Схема усилителя для наушников

Схема усилителя для наушников класса А является наиболее популярной у меломанов за счет простоты своей конструкции. Это выражается несколькими характеристиками искажения звукового сигнала на входе, которые обеспечивают высокое качество звучания относительно других категорий устройств усиления мощности звука.

Схема усилителя для наушников класса А

Модели, находящиеся в технологической категории класса А, обладают характеристиками гарантирующими высокую линейность в отличии от других аппаратов такого типа. В этой статье хочу представить усилитель для наушников, который, был собран собственными руками, и по моим расчетам должен работать в классе А.

Усилителя для наушников состоит из трех блоков:

1. Симметричный блок питания.
2. Защита наушников/задержка включения наушников.
3. Стерео силовой каскад.

Блок питания входящий в схему усилителя для наушников построен на микросхеме LM723 (Motorola) и быстродействующем операционном усилителе LF357. Оба чипа управляют парой силовых транзисторов с большой теплоотдачей. Конденсаторы расположенные в цепи фильтра: 4х4700 мкФ. Питание всего усилителя обеспечивает стабильный блок питания с напряжением 2х2v.

Оба плеча по напряжению симметричны, то-есть, нет разницы между величиной положительного и отрицательного напряжения — возможная разница всего в 10 мВ. Трансформатор, рассчитанный на ток 2х0.44A, запаян непосредственно в печатную плату. Все цепи защищены предохранителями, блок питания с ограничением тока 0,3А.

Для фильтрации БП за стабилизатором были использованы танталовые конденсаторы из серии MUSE. Я не хотел делать блок питания на LM317 и его ненадежном аналоге. Источник питания на LM723 и операционный усилитель, который следит за тем, чтобы отрицательное напряжение соответствовало положительному напряжению,на мой взгляд лучше.

Схема усилителя для наушников обладает надежной защитой, которая собрана на микросхеме NEC uPC1237HA. Принципиальную схему я взял от компании Advanced Electronic. Система защиты создает задержку включения наушников, а также отключает их сразу после выключения питания, защищает от постоянного тока на выходе и от перегрузки (клиппирования).

Наушники включаются с помощью реле. Транзисторы, которые использует схема усилителя для наушников, обладают мало шумными свойствами. Об отказе/отключении наушников сигнализирует светодиодный индикатор. Параметры/время защиты можно изменять с помощью дискретных элементов с микросхемой uPC1237. На мой взгляд, очень хорошая схема.

Силовой каскад построен на двойном операционном усилителе и транзисторах средней мощности. Сам усилитель представляет собой схему, представленную в Elektora 10/93 (видимо, изначально она была описана в голландском ELektuur или немецком Elektor).

В своем усилителе я использовал двойные операционные усилители (два каскада — предварительное усиление и оконечный каскад в одной цепи) LME49860 (по умолчанию это были NE5532). В источниках тока были заменены транзисторы BF256 на более новую группу 2Sk170 BL (с увеличенным током стока Idss для нулевого смещения по сравнению с к серии GR).

Автор диаграммы уровней мощности упомянул о токе покоя 50 мА. Добиться такого тока мне не удалось — ток в моем усилителе примерно 38мА на транзистор при питании от 21v (кстати, величина питающего напряжения не сильно влияет на изменение тока Idss). Транзисторы группы 2SK BL имеют больший ток, чем оригинальный BF256A. В моем случае я уменьшил сопротивление резисторов на затворах до 47 Ом.

Заменил старые диоды BAY на быстрые 1N-4151. Усилитель в состоянии покоя сильно нагревается, суммарный ток покоя обоих каналов составляет 80 мА. Схема усилителя для наушников имеет обратную отрицательную связь. На выходе установлен мощный резистор, который ограничивает коэффициент усиления и дополнительно защищает (вторая защита) от короткого замыкания в выходном каскаде. В схеме усилителя нет ни одного конденсатора, который ограничивал бы частотную характеристику.

За появлением постоянной составляющей следит uPC1237. Спаренные полевые транзисторы JFET — разница Idss 0,5 мА, силовые транзисторы также спарены — максимальная разница усиления hFE 5%. Нет выходного смещения. За появлением постоянной составляющей следит uPC1237. Спаренные полевые транзисторы JFET — разница Idss 0,5 мА, силовые транзисторы также спарены — максимальная разница усиления hFE 5%.

На передней панели установлен потенциометр ALPS (предполагалось, что это будет цифровой потенциометр DALLAS DS1802, но оказалось, что у него проблема с передачей большей амплитуды), два гнезда JACK Neutrik 6.3мм, два индикатора — один указывает на работу защиты, в то время как другой сигнализирует об источнике питания и переключателе.

Все это дополняется металлизированными резисторами — куда я мог бы установить танталовые конденсаторы и фирменные ELNA, MUSE и т.д. Фильтр на входе питания 230v, гнезда для предохранителей на печатной плате (всего три) универсальный металлический корпус. Печатную плату я делал в программе ExpressPCB — к сожалению, несмотря на многочисленные органолептические проверки, было допущено несколько перемычек на плате при пайке — пришлось исправлять.

У меня не было готового рисунка печатной платы ни для одной схемы — все было разработано мной. Плата сделана термотрансферным методом на печатной плате толщиной — 1 мм. Нижняя часть платы защищена раствором канифоли растворенной в денатурированном спирте (отсюда небольшое количество грязи на верхней стороне пластины). В усилителе довольно много элементов и тонких дорожек — все подключения нужно было делать аккуратно.

Я был приятно удивлен качеством звучания собранного мной усилителя для наушников. Усилитель действительно красиво звучит. Коэффициент усиления очень высокий — его можно ограничить, немного понизив чувствительность (заменив один резистор). Все это заняло у меня немного работы, но я очень доволен усилителем. Все комплектующие для схемы использовались в основном фирменные и хорошего качества. Стабилизатор от MOTOROLA, операционный усилитель в блоке питания — лучшего класса.

• Преимущества усилителя:

• Огромная мощность — усилитель будет работать практически с любыми наушниками
• Очень мало искажений
• Очень приятный звук
• Относительно простые варианты внесения изменений: усиление, чувствительность, мощность, пропускная способность, звук
• Очень хорошая защита наушников — даже в случае сгорания выходных транзисторов, отказа источника питания, перенапряжения, наушники не будут повреждены
• Очень низкий уровень шума усилителя
• Все скомпоновано практически на одной печатной плате

• Недостатки:

• Нагревание в целом
• Довольно сложная компоновка
• Множество элементов

• Планируемые изменения:

• Замена ручки потенциометра на одну со шкалой
• Увеличение радиатора — Радиатор в силовом каскаде слишком слабый
• Дополнительная тепловая защита уровня мощности