Все мы любим послушать музыку в наушниках, так как не всегда есть возможность включить ее в колонках, особенно в позднее время суток или в общественном транспорте. Но не всегда само качество звучания бывает достаточно хорошим, одним из признаков этого является встроенный усилитель в устройстве воспроизведения, будь то телефон или же компьютер, ноутбук. В данной статье я расскажу, как сделать усилитель для наушников своими руками , в сборке которого поможет кит-набор, заказать его можно будет по ссылке в конце статьи.

Для того, чтобы сделать усилитель для наушников своими руками, понадобится:
* Паяльник, флюс, припой
* Приспособление для пайки "третья рука"
* Бокорезы
* Растворитель 646 или бензин "калоша"
* Блок питания с выходным напряжением 12 В
* Наушники, телефон или иное устройство воспроизведения

Шаг первый.
Данный кит-набор поставляется с двухсторонней печатной платой, ее качество весьма хорошее и имеет металлизированные отверстия. Также для удобства сборки предусмотрена инструкция, где показана схема усилителя и номиналы компонентов для правильной установки на плате.

Первым делом устанавливаем на плату резисторы, их номиналы определять не нужно, так как они подписаны на бумажке, приклеенной на них. После чего вставляем неполярные керамические конденсаторы, а затем полярные электролитические конденсаторы, соблюдая номинал и полярность, плюсом является длинный вывод, а минусом контакт напротив белой полоски на корпусе, на плате минусовой контакт обозначен заштрихованным полукругом. Для индикации работы усилителя на плате предусмотрено место под светодиод красного цвета, длинную ножку устанавливаем в место, обозначенное треугольником, а минус-короткую ножку в отверстие с полоской рядом.

Шаг второй.
Для того, чтобы радиодетали не выпали при пайке загинаем их выводы с обратной стороны платы. Далее закрепляем плату в приспособлении для пайки "третья рука" и наносим флюс на контакты, после чего припаиваем выводы при помощи паяльника и припоя. Удаляем излишки выводов при помощи бокорезов. При удалении выводов бокорезами будьте аккуратны, так как можно нечаянно удалить дорожку с платы.

Затем устанавливаем остальные компоненты, а именно переменный резистор, гнездо подключения питания, две панельки под микросхемы, ориентируясь по ключу на корпусе и плате в виде выемки, а также гнезда для подключения входа и выхода звука.

Припаиваем компоненты, для лучшей пайки наносим флюс. Также удаляем лишнюю часть выводов бокорезами.

После пайки получается такая плата.

Удаляем остатки флюса с платы при помощи щетки и растворителя 646 или бензина "калоша". Вот так выглядит чистая плата.

Шаг третий.
Теперь устанавливаем в специальные панельки микросхемы согласно ключу на корпусе и плате.

Далее переходим к сборке корпуса, сначала примеряем его на плате и удаляем защитные пленки с частей корпуса. К нижней части прикручиваем стойки с резьбой в четыре отверстия при помощи крестовой отвертки.

Далее устанавливаем на стойки плату с боковой панелью с отверстиями под гнезда подключения.

После этого собираем остальные части и прикручиваем верхнюю крышку при помощи винтов.

На этом усилитель для наушников можно считать готовым, осталось его протестировать.

Шаг четвертый.
Для полноценной работы усилителя требуется питание 12 В. В гнездо подключаем блок питания через штекер и вставляем штекер 3.5 мм Jack с двух сторон, один идет в телефон, другой в усилитель, в гнездо с надписью OUT вставляем штекер от наушников и наслаждаемся качественным звучанием. Регулирование громкости осуществляется поворотом ручки переменного резистора.

Давно хотел сделать отдельный усилитель для наушников - все не было времени, хотя наушники уже купил как два года. Ничего особенного, Sennheiser HD 558, но звук выдают на приемлемом для меня уровне.
Пересмотрел множество схем и перечитал кучу информации и форумов. Хотелось, чтобы схема была простой и качественной по звуку. Размышляя, чего хочу, пришел к выводу, что для наушников нужна относительно небольшая мощность и должен подойти какой-нибудь умощнённый транзисторами ОУ или же просто мощный ОУ с низким THD+N, так сказать «драйвер». И вот подвернулась микруха от TI, специально предназначенная для этих целей, TPA6120.

По своей сути представляющая собой весьма мощный и очень быстродействующий ОУ с чудовищно низким THD+N (ну по крайней мере для меня). Немного полазив в гугле по поводу различных включений микросхемы и конструкций нашёл для себя неплохой вариант на одном сайте чешского радиолюбителя Павла Ружички (Pavel Ruzicka). Микруха включена по неинвертирующей схеме, на входе 50 кОм потенциометр известной японской фирмы ALPS . Решил реализовать именно такой вариант.

Схема наушникового усилителя на TPA6120 и БП

Мой вариант схемы

Блок питания

Проштудировав даташит на TPA6120, всё-таки кое-какие изменения в схему внёс. Так называемые блокирующие конденсаторы в оригинале стоят плёночные, даташит же настоятельно рекомендует использовать SMD керамические конденсаторы, да ещё и как можно ближе к выводам питания - для исключения возможного возбуждения усилителя.
Собственно говоря, больше всего возбуждения и боялся, очень уж микросхема быстродействующая.

Этот страшный PowerPAD побеждён

Из-за отсутствия опыта изготовления двусторонних ПП, плату было решено делать односторонней. И тут вскрылась ещё одна проблемка. Из-за того, что микруха очень мощная для своих размеров, у неё на «пузе» сделана площадка для теплоотвода - PowerPAD, которая припаивается к площадке под микросхемой и ещё вдобавок является общим проводом.
Я как-то отмёл неприятные мысли, решил, что как-нибудь припаяю. Но обо всем по порядку.

Начал искать необходимые комплектующие, сразу стало понятно, что TPA6120 у местных нет, не говоря уже об ALPSе. Великий китайский Брат выручает в очередной раз, заказал микросхему TPA6120 и потенциометр ALPS на Алиэкспресс .
У местных купил корпус, трансформатор и остальную мелочь. После того как всё было на руках прошло ещё 4 месяца прежде чем взял в руки… утюг.

При проектирование платы усилителя уделил особое внимание расположению резисторов в соответствии с даташитом, чтобы были наименьшие расстояния от ног входов и выходов до резисторов, чтобы не было возбуждения. И вот платы протравлены, просверлены и залужены. И здесь я уже серьёзно начал задумываться, а как же паять этот хитрый PowerPAD и вообще чего с ним делать.

Снова в Интернет. На одном из форумов нашёл интересное решение. Без паяльного фена и двусторонней ПП с метализированными отверстиями выход один: сверлить под микросхемой отверстие и через него пытаться припаять к PowerPAD-у микросхемы самодельный радиатор.

Попробовал такой предложенный вариант: сверлится отверстие 1,5 мм, берётся медная проволока, лудиться и накручивается спиралькой вокруг сверла 0,8 мм (я вокруг иголки намотал) длиной 2-3 см. Позиционируется и прихватывается микросхема, спиралька опускается в отверстие и жарится это всё 40-ватным паяльником, естественно с добавлением припоя и флюса. Цель - не просто припаять спиральку, но и чтобы края площадки PowerPAD-а также припаялись к печатной плате.

Вот она, моя система охлаждения для TPA6120. Видите странную «пружинку» в центре?

Держал паяльник несколько секунд и всё получилось! Всё оказалось проще, чем думал. Спасибо доброму человеку за идею!

Звучание

Платы готовы, соединяю всё проводами, быстрая проверка. Постоянки на выходе нет, подключаю свой ЦАП, Сенхайзеры, врубаю «The Dark Side Of The Moon» и наслаждаюсь… Наверное, описывать звук и тем более его качество неблагодарное занятие, надо просто услышать самому.
В общем скажу, что звук мне очень понравился во всем диапазоне частот. На слух - минимум искажений, для меня их просто нет. Раньше я слушал свои наушники Sennheiser HD 558 со встроенной звуковой картой. Теперь я их просто не узнал! Появились басы и звук очень детальный.

Итого

Усь поёт. Возбуждения не наблюдается, и слава Богу, благо, были приняты все меры для этого. Сомневался, что спиралька будет хорошо тепло отводить, поставил на час с музыкой на приличной громкости, потрогал микруху - по ощущениям градусов 30-35. Спиралька тёплая, с обратной стороны площадка тоже слегка теплая, значит микруха припаялась нормально, тепло отводится хорошо и на этом я успокоился.

И началось самое сложное и мучительное для меня - собрать всё в корпус. Пару вечеров с дрелью, пассатижами, отвертками, напильниками и кучей нецензурных выражений! Ура, запихал платы в корпус. Корпус оказался великоват для усилителя, за то монтировать удобно и смотрится солиднее в большой коробке. Осталась одна задачка: сделать надписи на лицевой панели. Но это уже совсем другая история.

Каждый начинающий радиолюбитель после первых удачных экспериментов, ощутив сладость своих побед, хочет попробовать сделать что-то настоящее. Не игрушку, а реально работающую полноценную вещь. Для этого прекрасно подойдёт самодельный простой который умелыми ручками можно собрать всего за несколько минут.

Где его можно применить? Во-первых, по прямому назначению, а именно для усиления сигнала от темброблока или предусилителя, то есть там, где слишком слаб, и подключить наушники невозможно. В этом случае можно сделать усилитель для наушников своими руками.

Во-вторых, он пригодится как дополнительный инструмент. Портативный усилитель для наушников вполне применим для тестирования схем. Ведь часто появляется необходимость найти место обрыва сигнала в новой схеме, которую вы собрали, но она никак не хочет работать. Например, вы сделали тот же усилитель для наушников своими руками. Он и поможет в поиске причины неисправности. С ним можно очень быстро найти точку, в которой пропадает сигнал. Ведь часто это случается из-за пустяка: плохо пропаялась деталь, неисправный конденсатор и т.д. Визуально или с помощью тестера причину бывает трудно найти.

Сделать усилитель для наушников своими руками просто, ведь схема моно состоит всего из пяти деталей. Основана она на микросхеме TDA7050, которая стоит 30-80 рублей. Но, думаю, что в ваших запасах радиодеталей, которые всегда имеются у любого увлечённого этим делом, такая микросхема найдётся. Она часто использовалась в кассетных плеерах и других простых устройствах воспроизводящих звук.

На этой же микросхеме можно сделать и стереофонический усилитель для наушников своими руками. Для этого придётся добавить два полярных конденсатора на выход (можно один общий), а входной можно сделать из сдвоенного

Сама микросхема представляет собой в корпусе нормального размера (DIP8). Рабочее напряжение питания от 1,6 до 6 вольт. Потребляет не много энергии. Мощность выходного сигнала зависит от напряжения питания. В варианте стерео при нагрузке в 32 Ом и напряжении в три вольта вы получите на выходе около 130 милливатт на каждом канале. При подключении по мостовой схеме в варианте моно мощность увеличивается в два раза. Выход микросхемы имеет защиту от

Принципиальная схема дана на рисунке 1. Входной сигнал подаётся на выводы 1 и 3, а наушники в 32 Ом подключены к выводам 7 и 8. По техническим условиям в мостовом режиме нагрузка не должна быть менее 32 Ом. Для сглаживания напряжения к шине питания подключены конденсаторы С1 и С2, 100 и 0,1 мкФ соответственно. Сопротивление резистора R1 - 22 кОм. Ну вот, пожалуй, и всё описание нашей первой модели.

Вторая схема с рисунка 3 часто применяется в малогабаритных устройствах заводского изготовления. Сделать её ненамного труднее. В схеме отображены все необходимые детали. На рисунке 2 - та же схема для подключения динамиков. Как видите, разница небольшая. В схеме для динамиков применяются полярные конденсаторы в каждом выходном канале, а для наушников - стоит общий конденсатор в месте подключения к ним корпуса схемы.

Рассмотрим, как сделать USB усилитель звука для наушников своими руками из самых доступных радиоэлементов. Наибольшую популярность среди усилителей звука для наушников получила микросхема TDA7050 компании Philips.

Микросхема TDA7050 была разработана для портативных мини радио, плееров и т. п. Имеет две схемы включения: мостовая и стерео. При мостовой схеме включения происходит усиление одного канала на одно «ухо». Поэтому для наушников необходимо применять две микросхемы, включенные по мостовой схеме. При этом мощность каждого канала будет очень значительной для наушников и составляет 140 мВт при сопротивлении наушника 32 Ом и питающем напряжении 3 В.

Однако практика показывает, что такая мощность в преобладающем большинстве случаев не потребуется. Поэтому применяется стерео схема USB усилителя звука для наушников. Здесь потребуется лишь одна микросхема TDA7050. Если питать микросхему от 3 В, на пример от двух батареек, то выходная мощность каждого канала равна 35 мВт, а при 4,5 В – 75 мВт.

Схема USB усилителя звука для наушников

Схема USB усилителя для наушников довольно проста и имеет минимальное количество радиоэлементов в обвязке. Напряжение питания микросхемы TDA7050 находится в диапазоне 1,6 В…6 В. Поэтому ее можно питать непосредственно от USB порта, имеющего стандартное напряжение 5 В.

Для регулировки величины входного сигнала и соответственно громкости звука в наушниках применяется сдвоенный сопротивлением 20 кОм.

Однако, на мой взгляд, лучшим решение будет установить стабилизатор напряжения с минимальным падением напряжения. Таким интегральным стабилизатор напряжения может послужить микросхема MCP1702. Она имеет достаточно низкое падение напряжения по сравнению с аналогами и составляет 0,65 В. На выходе ее 3,3 В. Поэтому для стабильной работы MCP1702 достаточно подать на ее вход 4 В.

Для сглаживания различного рода пульсаций тока на входе и выходе MCP1702 установлены конденсаторы. Максимум на стабилизатор можно подавать 13,2 В. Таким образом, применяя стабилизатор напряжения, USB усилитель звука для наушников можно питать в широком диапазоне напряжения: от 4 В до 13,2 В. Или даже от одной батарейки, если подключиться к TDA7050 после стабилизатора.

Разводку печатной платы и документацию на микросхемы можно

Если Вы только начинающий радиолюбитель, то рекомендую ознакомиться со статьей, .

Если вы являетесь счастливым обладателем лампового усилителя , то, скорее всего, при желании послушать любимые композиции единолично, через наушники, вы сталкиваетесь с неудобством, вызванным отсутствием выхода на головные телефоны.

Да и обладателям дорогих или не очень смартфонов и планшетов тоже приходится несладко — эти аппараты чаще всего не в состоянии раскачать качественные высокоомные наушники . Поэтому любимые композиции звучат совсем не так, как на профессиональной аппаратуре.

Конечно, если вы истинный меломан и музыка для вас дороже денег, то вас ни что не остановит от покупки предварительного усилителя за 6000 $, усилителя для наушников за 5000$ и самих наушников за 2000$. И погрузиться в нирвану... Однако, если ситуация с деньгами не такая радужная, или вы любите всё делать своими руками, то, оказывается, можно собрать высококачественный усилитель для наушников всего за... 30$.

А зачем он вам???

А нужен ли вам прецизионный усилитель? Это зависит от ваших музыкальных пристрастий и привычек. Если вы привыкли слушать музыку «на бегу», то есть с портативных устройств на прогулке, пробежке, в тренажерном зале и других подобных местах, то описываемый ниже проект не для вас. Просто постарайтесь подобрать к своему аппарату максимально подходящие по характеристикам и звучанию наушники.

Точно также следует поступить, если вы любите музыкальные стили, где присутствуют сильные искажения сигнала, типа рока, хеви-металла и подобные.

Тем не менее, если вы предпочитаете слушать музыку в тихой уютной обстановке у себя дома или в офисе, и ваши вкусы тяготеют к живой и натуральной музыке типа классической, джазовой, или чистому вокалу, вот тогда вы сможете по достоинству оценить качество звучания и точность связки прецизионный усилитель плюс высококачественные наушники.

Варианты

Допустим, вы решили, что усилитель для наушников вам необходим. Каков следующий шаг? В Интернете можно найти массу проектов с использованием вездесущего LM386 . Микросхема стала популярной благодаря высокой надёжности, низкой стоимости, возможности работать с однополярным питанием и малому количеством внешних элементов. Такие усилители обычно хорошо справляются с недорогими наушниками, но все эти достоинства меркнут, если сравнить уровень шумов и искажений LM386 и хорошо спроектированного усилителя на дискретных элементах или на специализированных микросхемах.

Если у вас найдётся около 30$ и не пугает работа с элементами для поверхностного монтажа (SMD-элементы), то представленный здесь проект именно то, что нужно.

Идеи и схема

При проектировании данной схемы брались в расчёт следующие моменты:

• Усилитель должен работать с относительного высокоомным выходом лампового предусилителя или усилителя электрогитары. Другими словами, входное сопротивление должно быть легкоперестраиваимое для источников с разным выходным импедансом.
• малое количество компонентов. Поэтому были выбраны микросхемы вместо транзисторов.
• небольшие усиление и мощность. Требуется раскачать чувствительные динамические наушники , а не акустическую систему.
• усилитель должен справляться с высокоомными наушниками. Автор использует Sennheiser HD 600 (сопротивление 300 Ом).
• получить максимально низкие шумы и искажения.

Принципиальная схема прецизионного усилителя для наушников представлена на рисунке:

Увеличение по клику

При разработке этой конструкции рассматривались микросхемы таких производителей как National Semiconductor, Texas Instruments и другие. Масса полезной информации была найдена на ресурсах Headwize и форумах DiyAudio.

В результате, выбор пал на прецизионный драйвер для наушников от Texas Instruments TPA6120A2 и операционные усилители AD8610 отAnalog Devices для входного буфера.

Схема получилась относительно простой, с двухполярным питанием. Если вы уверены в отсутствии постоянной составляющей на выходе вашего источника сигнала, то разделительные конденсаторы (С24 и С30) могут быть исключены из тракта с помощью перемычек Н1 и Н2.

Блок питания обеспечивает на выходе напряжения ±12В при нагрузке до 1А. Его схема представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Часто в аудиофильских конструкциях стоимость блока питания в несколько раз превышает стоимость самой усилительной части. Здесь получилось немного лучше — стоимость элементов для блока питания составляет примерно 50$ и самые дорогие элементы здесь трансформатор и электролитические конденсаторы. Можно немного сэкономить, если заменить тороидальные трансформатор на обычный Ш-образный, отказаться от светодиодов и предохранителей на выходе блока.

Была опробована версия с отдельными стабилизаторами для каждого канала TPA6120A2 (микросхема имеет отдельные выводы питания для каждого канала). Разницу ни услышать, ни измерить не удалось, что позволило существенно упростить блок питания.

Так как все, используемые в усилителе микросхемы, имеют низкую чувствительность к шумам и помехам по цепям питания, а также высокий уровень подавления синфазных помех, то применение в блоке питания типовых интегральных стабилизаторов оказалось достаточным для получения высоких характеристик.

TPA6120A2

Микросхема TPA6120A2 от Texas Instruments представляет собой высококачественный усилитель для наушников высокой верности. В ней используется архитектура усилителя с дифференциальным входом, несимметричным выходом и обратной связью по току. Именно благодаря в большей мере последней получаются низкие искажения и шум, широкая полоса частот, высокое быстродействие.

Микросхема содержит два независимых канала с отдельными выводами питания. Каждый канал имеет характеристики:

• выходная мощность 80 мВт на нагрузке 600 Ом при питании ± 12В при уровне искажений+шум 0,00014%
• динамический диапазон более 120 дБ
• уровень сигнал/шум 120 дБ
• диапазон напряжения питания: ± 5В до ± 15В
• скорость нарастания выходного напряжения 1300В/мкс
• защиту от короткого замыкания и перегрева

Для сравнения уровень искажения+шум у «народной» микросхемы LM386 составляет 0,2%. Хотя, конечно, высокие параметры ещё не гарантируют качественно звучания. Для получения максимального результата надо учесть рекомендации производителя по выбору внешних элементов и топологии печатной платы. Всё это можно найти в технической документации на данную микросхему.

AD8610

Микросхема AD8610 от Analog Devices представляет собой операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, что даёт низкое напряжение смещения и дрейфа, низкий уровень шумов, малые входные токи. По уровню шума и скорости нарастания выходного напряжения эти операционные усилители отлично гармонируют с TPA6120A2.

Однако, не поленитесь и попробуйте их заменить другими ОУ. По расположению выводов AD8610 совместимы с другими аудиофильскими микросхемами. Тем более, что многие меломаны утверждают, будто слышат разницу в звучании ОУ!

Пассивные компоненты

Не все резисторы одинаковые! И если вам позволяет бюджет, используйте в данной конструкции металлоплёночные резисторы, которые несколько дороже, но имеют ниже шумы и выше стабильность. При желании сэкономить металлоплёночные резисторы следует поставить хотя бы во входных цепях (у AD8610), где чувствительность к шумам самая высокая.

Конденсаторы на пути сигнала С23, С24, С29, С30 лучше поставить плёночные. Конденсаторы по цепям питания микросхем производитель рекомендует керамические.

Основное требование к сигнальным разъёмам — надёжный контакт. В своей конструкции автор использовал обычный «джек» для подключения наушников и позолоченные RCA-разъёмы с тефлоновой изоляцией для подключения сигнального кабеля.

На принципиальной схеме показан вариант усилителя для работы от лампового предварительного усилителя, в котором осуществляется регулировка громкости. Если конструкцию предполагается сделать более гибкой и универсально, то, конечно, на входе желательно предусмотреть свой регулятор громкости. Для достижения максимального качества и чтобы не ухудшить характеристики усилителя здесь следует применить качественный потенциометр.

Бюджетной версией может быть изделия фирмы Alpha или RadioShack стоимостью около $3. За 40$ можно приобрести уже изделие аудиофильского класса от ALPS. Наилучшим решением будет использование галетного аттенюатора от DACT или GoldPoint. Их стоимость составляет примерно 170$. Кстати, на eBay можно найти подобные аттенюаторы китайского производства всего за 30$. Номинал потенциометра может быть в пределах 25-50кОм. Использование шагового аттенюатора кроме удобства регулировки громкости дополнительно гарантирует идентичность регулировки в обоих стереоканалов, что в усилителе для наушников особенно важно.

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

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.

Заключение

Субъективно усилитель звучит на одном уровне с профессиональным студийным оборудованием. При сравнении с LM386 эта конструкция показала более ровное, чистое и детальное звучание.

Схема получилась довольно гибкой и легко настраиваемой под различные нужды. Так, например, сам автор собрал два экземпляра усилителя. Один по приведённой схеме для эксплуатации совместно с ламповым предусилителем. Второй экземпляр был рассчитан на работу со смартфоном и гитарным усилителем, потому был дополнен на входе фильтром высокочастотных помех и регулятором громкости. Кроме того, для повышения усиления (смартфон выдавал недостаточный уровень сигнала) были изменены номиналы резисторов R6 и R14 на 2кОм.

Изменяя номиналы этих резисторов, вы можете менять коэффициент усиления в широких пределах.

Вариант печатной платы усилителя от наших «друзей-марсиан», рассчитанный на установку элементов в «стандартных» корпусах (используемых в конструкции микросхем в DIP-корпусах не существует):

Анимированная демонстрация платы во всех ракурсах