Hochwertiger Kopfhörerverstärker. Diagramm eines Operationsverstärkers für Kopfhörer mit doppeltem Ausgangsstrom. Herstellung eines Gehäuses für einen Verstärker

Aufgrund des Kaufs einer neuen Soundkarte ohne Kopfhörerausgang brauchte ich einen Kopfhörerverstärker von guter Qualität, der meinen Lieblings-TDS-4 antreiben kann. Der Verstärker musste kompakt und einfach zu montieren und einzurichten sein niedriges Niveau Rauschen und Verzerrung. Infolgedessen erfüllte der zusammengebaute Verstärker alle oben genannten Anforderungen.

Die Eigenschaften des Verstärkers wurden mit dem RMAA 6-Programm gemessen. Es wurde ein Einkanal-Layout getestet (das Programm arbeitete im MONO-Modus), Messergebnisse:

Ungleichmäßigkeit des Frequenzgangs (im Bereich 40 Hz – 15 kHz), dB: +0,05, -0,74

Geräuschpegel, dB (A): -90,9

Dynamikbereich, dB (A): 90,9

Harmonische Verzerrung, %: 0,0014

Intermodulationsverzerrung + Rauschen, %: 0,010

Intermodulation bei 10 kHz, %: 0,0084

Der Verstärker ist nach der Operationsverstärker- und Ausgangstransistor-Pufferschaltung aufgebaut. Der Operationsverstärker bietet eine hohe Verstärkung im offenen Regelkreis Rückmeldung, notwendig, um nichtlineare Verzerrungen mithilfe von Deep OOS zu unterdrücken. Der Ausgangspuffer führt eine Stromverstärkung durch, indem er den niedrigen Widerstand der Kopfhörerspule an den Niederleistungsausgang des Operationsverstärkers anpasst. Die Schaltung verwendet den doppelten Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker K574UD2. Das Signal von der Quelle wird über den Trennkondensator C3 und den Widerstand R1 dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers zugeführt. Der Widerstand R4 stellt den Arbeitspunkt des Verstärkers entsprechend ein Gleichstrom. Die Elemente C1, C2, R2, R3 sorgen für die Frequenzkorrektur des Operationsverstärkers. Der Ausgangspuffer ist nach einer „Parallelschaltung“ aufgebaut. Dieses Schema wurde gewählt, weil ihm die transiente Verzerrung fehlt, die mit herkömmlichen Push-Pull-Schaltungen verbunden ist. Bei Verwendung von Transistoren mit ähnlichen Parametern werden die Spannungsabfälle an den Basis-Emitter-Übergängen der Vor- und Endkaskade gegenseitig kompensiert. Puffertransistoren, die auf einem gemeinsamen Kühlkörper installiert sind, stabilisieren sich gegenseitig thermisch. Der Operationsverstärker und die Pufferkaskade unterliegen einem insgesamt 100 %igen Umweltschutz in konstanter und dauerhafter Umgebung Wechselstrom, die Verstärkung der Schaltung beträgt 1.

Es empfiehlt sich die Verwendung des Folienkondensators C3. C1, C2, C6, C7 – Keramik. Alle Widerstände sind vom Typ MLT-0,125 (oder importierte Analoga). Transistoren VT1 KT315G, VT2 KT361G, VT3 KT815G, VT4 KT814G. Aus Gründen identischer Parameter und der Möglichkeit, den thermischen Kontakt aller vier Puffertransistoren einfach zu organisieren, wäre es vorzuziehen, die Transistoren KT815G und KT814G als VT1 und VT2 zu verwenden. Der Operationsverstärker kann durch einen beliebigen anderen Hochgeschwindigkeitsverstärker ersetzt werden, wobei der Satz an Korrekturelementen und die Verkabelung entsprechend geändert werden Leiterplatte. Der Verstärker wird von einem bipolaren, unstabilisierten Netzteil gespeist. Die Stromversorgung erfolgt über einen 220/20-Transformator, der in der Mitte der Sekundärwicklung angezapft wird. Diodenbrücke beliebig für Spannung 50V und Strom bis 1A. Es ist möglich, Dioden der Serie 1N4001-1N4007 zu verwenden. Die Kapazität der Kondensatoren C4, C5 beträgt mindestens 1000 µF (ich habe 4700 µF verwendet)

Ein ordnungsgemäß zusammengebauter Verstärker erfordert keine Anpassung. Es ist notwendig, den Stromverbrauch zu überprüfen (ca. 30 mA für Zweikanalverstärker) Und konstanter Druck am Ausgang.

Die Teile des Verstärkers und der Stromversorgung sind auf einer gemeinsamen Platine mit den Maßen 35x78mm untergebracht. Die Transistoren jedes Kanals sind durch isolierende Dichtungen an einem gemeinsamen U-förmigen Kühlkörper befestigt. Dabei spielt die Fläche des Kühlkörpers keine Rolle, Hauptsache er sorgt für den thermischen Kontakt der Transistoren.

Die Leiterplatte ist einlagig mit Jumpern, ausgelegt im Sprint-Layout 5. In der Version des Autors wurde eine Leiterplatte ohne Folie verwendet, die Teile wurden in Löcher eingebaut, die Pins wurden mit Kupferdraht verbunden.

Literatur:

Verstärkerblock eines Amateurfunkkomplexes. A. Ageev, Radio Nr. 8 1982

Der Sapphire Desktop-Kopfhörerverstärker – http://phonoclone.com/diy-sapp.html

Beim Bau eines neuen Kopfhörerverstärkers war es mein Ziel, unter Verwendung gemeinsamer Komponenten eine kompakte, einfach einzurichtende Schaltung mit großartigem Klang zu bauen.

Es wurde beschlossen, es als UN zu verwenden Operationsverstärker, was eine Spannungsverstärkung um das 2-3-fache ermöglicht. Ich habe eine Modifikation des Taylor-White-Repeaters als Ausgangspuffer für den Operationsverstärker verwendet. Die gewählte Lösung ermöglicht eine Reduzierung des Ruhestroms um das 2-3-fache im Vergleich zur „ehrlichen Klasse A“, was sich positiv auf die Wärmeableitung des Verstärkers auswirkt.

Verstärkerschaltung AH-P2

Die Verstärkung des Verstärkers wird durch das Verhältnis R13/R8 eingestellt. Bei Verwendung hochohmiger Kopfhörer kann R13 auf 47 kOhm erhöht werden. AD744 und NE5534 können über Pin 5 als Operationsverstärker verwendet werden. Mit der Leiterplatte können Sie andere Operationsverstärker verwenden. Ich habe es versucht: ADA4627, LME49990, OPA627, OPA827, OP42, AD845, K544UD2, jedoch mit einem Standardausgang (Pin 6). Subjektiv waren für mich klanglich am interessantesten der AD744 und unser K544UD2A. Daher verfügt der Verstärker über eine Einstellkette 0 für K544UD2. Die Parameterstreuung ist sehr groß; bei importierten Operationsverstärkern ist die Einstellung 0, wie die Praxis gezeigt hat, nicht unbedingt erforderlich. Um den K544UD2 mit geringer Verstärkung zu betreiben, müssen Sie außerdem die Frequenzkorrekturkette einschalten, indem Sie die Pins 1 und 8 kurzschließen. Sie können sie auch schwächen und anstelle einer Brücke einen Kondensator mit einer Kapazität von ~15-22 pF installieren , während die Stabilität des Operationsverstärkers überwacht wird.

Verstärkerleistung

Beide Kanäle des Verstärkers werden von einem gemeinsamen stabilisierten Netzteil mit einer Ausgangsspannung von ±8,2 V versorgt; die Stabilisatoren für positive und negative Spannung sind nach der klassischen ION-FS-OPA-Schaltung gefertigt, was Ihnen eine vorhersehbar hervorragende Leistung ermöglicht Ergebnis ohne zusätzliche Kosten.

Der Aufbau des Verstärkers ist denkbar einfach. Für den Betrieb an einer Last von 250 Ohm und mehr empfiehlt es sich, den Ruhestrom auf ~25mA einzustellen. Bei Betrieb an einer Last von 64 Ohm muss zur Minimierung von Verzerrungen der Ruhestrom auf 40-45 mA erhöht und die Ausgangstransistoren des Verstärkers und Stabilisators mit einem Strahler ausgestattet werden. Beim Betrieb an einer 32-Ohm-Last wird empfohlen, den Ruhestrom auf ~50-55 mA einzustellen.

Leiterplatte

Der Verstärker ist auf einer doppelseitigen Leiterplatte mit den Maßen 50x100mm montiert. Die Platine wird für den Produktionsauftrag vorbereitet. Die Platine ermöglicht den Einbau von Transistoren sowohl in der to126-Version (z. B. BD139) als auch in der SMD-Version von SOT-223 (z. B. BCP56). Ebenso können BD139/BD140 oder BCP56/BCP53 in den Leistungsstabilisator eingebaut werden.

3D-Ansicht der Platine des Kopfhörerverstärkers AH-P2 mit Komponenten:

Verstärkermessungen in RMAA

Wie Sie sehen, ist die Verzerrung des Verstärkers äußerst gering. Bei einem Ruhestrom von 60mA beträgt die harmonische Verzerrung des Verstärkers im Betrieb bei ohmsche Last 64 Ohm betrugen nur 0,0002 % (4 V RMS). Das ist fast identisch mit den Verzerrungen des Messständers selbst, optimiert durch ASUS Xonar ST.

Fotos der fertigen Struktur

Unten finden Sie Fotos der fertigen Struktur. Auf dem ersten Foto die erste Version des AH-P2-Verstärkers (die v1.0-Karte war nur in der soic8-Version für den Einbau eines Operationsverstärkers vorgesehen) in Verbindung mit einem Multiformat-DAC auf Basis von ak4490 (rote Karte) . Auf der zweiten Version 1.2 des Verstärkers mit K544UD2A. Tatsächliche Messungen der Verstärkerverzerrung mit K544UD2A liegen je nach Operationsverstärkerinstanz im Bereich von 0,0006 % bis 0,0002 %.

Wie man so schön sagt: Alles Geniale ist einfach. Dieser Verstärker besteht aus einem Minimum an Teilen, wodurch sichergestellt wird, dass das Signal ein Minimum an Elementen durchläuft und es dadurch vor den Verzerrungen geschützt wird, die diese Elemente verursachen können.

Der Verstärker hat eine Leistung von 500 mW. Der berechnete Grad der Verzerrung bei Verwendung eines Chips wie OPA2134 beträgt 0,001 %. Lastwiderstand 32-300 Ohm.

An R1 und R2 ist ein Lautstärkeregler montiert bzw. handelt es sich um einen Doppelwiderstand. Am Eingang befindet sich ein Sandwich aus 4,7- und 0,47-µF-Kondensatoren, wodurch Sie maximale Linearität erreichen können. Auf IC1.1 und IC1.2 sind invertierende Verstärker mit einer Verstärkung von 4 montiert. Als nächstes folgen Transistor-Repeater. OOS wird durch R6 und R5 gebildet. R11 und R12 begrenzen den Strom, der vom Operationsverstärker zu den Basen der Repeater fließt. Dadurch wird das Leben des Operationsverstärkers erleichtert und es kommt zu etwas weniger Verzerrungen. R7, R8, R9, R10 begrenzen den Strom der Repeater-Transistoren und schützen sie vor Durchgangsströmen. Die Schaltung wird mit bipolarer Spannung betrieben und verfügt über integrierte Filterschaltungen auf den Stabilisatorchips 7812 und 7912. Am Ausgang befinden sich Kondensatoren, die verhindern, dass Gleichspannung den Ausgang erreicht.

Als IC1 können Sie LM358 als günstigste Option verwenden, aber z hochwertiger Klang Ich rate Ihnen, ein teureres Analogon zu kaufen.

Die Leiterplatte umfasst alle Elemente außer den Anschlüssen. Seine Abmessungen betragen nur 50x50mm. Diese Größe wurde mit dem Ziel gewählt, in Zukunft Bretter bei den Chinesen zu bestellen, die in die günstigste Partie mit den Maßen 5x5cm passen. Im Allgemeinen war dieses Projekt ursprünglich als kommerzielle Entwicklung geplant, aber ich habe mich dennoch entschieden, es öffentlich zugänglich zu machen.

Die erste Platte wurde im Plotterverfahren hergestellt:

Die Welle ist klein, daher erfolgt die Befestigung mit einer Standard-Widerstandsmutter. Das zusammengebaute Gerät sieht so aus:

Liste der Radioelemente

Designer von Kopfhörerverstärkern.

Ich hatte gehofft, dass der Laden diesen Bausatz zur Rezension schicken würde. Nicht warten. Ich habe es für mein eigenes Geld gekauft. Aber das ist das Beste – ich habe das Gerät ganz normal und langsam zusammengebaut. Das Ergebnis gibt es in diesem Testbericht.

Dieser Designer wird auch auf Ali verkauft. Aber dort kostet es 17 $. Bei eBay ist der Preis der gleiche wie bei Banggood. Gesucht nach „DIY HIFI Fever Amp Kopfhörerverstärker-Kit“. IN zusammengebaute Form nicht gesehen.

Eigenschaften:
Versorgungsspannung: AC 15V
Maximale Leistung: 300 mW
Kopfhörerimpedanz: 32 - 600 Ohm
15Hz-100KHz
SNR: >100 dB
Verzerrung:<0.02%
Kanaltrennung: >70 dB

Es wurde in einer standardmäßigen schwarzen Softtasche geliefert. Ausrüstung:


Anleitung auf Chinesisch:

Doppelseitige Leiterplatte – hochwertig gefertigt, die Leiterbahnen sind normal verlegt:

Plattengröße - 86 mm x 125 mm. Auf der Platine steht XY HiFi Version 1.1
Im Gehäuse sind keine Löcher für die Montage vorhanden. Der Einbau erfolgt in einem Gehäuse mit seitlichen „Schienen“ unter der Platine. Sie können aber auch in die Ecken der Platine gebohrt werden – die Leiterbahnen werden dadurch nicht beschädigt. In diesem Fall ist es besser, die Platine auf Nylonbeinen im Gehäuse zu installieren. Die Teilenummern auf der Platine sind nicht beschriftet. Anweisungen abonniert. Schematische Darstellung kein Gerät. Auf der Produktseite befindet sich ein Link zu einem vom Käufer gezeichneten Diagramm Vlad-1357. Wenn er diese Seite liest, danken Sie ihm vielmals.

Ich habe es am Computer neu gezeichnet:

Einzelheiten:

Das Netzteil enthält 4007 Dioden. In der letzten Transistorstufe befinden sich 4148 Dioden.
Kopfhörerschutzschaltung gegen konstante Ausgangsspannung und Einschaltverzögerung auf dem uPC1237-Chip.
Unmittelbar vor dem Zusammenbau habe ich alle Kondensatoren durch normale ersetzt - WIMA und Nichicon:

Gelötet:

Montagehinweise:
1. Ich habe oben über den Austausch aller Kondensatoren geschrieben. Ich weiß nicht, wie es auf Lager klingt.
2. Ich empfehle dringend, den Operationsverstärker NE5532 durch OPA2134PA zu ersetzen. Die Kosten für ein solches Upgrade betragen etwa 200 Rubel. Der Verstärker beginnt sauberer und angenehmer zu spielen.
3. Was die Stromversorgung angeht – ich habe versucht, die Schaltung aus zwei separaten Wicklungen eines 15-V-Transformators über Diodenbrücken zu versorgen – sind mir klanglich keine Messungen aufgefallen. Ich habe das Original-Netzteil zurückgegeben.
4. Blaue Power-LED. Es leuchtet nicht sehr hell. Sie können es ändern, wenn Sie möchten.
5. Der 50 kOhm Stellwiderstand für die Lautstärkeregelung wirkte zunächst normal – er knisterte nicht. Bei Nulllautstärke ist kein Signal zu hören. Aber dann habe ich besser zugehört. Das Gleichgewicht der Kanäle ist gestört – der rechte Kanal spielt lauter als der linke..html).
6. Als Transformator für die Stromversorgung wurde ein Überflutungstransformator BVEI 304 2043 (2,6 VA 230 V 15 V/174 mA) verwendet.
Ich habe es offline im Elektronikladen gekauft. An der Verstärkungsgrenze (Sinus zum Eingang vom Generator) erwärmt sich ein solcher Transformator auf 30-40 Grad. Es ist klar, dass höchstwahrscheinlich niemand den Verstärker auf diese Weise verwenden wird. Im Normalmodus ist es leicht warm.
7. Die Transistoren BD139/BD140 wurden paarweise mit dem gleichen statischen Stromübertragungskoeffizienten h21e mit dem „Volkstransistortester“ ausgewählt.
8. Transistoren und Leistungsstabilisatoren erwärmen sich kaum. Kann nicht an Heizkörpern montiert werden.
9. Die 3,5-mm-Kopfhörerbuchse wurde durch eine 6-mm-Buchse ersetzt. Ich habe einen Abgriff für den Ausgang der Klinke vorgenommen, um den Verstärker als Vorverstärker zu nutzen, wenn die Kopfhörer nicht angeschlossen sind.
10. Ich habe den Netzschalter rausgeschmissen und ihn mit einem Jumper verlötet.

Als Last - zwei 51-Ohm-Widerstände (ich habe Sennheiser HD595 50-Ohm-Kopfhörer). Testen mit einem Signalgenerator:






Maximale Verstärkung – wenn wir außerdem die Signalamplitude erhöhen, kommt es zu Clipping:




Ich habe es vorübergehend nach den Gleichrichterdioden mit einem 0,22-Ohm-Widerstand in die Stromversorgungslücke eingelötet, um den Ruhestrom und den maximalen Verbrauch zu messen. Eingangssignal ausgeschaltet.
Ruhestrom:


Nach dem Ohmschen Gesetz berechnen wir aus dem Spannungsabfall am Widerstand 0,005 V / 0,22 Ohm = 0,022 A
Max. Verbrauch. Wir leiten das Signal vom Generator zum Clipping-Eingang des Verstärkers und erhalten:


Der Strom steigt gleichmäßig mit zunehmender Amplitude des Eingangssignals an. Das bedeutet, dass der Verstärker in Klasse B arbeitet.

Nach dem Ohmschen Gesetz berechnen wir aus dem Spannungsabfall am Widerstand 0,018 V / 0,22 Ohm = 0,082 A
Insgesamt verbraucht der Verstärker maximal 2 * 0,082 A * 15 V = 2,45 Watt. Etwas mehr (ein wenig) Schutz verbraucht.

Ich habe die Kopfhörer angeschlossen. Mir gefiel der Klang. Der Hintergrund ist nahezu unhörbar. Nach der Platzierung im Gehäuse erfolgt die Abschirmung der Eingangs-Ausgangskreise, Erdungsleitungen und Anschlüsse. der Hintergrund verschwand zum Körper hin. Auch die Anregung des Verstärkers durch das Handy verschwand.
Der Klang ist hochwertig, transparent, detailliert. Höhen, Tiefen und Mitten sind deutlich hörbar. Auch die Klangfarbe ist nicht hörbar. Der Verstärker beginnt sofort gut zu spielen. „Aufwärmen“ ist nicht erforderlich. Der Verstärker ist während des Betriebs kalt. Für Kopfhörer im Bereich von 100 bis 150 US-Dollar wäre dies ein ideales Gerät. Es gibt keine teureren Kopfhörer.

Ich habe das Design in eine Hülle von einer alten CD-ROM gelegt. Standardlösung :-)

Ergebnis:

Aufgrund des Kaufs einer neuen Soundkarte ohne Kopfhörerausgang brauchte ich einen hochwertigen Kopfhörerverstärker, der meinen Lieblings-TDS-4 antreiben kann. Der Verstärker musste kompakt, einfach zu montieren und einzurichten sowie rausch- und verzerrungsarm sein. Infolgedessen erfüllte der zusammengebaute Verstärker alle oben genannten Anforderungen.

Die Eigenschaften des Verstärkers wurden mit dem RMAA 6-Programm gemessen. Es wurde ein Einkanal-Layout getestet (das Programm arbeitete im MONO-Modus), Messergebnisse:
Ungleichmäßigkeit des Frequenzgangs (im Bereich 40 Hz – 15 kHz), dB: +0,05, -0,74
Geräuschpegel, dB (A): -90,9
Dynamikbereich, dB (A): 90,9
Harmonische Verzerrung, %: 0,0014
Intermodulationsverzerrung + Rauschen, %: 0,010
Intermodulation bei 10 kHz, %: 0,0084

Der Verstärker ist nach der Operationsverstärker- und Ausgangstransistor-Pufferschaltung aufgebaut. Der Operationsverstärker bietet die hohe Verstärkung im offenen Regelkreis, die zur Unterdrückung harmonischer Verzerrungen mit tiefer Rückkopplung erforderlich ist. Der Ausgangspuffer führt eine Stromverstärkung durch, indem er den niedrigen Widerstand der Kopfhörerspule an den Niederleistungsausgang des Operationsverstärkers anpasst. Die Schaltung verwendet den doppelten Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker K574UD2. Das Signal von der Quelle wird über den Trennkondensator C3 und den Widerstand R1 dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers zugeführt. Der Widerstand R4 legt den DC-Arbeitspunkt des Verstärkers fest. Die Elemente C1, C2, R2, R3 sorgen für die Frequenzkorrektur des Operationsverstärkers. Der Ausgangspuffer ist nach einer „Parallelschaltung“ aufgebaut. Diese Schaltung wurde gewählt, weil ihr die mit herkömmlichen Push-Pull-Schaltungen verbundene transiente Verzerrung fehlt. Bei Verwendung von Transistoren mit ähnlichen Parametern werden die Spannungsabfälle an den Basis-Emitter-Übergängen der Vor- und Endkaskade gegenseitig kompensiert. Puffertransistoren, die auf einem gemeinsamen Kühlkörper installiert sind, stabilisieren sich gegenseitig thermisch. Der Operationsverstärker und die Pufferstufe werden von einem gemeinsamen 100 %igen OOS für Gleich- und Wechselstrom abgedeckt, die Verstärkung der Schaltung beträgt 1.

Es empfiehlt sich die Verwendung des Folienkondensators C3. C1, C2, C6, C7 – Keramik. Alle Widerstände sind vom Typ MLT-0,125 (oder importierte Analoga). Transistoren VT1 KT315G, VT2 KT361G, VT3 KT815G, VT4 KT814G. Aus Gründen identischer Parameter und der Möglichkeit, den thermischen Kontakt aller vier Puffertransistoren einfach zu organisieren, wäre es vorzuziehen, die Transistoren KT815G und KT814G als VT1 und VT2 zu verwenden. Der Operationsverstärker kann durch einen beliebigen anderen Hochgeschwindigkeitsverstärker ersetzt werden, wobei der Satz an Korrekturelementen und das Layout der Leiterplatte entsprechend geändert werden. Der Verstärker wird von einem bipolaren, unstabilisierten Netzteil gespeist. Die Stromversorgung erfolgt über einen 220/20-Transformator, der in der Mitte der Sekundärwicklung angezapft wird. Jede Diodenbrücke für Spannung 50 V und Strom bis 1 A. Es ist möglich, Dioden der Serie 1N4001-1N4007 zu verwenden. Die Kapazität der Kondensatoren C4, C5 beträgt mindestens 1000 µF (ich habe 4700 µF verwendet)
Ein ordnungsgemäß zusammengebauter Verstärker erfordert keine Anpassung. Es ist notwendig, den Stromverbrauch (ca. 30 mA bei einem Zweikanalverstärker) und die konstante Spannung am Ausgang zu überprüfen.

Die Teile des Verstärkers und der Stromversorgung sind auf einer gemeinsamen Platine mit den Maßen 35x78mm untergebracht. Die Transistoren jedes Kanals sind durch isolierende Dichtungen an einem gemeinsamen U-förmigen Kühlkörper befestigt. Dabei spielt die Fläche des Kühlkörpers keine Rolle, Hauptsache er sorgt für den thermischen Kontakt der Transistoren.

Die Leiterplatte ist einlagig mit Jumpern, ausgelegt im Sprint-Layout 5. In der Version des Autors wurde eine Leiterplatte ohne Folie verwendet, die Teile wurden in Löcher eingebaut, die Pins wurden mit Kupferdraht verbunden.

Literatur:
Verstärkerblock eines Amateurfunkkomplexes. A. Ageev, Radio Nr. 8 1982
Der Sapphire Desktop-Kopfhörerverstärker – http://phonoclone.com/diy-sapp.html

Liste der Radioelemente