Предлагаемый усилитель предназначен для использования совместно с головными телефонами с сопротивлением ≥ 25 Ом. В качестве источника звукового сигнала может служить звуковая карта ПК, CD/DVD-плееры, портативные устройства. Позволяет «разгрузить» выход источника, что положительно сказывается на качестве звука (снижение гармонических искажений, устранение «завала» на НЧ при использовании источника с разделительными конденсаторами на выходе).
Технические характеристики:
Уровень выходного сигнала: 3В (RMS);
Неравномерность АЧХ (в диапазоне 40 Гц — 15 кГц), дБ +0.09, -0.20
Уровень шума, дБ (А) -89.2
Динамические диапазон, дБ (А) 87.0
Гармонические искажения, % 0.0015
Гармонические искажения + шум, дБ(A) -80.8
Интермодуляционные искажения + шум, % 0.013
Взаимопроникновение каналов, дБ -86.6
Интермодуляции на 10 кГц, % 0.014
*Измерения проводились при помощи звуковой карты SB Audigy (SB0507)
Схема усилителя и блока питания
Выходной каскад усилителя охвачен местной ООС, а усилитель в целом ОООС. На входе усилителя установлен ФНЧ, на выходе цепь Цобеля и дроссель. В ООС введены RC-цепи для уменьшения усиления на ВЧ. Коэффициент усиления равен трем.
В усилителе используется стабилизированный двухполярный источник питания ±6В. В качестве стабилизаторов использованы микросхемы LM317T.
Конструкция и детали
Конструктивно усилитель собран на двух печатных платах. Субмодуль усилителя выполнен на двухсторонней печатной плате.
Данный субмодуль устанавливается на основную одностороннюю печатную плату, на которой также размещены блок питания, разъемы и органы управления.
Большинство примененных компонентов рассчитано под поверхностный монтаж: резисторы и конденсаторы типоразмера 1206. В блоке питания применен трансформатор HAHN BVUI 3020161. Разделительные конденсаторы типа MKP. Керамические конденсаторы в звуковых цепях типа NP0. Сдвоенный переменный резистор регулятора громкости ALPS RK09. Выходные дроссели намотаны поверх резисторов МЛТ-2 проводом ПЭВ-2 0,5мм до заполнения 1 слоя. Вместо AD8066 возможно применить AD823, OPA2132, OPA2134. Применен заводской корпус GAINTA G738A.
29 июня 2013 в 14:02По роду своей деятельности постоянно общаюсь с профессиональной аудио аппаратурой, поэтому целью этой разработки было получить устройство, обладающее высокой верностью воспроизведения. Поэтому схемотехнические решения без ООС сразу были отброшены и за основу была взята композитная схема, обладающая большим потенциалом. Приходилось встречать несколько устройств с такой топологией, однако в большинстве конструкций были использованы приборы LT1795 или AD815. Однако как упоминал в одной из своих статей Дмитрий Андронников (aka Lynx):
даже весьма мощные ОУ с ТОС при подключении к их выходу наушников сопротивлением ниже 50...60 Ом работают в достаточно напряженном режиме как по выходному току (что приводит к росту искажений), так и по тепловыделению.
Изначально я предполагал установить двухзвенный LC фильтр, с применением дросселей производства Murata серий PLA10 и PLH10; конденсаторов подавления ЭМП - Epcos X2 емкостью 0.22 мкФ и варисторa Epcos S20K275 с большой поглощаемой энергией - 150 Дж.
Но в итоге было решено использовать готовые решения в целях экономии пространства в корпусе:
В качестве стабилизаторов применены приборы M5230L производства Mitsubishi Electronic . Довольно интересные приборы, обладающие очень низкими собственными шумами (во много раз меньшими, чем у широко применяемых LM317/LM337) в широком частотном диапазоне: 12 мкВ СКЗ, 20Гц - 100 кГц, высокой температурной стабильностью (0.01%/°С). Но есть один минус - выходной ток самой ИМС ограничен на уровне 30 мА, так что для получения больших токов необходимо использовать внешние регулирующие транзисторы. Схема включения особенностей не имеет и взята из даташита - High ripple rejection circuit. Регулирующие транзисторы применены 2SC4793/2SA1837 и установлены на общем радиаторе.
В качестве выпрямительных применены SMD диоды Шоттки 10MQ100. Конденсаторы 3300 мкФ Panasonic FC, остальные - Elna серий Silmic и Silmic II. Первоначально планировалась установка дополнительных емкостей около LT1210, но уже при разводке платы было решено от них отказаться, так как выходные емкости БП оказались в непосредственной близости от потребителя. При использовании конденсаторов Elna еще на стадии проектирования печатной платы необходимо уточнить их размеры на сайте производителя, так как эти конденсаторы имеют в несколько раз большие габариты чем «обычные»:
В качестве первой «ступени» был выбран прибор производства другой компании - LME49710 от Texas Instrument , обладающий великолепными характеристиками: низким уровнем всех видов искажений, очень низким уровнем шума (0,34 мкВ СКЗ@20Гц - 20000 Гц), низким уровнем смещения (±0,05 мВ), большим разомкнутым усилением (140 дБ) и высоким уровнем CMRR и PSRR (120 и 125 дБ).
Однако в процессе настройки устройства попался один экземпляр этого ОУ, при установке которого постоянное напряжение на выходе было порядка 14 мВ; после недолгих раздумий был установлен другой прибор (из 10 приобретенных) - все пришло в норму.
Для питания прибора используется трансформатор с четыремя вторичными обмотками с напряжениями 14в и током 500 мА, который был специально заказан на заводе для этого проекта. Регулятор громкости я использовал ALPS RK27 сопротивлением 10 кОм. Корпус был куплен в Китае.
К сожалению на этот момент ничего кроме телефона не было под рукой.
Предлагаемый усилитель предназначен для использования совместно с головными телефонами с сопротивлением ≥ 25 Ом. В качестве источника звукового сигнала может служить звуковая карта ПК, CD/DVD-плееры, портативные устройства. Позволяет «разгрузить» выход источника, что положительно сказывается на качестве звука (снижение гармонических искажений, устранение «завала» на НЧ при использовании источника с разделительными конденсаторами на выходе).
Технические характеристики:
Уровень выходного сигнала: 3В (RMS);
Неравномерность АЧХ (в диапазоне 40 Гц - 15 кГц), дБ +0.09, -0.20
Уровень шума, дБ (А) -89.2
Динамические диапазон, дБ (А) 87.0
Гармонические искажения, % 0.0015
Гармонические искажения + шум, дБ(A) -80.8
Интермодуляционные искажения + шум, % 0.013
Взаимопроникновение каналов, дБ -86.6
Интермодуляции на 10 кГц, % 0.014
*Измерения проводились при помощи звуковой карты SB Audigy (SB0507)
Выходной каскад усилителя охвачен местной ООС, а усилитель в целом ОООС. На входе усилителя установлен ФНЧ, на выходе цепь Цобеля и дроссель. В ООС введены RC-цепи для уменьшения усиления на ВЧ. Коэффициент усиления равен трем.
В усилителе используется стабилизированный двухполярный источник питания ±6В. В качестве стабилизаторов использованы микросхемы LM317T.
Конструктивно усилитель собран на двух печатных платах. Субмодуль усилителя выполнен на двухсторонней печатной плате.
Данный субмодуль устанавливается на основную одностороннюю печатную плату, на которой также размещены блок питания, разъемы и органы управления.
Большинство примененных компонентов рассчитано под поверхностный монтаж: резисторы и конденсаторы типоразмера 1206. В блоке питания применен трансформатор HAHN BVUI 3020161. Разделительные конденсаторы типа MKP. Керамические конденсаторы в звуковых цепях типа NP0. Сдвоенный переменный резистор регулятора громкости ALPS RK09. Выходные дроссели намотаны поверх резисторов МЛТ-2 проводом ПЭВ-2 0,5мм до заполнения 1 слоя. Вместо AD8066 возможно применить AD823, OPA2132, OPA2134. Применен заводской корпус GAINTA G738A.
К созданию темы привело некоторое количество вопросов, задаваемых по этой конструкции на форуме.
Композитных схем с использованием различных типов мощных ОУ с ТОС было сделано немало, но нигде до этого не видел обсуждения устройств с применением LT1210, поэтому решено было сваять на ней.
В первом экземпляре в качестве "первой ступени" были использованы ОУ LME49710, сейчас провожу некоторые эксперименты с входным ОУ.
С самого начала задумывалась конструкция на двухсторонней печатной плате, один из слоев которой отведен под полигон земли для обеспечения ее низкого импеданса, что важно при использовании таких высокоскоростных ОУ как LT1210. Некоторые цепи все-таки пришлось разместить на том же слое, но они не образуют больших разрывов в полигоне.
Особенностью LT1210 является очень высокий ток покоя выходного каскада - 35 мА, что позволяет на средних уровнях прослушивания не выходить из класса А.
Стабилизаторы применены M5230L производства Mitsubishi electronics, трансформатор заказывал на заводе с четыремя вторичными обмотками по 14В.
Уже при настройке стало ясно, что корректирующий конденсатор в общей для обоих ОУ цепи ОС приводит к возбуждению на частоте примерно 20 МГц довольно большой амплитуды ~300 mV. Поэтому его следует устанавливать с обратной стороны платы между выходом и инвертирующим входом первого ОУ.
Сегодня решил поэкспериментировать с различными типами ОУ. Коррекция ставил 10,22,33,47 pF. Испытывал 3 ОУ: OPA134, LME49710 и AD744.
Увиденное на экране осциллографа несколько удивило. Самый казалось бы медленный ОУ из этой троицы (OPA134) вел себя в композитной схеме хуже всех, демонстрируя самые большие выбросы на фронтах меандра. Думал я больше проблем будет с AD744.
В аттаче схема и печатная плата в формате DipTrace.
Отдельная благодарность Алексею (aka Lexus), за консультации при постройке данного усилителя.
Раздел: Усилители для наушников