В настоящем проекте рассмотрены усилители для головных телефонов на массовых микросхемах, таких как TDA2003, BA5415A и BA5417.
Я воздержался от философских рассуждений, какая из представленных схем звуковоспроизведения «более правильная». Цель экспериментов другая — предоставить для повторения достойные схемы, а увлеченные читатели сами сделают выбор и поделятся своими впечатлениями.
↑ Усилитель для наушников на микросхеме TDA2003
В обзоре радиолюбительских публикаций, вышедшем в журнале «Радиохобби», сообщается об удачном эксперименте Арена ван Варде по использованию широко распространенной и дешевой «автомобильной» микросхемы TDA2003 (аналог — К174УН14) в качестве усилителя для 32-омных головных телефонов, рис. 1[1].
Рис. 1. Схема Арена ван Варде. Усилитель для стереотелефонов (один канал)
Автор выяснил, что при питании от однополярного источника напряжением 12 В (ток покоя 40 мА) усилитель работает в классе А до выходной мощности в несколько сотен милливатт. При этом коэффициент передачи усилителя уменьшен более чем в пять раз по сравнению с типовым включением микросхемы (со 100 до 18) без потери устойчивости работы схемы.
Для такой простой схемы (рис. 1) получены совсем неплохие характеристики:
Рабочий диапазон частот при неравномерности характеристики ±3дБ: 14…30000 Номинальное сопротивление нагрузки: 32 Ом Коэффициент гармоник: 0,006% Уровень собственных шумов: –100 дБ Максимальная выходная мощность на нагрузке 32 Ом: 200мВт Коэффициент усиления на частоте 1000 Гц: 24,8 дБ
Изображенная на рис. 1 схема является принципиально-топологической — на ней показана точка соединения общих проводов, упрощающая реализацию конструкции «в железе».
Скорректированная принципиальная схема усилителя в привычном для российского радиолюбителя начертании показана на рис. 2. По результатам макетирования цепь коррекции амплитудно-частотной характеристики R3, C5 включена так, как рекомендуется в типовом включении микросхемы TDA2003, а именно — между ее выводами 2 и 4.
Рис. 2. Скорректированная схема усилителя для стереотелефонов на TDA2003, TDA2002
Чувствительность с входа составляет около 100 мВ, усилитель подходит к наушникам сопротивлением от 32 до 100 Ом.
В позиции DA1 можно поставить также микросхему TDA2002. Резисторы МЛТ, ОМЛТ, С2-23, С2-29, С2-33Н, МОН или импортные, мощностью, не ниже указанной на принципиальной схеме. Конденсаторы С3, С7 пленочные типа К73-17, К73-24 или импортные МКТ; конденсатор С5 — керамический. Оксидные конденсаторы выбирайте качественные, рассчитанные на температуру до +105°С.
Детали для усилителя, два канала
DA1 — Микросхема TDA2003 — 2 шт., R1 — Рез.-0,125-130 Ом — 2 шт., R2, R3 — Рез.-0,125-2,2 кОм — 4 шт., R4 — Рез.-0,5-1 Ом — 2 шт., C1 — Конд.10/25V 0511 105°С — 2 шт., C2, C6 — Конд.470/25V 1013 105°С — 4 шт., C3 — Конд.0,22/63V К73-17 — 2 шт., C4 — Конд.1000/25v 1020+105°C — 2 шт., C5 — Конд.2200 пФ NPO керам.имп.– 2 шт., C7 — Конд.0,1/63V К73-17 — 2 шт., Клеммник ТВ-12А 2К шаг 5 мм на плату — 6 шт., Резистор переменный сдвоенный ALPS 33 — 50 кОм — 1 шт., Резистор 1 кОм 0,25 Вт — 2 шт., Кабель силовой ШВВП 2×0,75 — 0,5 м, Провод фторопластовый МГТФ 0,75 — 0,5 м, Термоусадочная трубка d=5 мм — 0,5 м, Сдвоенный несимметричный экранированный кабель OFC 2×0,14 кв мм — 0,5 м., Печатная плата (на два канала) 96×38 мм — 1 шт.
Рис. 3(а) Размещение элементов на печатной плате
Рекомендую микросхемы TDA2003 установить на небольших радиаторах
высотой 25 мм, нарезанных из алюминиевого профиля общестроительного назначения (швеллера) 10х20х10х2 мм.
Рис. 3(б) Схема соединений усилителя для стереотелефонов на микросхеме TDA2003
Сборка усилителя на TDA2003
Вся схема собирается на небольшой печатной плате размерами 45 х 55 мм, сделать которую можно методом ЛУТ. Печатная плата полностью готова к печати на лазерном принтере и не требует отзеркаливания. После перевода платы кладём ей в травильный раствор и после травления получаем такой результат, как на фото ниже.
Теперь остаётся лишь стереть слой тонера, просверлить отверстия и залудить дорожки и можно приступать к запаиванию деталей. В первую очередь устанавливаются мелкие детали – резисторы и небольшие конденсаторы, после них всё остальное. Для подключения проводов питания, динамика и источника аудиосигнала удобнее всего использовать винтовые клеммники, как я и сделал. В самую последнюю очередь на микросхему устанавливается радиатор, можно использовать абсолютно любой, подходящий на плату по размерам.
↑ Усилитель для наушников на микросхеме BA5415A
Микросхема BA5415A попала в список рекомендуемых для использования в усилителе для наушников волей случая.
Наш местный поэт и бард Сергей Алексеевич Круговых, окрыленный очередной поездкой в Друкшяй, занимался увековечиванием своих произведений на персональном компьютере, пожаловался мне на отсутствие гнезда для наушников в его компьютерных активных акустических системах.
Кто не в курсе, Друкшяй — живописное место в Белоруссии, куда каждый год, начиная с августа 1967, собираются команды из Таллинна, Риги, Шауляя, Минска, Москвы, Великого Новгорода и других городов. Эти веселые и доброжелательные люди приезжают встретиться и отдохнуть. Традиционным является песенный конкурс «Друкшяйские Зори».
Чтобы не вспугнуть озарение поэта, я немедленно приступил к улучшению его рабочего места: приобрел телефонное гнездо, нашел с десяток резисторов (для подбора в качестве токоограничивающих на выходе усилителя) и подарил ему свои вторые наушники ТДС-5. Результаты модернизации превзошли все ожидания — звук в наушниках оказался на редкость замечательным, поэтому я зарисовал схему в свой блокнот (рис. 4).
Рис. 4. Принципиальная схема стереофонического усилителя для наушников на микросхеме BA5415A
Характеристики усилителя на микросхеме ВА5415А фирмы Rohm:
Выходная мощность: 3 Вт (4 Ом) Чувствительность: 100…150 мВ Входное сопротивление: 47 кОм Диапазон воспроизводимых частот: 20…20000 Гц Сопротивление нагрузки: 3…250 Ом Коэффициент нелинейных искажений: 0,06% Соотношение сигнал/шум: 86 дБ (А) Ток покоя: 30 мА
На входе установлен регулятор громкости — сдвоенный переменный резистор сопротивлением 47 кОм. Коэффициент усиления микросхемы с отрицательной обратной связью может быть выставлен в диапазоне 33…45 дБ изменением резистора R2 (R3) в цепи обратной связи:
Ku=20lg[1+44/(R2(R3))], где R2 (R3) — сопротивление внешнего резистора, кОм.
Позднее, в Интернете я нашел информацию, что микросхема BA5415A (High — output dual power amplifier) применяется в усилителе для наушников ERGO AMP 1 швейцарской компании Precide с внешним источником питания 15…18 В/0,5 А, регулятором громкости 22 кОм, рис. 5. Внешний адаптер содержит силовой трансформатор, а диодный мост и стабилизированный источник питания (микросхема 7812, конденсаторы 5×1000 мкФх25 В = 5000 мкФ) размещены на печатной плате усилителя. Размеры корпуса 20×7х18 см, вес 1,1 кг.
Рис. 5. Внешний вид усилителя для наушников ERGO AMP 1 со снятой крышкой
Усилитель не содержит дефицитных комплектующих, их можно приобрести в магазинах радиотоваров.
Элементная база усилителя для наушников на BA5415A
DA1 — Микросхема BA5415A — 1 шт., R1, R2 — Рез.-0,25-33 кОм — 2 шт., R3…R6 — Рез.-0,25-1,0 кОм — 4 шт., R7, R8 — Рез.-0,5-1,5 Ом — 2 шт., C1, C2 — Конд.10/25V 0511 +105°C — 2 шт., C3…C6 — Конд.100/25V 0812 +105°C — 4 шт., C7, C8 — Конденсатор металлоплёночный К73-17 имп, 0,1 мкФ, 63 В, 10%, POLYESTER BOXED, B32529C0104K000 — 2 шт., C9, C11, C12 — Конд.1000/25V 1021+105°C — 3 шт., C10 — Конд.220/25V 0812 105°C — 1 шт., Вилка 3к. на плату PLS-3 2,54 — 1 шт., Джампер JP-2 для штыревых линеек и соединителей, шаг 2,54 мм — 1 шт., Печатная плата 75×50 мм — 1 шт.
Печатная плата для усилителя (рис. 6) спроектирована на основе Data Sheet микросхемы BA5415A.
Рис. 6. Размещение элементов на печатной плате
Микросхема стереофонического усилителя BA5415A установлена на небольшой пластине — теплоотводе (рис. 7).
Рис. 7. Радиатор микросхемы BA5415A. Материал: дюралюминий толщиной 3…6 мм
Первый запуск и испытания
Для начала стоит проверить правильность монтажа, прозвонить соседние дорожки на замыкание. Если всё собрано правильно – подаём на плату питание, подключив динамик, а вход сигнала оставив неподключенным. Регулятор громкости при этом желательно повернуть в минимальное положение, чтобы вход микросхемы замыкался в землёй. Подаём на плату питание, сразу же должен загореться светодиод.
Теперь аккуратно поворачиваем регулятор громкости, должен быть слышен небольшой треск в динамике, ведь вход теперь «висит в воздухе». Это означает, что микросхема работает – теперь можно подавать на вход музыку, например, с плеера, телефона или компьютера. Подключать такой усилитель можно к любым колонкам сопротивлением 4-16 Ом, чем ниже будет сопротивление динамика, тем больше будет выходная мощность, соответственно и нагрев микросхемы. Удачной сборки!
Скачать печатную плату
Скачано: 219, размер: 15.7 KB, дата: 25.Фев.2019
↑ Усилитель для наушников на микросхеме BA5417
Также как и предыдущая, микросхема BA5417 предназначена для построения усилителей для радиоприемников и кассетных плееров с напряжением питания от 6 до 15 В. Схема усилителя для наушников изображена на рис. 8.
Рис. 8. Усилитель для наушников на микросхеме BA5417
В микросхеме BA5417 мое внимание привлекло наличие отдельных общих сигнальных «земель» в каждом из каналов (выводы 14 и 15 микросхемы), а также силового общего провода (вывод 7 микросхемы), что позволяет надеяться на лучшие характеристики усилителя.
Коэффициент передачи схемы с обратной связью (43…47 дБ) определяется отношением резисторов внутри микросхемы и внешних резисторов:
Ku=20lg[1+30000/(45+R1(R2))], где R1 (R2) — сопротивление резистора, Ом.
Конденсаторы С5 и С6 работают в цепях «вольтодобавки», имеются цепи Зобеля (R3, C9 и R4, C10) для предотвращения самовозбуждения при реактивном характере нагрузки.
Микросхема снабжена входом Stand by, при напряжении на нем выше 3,5 В включается рабочий режим, а при напряжении менее 1,2 В усилитель переходит в режим малого энергопотребления (20 мкА).
Характеристики усилителя на микросхеме ВА5417:
Выходная мощность: 3,5 Вт (4 Ом) Чувствительность: 20…50 мВ Входное сопротивление: 33 кОм Диапазон воспроизводимых частот: 20…20000 Гц Сопротивление нагрузки: 3…250 Ом Коэффициент нелинейных искажений (Rн=32 Ом, Рвых=0,25 Вт): 0,08% Соотношение сигнал/шум: 85 дБ (А) Ток покоя: 22 мА
Следует помнить, что величины емкостей оксидных конденсаторов в схеме влияют на время установления режимов работы усилителя по постоянному току после включения питания. При номиналах конденсаторов, указанных на схеме (рис. оно не превышает 0,8 с.
Детали усилителя для наушников на BA5417
DA1 — Микросхема BA5417, корпус HSIP15 — 1 шт., R1, R2 — Рез.-0,25-160 Ом — 2 шт., R3, R4 — Рез.-0,5-2,2 Ом — 2 шт., R5, R6 — Рез.-0,25-1,0 кОм — 2 шт., R7, R8 — Рез.-0,5-1,5 Ом — 2 шт., C1, C2 — Конд.10/25V 0511 +105°C — 2 шт., C3, C4 — Конд.330/25V 0812 +105°C — 2 шт., C5, C6, C8 — Конд.100/25V 0812 105°C — 3 шт., C7, C11, C12 — Конд.1000/25V 1321 (1021) +105°C — 3 шт., C9, C10 — Конд.0,15/63V К73-17 — 2 шт., Вилка 3к. на плату PLS-3 2,54 — 1 шт., Джампер JP-2 для штыревых линеек и соединителей, шаг 2,54 мм — 1 шт., Печатная плата 70×50 мм — 1 шт.
На рис. 9 представлено размещение деталей на печатной плате усилителя на микросхеме BA5417.
Рис. 9. Расположение элементов на печатной плате усилителя
Попробуйте изготовить два блока питания, чтобы на практике оценить его влияние на звучание усилителя.
Корпуса микросхем LM383 (TDA2003)
Lm3886: правильная схема и печатная плата
Т0220 с пятью выводами. Обе ИС специально разработаны для автомобильной звуковой аппаратуры, где при нормальном рабочем напряжении 14,4 Вольт они имеют выходную мощность 5,5 Ватт на нагрузке 4 Ом или 8,6 Вт на нагрузке 2 Ом. ИС LM383 может отдавать в нагрузку ток до 3,5 А, обе ИС имеют функцию ограничения тока нагрузки и термозащиту выходного каскада.
Интегральная схема LM383 (или TDA2003) проста в применении. На рисунке показана практическая схема (с цепочкой, увеличивающей высокочастотную стабильность), предназначенная для простого звукового автомобильного усилителя мощностью 5.5 Ватт. В этой схеме усиление определяется отношением резисторов цепочки отрицательной обратной связи 220 Ом/2,2 Ом и составляет 100;
ИС работает в не инвертирующем режиме, входной сигнал подастся на вывод 1 через электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ. На рисунке представлена схема усилителя для автомобиля, в которой для получения выходной мощности 16 Вт используется пара ИС LM383 или унч на TDA2003. Подстроенный резистор RV1 необходим в этой схеме для регулировки баланса выходных напряжений покоя обеих ИС и тем самым обеспечивает минимальный ток покоя схемы.
16-ваттный мостовой усилитель на ИС LM383 (TDA2003) для автомобиля.
TDA2003 является монофоническим усилителем мощности низкой частоты (отечественный аналог К174УН14). Микросхема развивает мощность 10Вт при сопротивлении нагрузки 2Ом. Усилитель обладает широким диапазоном воспроизводимых частот от 30Гц до 30КГц. Маломощный усилитель не оснащен защитой от переполюсовки, обязательно при подключении к источнику питания стоит соблюдать полярность.
TDA2003 устанавливается на теплоотвод (радиатор) площадью не менее 100кв². Ток покоя микросхемы составляет 44мА. Напряжение питания от 8В до 18В. На вход микросхемы не рекомендуется подавать сигнал с амплитудой более 1Вольт.
Усилитель мощности звуковой частоты превосходно работает с любыми предварительными усилителями, которые соответствуют всеми техническими параметрами микросхемы. Усилитель широко применяется в зарубежных автомагнитолах, а также в портативной бытовой технике, телевизорах, видеомагнитофонах и т.д.
↑ Блок питания на интегральном стабилизаторе с фиксированным выходным напряжением
выполнен на микросхеме К142ЕН8Б (12 В±3%), можно также поставить К142ЕН8Д (12 В±4%) или зарубежную LM7812.
Принципиальная схема показана на рис. 10. Микросхема DA1 стабилизатора напряжения может быть установлена без радиатора, но опыт подсказывает, что лучше установить их на небольшие радиаторы (ТО-220 micro-Uheatsink).
Рис.10. Принципиальная схема блока питания: С1…С4 типа К73-17 на рабочее напряжение 630 В; С6, С7 типа К73-17 на рабочее напряжение 63 или 250 В
Конденсаторы С1 — С4 шунтируют диоды VD1 — VD4 моста, что позволяет подавлять импульсные высокочастотные помехи, как генерируемые диодами моста, так и проникающие из бытовой сети (~220 В, 50 Гц) через понижающий трансформатор Т1.
Конденсаторы С5 и С6 используются для дополнительной фильтрации выходного напряжения, что обеспечивает стабильную работу микросхемы DA1.
Светодиод HL1 индицирует наличие выходного напряжения. Цепочка R1, HL1 позволяет разрядить электролитические конденсаторы блока питания при отсутствии нагрузки.
Детали блока питания размещены на печатной плате, рис. 11.
Рис. 11. Возможный вариант печатной платы блока питания
Смотрите также
Комментарии 16
Помнится, мы эти микрухи в мост включали и качали ими S90 колонки! ))
Я извиняюсь, а песни воспроизводятся поочереди? И как сделать переключатель, чтобы можно было листать?)
Конкретно этот контроллер у меня прошит для сигнализации и воспроизведение файлов идёт покругу. Можно сделать прошивку и с «листанием» файлов.
а можно схему которая с флешки воспроизводит музыку?
блин не все знаю, ее надо прошивать или это как дешифратор?
конечно нужно прошивать… только свои прошивки я не раздаю, хотя в сети много разных вариантов прошивок …
я с удовольствием спаял, но с языком програмирывания я на эй ты сига есть=) а он убежал и все, когдато изучал было интересно но был мелкий и глупый=(
впринципе могу прошить контроллер и выслать … но это лучше обсудить в личке…
можно стерео сделать прошивка есть гдето. тогда ТДА2005 можно. я так понимаю там аттини 85 тогда можно такую же восминожку тда2822 как усилитель. а что такое ИТУН? для чего он?
Можно и стерео, только задача такая у меня не стоит…
ИТУНом никого не удивишь. а вот «вторая часть» (читалка карточки) заинтересовала.
так я же говорю, что «Америку не открыл», вся фишка в размере …
