Самодельный усилитель к наушникам. Усилитель для наушников на специализированной микросхеме TPA6120

Вступление

Сразу откровенно скажу, что это был мой первый аудиоусилитель, а это первая моя подобная статья, и если кто-то из более опытных и знающих датагорцев увидит слабые места данного проекта, прошу сообщить мне об оных, буду премного благодарен!
Началось все с того что под новый год решил я сам себе сделать небольшой подарок, а именно наушники одной небезызвестной немецкой фирмы. Так как всю жизнь музыку я слушал либо через недорогую китайскую мультимедийную акустику либо в корейской машине, новое приобретение показалось мне просто сказкой! Музыку в новых наушниках я слушал вечера напролет. Дальше - больше, если «уши» за 50 баксов выдают такое качество звука, что если купить что-то посерьёзней, загорелся я!?
Посидев в интернете выяснил, что «серьёзные» наушники имеют сопротивление больше 32 Ом (которое я считал стандартом для всех наушников), попутно выяснил что для подобных экземпляров лучше обзавестись специальным телефонным УМЗЧ, чтобы раскрыть их потенциал. Но покупать ещё и усилитель в мои планы никак не входило. Сделаю сам, подумал я, благо моя профессия напрямую связана с электроникой.

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

Две черные дорожки находятся с обратной стороны платы (я их вырезал ножом после травления и сверления). Плата получилась двухслойной по другому нормально не разводилось, размер 90х110 мм.

Рис.6 Схема блока питания

Сразу возникло несколько вопросов:
- почему нет пленочных или керамических конденсаторов в выпрямителе?
- есть ли реальная польза от конденсаторов в параллель диодам моста?
- с какой целью выбраны именно такие номиналы резисторов в обвесе стабилизаторов?
Соберу - увижу, подумал я. Ну в общем – не фонтан. Как я и думал без пленочных конденсаторов в выпрямителе никуда, конденсаторы в параллель диодам в теории снижают уровень ВЧ помех, но и без них не плохо, разницы я не заметил ни на слух, ни по приборам. А вот работа схемы включения стабилизаторов мне понравилась, надо взять на заметку. При подключении усилителя прослушивался фон 100 Гц. Не буду размусоливать свои эксперименты, конечная схема блока питания, с моими корректировками (рис.7)

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

Рис.7 Схема блока питания с моими корректировками

Теперь блок питания меня устраивает, фон из наушников ушел. При максимальной нагрузке (1А по обоим плечам) напряжения на выходе стабилизаторов просаживаются на 10 мВ.

Моя печатка на рис. 8

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

Как всегда самая трудоемкая часть проекта - корпус. Корпус полностью разборный (мое специфическое требование, кто работает на режимном предприятии - поймет ) изготовлен из алюминия 2.5 мм и стеклотекстолита 3 мм. К прямоугольной пластине из стеклотекстолита, служащей шасси для прибора, припаяны латунные гайки М5. К шасси 4-мя шестигранными стойками и 2-мя винтами прикручена плата блока питания (см. рис. 9). К стойкам прикручивается плата усилителя, подключается разъем от блока питания рис. 10.

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.

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

Дизайн получился сдержанным. Корпус окрашен матовой черной краской из баллончика (2 шт. ушло на 3 слоя). Ручка на вал потенциометра из колпачка от духов. Все винты и торцы боковых панелей, отполированы до зеркального блеска.

Заключение

Усилителем я доволен на 200%. Огромный запас мощности, полное отсутствие фона, кстати хлопка при включении тоже нет, четкое нейтральное звучание, не вносящее ни приукрашиваний, ни артефактов в звуковой тракт. Даже и не знаю, чего еще можно ждать от подобного прибора.

P.S.: Недавно поставил в свой усилок вместо NE5532, операционный усилитель LM4562, и понял что может быть и лучше. Как говорится нет предела совершенству!

Бывает такое что, подключив свои любимые наушники которые выдают качественный звук к MP3 плееру или компьютеру мы обнаруживаем, что звук в них очень тихий, это означает, что у Вашего плеера или иного устройства не хватает мощности чтобы обеспечить наушникам необходимой громкости и ясности звучания. Что же тогда делать? Для этого можно собрать усилитель для наушников, мы предлагаем собрать Вам несложный но качественный и очень красивый усилитель для наушников в прозрачном корпусе своими руками.

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.

Перед заливкой этой схемы эпоксидной смолой нужно закрыть все щели разъёмов от попадания её внутрь. Звуковые гнезда я взял из старой звуковой карты Sound Blaster Live, эти разъёмы не содержат лишних отверстий и поэтому их легко защитить от проникновение смолы. Я для начала со стороны контактов замазал места соединения контактов с корпусом небольшим количеством эпоксидной смолы.

Специальным пластилином «BLU TACK» я замазал отверстия для джека и дополнительно заклеил скотчем.

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 «Polycraft DSM Synolite» + MEKP отвердитель (от 1 до 2%). 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.

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.

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;

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

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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.

Если у вас есть крутые мониторные уши и старая мобилка с мп3 плеером, которая не способна «раскачать» наушники, то эта статья для вас!

Собственно что необходимо для сбора усилителя:

Минимальный набор:

Сама микра TDA 2822 (также можно модификации 2822 М/S или ее аналог КА 2209 )
4 электролитицеских конденсатора 16в – 100 мф (ну вобше кондеры как масло в каше – больше лучше но для наушников 100 мф отличное соотношение размер/качество)
проводки легче разноцветными 20-25 см достаточно с головой.
Паяльник и все для пайки
прямые руки и трезвая голова приветствуется 🙂

Расширенный набор (необязательно) :

гнездо для наушников (можно выдрать с китайского радио)
маленький выключатель (с того же радио)
ферритовые кольца (выдрать можно с усилителей от антенн «сеток»)
Текстолит и все для его травления
Старый утюг
Дрель с тонким сверлом

лазерный принтер, текстолит и все для его травления (если есть желание для сборки на плате)

Перейдем к сборке: Для тех кто не хочет заморачиваться печатными платами можно собрать усилитель навесным монтажом т.е на весу без платы, но конструкция будет хрупкая и ее либо придется прятать в коробок либо все таки собирать на плате.

Навесным монтажом собираем по схеме

Для сбора на плате потребуется текстолит его предварительно зачищаем спиртом или любой другой обезжиривающий жидкостью и ставим сушиться.

нарисовав просто копируем нашу схему несколько раз.

Делаю я для того чтоб после перевода на текстолит выбрать самую удачную версию и травить, чтобы не печатать заново.

Обрезаем края чтоб они нам не мешали.

Сторону где есть печать желательно не трогать.

далее прикладываем напечатанную сторону бумаги к очищенной стороне текстолита и придавливаем это все нагретым утюгом (утюг ставить на макс) 20 – 25 сек. Не думайте что от долгого держания тонер лучше переведется, напротив он станет хрупким и будет крошиться.

По мере намокания бумаги легенькими круговыми движениями своеобразными шариками удаляем бумагу.

Еще раз хорошенько промываем плату (чтоб отодрать ворсинки).

Далее разводим раствор хлорного железа (продается на радио рынках) . Сори но в этот момент на моем теле умерла зарядка ….. и мне было лень ждать его заряда когда раствор ХЖ уже остывал …
Бросаем нашу плату в раствор.

Время травления зависит от температуры жидкости и ее насыщенности ХЖ.

Тем не менее плата после травления выглядит так:

Смываем тонер с дорожек и лудим (для тех кто в танке покрываем слоем олова) его.

Перед лужением я покрываю плату
спирто -канифолиевым раствором после этого плата прекрасно лудиться. На фото отчетливо видна как ужасно выглядит моя плата все из за того что когда смывал после травления тонер протёр пару раз наждачкой что аж дорожки некоторые порвало местами и чтоб не было разрыва в цепи оставил толстый слой олова (но когда тоньше все же выглядит красивее). Далее пробиваем дырочки и собираем.

Думаю дальше не возникнет проблем. На фото видно что микросхема установлена со стороны дорожек, это не совсем правильно, я делал это по тому что у нас на рынке много не рабочих микрух попадалось и выпаивать их с другой стороны было не очень удобно (то дорожку порвеш то еше что) пришлось извращаться. Этот усилитель я использую для компьютерных ушей, его невидно по этому не оч старался делать его красивым.