопротивление (при RS = ∞)	\|Z_i\|	1	—	—	МОм
Входной ток смещения	I_i	—	40	—	нА
Схема включения в стерео режиме
Выходная мощность при V_P = 3. 0 В; d_tot = 10%	P_o	—	35	—	мВт
Выходная мощность при V_P = 4.5 В; d_tot = 10%	P_o	—	75	—	мВт
Усиление по напряжению	G_v	24.5	26	27.5	дБ
Напряжение шумов на выходе при R_S = 5 кОм; f = 1 кГц	V_no(rms)	—	100	—	мкВ
Напряжение шумов на выходе при R_S = 0 Вт; f = 500 кГц; B = 5 кГц	V_no(rms)	—	tbf	—	мкВ
Разделение каналов при R_S = 0 Ом ; f = 1 кГц	α	30	40	—	дБ
Входное сопротивление (при RS = ∞)	\|Z_i\|	2	—	—	МОм
Входной ток смещения	I_i	—	—	20	нА

Регулировка уровня громкости в наушниках выполняется с помощью спаренных потенциометров с номинальным сопротивлением 20kOm.

Что касается питающего тракта, то как показывает практика, всеже будет лучше если в цепи 5v установить стабилизатор напряжения, а выбирать нужно такой, у которого незначительное падение напряжения при полной загрузки. Отличным вариантом может быть линейный регулятор напряжения MCP1702.

На входе и выходе линейного регулятора устанавливаются фильтры в виде пары электролитических конденсаторов емкостью по 100µF и один пленочный 0,1µF на выходе. Они необходимы для для фильтрации пульсирующего напряжения в этой цепи. Предельное напряжение, которое можно подключать на MCP1702 — 13v. При применении такого стабилизатора расширяется функциональность усилителя за счет возможности теперь использовать напряжение питания в пределах 4v — 13v. Либо можно воспользоваться батарейкой, которую нужно будет подсоединить непосредственно к 8 выводу микросхемы TDA7050, то есть минуя MCP1702.

Скачать: Файл печатной платы и даташит на TDA7050 и MCP1702

USB усилитель звука для наушников своими руками

Высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003

Конкурс начинающих радиолюбителей
“Моя радиолюбительская конструкция”

Схема простого высококачественного усилителя для наушников на микросхеме своими руками

Конкурсная конструкция начинающего радиолюбителя
“Высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003″

Здравствуйте уважаемые друзья и гости сайта!
Представляю вашему вниманию пятую конкурсную работу начинающего радиолюбителя.
Автор конструкции: Морозас Игорь Анатольевич:

Здравствуйте радиолюбители!

Предлагаю Вам посмотреть мою вторую конструкцию –это высококачественный усилитель для наушников на микросхеме TDA2003.

Схема усилителя взята из интернета. По этой схеме есть целый форум. Большинство радиолюбителей отозвались по ней положительно. Радиолюбитель из Европы даже произвел замеры, которые подтверждают, что усилитель работает в классе А. Коэффициент усиление =18. Этой мощности мне кажется сверх достаточно любому меломану. Вот и я решил проверить это на себе.

Вот основная схема одного канала с блоком питания:

Вот дословно перевожу текст об этом усилителе от Европейского радиолюбителя:

«Это очень простая схема основана на чипе TDA 2003, и дает отличную производительность, равную самых лучших коммерческих проектах стоимостью сотни фунтов.
Паспорт производителя для TDA2003 дает искажений фигуру 0,15% на выходе 4,5 Вт, и коэффициент усиления по напряжению 100, но в этом приложении коэффициент усиления по напряжению был сокращен до 18 за счет увеличения общей питание назад соотношение, и выходная мощность снижается приблизительно 10 мВт. Как следствие, коэффициент гармонических искажений сводится к 0,006%, очень низкий показатель действительно. Прибыль была установлена на этом уровне, чтобы удовлетворить мои наушники Sennheiser HD25SP, с усилителем изгнаны из номинальной источника 200 мВ. 10k горшок журнал может быть использован в качестве регулятора громкости в случае необходимости. Блок питания может быть увеличена до 18v, позволяя более высокую выходную мощность на том же уровне искажений. Это может быть уместным, если используются менее чувствительные наушники.
Обратите внимание, что, чтобы избежать проблемы неустойчивости строгий одной точке схема заземления должны быть использованы. Общая точка заземления должна быть как можно ближе к контакту 3, как это возможно.

Спектр показывает шумов и искажений относительно выхода 1Vpk на частоте 1 кГц, что является очень громко сигнал в Sennheisers. Вторая гармоника на-90дБ и 3-го ниже-88 дБ. Это соответствуют так Суммарный коэффициент гармонических искажений фигура 0,006%. Шум показан как ниже -100 дБ уровня, но с гул шип на-84дБ.
Переходный ответ на частоте 1 кГц прямоугольной волны также показано на рисунке. Там нет никаких признаков звона, превышения или любой переходных искажений за что следует из конечной полосы усилителя.
Полоса пропускания имеет 3dB точки на 10 Гц и 50 кГц. Все рабочие характеристики были измерены с наушниками прилагается:

Объективно использование этого усилителя является безупречным, и это также звучит сладко, как можно было ожидать. Это запускает спокойно, и не будет оглушить вас или взорвать ваши дорогие телефоны с большим зарядки переходного процесса. Короче говоря, настоятельно рекомендуется, особенно если, как я, вы чувствуете, что цель производительности является хорошей отправной точкой для оценки аудиофилов продукта.
Программное обеспечение анализатора спектра Спектр Лаборатория Вольфганг Buescher (DL4YHF).»

Как всегда самое «сложное» при сборке радиосхемы – это укомплектовать все в корпус. Поэтому, я сначала приобрел корпус в радиомагазине, и после внутренних замеров этого корпуса, сделал разводку печатной платы под нее в программе Sprint-Layout 6.0. В своем варианте я сделал несколько изменений. Во-первых: на вход добавил сдвоенный переменный резистор, вместо эл. конденсатора С1 поставил пленочный конденсатор марки Wima 2,2 мкф и в блоке питания увеличил емкость эл. конденсаторов до 6800 мкф.

Плату изготавливал по ЛУТ технологии. Об этой технологии много информации в интернете. Я печатаю дорожки на тонкую глянцевую фотобумагу 130гр. Мощность утюга ставлю на третье деления и грею плату с фотобумагой не более 30-40 сек.

После травления платы в хлорном железе и очистки медных дорожек ацетоном от краски картриджа я лужу дорожки в сплаве РОЗе. В подходящую емкость с водой кидаю несколько капель сплава. Как только они расплавятся ложу плату дорожками в низ и начинаю водить ее по дну емкости. После переворачиваю и губкой стираю все лишние наплывы на дорожках. При таком лужении особо уделяйте вопросу вентиляции. Пары сплава РОЗе ядовиты!

Мне нравиться, когда выглядит все по заводскому, поэтому ЛУТ сделал и со стороны деталей тоже:

Сборка деталей усилителя на плату:

Установка платы усилителя в корпус:

Лицевую панель я сделал таким образом. В программе Фотошоп нарисовал внешний вид лицевой панели где должны быть установлены переменный резистор, гнезда для входа и выхода и светодиод. Готовый рисунок распечатал струйным принтером на тонкой глянцевой фотобумаге. На обезжиренную приготовленную панель с отверстиями наклеиваю столярным клеем фотобумагу и ложу панели под так называемый пресс. На сутки. В качестве пресса у меня блин от штанги на 15 кг.

Распечатанный рисунок на фотобумаге наклеены на лицевую панель:

Через сутки после высыхание клея лицевые панели для того чтобы рисунок на них не стирался со временем я поверхность ламинирую термопленкой. Это делаю обычным утюгом через бумагу:

И вот конечный результат сборки:

Ну а теперь о звуке. Если не принимать во внимание, что это мой первый усилитель и до этого мне не приходилось слушать «крутые» усилители для наушников, то звук меня очень порадовал. Звук чистый, если слушать в хорошем качестве запись звук даже кристальный. Прослушиваются все инструменты. Басы есть, но они плотные без дребезга. Мне показалось многовато высоких частот. Громкости столько, что можно реально оглохнуть. Для того чтобы более явно оценить звучание этого усилителя я решил собрать еще один усилитель для наушников на микросхеме ОРА2134

Приложения к статье:

Схема усилителя для наушников в формате .spl7 (32.6 KiB, 2,920 hits)

Печатная плата усилителя для наушников в формате ,lay6 (113.6 KiB, 3,401 hits)

Лицевая панель в формате “Front Designer” (39.6 KiB, 2,421 hits)

Уважаемые друзья и гости сайта!

Не забывайте высказывать свое мнение по конкурсным работам и принимайте участие в голосовании за понравившуюся конструкцию на форуме сайта. Спасибо.

Перейти на форум

микросхем усилителя для наушников | diyAudio

25 августа 2007 г. 19:12

25 августа 2007 г., 19:12

Или есть высокопроизводительный дифференциальный драйвер AD815 , который, по-видимому, хорошо справляется с нагрузками с низким импедансом. Кажется, я припоминаю некоторые проекты с использованием этого чипа. Поиск на этом сайте может дать некоторую полезную информацию.
Если вам не нравится SMT-версия этого чипа, BG-Micro по-прежнему предлагает старую SIP-версию с 15 выводами всего за 1,95 доллара США. Этот пакет почти идентичен LM3886, поэтому работать с ним не должно быть слишком сложно.

Этот чип был разработан как драйвер линии ADSL, поэтому он имеет хорошую пропускную способность и большую мощность.
Texas Instruments также предлагает свой TPA6120 High Fidelity Stereo Headphone Driver , который некоторые считают лучшим усилителем для наушников на планете прямо сейчас.
Ветеран играл с этим, и, возможно, у него даже есть некоторые печатные платы.
Род Эллиотт из ESP написал в своих технических статьях об этом новом чипе усилителя для наушников от TI и подробно описал созданный им прототип. Кажется, он очень доволен конечным результатом. См. Предварительный усилитель THS6012 CFB (примерно на середине страницы).
Обратите внимание на два разных номера TI. IIRC, они кажутся почти идентичными чипами. К сожалению, эти чипы используют новую конфигурацию радиатора SMD PowerPAD. что может затруднить самостоятельную попытку припаять брюхо жука к печатной плате.
Headwize — хороший ресурс для наушников.
Надеюсь, это поможет.
Дэвид

26 августа 2007 г. 17:09
#4
26 августа 2007 г. 17:09

1. Нужен ли встроенный источник питания? (скажем, вход 12-0-12 В переменного тока на плату)
2. Нужна ли встроенная розетка для наушников.
3. Нужен ли встроенный регулятор громкости?
4. Есть ограничения по размеру платы? (4×4 дюйма?)
Вероятно, будет 4 стереоусилителя на одной плате.
Источник питания еще не решен, я бы предпочел одинарный, потому что вы можете использовать дешевую настенную бородавку в качестве источника питания вместо дорогого нового трансформатора. Так что значит колпачки на выходе, может ли стук при включении испортить наушники?
Если вам нужен недорогой (менее 1 доллара США), на ум приходит NJM2073D (12 В, 1 А, 8-контактный DIP, двойной операционный усилитель). Для более стандартных характеристик операционных усилителей (+/- 15 В) NJM4560 обычно используется в коммерческом оборудовании. NJM4556 тоже работает.
Привет, kubeek,
Ваша схема в порядке. Я смоделирую это для вас позже сегодня и посмотрю, как оно поживает. Я думаю, это нормально. На самом деле вы могли бы обойтись без этих диодов. Просто запустите выходной каскад в конструкции с низким током покоя класса А, отключите диоды и вместо них поставьте пару резисторов. Я пробовал это, и это звучит хорошо. Небольшое изменение тока в зависимости от температуры не будет иметь никакого значения. Крайне маловероятно наличие состояния неконтролируемого смещения. Я также введу необходимые номиналы резисторов.
Ура,
Ашок.
Этот усилитель не предназначен для мониторинга и прослушивания микса при микшировании/мастеринге, этот усилитель предназначен для людей, которые записывают и которым необходимо слышать себя и предварительно записанную остальную часть группы в наушниках. А поскольку для этого можно использовать практически любые банки, я хочу, чтобы он работал еще и с низким импедансом.
FYI:
в моей студии, я получаю все возвратные мониторные наушники, питаемые от мультимедийного динамика моего ПК. Я разделяю 6 стереоканалов через резисторы на 47 Ом от динамика.
есть один k141m для студии звукозаписи и несколько k100 для музыкантов, они отлично работают.
Возможно параллельное подключение двух усилителей в NJM4580 для увеличения выходной мощности. 27 Ом, вероятно, подойдут для выходных разделительных резисторов. Сначала сделайте макет, чтобы убедиться, что концепция работает. По 0,34 доллара за штуку (по крайней мере, здесь), очень недорогой вариант.