Эта схема усилителя звука была создана всеми любимым британским инженером (электронщик-звуковик) Линсли-Худом. Сам усилитель собран всего на 4-х транзисторах. С виду — обыкновенная схема усилителя НЧ, но это лишь с первого взгляда. Опытный радиолюбитель сразу поймет, что выходной каскад усилителя работает в классе А. Гениально то, что просто и эта схема тому доказательство. Это сверхлинейная схема, где форма выходного сигнала не изменяется, то, есть на выходе мы получаем ту же форму сигнала, что на входе, но уже усиленный. Схема более известна под названием JLH — ультралинейный усилитель класса А , и сегодня я решил представить ее вам, хотя схема далеко не новая. Данный усилитель звука, своими руками собрать может любой рядовой радиолюбитель, благодаря отсутствию в конструкции микросхем, делающей его более доступным.
Как сделать усилитель для колонок
Схема усилителя звука
В моем случае использовались только отечественные транзисторы, поскольку с импортными напряг, да и стандартные транзисторы схемы, найти нелегко. Выходной каскад построен на мощных отечественных транзисторах серии КТ803 — именно с ними звук кажется лучше. Для раскачки выходного каскада использован транзистор средней мощности серии КТ801 (удалось найти с трудом). Все транзисторы можно заменить на другие (в выходном каскаде можно использовать КТ805 или 819). Замены не критичны.
Совет: кто решит попробовать на «вкус» этот самодельный усилитель звука — используйте германиевые транзисторы, они лучше звучат (ИМХО). Было создано несколько версий этого усилителя, все они звучат… божественно, других слов не могу найти.
Мощность представленной схемы не более 15 ватт (плюс минус), ток потребления 2 Ампер (иногда чуть больше). Транзисторы выходного каскада будут греться даже без подачи сигнала на вход усилителя. Странное явление, не правда ли? Но для усилителей класса. А, это вполне нормальное явление, большой ток покоя — визитная карточка буквально всех известных схем этого класса.
В ролике представлена работа самого усилителя, подключенного к колонкам. Обратите внимание, что ролик снят на мобильный телефон, но о качестве звука можно судить и так. Для проверки любого усилителя стоит лишь послушать всего одно мелодию — Бетховен «К Элизе». После включения становится ясно, что за усилитель перед вами.
90% микросхемных усилителей не выдержат тест, звук будет «обломанным» могут наблюдаться хрипы и искажения при высоких частотах. Но вышесказанное не касается схемы Джона Линсли, ультралинейность схемы позволяет полностью повторить форму входного сигнала, этим получая только чистое усиление и синусоиду на выходе.
Усилитель звука для компьютера своими руками
У меня завалялась колонка сгоревшая на четыре ватта. Корпус довольно красивый, а главное - из толстой пластмассы, что отлично подходит для какой-нибудь радиолюбительской конструкции. Разобрав колонку и сняв ненужный динамик, удалил катушку, выкусив лишние перегородки кусачками. Вырезал верхнюю и картона покрасил пока краска сохла начал собирать усилитель на tda 7294, которую можно купить в любом радиомагазине.
Схема усилителя:
Нарисовав схему усилителя и сделав дырки под детали - вставил всё необходимое, 7294 разместил отдельно на проводах. Микросхему посадил на небольшой радиатор от транзистора П210, намазав по больше теплопроводящей пасты КТП.
Включил схему - она заработала сразу, не смотря на то, что я в первый раз собирал усилитель на TDA7294! И еще, ободрённый успехом, задумал собрать индикатр уровня сигнала, ну и так как у меня текстолита не было - тоже собирал на картоне, спаяв на два канала, а микросхема была одна
Второй канал решил потом собрать, когда микросхуму куплю.
Индикатор уровня звука питался от 12 вольт, а усилитель мощности - от 32 вольта.
Силовой трансформатор не захотел перематывать (чтоб он после разборки не начал гудеть), поставил еще один на 12 вольт. Радиатор заметно грелся, установил еще кулер от компьютера и запитал от 12 вольт.
Позже собрал еще регуляторы баса и высоких частот, но они у меня сильно снижали сигнал, так что упростил конструкцию темброблока, поставив обычный преключатель для перемыкания высоких частот. Сбоку корпуса закрепил выходы на динамики.
М. САПОЖНИКОВ, г. Ганей-Авив, Израиль
Радио, 2002 год, № 4
Автором предложены два несложных двухполосных стереофонических УМЗЧ с общим низкочастотным каналом, которые работают с персональным компьютером в системе мультимедиа. Эти же усилители можно применить и в автомобильном радиокомплексе или переносном музыкальном центре.
В двухполосной или многополосной аппаратуре звуковоспроизведения разделение полос производится фильтрами второго, третьего и более высокого порядков. Но в простых стереофонических устройствах нередко имеет смысл разделять полосы на выходе УМЗЧ стереоканалов, которые в таком случае должны быть широкополосными. Конденсатор, разделяющий УМЗЧ и громкоговоритель СЧ - ВЧ, может быть использован в качестве элемента фильтра НЧ. В этом случае сигнал, необходимый для работы низкочастотного канала, образуется непосредственно на этом конденсаторе. Возрастание его реактивного сопротивления со снижением частоты сигнала вызывает такое же постепенное возрастание напряжения усиленного сигнала на этом конденсаторе. Стоит заметить, что широкополосные каналы оказываются не нагруженными на частотах ниже частоты раздела и на этих частотах искажения в усилителе значительно ниже, чем при широкополосной нагрузке. Кроме того, благодаря более эффективному электроакустическому преобразованию в динамических головках в полосе СЧ - ВЧ от усилителя требуется меньшая мощность, чем для широкополосных головок.
На принципиальной схеме (рис. 1 ) показано два широкополосных канала УМЗЧ на микросхеме DA1.
К выходам микросхемы подключены головки СЧ - ВЧ акустической системы ВА1 и ВА2 с общим разделительным конденсатором С6 небольшой емкости. В результате из активных сопротивлений нагрузки ВА1, ВА2 и конденсатора С6 получается фильтр НЧ первого порядка. Сигнал низкочастотной составляющей снимается с него на мостовой усилитель НЧ, собранный на микросхеме DA2.
Входные цепи устройства состоят из фильтров НЧ R1C1, R2C2, ослабляющих надтональные и радиочастотные помехи, и сдвоенного регулятора громкости R3.1, R3.2. На входе низкочастотного канала установлен регулятор чувствительности R5 для регулировки тонального баланса сигналов в полосах НЧ и СЧ - ВЧ.
Микросхемы серии TDA1519 выбраны не случайно. Они обеспечивают хорошее качество звучания и при этом имеют минимум навесных элементов. Усилитель можно перевести в дежурный режим выключателем SB1. Следует учитывать, что микросхемы TDA1519Q или без буквенного индекса имеют внутри два неинвертирующих усилителя, их устанавливают на место DA1, а в микросхемах с индексами А и В один из усилителей инвертирующий, что необходимо для включения по мостовой схеме DA2.
При нагрузке каналов СЧ - ВЧ сопротивлением 8 Ом и указанном напряжении питания номинальная выходная мощность составляет около 2,5 Вт, а на нагрузке канала НЧ сопротивлением 4 - 8 Ом - 9... 12 Вт с нелинейными искажениями не более 0,1%. При емкости конденсатора С6 около 220 мкФ частота разделения полос выбрана около 180 Гц. Ее величина зависит от емкости этого конденсатора. Если же в каналах СЧ - ВЧ использовать нагрузку сопротивлением 4 Ом, то мощность на ней вырастет в два раза, но для сохранения частоты разделения следует удвоить емкость конденсатора С6. Усиление широкополосных каналов по напряжению - 40 дБ.
Вместо микросхемы TDA1519 (DA1) допустимо применить микросхему TDA1517. Тогда усиление широкополосных каналов будет равно 20 дБ.
Другой УМЗЧ (рис. 2 ) основан на том же принципе разделения полос в цепях нагрузки СЧ - ВЧ каналов, однако в нем применены более привычные для многих радиолюбителей микросхемы TDA2005.
Для увеличения кликните по картинке (откроется в новом окне)
Здесь в широкополосных каналах использована обратная связь по току через нагрузку, что обеспечивает более высокие параметры УМЗЧ и позволяет иметь на разделительных конденсаторах (в данном случае их тут два) сигнал, идентичный входному, с уровнем, независимым от импеданса нагрузки (разумеется, на частотах ниже частоты разделения полос). Общий канал НЧ также собран по мостовой схеме, где оба усилителя микросхемы DA2 включены по инверсной схеме. Включенный реостатом регулятор R10 изменяет усиление сигнала в канале НЧ.
Параметры УМЗЧ примерно такие же, как и в предыдущем устройстве, но при сопротивлении нагрузки 8 Ом усиление по напряжению широкополосного усилителя равно 26 дБ и зависит от сопротивления нагрузки. При необходимости его чувствительность изменяют подбором резисторов R6, R8. Для выбора емкости конденсаторов С12, С13 здесь годятся те же рекомендации, что и относительно С6 в схеме, приведенной на рис. 1.
Как в первом, так и во втором усилителе микросхемы должны быть установлены на теплоотводе с эффективной площадью не менее 200 см 2 . Печатные платы автором не разрабатывались; достаточно просто монтаж элементов усилителя производится на подходящей макетной плате.
У него будут различные габариты и сложность построения схемы. В статье будет затронуто сразу три типа усилителей - на транзисторах, микросхемах и лампах. И начать стоит именно с последних.
Ламповый УНЧ
Такие можно часто встретить в старой аппаратуре - телевизорах, радиоприемниках. Несмотря на устаревание, такая техника все еще пользуется популярностью у меломанов. Бытует мнение, будто ламповый звук намного чище и красивее, нежели «оцифрованный». Вполне возможно, во всяком случае такого эффекта, как от ламп, не добиться применением транзисторных схем. Стоит заметить, что схема усилителя звука (простейшая, с использованием ламп) может быть реализована на одном лишь триоде.
В данном случае необходимо сигнал подавать на сетку радиолампы. К катоду подводится напряжение смещения - корректируется путем подбора сопротивления в цепи. На анод через конденсатор и первичную обмотку трансформатора подается напряжение питания (свыше 150 Вольт). Соответственно, вторичная обмотка подключается к динамику. Но это простая схема, а на практике часто применяют двух- или трехкаскадные конструкции, в которых имеется предварительный и оконечный усилитель (на мощных лампах).
Недостатки и преимущества ламповых конструкций
Какой же недостаток может быть у ламповой техники? Выше было упомянуто о том, что анодное напряжение должно быть свыше 150 Вольт. Вдобавок к этому обязательно наличие переменного напряжения 6,3 В для питания нитей накалов ламп. Иногда требуется 12,6 В, так как существуют лампы с таким напряжением накала. Отсюда вывод - огромная необходимость использовать массивные трансформаторы.
Но есть плюсы, которые отличают ламповую технику от транзисторной: простота монтажа, долговечность, практически невозможно вывести из строя всю схему. Разве что разбить нужно баллон лампы, чтобы сломать ее. Чего не скажешь о транзисторах - чрезмерно нагретое жало паяльника или статика запросто могут разрушить структуру перехода. Такая же проблема и с микросхемами.
Транзисторные схемы
Выше приведена схема усилителя звука на транзисторах. Как можно заметить, она достаточно сложная - используется большое количество компонентов, которые позволяют всей системе работать. Но если разбить их на мелкие составляющие, то окажется, что не все так и сложно. И вся схема работает практически так же, как и вышеописанная на вакуумном триоде. По сути, полупроводниковый транзистор - это не что иное, как триод.
Простейшая конструкция - это схема на одном полупроводнике, на базу которого подается сразу три напряжения: от плюса питания через сопротивление положительное и от общего провода отрицательное, а также от источника сигнала. Снимается усиленный сигнал с коллектора. Выше приведена в пример схема усилителя звука (простейшая на транзисторах). Она в чистом виде не используется.
Микросхемы
Намного современнее и качественнее будет усилитель на микросхемах. Благо на сегодняшний день их великое множество. Простейшая схема усилителя звука на микросхеме содержит крайне малое количество элементов. И сделать самостоятельно хороший УНЧ сможет любой человек, который умеет более-менее сносно обращаться с паяльником. Как правило, микросхемы содержат пару-тройку конденсаторов и сопротивлений.
Все остальные элементы, необходимые для работы, имеются в самом кристалле. Но самое главное - это питание. Для некоторых конструкций нужно использовать двухполярные блоки питания. Зачастую проблема возникает именно в них. Микросхемы, которым нужно такое питание, например, довольно сложно использовать для изготовления автомобильного усилителя.
Полезные «примочки»
Раз уж начался разговор об усилителях на микросхемах, то нелишним будет упомянуть о том, что они могут использоваться с темброблоками. Специально для таких устройств выпускаются микросхемы. Они содержат в себе все необходимые компоненты, останется только правильно произвести монтаж всего устройства.
И у вас появится возможность производить регулировки тембра звучания музыки. Вкупе со светодиодным эквалайзером это будет не только удобным, но и красивым средством визуализации звука. И самое интересное для любителей автозвука - это, конечно же, возможность подключения сабвуфера. Но этому стоит посвятить отдельный раздел, ведь тема интересная и познавательная.
Сабвуфер - это просто
Преимущества современных усилителей на микросхемах
Рассмотрев все возможные типы усилителей, можно сделать вывод: наиболее качественные и простые изготавливаются только на современной элементной базе. Очень много микросхем выпускается именно для усилителей низких частот. В качестве примера можно привести УНЧ типа TDA с различными цифровыми обозначениями.
Они используются практически везде, так как имеются как маломощные, так и мощные микросхемы. Например, для портативных колонок компьютера лучше всего использовать микросхемы, у которых мощность не выше 2-3 Вт. А вот для автомобильной техники или акустики домашнего кинотеатра желательно применять микросхемы мощностью свыше 30 Вт. Но обратите внимание на то, что нуждаются в защите звука. Схемы должны содержать плавкий предохранитель, который защитит от короткого замыкания в цепи.
Плюс еще и в том, что не требуется массивный блок питания, поэтому можно без проблем использовать готовый, например, от ноутбука, ПК, старых МФУ (у новых, как правило, блок питания находится внутри). Легкость монтажа - это то, что важно для начинающих радиолюбителей. Единственное, что требуется для таких устройств, - это качественное охлаждение. Если речь идет о мощной технике, то придется устанавливать принудительное - один или несколько кулеров на радиаторе.
Для компьютерного пользователя ноутбук, несомненно, является удобным, компактным и достаточно функциональным прибором. Но, к сожалению, и данный аппарат не лишён изъянов.
Наверняка многие пользователи ноутбуков и нетбуков сталкивались с проблемой тихого воспроизведения звука через встроенные динамики этих аппаратов.
Если в условиях дома можно подключить внешнюю стереосистему, то вне домашних стен это бывает невозможно и приходиться ограничиваться наушниками. В таком случае речи о коллективном просмотре какого-либо фильма или сериала не идёт.
Как исправить ситуацию?
Исправить сложившуюся ситуацию помогут портативные компьютерные колонки с питанием от порта USB. Сейчас на прилавках магазинов огромный выбор данных приборов, но качество их может отличаться в разы.
Цена портативных компьютерных колонок с питанием от USB-порта достаточно низка и доступна широкому слою населения. Несмотря на это покупка данного устройства может быть и неудачной, так как качество воспроизведения звука такой системой оставит желать лучшего. Как ни странно, но среди дешёвых аппаратов данного класса попадаются приборы весьма хорошего качества, как по дизайну, так и по качеству звуковоспроизведения.
Проведём “вскрытие” портативной акустической системы с питанием от USB-порта и изучим электронную начинку данного прибора. С точки зрения радиолюбителя любопытно узнать, из каких электронных компонентов собираются подобные устройства. Полученные знания могут пригодиться при самостоятельном конструировании портативных звуковых колонок с питанием по USB или их ремонте.
Разборке подвергнем портативные мультимедийные USB колонки марки Sven 315 . Несмотря на их дешевизну, данная модель портативных колонок показала хорошее качество воспроизведения и звуковую мощность, достаточную для озвучивания небольшого помещения.
Разборка компьютерных USB колонок
Разбираются портативные колонки легко. Чтобы вскрыть корпус необходимо аккуратно снять переднюю декоративную панель.
Для того чтобы достать печатную плату усилителя необходимо выкрутить фиксирующую гайку, которая скрыта под пластмассовой ручкой регулятора громкости. После этого электронную плату можно свободно вынуть из корпуса.
Электронная начинка
Состав электронной начинки прибора оказался довольно прост. На небольшой по размеру печатной плате смонтирована интегральная схема стереофонического усилителя на базе микросхемы LM4863D . При напряжении питания в 5 вольт данная микросхема может выдать по 2,2 Вт выходной мощности на канал при сопротивлении звуковой катушки динамика в 4 Ом. На основании описания (datasheet) коэффициент нелинейных искажений + шум (THD+N ) при максимальной выходной мощности составляет 1%.
Плата усилителя и динамик
На основании этих данных можно сделать вывод о том, что на базе микросхемы LM4863D можно собрать довольно неплохой стерео усилитель с низковольтным питанием (5V) и выходной мощностью 2 Вт на каждый канал. Многие, кто ещё не знаком с современными микросхемами считают, что вместо LM4863D подойдёт TDA2822. Это заблуждение! TDA2822 очень прожорлива (по сравнению с LM4863) и на максимальной мощности выдаёт сильные искажения сигнала. Также оптимальное питание для TDA2822 около 12 вольт, что для портативной техники не есть хорошо. TDA2822 можно рекомендовать как легкодоступную замену, если в наличии нет LM4863. Такое может случиться, например, при ремонте.
Стоит отметить, что микросхема LM4863 разрабатывалась специально для компактных систем, поэтому микросхема требует минимум внешних элементов (так называемой обвязки). Микросхема выпускается в разных корпусах, от привычного DIP, до компактного SOIC.
Если возникнет желание самостоятельно собрать усилитель на базе микросхемы LM4863, то можно столкнуться с проблемой. Найти на радиорынках данную микросхему не так уж легко (так было на момент написания данной статьи). А вот на сетевых торговых площадках найти такую микросхему не составило труда. Например, в интернет-магазине AliExpress.com микросхему LM4863 легко найти во всевозможных корпусах и любом количестве. Цена 1 микросхемы менее 1$, если покупать сразу штук 10.
Как купить радиодетали на Aliexpress, я рассказывал .
Кроме самой микросхемы усилителя на печатной плате установлен разъём для подключения пассивной звуковой колонки (без встроенного усилителя), сдвоенный переменный резистор для регулировки входного звукового сигнала и электролитический конденсатор . Со стороны печатных проводников монтажной платы установлены SMD элементы обвязки, которые необходимы для работы интегрального усилителя. Питание микросхемы осуществляется от разъёма USB, который подключается к любому свободному порту ноутбука или стационарного компьютера.
Типовая схема подключения микросхемы LM4863 взята из описания (datasheet"а) на данную микросхему и показана на рисунке.
Типовая схема включения микросхемы LM4863 (взято из описания)
По типовой схеме включения микросхемы LM4863 видно, что она способна работать и на обычные наушники (Headphone ), сопротивление которых составляет 32 Ом. В микросхеме предусмотрена схема определения подключения наушников и для реализации этой функции отведён 16 (HP-IN) вывод.
Для тех, кто разбирается в электронике и datasheet’ы на английском языке их не пугают, могут легко микросхемы LM4863 в интернете на сайте alldatasheet.com.
Схема усилителя портативных USB колонок
Принципиальная схема усилителя сведена вручную с печатной платы компьютерных USB колонок Sven-315. На схеме показан один конденсатор C2 вместо двух (C7,C9), которые реально присутствуют на печатной плате (см. ниже). Сделано это потому, что на печатной плате конденсаторы соединены параллельно (C7 и C9), и на сведённой схеме конденсатор C2 указывает на общую ёмкость этих двух конденсаторов.
Принципиальная схема усилителя на базе LM4863D (сведена вручную)
Как видим, типовая схема из описания отличается от той, что сведена вручную с печатной платы усилителя компьютерных колонок. На схеме отсутствуют элементы, которые устанавливаются в случае добавления в схему разъёма для наушников. В остальном схема соответствует типовой, приведённой в описании на микросхему LM4863.
Размещение элементов на печатной плате
Если планируется использовать портативные колонки без ноутбука, например, совместно с MP3-плеером, то для питания колонок вполне подойдёт 5-ти вольтовый адаптер питания. Главное, чтобы адаптер питания смог обеспечить достаточный ток нагрузки (как оценочный грубый ориентир: стандартный ток нагрузки для портов USB – не более 500 mA). Согласно описанию на микросхему LM4863 максимальный ток покоя (когда на микросхему не подаётся звуковой сигнал) составляет 20 mA. Естественно, при воспроизведении потребляемый ток будет выше.
На фото показан вариант запитки портативных колонок SVEN-315 от 5-ти вольтового адаптера, который используется для зарядки плеера iPod. Максимальный ток нагрузки адаптера 1А чего с лихвой хватает для штатной работы портативных колонок.
Как выяснилось, качественное звуковоспроизведение портативных колонок SVEN-315 заключается в рациональном исполнении корпуса. Как известно, на качество звуковых акустических систем влияют не только применяемые в них громкоговорители, но и корпус. Чтобы убедиться в этом, достаточно вытащить динамик из корпуса и включить воспроизведение. Качество и звуковая мощность воспроизведения окажутся намного хуже. Данное замечание сделано не случайно, поскольку было проведено сравнение качества звуковоспроизведения портативных колонок SVEN-315 и аналогичных, но более дорогих USB колонок SVEN PS-30.
Несмотря на тот факт, что звуковые колонки SVEN PS-30 смонтированы на базе интегрального USB аудио чипа CM6120-S в составе которого 16-ти битный ЦАП и звуковые усилители класса D, качество их звуковоспроизведения субъективно (на слух) гораздо хуже из-за плохого исполнения корпуса акустической системы.
Корпус портативных колонок SVEN-315 изготовлен из ABS-пластика. Возможно, именно конструкция корпуса и позволяет “выжать” из малогабаритных динамиков все их скромные возможности.
