Портативный усилитель для наушников своими руками

Как сделать усилитель для наушников своими руками

В общем случае усилитель для наушников (иначе – головных телефонов) — это малогабаритный электронный прибор, способный обеспечить такое звучание динамиков, которое будет сравнимо с воспроизведением высококачественных стационарных стереосистем, в том числе и собранных на лампах. Если по какой-то причине нет возможности приобрести это устройство, его можно изготовить собственноручно, но только обладая соответствующими радиотехническими знаниями и навыками тонких работ. Практические советы по изготовлению усилителя для наушников своими руками – в материале далее.

Зачем нужен усилитель для наушников

Вопрос о том, нужно ли усиливать звук в головных телефонах, волнует многих пользователей наушников. Ведь практически в каждом устройстве, воспроизводящем аудиосигналы (плеер, магнитола, персональный компьютер, смартфон и пр.) имеется встроенный усилитель, оснащенный отдельным выходом для подключения наушников. Мало того, измерение параметров встроенных усилителей, проведенные без подключения нагрузки (на холостом ходу), показывает, что все они отвечают требованиям, необходимым для качественного звучания головных телефонов. Однако все дело в том, что при подключении к воспроизводящему устройству ситуация кардинально меняется, причем не в лучшую сторону. И проблема заключается именно в согласовании этих устройств между собой.

Совет! Поэтому специалисты советуют при подключении головных телефонов к источнику звука обращать особое внимание на рекомендованную изготовителем последнего величину сопротивления нагрузки. Иначе при прослушивании фонограмм возникнут искажения, способные существенно ухудшить качество звучания.

При несоответствии выходного сопротивления звуковоспроизводящего устройства импедансу головных телефонов возможны следующие последствия:

• высокая чувствительность низкоомных наушников способствует появлению фонового шума;
• при подключении высокоомных головных телефонов к низкоомному входу источника звука громкость звучания фонограммы может значительно снизиться и т. д.

Избежать означенных проблем можно, если подключать наушники к источнику звука через внешнее усилительное устройство с достаточно большим (свыше 20 кОм) входным сопротивлением. Такой прибор прекрасно взаимодействует с любым встроенным усилителем, поскольку функционирование последнего на высокоомную нагрузку мало чем отличается от его работы на холостом ходу. О сопротивлении наушников подробнее можно узнать из нашей статьи.

На заметку! Встроенный усилитель без труда обеспечивает максимально возможные характеристики воспроизводящего устройства, а вот полностью раскрыть потенциал подключенных головных телефонов — это задача усилителя для наушников.

Простые конструкции усилителей для наушников

Для радиолюбителей отечественная промышленность производит радиоконструктор «Гамма», купив который пользователь без особого труда сможет изготовить неплохой внешний усилитель для наушников своими руками (см. фото и схему на рис.).

Рис.1. Схема усилителя «Гамма»

Рис.2. Усилитель «Гамма» в собранном виде

Он подходит как для низкоомных, так и для высокоомных головных телефонов, собирается на одной микросхеме типа NME5532 или OPA2134 (в зависимости от исполнения), отличается ультралинейной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) и обеспечивает получение таких технических параметров: диапазона частот (-1 дБ) – 8-400000 Гц, нелинейных искажений — 0,001-0,002 процентов. В комплект поставки входит красочно иллюстрированная пошаговая инструкция, пользуясь которой собрать и настроить усилитель сможет не только опытный, но и начинающий радиолюбитель.

Хороший результат можно получить, собрав аналогичный усилитель для наушников на базе радиоконструктора «Двухканальный усилитель Shareconn Hi-Fi 47» китайского производства. С процессом его сборки можно ознакомиться, посмотрев видеоролик

Простейшие усилители для наушников

Простой усилитель для головных телефонов можно за полчаса собрать на микросхеме TDA2822 или его модификациях. Кроме микросхемы понадобятся также:

• электролитические конденсаторы 100мкфх16 В — 4 шт.;
• разъем для подключения наушников;
• миниатюрный выключатель.

Сборку такого усилителя можно осуществить как с помощью навесного монтажа (см. рисунок), так и на печатной плате, которую придется сделать самостоятельно. Разводка проводников и внешний вид собранной печатной платы показаны на фото. После сборки и проверки работоспособности усилителя его желательно поместить в корпус.

Рис.3. Разводка проводников

Рис.4. Внешний вид платы, сделанной самостоятельно

На такой же микросхеме можно собрать и более сложное устройство (электрическую схему см. на фото), для которого понадобятся такие радиоэлементы, как:

• микросхема ТДА2822 или ТДА2003;
• переменные резисторы номиналом 4,7 кОм (2 шт.) и 10 кОм (1 шт.);
• электролитические и неполярные (пленочные) конденсаторы;
• разъемы для подключения элементов электропитания и наушников.

Рис.5. Электросхема усилителя на микросхеме TDA2003

Собирают все элементы на печатной плате, которую затем помещают в подходящий по размерам корпус.

Важно! Наличие печатной платы — основное условие для того, чтобы получить высококачественный усилитель.

Аналогичный результат можно получить, собрав типовой двухкаскадный усилитель мощности на 2 транзисторах типа КТ315. Однако для его стабильной работы понадобится:

• точный подбор напряжений, отдельно подаваемых на базу, коллектор и эмиттер транзисторов;
• наличие положительного и отрицательного напряжений, подводимых по отдельным линиям;
• наличие питающего напряжения номинальным значением не менее 5 В, для чего придется специально подбирать резисторы.

Как правило, все самодельные усилители для наушников требуют применения источника питания напряжением порядка 12 В и выше. Однако, если приобрести готовую сборку MAX4410 (см. фото), работающую от источника питания напряжением 1,5-5 В, то можно собрать карманный усилитель, способный работать на батарейках (пальчиковые или литиевые). Максимальная выходная мощность этого устройства — 80 мВт.

Высококачественный усилитель для наушников

Для искушенных радиолюбителей не составит большого труда самостоятельно изготовить усилители, позволяющие получить в головных телефонах звук достаточно высокого качества. Например, используя микросхему ОРА2134Р можно собрать клон профессионального усилителя Lehmann Black Cube Linear. Схема его, приведенная на рисунке, представляет собой усилитель класса А, выходные каскады которого не охвачены отрицательной обратной связью (ООС). ООС охвачен только предусилитель. Конструктивно она размещается в корпусе от CD-ROM с самостоятельно изготовленной передней панелью (см. фото).

Рис.8. Конструктивное размещение

Разводка проводников на двусторонней печатной плате выполнена методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология).

Изготовление платы методом лазерно-утюжной технологии

ЛУТ — это процесс переноса нарисованной разводки проводников печатной платы на фольгированный материал. Заключается данная процедура в следующем:

• используя одну из существующих программ для создания печатных плат, осуществляют на экране компьютера разводку будущего элемента;
• при помощи лазерного принтера распечатывают полученный рисунок на листе глянцевой бумаги;
• прикладывают лист бумаги с изображением печатной платы к предварительно нагретому фольгированному материалу;
• горячим утюгом проглаживают бумагу с изображением печатной платы, перенося таким образом рисунок на поверхность фольги;
• по окончании проглаживания фольгированный материал помещают в ванночку с теплой водой и осторожно, чтобы не повредить нанесенный на него тонер, снимают бумагу.

Внимание! Изображение печатной платы на фольгированном материале будет зеркальным отображением рисунка, полученного на экране компьютера.

Травление платы осуществляется в ванночке с раствором хлорного железа. По окончании этой процедуры полученную плату тщательно промывают. Затем в ней сверлят все необходимые отверстия. А потом, используя флюс с небольшим количеством оловянного припоя, лудят сторону, где будет производиться пайка радиоэлементов.

Далее на печатную плату устанавливают все радиоэлементы, начиная с цепей электропитания. Учитывая, что электрическая схема усилителя потребляет порядка 150 мА на каждое плечо электропитания, выходные транзисторы нужно установить на радиатор, используя для этого слюдяные прокладки и теплопроводную пасту.

Совет! Для получения высокого качества звучания важно подобрать транзисторы с одинаковым коэффициентом передачи, следить, чтобы разброс номинальных величин всех резисторов не превышал 1% и приобрести качественный регулятор громкости.

Нужно знать, что усилители для головных телефонов с достаточно высокими техническими характеристиками можно собрать на базе широко распространенных микросхем LM358N, TDA7050, К157УД1 или их аналогов. Все они обладают минимальным коэффициентом нелинейных искажений и низким уровнем собственных шумов.

Усилители головных телефонов заводского изготовления

В качестве внешнего усилителя для наушников можно купить и использовать специально выпускаемые устройства. Они бывают нескольких видов.

1. Переносные усилители Lehmann Black Cube Linear весом порядка 1,5 кг предназначены для головных телефонов Hi-End класса. Эти устройства класса А обеспечивают звуковоспроизведение самого высокого качества, сопоставимого со звучанием ламповых усилителей звука, которые выпускает компания Audio Valve. Однако стоимость таких приборов на отечественном рынке может достигать 1000$, что ограничивает их широкое распространение.
   
2. Гитарные мини-усилители. Подключив такое портативное устройство к выходу мобильного телефона (смартфона), плеера или электрогитары, можно передавать аудиосигнал улучшенного качества непосредственно на наушники. Кроме функций, которые необходимы музыкантам (эмуляция звука классических кабинетов для электрогитар, эффекты перегруза, реверберации и пр.) гитарные усилители можно использовать в качестве тюнера и/или эквалайзера. Также с их помощью можно переключать каналы и регулировать громкость звука.
3. Усилители для наушников S.M.S.L SAP-7 размером с кредитную карту обеспечивают неплохие технические характеристики. Они оснащаются миниатюрным аккумулятором емкостью 320 мА, одной зарядки которого хватает на 10 часов непрерывной работы.
   
4. USB-ЦАП M-Audio Micro DAC предназначен специально для компьютеров и гарантирует великолепную чистоту звука при подключении к нему головных телефонов. По габаритам устройство соизмеримо с флэш-накопителем.
   

Резюмируя вышесказанное, нужно отметить, что собственноручное изготовление усилителя для наушников – это занятие кропотливое, длительное, требующее углубленных знаний в электротехнике и усидчивости. Если одного из указанных качеств не хватает, стоит подумать над покупкой промышленного варианта устройства. А если читатель обладает необходимыми навыками и познаниями, ему может быть интересно, как самостоятельно сделать беспроводные наушники или микрофон к головным телефонам.

Самые надежные наушники 2019 года

Наушники JBL T500BT на Яндекс Маркете

Наушники Pioneer SE-MS5T на Яндекс Маркете

Источник

Vol.X — портативный усилитель для наушников своими руками

Зачем нужен фотоаппарат, когда есть телефон, к сожалению понимают не все. А зачем нужен усилитель для наушников понимает еще меньше народа. Мы же не просто рассмотрим зачем он нужен, но еще и соберем недорогой и качественный портативный усилитель для наушников. Настолько простой, что сделать его сможет каждый…

Усилитель для наушников Vol.X© — попытка написания статьи в режиме реального времени по мере продвижения проекта. Комментарии приветствуются!

Следите за продвижением в Twitter .

По мере продвижения проекта статья будет дополняться необходимым материалом. Конечная цель — создать законченную конструкцию, простого для повторения, высококачественного портативного усилителя для наушников. Упор делается на возможность реализации усилителя человеком не обладающим глубокими познаниями в электронике.

Если вы понимаете всю соль гулящих по интернету картинок, значит и усилитель собрать сможете :-).

Почему усилитель называется Vol.X © ? -Не знаю. Просто было решено дать конкретное название данному проекту. Звучит солиднее. Может со временем и до Vol.X2 дело дойдет. Кто знает…

Громкость не главная цель

Многие считают что усилитель для наушников нужен только для более громкого прослушивания музыки. На самом деле ценность этого гаджета несколько больше. Любые наушники являются сложной нагрузкой для источника звука. Еще больше это высказывание справедливо, если наушники арматурные, гибридные, изо-/орто- динамические или более экзотичные.

Основной проблемой обычно является нехватка выходного тока источника звука. С другой стороны большинство современных источников не могут выдать сигнал достаточного уровня для раскачки высокоомных наушников, например студийных наушников .

Еще больше картину портит тот факт, что любой динамик имеет паразитные параметры — индуктивность и емкость. Для источника звука они создают определенные проблемы. Импеданс наушников зависит от частоты, и источник звука должен уметь с эти справляться. Есть и другие важные для звука аспекты, но не будет глубоко уходить в технические дебри.

Если обобщить, то главной задачей усилителя для наушников является согласование источника сигнала с наушниками. При этом должно быть сохранено исходное качество звука, а сигнал на выходе должен иметь бОльшую мощность чем на входе.

Упростим себе жизнь

Тех, кто только открывает для себя электронику и качественный звук, непременно порадует факт, что собирать потребуется усилительную часть. Да и то позже будет дана, готовая для повторения, печатная плата и вся остальная необходимая информация

Остальные узлы будут куплены готовыми. Это в разы упростит и удешевит задачу без какой-либо потери качества. Самостоятельная сборка таких узлов прилично усложнит задачу. А обойтись без них в задуманной конструкции не получится.

К тому же при сегодняшних масштабах производства различных модулей, стоимость покупки деталей для такого модуля обходится дороже стоимости готового модуля. Возникает резонный вопрос — че париться то?)

Усилитель для наушников на ОУ

Наиболее удобным вариантом являются схемы на операционных усилителях (ОУ). В таком случае количество элементов сводится к минимуму, а схема не требует никакой наладки.

Большим плюсом операционных усилителей является то, что все они, за исключением специализированных, выпускаются в корпусах DIP8 (Minidip) и SO-8 ( он же SOIC).

Будем ориентироваться на корпус DIP8. По размерам он больше. Поэтому во первых его проще паять, а во вторых он лучше охлаждается, что тоже важно для усилителя. А а для тех микросхем, которых в DIP8 не выпускают можно воспользоваться переходником из SO-8 в DIP8 .

Назначение выводов ОУ стандартизовано и они взаимозаменяемы. Поэтому можно один раз впаять панельки под микросхемы и просто вставлять микрухи без помощи паяльника. Это не только упростит замену микросхем но и убережет их от возможного перегрева при пайке.

Схема усилителя для наушников

Откуда взялась эта схема и для чего нужна каждая конкретная деталь было подробно описано в статье: Схема усилителя для наушников на ОУ с удвоенным выходным током .

Питания усилителя

Питание напрямую определяет качество звука усилителя. Конечно, лучше использовать более высокое напряжение питания, которое ко всему еще и двухполярное. Для портативной конструкции, которая будет питаться от одного аккумулятора хорошим напряжением можно считать ±5 вольт.

Этого будет с запасом для раскачки большинства наушников, но при этом такую мощность потянет аккумулятор. Для получения требуемого напряжения воспользуемся dc-dc преобразователем.

DC-DC преобразователь — это устройство способное преобразовывать постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины.

DC-DC преобразователь

Уже были рассмотрены две интересных микросхемы dc-dc преобразователей, это MAX660 и TPS16533 . Чтобы не мучиться сборкой лишних схем, мы воспользуемся готовым дешевым и очень вкусным модулем DC-DC преобразователя.

Изначально планировалось использовать этот модуль с очень интересными заявленными характеристиками. Но были некоторые сомнения, с питанием от аккумулятора, да и цена в 9 долларов немного напрягала. На днях был получен другой модуль, который превзошел все ожидания.

Стоит такое чудо всего 3 доллара. На АлиЭкспресс очень много продавцов торгующих этим модулем. При заказе просто ориентировался на самую низкую сторону. Уже после получения понял, что это был официальный магазин производителей модуля. Поэтому заказывать рекомендую именно в магазине eletechsup Outlet Store .

Модули продаются под готовые напряжения ± 5, ± 6, ± 9, ± 12, ± 15 или ± 24 вольта. В случае необходимости оно может быть изменено перепайкой резистора R1.

Параметры зависят от выбранного выходного напряжения. Для интересующего нас модуля на ±5 вольт входное напряжение должно составлять 3-4.5 В. При этом выходной ток может достигать 1А для положительного напряжения и 200мА для отрицательной полярности. Что для нас в самый раз.

Реальные характеристики и подробное описание возможностей модуля в скором времени будут рассмотрены в отдельной статье. Пока же могу сказать, что этот модуль потянул 6 сдвоенных ОУ, два из которых составляли описываемый в статье усилитель. Фона нет, да и просадка по напряжению минимальна. Так что модуль своих денег точно стоит.

Следующим шагом станет выбор корпуса.

На данный момент разработка схемы завершена, модуль питания ожидает испытаний, а я нахожусь в ожидании корпуса и других составных частей.

Следите за новостями проекта в Твиттере Follow @AudioGeek_ru

Источник