Как сделать усилитель для домашних колонок своими руками

Собираем собственный аудио усилитель профессионального уровня не (очень) дорого

Получаем потрясающий стереозвук на основе платы 3e Audio Д-класса

Перевод статьи с сайта IEEE Spectrum, автор – Гленн Зорпет

Несколько лет назад я решил узнать, насколько дёшево можно сделать самому усилитель Д-класса аудиофильского качества. Тогда у меня получилось $523,43. Я смастерил достойный усилок, и статья на IEEE Spectrum всё ещё привлекает читателей и периодические вопросы о том, где можно достать запчасти.

Сожалею, но основные компоненты уже давно исчезли. Поэтому я направлял всех страждущих к наборам от Class D Audio, DIY Class D и Ghent Audio. И пару месяцев назад мне вдруг захотелось проверить, насколько лучше у меня получится сделать усилок сейчас, почти десять лет спустя. Часть мотивации возникла из-за ежегодных списков лучших стерео усилителей с сайта The Master Switch. В списке доминируют усилители стоимостью от $1000 (и десять из них стоят более $2000).

Модные аудио прибамбасы – моя слабость. Но давайте уже отложим в сторону чековую книжку и достанем паяльник. Если вы обладаете базовыми навыками пайки и работы с инструментами – сможете просверлить отверстия в алюминиевом листе? – вы может сделать высококачественное оборудование гораздо дешевле.

Вкратце, усилитель Д-класса работает, преобразуя аналоговый сигнал в переменную последовательность квадратных импульсов фиксированной амплитуды. Эти импульсы включают и выключают транзисторы, а выход транзисторов преобразуется обратно в аналоговый сигнал, более громкий. Когда я писал свою первую статью, аудиоустройства Д-класса были сравнительно новыми, и аудиофилы спорили по поводу того, могут ли они звучать так же хорошо, как устройства класса АБ или А.

Сейчас уже никто не спорит по этому поводу. На рынке представлено множество усилителей класса Д, и лучшие из них доминируют в верхних позициях списков.

Разработка и создание усилителя Д-класса – предприятие, достойное похвалы. Если вы решите пойти таким путём, я отдаю вам честь и предлагаю начать с прекрасной статьи Цезаря Чирилы на сайте All About Circuits. Но если всё, что вы хотите – это максимальное соотношение качества к цене, лучшей стратегией будет тщательно выбрать модуль усилителя и другие компоненты из огромного количества готовых вариантов. Именно это я и сделал. Не стоит благодарности.

Усилитель состоит из двух базовых компонент: источник питания и схема. После пары недель исследований и оценок я остановился на схеме EAUMT-0050-2-A усилителя Д-класса от 3e Audio, компании из Шэньчжэня. Она основана на прекрасном чипе усилителя от Texas Instruments, TPA3250, хорошо показавшем себя в сравнении с усилителями Д-класса, собранными из отдельных компонентов.

TPA3250 может работать с динамиками на 8 Ом или 4 Ом, а его эффективность составляет 92%, согласно данным от TI. Он может принимать симметричные входные сигналы (часто используемые в музыкальных студиях и других профессиональных вариантах применения) или односторонние (обычно используемые в потребительских аппаратах).

Музыкальная композиция: усилитель (вверху) использует коннекторы XLR (слева на фото) для ввода сигнала, типичные для профессиональной аппаратуры. Внутри его главные части – это трансформатор от AnTek Products Corp. (второй сверху), плата выпрямителя от Xkitz Electronics (третья сверху) и модуль усилителя от 3e Audio (внизу) на основе Texas Instruments TPA3250.

Результаты тестов с сайта 3e утверждают, что их плата на основе TPA3250 имеет коэффициент нелинейных искажений + шум (THD+N) в 0,0025% на мощности в 20 Вт и нагрузке в 4 Ом для сигнала в 1 кГц. Это безумно мало. Для сравнения, усилитель Д-класса nova300 от Peachtree Audio стоимостью в $2199, объявленный сайтом The Master Switch «самым лучшим усилителем этого года» имеет показатель THD+N равный 0,005% при прочих равных.

Нужно отнестись к этому критически и понять, что услышать разницу между THD+N в 0,0025% и 0,005% невозможно. Суть в том, что звуковая система, состоящая из усилителя на основе платы 3e стоимостью в $49, вместе с хорошим ЦАП и предусилителем может выдавать звук, сравнимый с high-end усилителем.

В качестве источника питания рекомендую нерегулируемый предназначенный для аудио источник от Xkitz Electronics, модели XAPS-500W ($30). На него следует подать ток 22 В от 200 ВА трансформатора от AnTek Products Corp., модели AS-2222 ($32). Если вы предпочитаете импульсный стабилизатор напряжения вместо линейного, прекрасным выбором станет SMPS300RS от Connex Electronic ($65, вместе с трансформатором). Если хотите сэкономить, на AliExpress есть плата выпрямителя HPOO всего за $15. На другом конце шкалы есть модуль Eltim PS-UN63RQ за €119. Доставка его в США обойдётся в дополнительные €81, поэтому для жителей Америки это не вариант (по ссылке представлен полный список запчастей).

Закончив с усилителем, я подключил его к 30-летним трёхканальным колонкам от Panasonic, которые я часто использую для проверок. Раздавшийся из них звук оказался таким классным, что я был поражён. За всё время я слушал через эти колонки штук 15 различных усилителей, включая ламповые стоимостью вплоть до $1200. Ни у одного из них не было такой чёткости звука и такого точного, детального, и вместе с тем плавного воспроизведения, как у модуля от 3e вместе с источником питания от Xkitz. По моему опыту, найти идеальный баланс точности, плотности басов и общей теплоты звука может очень малое количество усилителей. И данному усилителю это удалось.

Общая стоимость составила $259,01. Чуть больше половины стоимости предыдущего усилителя, выдававшего при этом звук похуже, построенного мною десять лет назад. В эту сумму входит $37,50 за профессиональную покраску корпуса порошковой краской. И я не рекомендую пропускать этот шаг, если только вы не профессионал в покраске алюминия. Усилитель класса high-end должен и выглядеть соответственно. Но, возможно, об этом можно будет как-нибудь поспорить.

Источник

Любой усилитель звука своими руками

Рассмотрим, как сделать любой усилитель звука своими руками на примере микросхемы TEA2025B.

Первым делам следует понимать, что усиление любого сигнала, в том числе и сигнала звуковой частоты, происходит за счет мощности источника питания. В качестве источника питания чаще всего применяют батарейки, они же гальванические элементы, аккумуляторы, блок питания постоянного тока.

Блок питания для усилителя звука

К блокам питания, предназначенных для работы в усилителях мощности звуковой частоты (УМЗЧ), предъявляют особые требования. И чем выше класс усилителя звука, тем выше эти требования. Важнейшие из них – это минимум пульсаций и различного рода электромагнитных излучений. По этой причине в аудиотехнике даже низкого класса применяются исключительно трансформаторные блоки питания. Импульсным блокам питания (ИБП) в аудиотехнике не место.

ИБП в процессе работы создают широкий спектр электромагнитных излучений, которые пагубно сказываются на качестве звука. Это объясняется работой полупроводниковых приборов в ключевом режиме. Вследствие чего возникают импульсы тока. Которые в конечном итоге распространяются в виде электромагнитных излучений и пульсаций. По этой причине ИБП подлежат обязательному экранированию.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в трансформаторных (линейных) блоках питания применяются электролитические конденсаторы большой емкости. Более того, для БП усилителей звука рекомендуется применять специальные конденсаторы. Однако влияние их на улучшение качества звука до сих пор остается спорным. Но стоимость таких конденсаторов явно превышает стоимость «обычных» конденсаторов.

Ключевым элементом большинства усилителей звука является операционный усилитель ОУ. ОУ зачастую питаются двухполярным напряжением, хотя могут получать питания и от однополярного источника. Но все же мощные усилители питаются, как правило, от двухполярних источников тока.

Стерео усилитель звука своими руками

И так, чтобы сделать усилитель звука достаточно понимать следующее. Любой УМЗЧ имеет как минимум один вход, один выход и два вывода для подключения питания.

Поскольку мы будем собирать стерео усилитель звука на микросхеме TEA2025B, то будет использоваться два входа. Каждый вход на отдельный канал. А соответственно будут использоваться два выхода для подключения двух динамиков: левого и правого.

Теперь мы можем сделать следующий вывод. Любая микросхема стерео усилителя звука должна иметь минимум шесть выводов. Два входа, два выхода, два питания. Как правило, микросхемы подобного типа имеют больше выводов. К ним подпаиваются дополнительные элементы: конденсаторы, резисторы, которые в народе называют “обвязкой” или “рассыпухой”.

Усилитель звука на TEA2025B

TEA2025B питается в широком диапазоне однополярного напряжения: 3…15 В. Выходная мощность в режиме стерео 2 по 2,3 Вт. Нагрузкой являются два динамика, сопротивлением звуковой катушки 4 Ом. Также на микросхему можно подавать и моно сигнал. Тогда нагрузкой будет служить один динамик.

Важно. Приучите себя проверять схемы, найденные в интернете, с типовыми схемами включения, приведенными в даташите соответствующей микросхемы. Очень часто встречают ошибки. Поэтому не лишним будет заглянуть в первоисточник. Поскольку производители микросхем в технической документации ошибок не допускают, в отличие от сайтов радиолюбителей.

Мы будем делать стерео усилитель.

Прежде всего, для подключения к выходу звуковой карты компьютера или смартфона или просто к аудиовыходу другого устройства, например приемника или тюнера, нам понадобится аудио штекер.

Аудио штекеры бывают для моно сигнала (однопиновый), стереосигнала (2-х пиновый), стерео с микрофоном (4-х пиновый). В нашем случае необходимо использовать аудио штекер 2-х пиновый и без микрофона.

Один пин – это левый канал. Второй пин – правый канал. Третий контакт – это общий провод для двух каналов.

Во избежание ошибки, место пайки проводов проще всего прозвонить с соответствующими пинами.

И так, штекер готов, но пока что мы его никуда не припаиваем.

Также нам понадобятся два самых простых, но одинаковых по характеристикам динамика. Вполне подойдут динамики, мощность по 3 Вт, сопротивлением звуковой катушки 4 Ом.

Обратите внимание, динамики также имеют полярность, которая обозначает начало и конец звуковой катушки. В дальнейшем нам ее также необходимо придерживаться.

Следующий обязательный компонент любого усилителя звука – это блок питания. Подойдет блок питания на 9 В или 12 В, мощностью от 9 Вт. Чтобы узнать, как сделать такой блок питания, перейдите по ссылке.

Я буду применять блок питания с регулировкой выходного напряжения, который я показывал, как сделать в своем курсе для начинающих электронщиков.

Собираем усилитель звука на TEA2025B

Теперь, когда все дополнительные элементы собраны, мы можем сосредоточить внимание на микросхеме TEA2025B.

Посмотрев внимательней на схему, мы обнаружим один положительный момент. Шесть электролитических конденсаторов имеют одинаковый номинал – 100 мкФ. Это замечательно, ведь часто во многих микросхемах «обвязка» состоит из радиодеталей разного номинала, что создает некоторое неудобство.

Обратите внимание, хотя микросхема и рассчитана на питания максимум 12 В, но электролитические конденсаторы следует применять с напряжением не менее 25 В.

Для регулировки уровня громкости одновременно обоих каналов применяют сдвоенный переменный резистор с логарифмической зависимостью. Тогда постоянные резисторы, которые приведены на фото выше – не нужны.

С разводкой печатной платы я не заморачивался и сделал ее по-быстрому в программе Sprint Layout. Если Вам не лень сделать более качественную разводку с нуля, то можете поделиться ей с остальными начинающими электронщиками. Выслать ее можно на мою почту, а я приложу ее к данной статье. Думаю, все скажут спасибо.

Теперь осталось сделать самое приятно – впаять все радиодетали в печатную плату и подключить выводы штекера и динамиков.

Я надеюсь, теперь вы сможете сделать любой усилитель своими руками.

Источник

Усилитель звука своими руками

Многих радиолюбителей не устраивает звучание промышленных звуковых систем, поэтому проблема как сделать усилитель для колонок своими руками является интересной. Имеется много схем, которые пригодны для повторения начинающими радиолюбителями. Они собираются на доступных и недорогих деталях, просты в изготовлении и не требуют сложного налаживания. Можно сначала сделать усилитель звука простейшего типа, а затем переходить к более сложным конструкциям.

Мощный усилитель звука своими руками

Радиолюбитель, собирающийся сделать систему низкой частоты (УНЧ), должен решить ряд следующих вопросов:

• Элементная база
• Электрические параметры
• Выбор схемы

Современные звуковые системы собираются с применением биполярных или полевых транзисторов и интегральных микросхем. Такие конструкции не требуют высокого напряжения в цепях питания, достаточно компактны и обеспечивают хороший диапазон воспроизводимых частот и низкий процент искажений. Звуковая аппаратура высшего класса собирается на электронных лампах, которые в серийной технике не применяются уже давно. Электрические параметры зависят от того, для какой цели будет использоваться УНЧ. Конструкция, предназначенная для подключения к планшету или компьютеру, не предполагает высокого качества воспроизведения звука.

Для специалиста будет просто собрать своими руками аудио усилитель, обеспечивающий достаточно высокие параметры. В такой конструкции можно использовать мощные транзисторы или микросхемы. Блок может быть предназначен для работы с устройствами, которые выдают мощный выходной сигнал. Тогда предварительный каскад не требуется и достаточно собрать только оконечник. Если устройство предназначено для работы с микрофоном, проигрывателем виниловых дисков или электрогитарой, то придётся собирать полный тракт с предварительным каскадом и регулировками тембра. Оконечный усилитель мощности своими руками можно проще всего собрать на интегральной микросхеме. Такая конструкция собирается на простейшей печатной плате, не требует регулировок, налаживания и при правильной сборке сразу начинает работать.

Конструкция обеспечивает выходную мощность до 20 ватт на канал, работает от напряжения от 10 до 18 В, поэтому может быть использована в автомобиле. Такая мощность обеспечивается при использовании микросхемы TDA1557. Корпус TDA8560Q может выдать до 30 ватт в каждом канале. Для более стабильной работы конструкции при воспроизведении низких частот рекомендуется в фильтре питания использовать 5, соединённых параллельно емкостей по 2200 мкф. Корпус микросхемы сильно нагревается, поэтому её нужно установить на радиатор. Чтобы собрать усилитель звука для колонок своими руками потребуется тестер и паяльник. Осциллограф и генератор для простых схем не используются.

Как собрать усилитель звука

Начинающим радиолюбителям нет смысла браться за повторение сложных транзисторных схем с высокими параметрами. Для регулировки таких конструкций потребуется сложная измерительная аппаратура. Самым простым вариантом для начинающих будет повторение схем, выполненных на интегральных компонентах. Для начала можно своими руками собрать простой усилитель звука небольшой мощности.

Микросхема LM386 работает в широком диапазоне питающего напряжения и обеспечивает мощность до 1,2 ватта на нагрузку 8 Ом. Коэффициент искажений сигнала не превышает 0,2%. Переменный резистор 4,7 кОм позволяет изменять коэффициент усиления от 20 до 200. Самодельное устройство можно собрать на макетной плате или навесным монтажом.

Стерео усилитель звука своими руками

Собрать качественный стерео усилитель звука для колонок своими руками довольно сложно, так как такие схемы требуют тщательной регулировки и отладки. Существуют схемы, которые обеспечивают высокое качество звучания без сложных настроек. Предлагаемая конструкция представляет собой ультралинейную схему, работающую в классе «А». Это означает, что выходной сигнал практически не искажается и повторяет форму входного сигнала. В выходном каскаде можно использовать транзисторы КТ803, КТ805 или КТ819. С выхода каскада можно получить до 15 ватт мощности, причём искажения минимальны и соответствуют параметрам аппаратуры самого высокого класса.

Схема, работающая в данном режиме, потребляет большой ток, и выходные транзисторы греются при отсутствии сигнала, поэтому они устанавливаются на радиаторы. Чтобы сделать своими руками аудио усилитель для колонок стереофонического тракта собираются две схемы – для правого и левого каналов. Если конструкция будет использоваться для автомобильной магнитолы, то этой схемы достаточно. В других случаях потребуется предварительный каскад с регулировками усиления, тембров и стерео баланса. Спаять усилитель звука лучше всего на печатной плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторы. Для надёжного охлаждения можно использовать кулер от компьютерного блока питания. Конденсатор С2 должен быть плёночным.

Увеличить мощность усилителя звука своими руками, можно повысив напряжение питания на 10-15%. Предварительно нужно узнать критические величины напряжения для транзисторов. В некоторых случаях поможет увеличение входного сигнала. Это эффективнее раскачает выходной каскад.

Вопрос как сделать мощный усилитель звука своими руками часто возникает у радиолюбителей с небольшим опытом работы. Браться за транзисторную схему не имеет смысла. Это сложно, долго и нет гарантии, что конструкция заработает. Лучше всего применить специальные микросхемы. Интегральный УНЧ может выдавать на выходе сотни ватт, при этом схема не нуждается в регулировке.

Усилитель для колонок своими руками для чайников

Обычно конструкции с большой выходной мощностью используют для сабвуферов, но если имеются мощные акустические системы, то такую конструкцию можно использовать для озвучивания больших помещений. Таким УНЧ требуется правильно подобранный источник питания, а для корректной работы нужно продумать охлаждение выходных каскадов или корпуса мощной микросхемы.

Простая схема низкочастотного блока большой мощности может быть собрана на нескольких типах интегральных микросхем, но нумерация выводов не меняется. Выходная мощность (W) соответствует следующим типам микросхем:

• PA01 – 50
• OPA12 – 60
• TSC1468 – 120
• PA04 – 400
• PA03 – 1000

Самодельные усилители звука, сделанные своими руками при использовании исправных элементов и аккуратном монтаже, смогут обеспечить хорошие параметры. Питание конструкции осуществляется от двухполярного источника питания с напряжением от 15 до 45 вольт. Кроме РА01 максимальное напряжение для которой, не должно превышать 28 вольт. В качестве нагрузки используются широкополосные колонки, так как амплитудно-частотная характеристика достаточно линейна в диапазоне 10 Гц-40 кГц. Коэффициент нелинейных искажений на частоте 1 кГц и выходной мощности 50 ватт не превышает 0,005%. Несмотря на то, что микросхемы достаточно дорогие на них можно собрать хороший усилитель звука.

Мини усилитель звука для колонок своими руками

Такая конструкция должна иметь небольшое количество доступных деталей, легко собираться и не нуждаться в настройке. Для такой цели лучше всего подойдут распространённые и недорогие микросхемы. Они применяются в серийной аппаратуре, но их можно использовать для домашних самоделок. Конструкция сможет обеспечить выходную мощность достаточную для озвучивания помещения среднего размера. Как сделать самый простой усилитель звука своими руками будет ясно после прочтения данной статьи.

Собрать простой мини усилитель звука, своими руками очень просто, используя готовый модуль с микросхемой РАМ8403. Для этой конструкции не потребуются никакие дискретные элементы, поскольку они предусмотрены в схеме. Достаточно подключить колонки, питание и подать входной сигнал. Сопротивление акустических систем должно быть 6-8 Ом. Выходная мощность достигает 2 ватт на канал.

Полный усилитель звука своими руками

Полный усилитель звука состоит из предварительного и оконечного каскадов, которые могут быть реализованы на транзисторах или интегральных микросхемах. Чтобы собрать аудио усилитель своими руками нужно иметь опыт и необходимое техническое оборудование, так как без измерительных приборов наладить такую конструкцию невозможно. Блок схема полного усилителя.

Регулировку устройства может выполнить только опытный радиолюбитель. На рисунке показана схема одного входного канала. В стереофонический тракт входят две такие схемы. Это каскад с активными регулировками тембра и регулятором громкости с компенсацией можно подключить к любому оконечному каскаду. Предварительный каскад собран на сдвоенном операционном усилителе с высоким быстродействием LM833 и на TL071. Вместо них можно использовать ОУ 544 серии.

Простой аудио усилитель своими руками

Простейший усилитель звука своими руками собирается на микросхеме TDA7231. Представленная схема обеспечивает выходную мощность до 1,5 ватт на четырёхомную нагрузку. Микросхема имеет большой допустимый диапазон по питанию, поэтому УНЧ может применяться в батарейных конструкциях. Ток покоя устройства не превышает 8 mA. Потребляемый ток при максимальной мощности достигает 1,5 А. К устройству можно подключить любую динамическую головку с сопротивлением 4 Ом. Для качественного воспроизведения музыки эта конструкция не подходит из-за большого процента искажений, который при максимальной громкости достигает 8%. Устройство может быть использовано в электронных игрушках с автономным питанием или системах охранной сигнализации.

Простой аудио усилитель звука для дома легко собирается на микросхеме 4069, которая содержит 6 инверторов. Система пригодна для подключения наушников при прослушивании музыкальных файлов с компьютера, телефона или планшета. Простая схема обеспечивает удовлетворительные параметры.

Изменяя сопротивление резисторов R2 и R3 можно менять коэффициент усиления устройства. Для этого УНЧ не обязательно делать печатную плату. Подойдёт стандартная макетная плата с металлизированными отверстиями.

Существует много простейших конструкций, которые доступны для повторения радиолюбителями с небольшим опытом. Для изготовления таких устройств потребуется только тестер для проверки основных цепей. После того, как в процессе изготовления и наладки простых схем появится опыт, можно переходить на более сложные системы.

Источник