СТЕРЕО УСИЛИТЕЛЬ С САБВУФЕРОМ И ФНЧ
Представленный самодельный усилитель работает в стандарте 2+1 (стерео + сабвуфер). Он изготовлен на основе популярной (и главное дешёвой) микросхемы TDA2050, что дает выходную мощность около 30 Вт на канал с сопротивлением нагрузки АС 4 Ома и питании +/-22В. Схема подходит для работы с любым стандартным источником аудио сигнала: mp3-плеер, смартфон или компьютер, так как оснащена предусилителем с регулировками тембра. Сигнал на сабвуфер формируется через низкочастотный активный фильтр второго порядка. Составляющие сигнала выше 200 Гц обрезаются, после чего сигнал поступает на усилитель мощности НЧ. Схема может питаться напряжением не более +/-25 В.
Схема усилителя аудио системы 2.1
Входной сигнал подается на разъем InP – правый канал, и левый канал на InL, проходя через фильтр высоких частот, состоящий из C1 (1uF) и R1 (100k). Значения этих элементов обеспечивают частоту среза этого фильтра на уровне порядка 1,5 Гц, что эффективно вырезает постоянную составляющую и слишком низкие частоты. Далее сигнал попадает на усилитель ОУ U3A (NE5532), а элементы R6 (10k) и R11 (4,7 k) обеспечивают усиление сигнала на уровне порядка 1,5 (1+4,7 k/10k). Конденсатор С6 предотвращает возбуждение, в то время как C2 (1uF) развязывает предварительный усилитель U3A от системы регулировки частот, построенной на операционном усилителе U4A (NE5532).
Работа темброблока
Регулировка частот построена классическим образом, элементы, вносящие изменения в характеристики сигнала, находятся в петле отрицательной обратной связи микросхемы U4A. На сопротивлении X1 состоят конденсаторы C17 (4,7 nF), C20 (33nF) и резистор R7 (10k), “половина” потенциометров P1A (100k), P2A (100k) и элементов R8 (10k) и R13 (3,3 к). Сопротивление X2 представляет собой конденсаторы C18 (4,7 nF), C21 (33nF), резистор R9 (10k), “половина” потенциометров P1A, P2A и элементов R8 и R13. Помочь понять может рисунок далее:
Когда любой из ползунков потенциометров P1A или P2A будут переведены со своего среднего положения – это приведет к изменению значения X1 и X2, а, следовательно и значение усиления становится отлично от -1 и начинает зависеть от частоты. Обратите внимание то, что значения X1 и X2 всегда зависят от частоты, поэтому фиксируется только в случае X1=X2.
Потенциометр P1A отвечает за регулировку низких частот. Для высоких частот сигнала конденсаторы C20 и C21 являются проводниками, так что регулировка с помощью потенциометра не дает никакого эффекта для этих частот. Потенциометр P2A позволяет регулировать высокие частоты, а благодаря конденсаторам C17 и C18 он не влияет на регулировку баса. Для низких частот конденсаторы C17 и C18 представляют собой размыкание из-за чего потенциометр отключается от схемы и его влияние на регулирование становится незначительным.
Сигнал с выхода темброблока поступает через R12 (4,7 k) на потенциометр для регулировки громкости P3A (100k) и далее еще на ОУ U5A (NE5532). Элементы R14 (15k) и R15 (33k) задают усиление около -2 (-33k/15k). С выхода U5A сигнал через фильтр R17 (100Р), C3 (1uF) и R4 (100k) попадает на вход усилителя мощности УМЗЧ.
Граничную частоту фильтра для сабвуфера можно рассчитать с помощью программ или изменяя значения элементов экспериментально.
Второй канал предусилителя работает аналогично, пассивные элементы в нем, возникающие обозначены дополнительно буквой “а”, а потенциометры и операционные усилители имеют маркировку “Б”.
Дополнительным модулем является сумматор и активный фильтр низких частот, изготовленный с помощью операционного усилителя U6 (NE5532). Выделенный в этой части цепи сигнала используется после соответствующего усиления для раскачки сабвуфера. Сигнал с обоих выходов предусилителя попадает через C22-C23 (220nF) и R2-R3 (100k) на вход U6A. Потенциометр P4 (220k) позволяет регулировать усиление по отношению к главному регулятору громкости P3. P4, R2 и R3 вместе с U6A образуют усилитель с регулируемым коэффициентом усиления в диапазоне 0-2,2. Второй операционный усилитель (U6B) – это активный фильтр низких частот. Значения элементов подобраны так, что система работает как фильтр Баттерворта второго порядка с граничной частоты в районе 200 Гц. Сигнал с выхода фильтра через цепь C24 (220nF), R5 (100k) попадает на вход усилителя мощности.
Блок питания УНЧ
Весь усилитель питается двухполярным напряжением в пределах 17-25 В. Напряжение питания для операционных усилителей формируется с помощью стабилизаторов U1 (78L15/L12), U2 (79L15/L12) и фильтруют с помощью емкостей C4-C5 (100uF) и C7-C8 (47uF). Кроме того, питание каждого из четырех операционных усилителей сглаживается с помощью конденсаторов C9-C16 (100nF).
Работа узла УМЗЧ
Усилитель мощности построен на базе популярной микросхемы U7 (TDA2050). Это наверное самый распространённый аудио усилитель, работающий в классе AB. При общих гармонических искажениях на уровне 0,5% он позволяет достичь мощности порядка 30 Вт. Конденсатор C8 (1uF) отсекает постоянную составляющую сигнала и в то же время представляет собой фильтр высоких частот на входе. R20 (22k) определяет сопротивление на входе усилителя мощности.
Цепь обратной связи – резисторы R21 (680R) и R22 (22k), изменение их соотношения приводит к изменению усиления, причем снижение R22 или увеличение R21 вызывает уменьшение усиления. В даташите микросхемы TDA2050 производитель рекомендует чтоб оно было больше 24 дб. Конденсатор C29 (22uF) отсекает постоянную составляющую на входе усилителя. Резистор R19 (2,2 Ома) и конденсатор C32 (470nF) предотвращает самовозбуждение усилителя. Питание УМЗЧ фильтруют конденсаторы С26-C27 (2200uF) и C30-C31 (100nF). Остальные два канала работают аналогично.
Сборка
Схема паяется на общей печатной плате. В первую очередь надо впаивать все перемычки. Дальше можно приступить к пайке резисторов. Все они мощностью 0.25 Вт. Далее закрепите панельки под операционные усилители. В самом конце размещайте на плате стабилизаторы напряжения, электролитические конденсаторы и потенциометры. При установке потенциометров следует обратить внимание на то, чтобы они были на одной линии – из эстетических соображений. Металлические корпуса потенциометров необходимо подключить на массу с помощью проводов. Это вызывает экранирование корпусов переменников, снижая помехи и фон переменного тока при прикосновении к ручкам потенциометров.
Все три TDA2050 могут быть посажены на общий радиатор, на котором будет потенциал отрицательной шины питания. Чтобы избежать этого, примените изоляционные шайбы. Вы должны быть осторожны, чтобы не замкнуть радиатор на металлический корпус массы усилителя.
Схему усилителя лучше питать от трансформатора мощностью около 100 Вт и напряжением 2×16 В, выпрямителя и двух конденсаторов, фильтрующих напряжение переменки.
Запуск и настройка схемы
При первом запуске не вставляйте в панельки операционные усилители и после включения питания проверьте, что на каждой панельке имеются правильные напряжения питания. Потом уже можно всунуть их по местам. Потенциометр громкости должен быть закручен на минимум (до упора влево), а на вход надо подать сигнал с mp3-плеера или компьютера. Усилитель хорошо работает как с динамиками (колонками акустических систем) с сопротивлением 4, так и 8 Ом.
В роли выходных усилителей мощности работают микросхемы TDA2050, TDA2030 или TDA2040, обеспечивая выходную мощность, соответственно 14, 20 или 30 Ватт на канал. Не обязательно все микросхемы усилители должны быть одинаковые. Вы можете установить те что слабее в роли УНЧ стерео, а более мощный усилитель оставить для сабвуфера.
Стабилизаторы напряжения U1 и U2 обеспечивают симметричное двухполярное напряжение на уровне +/-15 В. Можно с успехом применить стабилизаторы на напряжение 12 В или даже 9 В. Это не вызовет изменений в работе предусилителя. Такая процедура будет необходима в случае, если мы хотим питать усилитель меньшим напряжением, чем +/- 18 В. Стабилизаторы 7815 и 7915 могут не хотеть нормально работать с малым падением напряжения. Скачать файлы печатных плат можно тут.
Обсудить статью СТЕРЕО УСИЛИТЕЛЬ С САБВУФЕРОМ И ФНЧ
Сообщества › Автозвук › Блог › Двухканальный усилитель 2*100вт своими руками .
Всем привет.
Современный рынок caraudio все больше и больше наполняется разнообразными усилителями D-класса. Их преимущества конечно огромны, но многие относятся к таким усилителями с опаской, особенно, когда дело касается озвучивания самого важного диапазона частот — СЧ и ВЧ. В этот раз я хочу рассказать о самостоятельной постройке усилителя класса B, от проектирования до сборки корпуса.
В одной из групп ВК, однажды проводился тест по отслушке самодельных усилителей. Один и тот же трек был пропущен через разные экземпляры и записан в файлы, прослушав которые, можно было сравнить из между собой. Первое место (вы не поверите) заняла микросхема TDA2050, она действительно звучит хорошо, это отмечали многие. Второе почетное место досталось усилителю Дорофеева (журнал Радио, 1992г), именно по-этому за основу я взял эту схему, но чуть доработав её.
Сначала с помощью симулятора электронных схем, всячески крутил схему, пробовал различные варианты, пытаясь добиться стабильности работы и уменьшения искажений сигнала, также добавил предусилитель, защиту от короткого замыкания и перегрузки. Далее развел компактную печатную плату, и собрал первый тестовый образец усилителя.
В железе схема заработала безупречно, небольшая наладка с помощью осциллографа помогла улучшить характеристики, тест на короткое замыкание выхода усилитель также прошёл на ура. Особенностью класса B является то, что в усилителе нет тока покоя, а это значит что в режиме ожидания и на малых громкостях его можно слушать вообще без применения радиаторов.
Применено токовое управление выходными транзисторами и в совокупности с быстродействующим операционным усилителем позволило добиться хороших характеристик, не смотря на свою простоту.
Ну хватит уже теории, переходим к практике:
Приклеиваем на лист бумаги А4 отрезок подложки от самоклеящейся плёнки и вставляем в принтер. В программе Sprint Layot распечатываем рисунок печатной платы, зеркалить не нужно!
Далее накладываем рисунок на текстолит, разглаживаем горячим утюгом,
Поврежденные участки легко восстановить обычным перманентным маркером.
Далее нам нужно вытравить незащищённые участки меди, для этого подходит раствор хлорного железа, но его сложно найти и при попадании на какую-либо поверхность оставляет коричневые следы. Можно применить более дешёвый и доступный раствор: 100мл 3% раствор перекиси водорода, 30г лимонной кислоты, 10г соли, для ускорения процесса раствор нужно подогреть.
Достаем плату и отмываем от остатков тонера ацетоном,
Первым делом припаиваем мелкие детали — резисторы и конденсаторы, затем остальные элементы.
Трансформатор рассчитываем в программе Exellent IT. Для моего кольца понадобилось 5+5 витков первички и 15+15 15+15 витков вторичной обмотки. При таких данных напряжение на выходе при 12в питании будет 12/5*15=36в, при 14.4в будет 14.4/5*15= 43в соответственно. Толщину и количество жил обмоточого провода берём из расчёта 5-8 А/мм². Первичку я мотал 4 жилами, вторички 1 жилой.
Трансформатор мотается очень просто, главное соблюдать симметрию и фазировку обмоток.
Сначала я мотал 5 витков первички, затем рядом в том же направлении ещё 5 витков. Далее слой изоляции, потом брал 4 жилы и мотал 15 витков располагая витки равномерно по всей длине кольца, вызвонил концы вторички и сфазировал их так, чтобы получить двухполярное напряжение.
Преобразователь напряжения построен на микросхеме SG3525, ключи IRF3205, на этой простой связке можно получить до 300-400 ватт мощности с одной парой ключей и до 800 ватт с 2 парами полевиков.
Из Китая заказал силовые транзисторы, потому что сейчас в России огромный шанс нарваться на подделку.
Плата готова, теперь нужно изготовить корпус . Из 2 мм листа алюминия сделана вот такая нехитрая конструкция.
По 3 уголка с каждой стороны и нижняя крышка образуют толстую 8-ми миллиметровую площадку для хорошего отвода тепла от силовых транзисторов.
Никаких фильтров и прочих бассбустов, звуковой тракт настолько короткий, что усилитель не вносит отсебятины в поступающий сигнал. Настаёт эра процессоров и цифровой обработки звука, тем более цены на процессорные ГУ начинаются от 4500р.
Далее подключил толстыми проводами к аккумулятору, замерил искажения на 4 ваттном резисторе
Защита от постоянки реализована на оптопаре, которая отключает преобразователь напряжения.
Теперь самое интересное — звук. Хоть и говорят, что каждый кулик хвалит свое болото, но постараюсь описать как есть. В машине у меня к сожалению не к чему подключать усилитель, поэтому прослушивание проводил в теплом помещении на трехполосных АС с пассивными фильтрами. Сразу хочется отметить басовый потенциал усилителя, низкие частоты для него совершенно не проблема. По моим замерам коэффициент демпфирования усилителя вышел более 500, это очень много. Что еще сказать, звук показался кристально чистым, и не навязчивым (я не аудиофил).
Вы, наверное, подумаете, что у меня нет денег на хорошие компоненты, деньги есть, но мне нравиться заниматься этим, нужно постоянно занимать чем то руки и мозг, иначе депрессия начинается, аххах.
Добавил небольшой фрагмент работы тестовой платы:
Всем хороших выходных, думаю было интересно. Кому нужны схемы, файл печатной платы и прочее, могу отправить на почту , , , сюда они просто не поместились.
Устал отправлять каждому схемы, вот тут можно скачать все:
Печатка+схемы.
Смотрите также
Метки: самодельный усилитель, простой усилитель, усилитель дорофеева.
Комментарии 118
Круто! Подскажи, что за катушки индуктивности стоят слева и справа от трансформатора?
Спасибо. да обычные дроссели. их можно и не ставить. они не дают помехам от преобразователи проникать в борт сеть и наоборот.
Ну есть же еще люди, умеющие сами и травить и паять и настраивать и железки сверлить!
четкий, у меня б терпения не хватило на такую адскую работу, у меня даж не хватает дописать этот комен…
…а ладно…
отличная работа. А что за процессорное ГУ за 4500?
Сасибо. Kenwood kmm-bt203, вот тут обзорчик делал:
www.drive2.ru/l/480826881260651105/
Отличная работа! Да и простота в повторении. Но вот немного критики: Такую конструкцию не нагрузишь в 2 ом, транзисторы TIP35 36 мощные, но довольно низкочастотные, верха нормально не отыграют (но это уже с чем сравнивать, да и слух у каждого разный). Если делать ради того, что бы делать, то вариант вполне приличный и дешевый, хотя на те же 2т.р. можно купить уже готовый 2х канальник на вторичке и не заморачиваться с корпусом (а это не мало затрат труда и времени). Лично сам считаю, что если и делать что то в авто, то нужно сразу делать хорошее по качеству (что бы повыше, чем обычно) и по мощности с запасом. Кстати по поводу нагрева — с хорошим питанием усилитель АБ меньше греется, на низкой громкости так вообще холодный. Вроде у тебя как то была публикация моноблока D класса, это было очень классно и здорово, а к широкополосному усилителю требования все же немного другие, на килогерце что ТДА, что на рассыпухе будут выдавать похожие циферки, а в итоге детальность и напор в нижнем регистре будут иметь разную… и по аудиофайлам сравнивать звук усилителя — полный бред (это мое мнение) т.к. этот звук из аудиофайла обрабатывается сначала твоей аудиокартой, потом еще и твоим усилителем, не говоря уже об акустике… Слушал разные усилители непосредственно в авто и детальность с яркостью была далеко не у всех, хотя бренды известные и не дешевые.
2 Схемы
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов
Мощный и качественный самодельный усилитель звука
Недавно обратился некий человек с просьбой собрать ему усилитель достаточной мощности и раздельными каналами усиления по низким, средним и высоким частотам. Подобные усилители до этого не раз уже собирал для себя в качестве эксперимента и, надо сказать, эксперименты были весьма удачными. Качество звучания даже недорогих колонок не очень высокого уровня заметно при этом улучшается по сравнению, например, с вариантом применения пассивных фильтров в самих колонках. К тому же появляется возможность довольно легко менять частоты раздела полос и коэффициент усиления каждой отдельно взятой полосы и, таким образом, проще добиться равномерной АЧХ всего звукоусилительного тракта. В усилителе были применены готовые схемы, которые до этого не раз были опробованы в более простых конструкциях.
Структурная схема
На рисунке ниже показана схема 1 канала:
Как видно из схемы, усилитель имеет три входа, один из которых предусматривает простую возможность добавления предусилителя-корректора для проигрывателя винила (при такой необходимости), переключатель входов, предварительный усилитель-тембролок (также трёхполосный, с регулировкой уровней ВЧ/СЧ/НЧ), регулятор громкости, блок фильтров на три полосы с регулировкой уровня усиления каждой полосы с возможностью отключения фильтрации и блок питания для оконечных усилителей большой мощности (нестабилизированный) и стабилизатор для «слаботочной» части (предварительные каскады усиления).
Предварительный усилитель-темброблок
В качестве него была применена схема, не раз проверенная до этого, которая при своей простоте и доступности деталей показывает довольно хорошие характеристики. Схема (как и все последующие) в своё время была опубликована в журнале «Радио» и затем не раз публиковалась на различных сайтах в интернете:
Входной каскад на DA1 содержит переключатель уровня усиления (-10; 0; +10 дБ), что упрощает согласование всего усилителя с различными по уровню источниками сигнала, а на DA2 собран непосредственно регулятор тембров. Схема не капризна к некоторому разбросу номиналов элементов и не требует никакого налаживания. В качестве ОУ можно применить любые микросхемы, применяемые в звуковых трактах усилителей, например здесь (и в последующих схемах) пробовал импортные ВА4558, TL072 и LM2904. Подойдёт любая, но лучше, конечно, выбирать варианты ОУ с возможно меньшим уровнем собственного шума и высоким быстродействием (коэффициентом нарастания входного напряжения). Эти параметры можно посмотреть в справочниках (даташитах). Конечно, здесь вовсе не обязательно применять именно эту схему, вполне можно, например, сделать не трёхполосный, а обычный (стандартный) двухполосный темброблок. Но не «пассивную» схему, а с каскадами усиления-согласования по входу и выходу на транзисторах или ОУ.
Блок фильтров
Схем фильтров, также, при желании можно найти множество, так как публикаций на тему многополосных усилителей сейчас достаточно. Для облегчения этой задачи и просто для примера, я приведу здесь несколько возможных схем, найденных в различных источниках:
— схема, которая была применена мной в этом усилителе, так как частоты раздела полос оказались как раз такие, которые и нужны были «заказчику» — 500 Гц и 5 кГц и ничего пересчитывать не пришлось.
— вторая схема, попроще на ОУ.
И ещё одна возможная схема, на транзисторах:
Как уже писал ваше, выбрал первую схему из-за довольно качественной фильтрации полос и соответствии частот разделения полос заданным. Только на выходах каждого канала (полосы) были добавлены простые регуляторы уровня усиления (как это сделано, например, в третьей схеме, на транзисторах). Регуляторы можно поставить от 30 до 100 кОм. Операционные усилители и транзисторы во всех схемах можно заменить на современные импортные (с учётом цоколёвки!) для получения лучших параметров схем. Никакой настройки все эти схемы не требуют, если не требуется изменить частоты раздела полос. К сожалению, дать информацию по пересчёту этих частот раздела я не имею возможности, так как схемы искались для примера «готовые» и подробных описаний к ним не прилагалось.
В схему блока фильтров (первая схема из трёх) была добавлена возможность отключения фильтрации по каналам СЧ и ВЧ. Для этого были установлены два кнопочных переключателя типа П2К, с помощью которых просто можно замкнуть точки соединения входов фильтров — R10C9 с их соответствующими выходами — «выход ВЧ» и «выход СЧ». В этом случае по этим каналам идёт полный звуковой сигнал.
Усилители мощности
С выхода каждого канала фильтра сигналы ВЧ-СЧ-НЧ подаются на входы усилителй мощности, которые, также, можно собрать по любой из известных схем в зависимости от необходимой мощности всего усилителя. Я делал УМЗЧ по известной давно схеме из журнала «Радио», №3, 1991 г., стр.51. Здесь даю ссылку на «первоисточник», так как по поводу этой схемы существует много мнений и споров по повод её «качественности». Дело в том, что на первый взгляд это схема усилителя класса «B» с неизбежным присутствием искажений типа «ступенька», но это не так. В схеме применено токовое управление транзисторами выходного каскада, что позволяет избавиться от этих недостатков при обычном, стандартном включении. При этом схема очень простая, не критична к применяемым деталям и даже транзисторы не требует особого предварительного подбора по параметрам К тому же схема удобна тем, что мощные выходные транзисторы можно ставить на один теплоотвод попарно без изолирующих прокладок, так как выводы коллекторов соединены в точке «выхода», что очень упрощает монтаж усилителя:
При настройке лишь ВАЖНО подобрать правильные режимы работы транзисторов предоконечного каскада (подбором резисторов R7R8) — на базах этих транзисторов в режиме «покоя» и без нагрузки на выходе (динамика) должно быть напряжение в пределах 0,4-0,6 вольт. Напряжение питания для таких усилителей (их, соответственно, должно быть 6 штук) поднял до 32 вольт с заменой выходных транзисторов на 2SA1943 и 2SC5200, сопротивление резисторов R10R12 при этом следует также увеличить до 1,5 кОм (для «облегчения жизни» стабилитронам в цепи питания входных ОУ). ОУ также были заменены на ВА4558, при этом становится не нужна цепь «установки нуля» (выходы 2 и 6 на схеме) и, соответственно меняется цоколёвка при пайке микросхемы. В результате при проверке каждый усилитель по этой схеме выдавал мощность до 150 ватт (кратковременно) при вполне адекватной степени нагрева радиатора.
Подробнее об этом усилителе всё же рекомендовал бы посмотреть информацию в «первоисточнике», там очень подробно расписаны варианты, принципы построения, настройки и работы.
Блок питания УНЧ
В качестве блока питания были использованы два трансформатора с блоками выпрямителей и фильтров по обычной, стандартной схеме. Для питания НЧ полосных каналов (левый и правый каналы) — трансформатор мощностью 250 ватт, выпрямитель на диодных сборках типа MBR2560 или аналогичных и конденсаторы 40000 мкф х 50 вольт в каждом плече питания. Для СЧ и ВЧ каналов — трансформатор мощностью 350 ватт (взят из сгоревшего ресивера «Ямаха»), выпрямитель — диодная сборка TS6P06G и фильтр — два конденсатора по 25000 мкф х 63 вольт на каждое плечо питания. Все электролитические конденсаторы фильтров зашунтированы плёночными конденсаторами ёмкостью 1 мкф х 63 вольта.
В общем, блок питания может быть и с одним трансформаторм, конечно, но при его соответствующей мощности. Мощность усилителя в целом в данном случае определяется исключительно возможностями источника питания. Все предварительные усилители (темброблок, фильтры) — запитаны также от одного из этих трансформаторов (можно от любого из них), но через дополнительный блок двуполярного стабилизатора, собранный на МС типа КРЕН (или импортных) или по любой из типовых схем на транзисторах.
Конструкция самодельного усилителя
Это, пожалуй, был самый сложный момент в изготовлении, так как подходящего готового корпуса не нашлось и пришлось выдумывать возможные варианты :-)) Чтобы не лепить кучу отдельных радиаторов, решил использовать корпус-радиатор от автомобильного 4-канального усилителя, довольно больших размеров, примерно такой:
Все «внутренности» были, естественно, извлечены и компоновка получилась примерно такой (к сожалению фотографию соответствующую не сделал):
— как видно, в эту крышку-радиатор установились шесть плат оконечных УМЗЧ и плата предварительного усилителя-темброблока. Плата блока фильтров уже не влезла, поэтому была закреплена на добавленной затем конструкции из алюминиевого уголка (её видно на рисунках). Также, в этом «каркасе» были установлены трансформаторы, выпрямители и фильтры блоков питания.
Вид (спереди) со всеми переключателями и регуляторами получился такой:
Вид сзади, с колодками выходов на динамики и блоком предохранителей (поскольку никакие схемы электронной защиты не делались из-за недостатка места в конструкции и чтобы не усложнять схему):
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.
УСИЛИТЕЛИ ЗВУКА СВОИМИ РУКАМИ
В этой статье мы поговорим об усилителях. Они же УНЧ (усилители низкой частоты), они же УМЗЧ (усилители мощности звуковой частоты). Эти устройства могут быть выполнены как на транзисторах, так и на микросхемах. Хотя некоторые радиолюбители, отдавая дань моде на винтаж, делают их по старинке – на лампах. Здесь советуем посмотреть отличный сборник схем. Особое внимание начинающих хочу обратить на микросхемы автомобильных усилителей с 12-ти вольтовым питанием. Используя их можно получить довольно качественный звук на выходе, причем для сборки практически достаточно знаний школьного курса физики. Порой из обвеса, или говоря другими словами, тех деталей на схеме, без которых микросхема не будет работать, на схеме бывает буквально 5 штук. Одна из подобных, усилитель на микросхеме TDA1557Q приведена на рисунке:
Усилитель на микросхеме TDA1557Q
Такой усилитель в свое время был собран мною, пользуюсь уже несколько лет им вместе с советской акустикой 8 Ом 8 Вт, совместно с компьютером. Качество звучания намного выше, чем у китайских пластмассовых колонок. Правда, чтобы почувствовать существенную разницу, мне пришлось купить звуковую карту creative, на встроенном звуке разница была незначительная.
Усилитель можно собрать навесным монтажом
Также усилитель можно собрать навесным монтажом, прямо на выводах деталей, но я бы не советовал собирать этим методом. Лучше потратить немного больше времени, найти разведенную печатную плату (или развести самому), перенести рисунок на текстолит, протравить его и получить в итоге усилитель, который будет работать много лет. Обо всех эти технологиях многократно рассказано в интернете, поэтому более подробно останавливаться на них не буду.
Усилитель прикрепленный к радиатору
Сразу скажу, что микросхемы усилителей при работе сильно нагреваются и их необходимо крепить, нанеся термопасту на радиатор. Тем же, кто хочет просто собрать один усилитель и нет времени или желания изучать программы по разводке печатных плат, технологии ЛУТ и травление, могу предложить использовать специальные макетные платы с отверстиями под пайку. Одна из них изображена на фото ниже:
Фото сборка на макетной плате
Как видно на фото, соединения осуществляются не дорожками на печатной плате, как в случае с печатным монтажом, а гибкими проводками, подпаиваемыми к контактам на плате. Единственной проблемой при сборке таких усилителей, является источник питания, выдающий напряжение 12-16 вольт, при токе потребления усилителем до 5 ампер. Разумеется, такой трансформатор (на 5 ампер) будет иметь немаленькие размеры, поэтому некоторые пользуются импульсными источниками питания.
Трансформатор для усилителя – фото
У многих, думаю, дома есть блоки питания компьютеров, которые сейчас морально устарели, и больше не используются в составе системных блоков, так вот такие блоки питания способны выдавать по цепям +12 вольт, токи намного большие чем 4 ампера. Конечно, такое питание среди ценителей звучания считается худшим, чем стандартное трансформаторное, но я подключал импульсный блок питания для питания своего усилителя, после сменил его на трансформаторный – разница в звучании можно сказать незаметна.
Диод для выпрямителя усилителя
После выхода с трансформатора, разумеется, нужно поставить для выпрямления тока диодный мост, который должен быть рассчитан на работу с большими токами, потребляемыми усилителем.
Электролитический конденсатор 2200 мкФ
После диодного моста идет фильтр на электролитическом конденсаторе, который должен быть рассчитан на заметно большее напряжение, чем у нас в схеме. Например, если у нас в схеме питание 16 вольт, конденсатор должен быть на 25 вольт. Причем этот конденсатор должен быть как можно большей емкости, у меня стоят подключенные параллельно 2 конденсатора по 2200 мкф, и это не предел. Параллельно питанию (шунтируем) нужно подключить керамический конденсатор емкостью 100 нф. У усилителя на входе ставят пленочные разделительные конденсаторы емкостью от 0,22 до 1 мкф.
Подключение сигнала к усилителю, с целью снизить уровень наводимых помех, должно осуществляться экранированным кабелем, для этих целей удобно пользоваться кабелем Джек 3.5 – 2 Тюльпана, с соответствующими гнездами на усилителе.
Кабель джек 3.5 – 2 тюльпана
Регулировку уровня сигнала (громкости на усилителе) осуществляют с помощью потенциометра, если усилитель стерео, то сдвоенного. Схема подключения переменного резистора показана на рисунке ниже:
Подключение потенциометра к усилителю – схема
Разумеется усилители могут быть выполнены и на транзисторах, при этом питание, подключение и регулировка громкости в них применяются точно так же, как и в усилителях на микросхемах. Рассмотрим, к примеру, схему усилителя на одном транзисторе:
Усилитель на 1 транзисторе схема
Здесь также стоит разделительный конденсатор, и минус сигнала соединяется с минусом питания. Ниже приведена схема двухтактного усилителя мощности на двух транзисторах:
Двухтактный усилитель мощности на транзисторах
Следующая схема также на двух транзисторах, но собранная из двух каскадов. Действительно, если присмотреться, она состоит как-бы из 2 почти одинаковых частей. В первый каскад у нас входят: С1, R1, R2, V1. Во второй каскад C2, R3, V2, и нагрузка наушники В1.
Двухкаскадный усилитель на транзисторах – схема
Если же мы хотим сделать стерео усилитель, нам нужно будет собрать два одинаковых канала. Точно также мы можем, собрав две схемы любого моно усилителя, превратить его в стерео. Ниже приведена схема трехкаскадного усилителя мощности на транзисторах:
Трехкаскадный усилитель на транзисторах – схема
Схемы усилителей также различаются по напряжению питания, некоторым достаточно для работы 3-5 вольт, другим необходимо 20 и выше. Для работы некоторых усилителей требуется двуполярное питание. Ниже приведены 2 схемы усилителя на микросхеме TDA2822, первая стерео подключение:
Стерео подключение TDA2822m
На схеме в виде резисторов RL обозначены подключения динамиков. Усилитель нормально работает от напряжения в 4 вольта. На следующем рисунке изображена схема мостового включения, в ней используется один динамик, зато она выдает большую мощность, чем в стерео варианте:
Мостовое подключение TDA2822m
На следующем рисунке изображены схемы усилителя на микросхеме TDA2030, обе схемы взяты из даташита. Питание 18 вольт, мощность 14 Ватт:
Микросхема tda 2030 схема включения
Далее изображена эта же микросхема в мостовом включении, (вернее их здесь используется две):
Мостовая схема усилителя на tda 2030
Акустика, подключаемая к усилителю, может иметь разное сопротивление, чаще всего это 4-8 Ом, иногда встречаются динамики с сопротивлением 16 Ом. Узнать сопротивление динамика, можно перевернув его тыльной стороной к себе, там обычно пишется номинальная мощность и сопротивление динамика. В нашем случае это 8 Ом, 15 Ватт.
Фото динамика с тыльной стороны
Если же динамик находится внутри колонки и посмотреть, что на нем написано, нет возможности, тогда динамик можно прозвонить тестером в режиме омметра выбрав предел измерения 200 Ом.
Мультиметр в режиме омметра меряет динамик
Динамики имеют полярность. Кабеля, которыми акустика подключается, обычно имеют пометку красным цветом, для провода который соединен с плюсом динамика.
Акустический кабель динамика
Если провода не имеют пометок, проверить правильность подключения можно, соединив батарейку плюс с плюсом, минус с минусом динамика (условно), если диффузор динамика выдвинется наружу – то мы угадали с полярностью. Больше различных схем УНЧ, в том числе ламповых, можно посмотреть в данном разделе. Там собрана, думаем, самая большая подборка схем в интернете.
Поделки электрические Моделирование конструирование Самодельная акустическая система 2 1 для компьютера
Добрый вечер, дорогие друзья! Вот и настала осень, во дворе грязь, пасмурно, идут дожди. Тут уже не до прогулок пока, а время просто так переводить тоже не хочется. Сел и начал думать, чем бы заняться таким, чтоб от этого и польза была. Тут то и пришла мысль-построить самодельную акустическую систему 2.1 для компьютера или DVD. Однажды я строил уже усилитель для МР-3 плеера или для ноутбука, но она была рассчитана только на одну колонку, а в этой акустической системе их будет целых 3: два маленьких(их называют сателитами), которые будут стоят слева и справа стола от монитора и один мощный-сабвуфер, который под столом стоять будет. Ну что ж, думаю начнем потихоньку. Корпус сабвуфера мне изготовлять не пришлось, так как знакомый друг мне отдал вышедший из строя корпус с динамиком. Внутренность всю я выкинул, оставил только родной трансформатор.
Вот так это все выглядело: сам корпус и динамик, правда панельку с гнездом справа на корпусе я сделал сам, заводскую выкинул, так как там одни отверстия были от заводской начинки с разъемами.
Теперь в интернете поискал схему усилителя для этого динамика. Я себе выбрал эту схему на микросхеме TDA2030A с умощнением на транзисторах КТ 818 и КТ 819. Общая мощность после умощнения получилась 32 Вт, а без транзисторов будет 15 Вт.
Далее эту схему нужно сделать на плате, но для начала нужно нарисовать монтаж печатной платы в программе Sprint Layuot v.6. Вот что у меня получилось. Все детали стоят из схемы, красным показан алюминиевый радиатор. Нарисовал еще значок СССР, типа в России сделали 🙂
Теперь ищем схемку для сателит. Оно должно быть в стереофоническом формате. Верхний чертеж как раз стереофонический, его я и буду использовать. Можете любую схему себе в интернете выбрать, мощности 10 Вт для сателит вполне хватит.
Снова рисую печатную плату для усилителя сателит в программе Sprint Layuot v.6.
После того, как обе печатные платы нарисованы, распечатываем их на лазерном принтере и на глянцевой бумаге. Распечатывать нужно именно на лазерном принтере, чтоб тонер мог прилипнуть на омедненную поверхность, струйный принтер тут никак не подойдет. Итак, распечатали две платы. Я буду показывать только одну, так как нет смысла показывать 2-ую плату, процесс ее изготовлению тоже аналогичен, только рисунок у нее другой будет. Теперь берем текстолит с медной поверхностью, чистим ее нулевкой наждачки до блеска и протираем ее ваткой, смоченной в спирте, можно одеколоном, ацетоном. Пока плата сохнет от влаги спирта, достаем утюг, выставляем температуру на максимум и включаем греться. Желательно, чтоб утюг был советский с гладкой поверхностью, он и тяжелее, что тоже будет нам плюсом. Современным утюгом плату изготовлять труднее, так как он легкий, а подошва у него как бы в ямочках. Ну да ладно, пока я Вам объяснял, утюг уже нагрелся 🙂 Теперь берем один из рисунков и ставим его рисунком на медную сторону текстолита. Если хорошо уложили рисунок, начинаем гладить бумагу, нажимая на утюг и иногда держа его 5-10 секунд на месте. Тонер от температуры плавится и с бумаги переносится на медную поверхность текстолита. Общий процесс глажания занимает 40 секунд где-то. После этого смотрим,если рисунок перевелся хорошо, то выключаем утюг, если нет, то гладим-гладим до тех пор, пока рисунок не перенесется на медную поверхность вместе с бумагой. Если все получилось, берем наш текстолит и начинаем в воде теплой, но никак в горячей отмывать от бумаги нашу плату. У вас должно получиться так же,как было на бумаге, если в некоторых местах дорожки слегка отпали, можно перманентным маркером подрисовать.
Теперь берем посудину пластмассовую и разбавляем в ней воду с хлорным железом, вода должна быть теплая, иначе процесс будет дольше идти. Посудину железную брать нельзя, иначе ее разъест этим раствором как корозией. Берем нашу плату и топим ее в раствор рисунком к верху.
Чтоб ускорить процесс травления платы, раствор необходимо перемешивать. Я купил себе летом аквариумный компрессор, им и перемешивается раствор. Плату время от времени поднимаем и смотрим, там где рисунка нет, медь должна разъедатся, а эта поверхность на свет просвечивать. Если все вытравилось, идем к раковине,промываем ее в воде, а затем берем тряпочку и смочив ее в ацетоне, начинаем тереть тонер.
У Вас должно получится так. Кстати, весь этот процесс изготовления платы называется ЛУТом (Лазерно Утюжная Технология). Если какой-то процесс Вам был непонятен, в интернете можете посмотреть видео или инструкции как все это выполняется. Мне осталось просверлить отверстия и припаять детальки к платам.
Вот плата сабвуфера, детальки припаяны, микросхему и два транзистора нужно прикрутить к радиатору, транзисторы от микросхемы крепятся отдельно на слюдяных прокладках, в противном случае произойдет замыкание и детальки выйдут из строя. Можно наоборот микросхему изолировать прокладкой, а транзисторы крепить напрямую к радиатору. Или вообще на каждый транзистор и микросхему поставить отдельный радиатор, тогда ничего изолировать не нужно будет. На места,куда садится будет микросхема и транзисторы, обязательно мажем теплопроводной пастой, например КТП-8 для лучшей отдачи тепла на радиатор.
Вот так плата сверху выглядет.
А это уже собранная плата сателит. Радиатор тут тоже нужен, но пока тут еще не поставил.
Пробный запуск усилителя для сателит. Кстати, это и будут будущие динамики для сателит. Испытания прошли успешно. Качество звука прекрасное.
Так же нарисовал и изготовил плату блока питания для усилительных плат. Тут ничего особого: два диодных моста и 4 электролитических конденсатора, два на каждый канал диодного моста.
Прикрутил радиатор на плату сабвуферного усилителя.
Как мы знаем из химии, медь окисляется, покрывается слоем окисла. Чтоб наши дорожки не окислялись, покрываем ее Цапонлаком. У меня она зеленого цвета, бывает разных цветов, ими раньше красили лампочки для Новогодних гирлянд.
Плата сателит. Тоже покрыл ее цапонлаком, посадил на микросхему радиатор. Кстати, цапонлак сохнет быстро, минут за 10 где-то.
Теперь все платы внутри корпуса укрепляем винтами, я крепил их советскими винтами с прямой шлицей.
Припаиваем все провода от усилителей к гнездам, открытые места проводников закрываем термоусадочной трубкой(при нагреве, она стягивается и сидит плотно, закрывая открытый участок проводника).
Ну и собственно пару фотографий, как все выглядет после сборки. Все провода стянуты нейлоновыми стяжками, чтоб не болтались внутри, да и для красоты 🙂
Загрузка...