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.
Как правильно выбрать компоненты
Конструкция стандартных наушников включает в себя такие компоненты:
Штекер диаметром 3,5 мм. Другое его название – разъем TRS, на металлической поверхности которого можно найти несколько контактов. За счет них и происходит приём линейного сигнала от любого источника звука, будь то компьютер или телефон. В зависимости от типа наушников меняется и количество приёмных контактов. У стереонаушников их стандартно три, у гарнитуры – четыре, а самые обычные устройства с монозвуком оснащены всего двумя. Это один из самых важных моментов, так как правильный выбор и подсоединение гарантируют работоспособность гаджета на выходе.
Сама по себе конструкция любых наушников достаточно несложная, чтобы с этим смог разобраться даже новичок. Самое главное, создавая новый гаджет из нескольких нерабочих – подобрать реально работоспособные комплектующие. Для этого в обязательном порядке проводится диагностика запчастей.
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?)
Как сделать рупор
1. Для стенок рупора D острогайте еловую доску до толщины 6 мм, выпилите из нее заготовку размером 102×381 мм и разделите ее на четыре части по 89 мм. Разметьте на одной из этих частей сужения и скосы с обеих сторон (рис. 3).
2. Чтобы правильно и точно опилить скосы на каждой из стенок D, изготовьте приспособление из куска фанеры размером 203×457 мм. Наклоните диск пильного станка на угол 43° и сделайте на одной кромке скос. Подготовьте четыре обрезка размерами 25×50 мм, которые будут служить упорами, и приклейте к каждому из них полоску двухстороннего скотча. Прикрепите два обрезка к несущей доске приспособления (фото А) так, чтобы они удерживали заготовку стенки при опиливании первого скоса.
Совместите линию разметки скоса на стенке рупора D с краем скоса несущей доски и зафиксируйте положение заготовки упорами из обрезков.
Прижимайте заготовку стенки D толкателем к несущей доске приспособления и упорам, опиливая первый скос.
3. Опилите на стенках рупора D первый скос под углом 43° (фото В). Затем приклейте к несущей доске другую пару обрезков-упоров, ориентируя заготовку для опиливания второго скоса (фото С). После этого сделайте второй скос на всех четырех стенках рупора.
Не меняя наклон пильного диска и не сдвигая продольный упор станка, разверните заготовку стенки D на 180°, зафиксируйте ее положение второй парой упоров и сделайте скос на противоположном конце.
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.
Качество компонентов
Конденсатор С1 должен быть неполярным. Лучше полипропиленовый или пленочным. Конденсатор С2 лучше использовать керамический. Точность конденсаторов не так важна, но лучше использовать с точностью не хуже 5%. Резисторы желательно точностью не хуже 1%
Хорошие микросхемы стоят недешево. Например, за две оригинальные OPA2604, которые и предлагались в исходной схеме, придется отдать около 23$.
Но совсем не обязательно сразу закупать самое дорогое. Для начала можно поставить что-то из ассортимента ближайшего магазина радиодеталей, а постепенно заменить их более качественными компонентами. Плата будет работать на любых деталях.
Цены на операционные усилители лежат в широких пределах и не всегда дороже значит лучше для звука. Для начала можно будет установить что-то недорогое и доступное, например любимую многими NE5532(0.3$). Очень желательно чтобы она была производства Филлипс.
В последствии с заменой ОУ можно будет играться сколько хотите. Если рассматривать ОУ классом повыше, то для звука хорошо себя зарекомендовали OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397….
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.
Изготавливаем плату
Печатное изделие — главное, если вы хотите сделать высококачественный усилитель. Только при ее наличии ваше изделие будет работать стабильно. Сделать ее в домашних условиях можно без проблем, если знать тонкости ЛУТ технологии — это перенос рисунка стандартной платы при помощи лазерного принтера и обыкновенного утюга.
Для осуществления задуманного воспользуемся программой Sprint-Layout 6.0 — русская версия, она имеет в активе около 4,6 тысячи макросов. Ее отличительные черты:
- все справочные данные на русском языке;
- надписи на плате можно делать кириллицей;
- идеально подходит для оперативной системы windows 7;
- интерфейс программы изменен для начинающих пользователей;
- работать можно с любого компьютерного устройства, сохраняется на флешке, не оставляет следов в любой системе.
Изображение распечатывают только на глянцевую бумагу, можно использовать различные буклеты, которые раздают в переходах метро и торговых комплексах.
Некоторые радиолюбители используют тонкую глянцевую фотобумагу — в этом случае отпечаток получается более качественный.
Печатать необходимо на максимуме, тогда копия будет качественная — весь рисунок должен четко просматриваться. После этого накладываем его на обезжиренную плату и проглаживаем утюгом, выставленным на третью позицию мощности, несколько минут. Для фотобумаги хватит полминуты.
Затем надо произвести травление — для этого используем раствор хлорного железа, считающийся специалистами оптимальным вариантом. При помощи ацетона очищаем медные дорожки от оставшейся краски и начинаем их лужение. Чтобы все получилось хорошо, лучше использовать сплав Розе, который изобрел германский химик — поэтому он и назван его фамилией.
Состав сплава: олово и свинец по 25%, а остальной объем занимает висмут — пары его чрезвычайно ядовиты, поэтому весь процесс нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении.
Несколько гранул этого сплава опускаем в приготовленную емкость с водой (обязательно с плоским и ровным дном) и ждем полного их расплавления. Потом кладем пластину рисунком вниз и водим ею по днищу с расплавленными гранулами. Мягкой губкой удаляем разводы и лишние наплывы на дорожках.
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.
Конструкция
Все элементы конструкции (кроме силового трансформатора) размещаются на одной печатной плате. Если вы решите использовать внешний блок питания или собрать его по другой схеме, около 70% печатной платы останутся свободными.
Схема расположения элементов представлена на рисунке:
Увеличение по клику
На рисунке представлен чертёж печатной платы со стороны деталей:
Увеличение по клику
На рисунке представлен чертёж нижней стороны печатной платы:
Увеличение по клику
Чертежи печатных плат в народном формате SLayout можно забрать здесь.
Главная особенность монтажа: на корпусе с нижней стороны TPA6120A2 есть контактная площадка примерно 3×4мм. Она должна быть припаяна к площадке на печатной плате под микросхемой, которая служит теплоотводом.
Фотография готовой конструкции:
При первом включении следует вынуть два предохранителя на выходе источника питания и убедиться в его работоспособности. Если выходные напряжения в норме, верните предохранители на место. Сам усилитель в наладке не нуждается.
Разместить плату можно в корпусе подходящих размеров, желательно металлическом для экранирования от внешних помех.
