0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Любой усилитель звука своими руками

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.

Модули самодельного аудиокомплекса

Усилитель имеет:

  • четыре аналоговых линейных входа;
  • один корректирующий вход для проигрывателя;
  • выход на АС;
  • выход на наушники;
  • выход дистанционного управления (RC5);
  • управление звуком и баланс отключаемые функцией Direct;
  • регулятор громкости с мотором;
  • индикатор активного входа и прикрепленных функций;
  • четыре гнезда, в том числе одно с клеммами питания.

Селектор входа сделан на небольших реле, это простое и эффективное решение, обеспечивающее минимальные искажения сигналов. На той же самой плате установлен фоно-корректор предусилитель с пассивной коррекцией, реализованный на операционных усилителях; блок питания предварительного усилителя со стабилизаторами LM317 и LM337.

Модуль регулировки громкости, помимо базового элемента, который представляет собой потенциометр с двигателем, также содержит систему управления двигателем потенциометра; звуковой буфер, реализованный на полевых транзисторах, система Contour, активируемая реле, а также другие электромагнитные реле, которые отключают управление тембром и балансом (функция Direct).

Схема регулятора тембров была взята из решений Marantz. Это активная коррекция, сделанная на операционных усилителях. Кроме того, этот модуль был дополнен контроллером баланса громкости.

Усилители мощности выполнены в виде отдельных блоков для отдельных каналов. Их схема была основана на проверенном годами проекте. Платы УМЗЧ были оснащены выпрямителями и фильтрующими конденсаторами. В усилителях мощности решено было отказаться от токовых систем защиты. На отдельной плате рядом с разъемами динамиков есть предохранители, которые и защищают динамики от чрезмерного тока.

Усилитель оснащен дополнительным УНЧ для наушников, независимым от главного усилителя мощности. При прослушивании через наушники клеммы питания УМЗЧ отключаются. Применяемый усилитель для наушников целиком выполнен на дискретных элементах.

Усилитель управляется микроконтроллером из семейства AVR — AtMega8515. Он отвечает за управление устройством и сигнализацию рабочего состояния. Он также используется для управления другими компонентами устройства через разъем управления на задней панели.

Усилитель оснащен функцией Sleep, и после завершения обратного отсчета он отправляет сигнал выключения на подключенные устройства. Всё может управляться с помощью локальной клавиатуры или удаленно, используя соответствующие команды пульта дистанционного управления, работающие кодом RC5.

Три трансформатора используются для питания всего домашнего усилителя. Два по 120 ВА обеспечивают питание усилителей мощности, они переключаются в релейный режим, который также активирует специальный разъем питания на задней панели усилителя. Реле отключается в режиме ожидания, но включается в активном режиме, хотя оно отключается при прослушивании через наушники.

Маленький трансформатор 15 ВА подает питание на систему управления усилителем, и во время активной работы активирует реле, через которое контакты напряжения подаются на блок питания, питающий весь предварительный усилитель, а также усилитель наушников.

Шаг 1: LM386 101

Будет очень здорово, если вы ознакомитесь с официальным техническим описанием (PDF), где есть вся техническая информация. Но я все же приведу здесь основные пункты.

LM386 – операционный усилитель, который был создан специально для аудиосистем. А значит, его эксплуатационные характеристики разрабатывались с учетом того, что он будет управлять динамиком, в определенном смысле. Как и большинство других чиповых усилителей звука, он может быть использован как обычный операционный усилитель. Он имеет двадцатикратное дефолтное усиление – что означает, что входящее напряжение он увеличит в двадцать раз. Коэффициент усиления можно задать вручную.

Распиновка

  • 1,8 – усиление. Выводы 1 и 8 используются для регулировки уровня усиления с двадцати крат, используя удельные величины сопряженных конденсаторов.
  • 2 – отрицательный вывод
  • 3 – положительный вывод
  • Это стандартные выводы операционных усилителей. В схемах с простым LM386 отрицательный вывод будет привязан к земле, а на положительный вывод будет приходить аудио сигнал из истока.
  • 4 – земля, GND
  • 5 – выход напряжения
  • С пятого вывода усиленный сигнал поступает на динамик.
  • 6 – источник напряжения
  • На этот вывод должно поступать питание усилителя.
  • 7 – обходная перемычка, байпас

Этот вывод предоставляет прямой доступ к входному сигналу, в основном используется, чтобы убрать помехи от питания.

Описание

LM386N (N означает двухрядное расположение выводов) выпускается в четырех модификациях: LM386N-1, -2, -3 и -4. Версии 3 и 4 дают на выходе чуть более высокое напряжение, версия 4 держит более высокое входное напряжение (за счет более высокого значения входного напряжения/ за счет повышенного требуемого минимального напряжения). Далее в статье речь будет идти о LM386N-1, так как именно его я использовал, и он является основой для остальных версий.

Напряжение питания

Напряжение питания должно быть в диапазоне 4 — 12В.

Номинальное сопротивление звуковой катушки

LM386 были изначально разработаны для резистивной нагрузки 4 Ом, но показатели колеблются от 8 до 32 Ом.

Искажения

В идеальных условиях полный коэффициент гармонических искажений 0,2%, при 6В напряжения, подаваемых на 8Ом динамик, при низком напряжении, и до 10% гармонических искажений при максимальных значениях напряжения.

Читать еще:  Как стирать пододеяльник в стиральной машине, чтобы в него не западали вещи

Выводная мощность

В идеальных условиях вполне можно ждать

700мВт, или 0,7Вт.

Самый простой усилитель звука

В наше время биполярные транзисторы уходят в прошлое, и теперь, чтобы собрать какой-либо простой усилитель, уже не надо мучаться с расчетами и клепать печатную плату больших размеров.

Микросхемы TDA

Сейчас почти вся дешевая усилительная техника делается на микросхемах. Самое большое распространение получили микросхемы TDA для усиления аудиосигнала. В настоящее время они используются в автомагнитолах, в активных сабвуферах, в домашней акустике и во многих других аудиоусилителях и выглядят примерно вот так:

Плюсы микросхем TDA

  1. Для того, чтобы собрать на них усилитель, достаточно подвести питание, подключить динамики и несколько радиоэлементов.
  2. Габариты этих микросхем совсем небольшие, но надо будет их ставить на радиатор, иначе будут сильно греться.
  3. Они продаются в любом радиомагазине. На Али что-то дороговатые, если брать в розницу.
  4. В них встроены различные защиты и другие опции, типа отключения звука и тд. Но по моим наблюдениям, защиты срабатывают не очень хорошо, поэтому микросхемы часто дохнут или от перегрева, либо от короткого замыкания. Так что желательно не замыкать выводы микросхемы между собой и не перегревать микросхему, выжимая из нее все соки.
  5. Цена. Я бы не сказал, что они очень дорогие. По цене и выполняемым функциям им нет равных.

Одноканальный усилитель на TDA7396

Давайте соберем простой одноканальный усилитель на микросхеме TDA7396. На момент написания статьи я ее взял по цене в 240 рублей. В даташите на микросхему говорилось, что эта микросхема может выдать до 45 Ватт в нагрузку 2 Ома. То есть если замерить сопротивление катушки динамика и оно будет равняться около 2 Ом, то на динамике вполне можно получить пиковую мощность в 45 Ватт. Этой мощности вполне хватит, чтобы устроить дискотеку в комнате не только для себя, но и для соседей и при этом получить посредственное звучание, что, конечно же, не сравнить с hi-fi усилителями.

Вот распиновка микросхемы:

Собирать наш усилитель будем по типичной схеме, которая была приложена в самом даташите:

На ножку 8 подаем +Vs, а на 4 ножку ничего не подаем. Следовательно, схема примет вот такой вид:

+Vs – это напряжение питания. Оно может быть от 8 и до 18 Вольт. “IN+” и “IN-” – сюда подаем слабый звуковой сигнал. К 5 и 7 ноге цепляем динамик. Шестую ногу садим на минус.

Вот моя сборка навесным монтажом

Конденсаторы на входе питания 100нФ и 1000мкФ я не использовал, так как у меня с блока питания итак идет чистое напряжение.

Раскачивал динамик с такими параметрами:

Как видите, сопротивление катушки 4 Ома. Полоса частот говорит о том, что он сабвуферного типа.

А вот так у меня выглядит саб в самопальном корпусе:

Пробовал снять видео, но звук на видео у меня снимает очень плохо. Но все-таки могу сказать, что с телефона на средней мощности уже долбило так, что уши заворачивались, хотя потребление всей схемы в рабочем виде составило всего около 10 Ватт (умножаем 14,3 на 0,73). В этом примере я взял напряжение, как в автомобиле, то есть 14,4 Вольта, что вполне укладывается в наш рабочий диапазон от 8 и до 18 Вольт.

Если у вас нет мощного источника питания, то его можно собрать вот по этой схеме.

Не зацикливайтесь именно на этой микросхеме. Этих микросхем TDA, как я уже говорил, существует множество видов. Некоторые из них усиливают стереосигнал и могут выдавать звук сразу на 4 динамика, как это сделано в автомагнитолах. Так что не поленитесь порыться в интернете и найти подходящую ТДАшку. После окончания сборки дайте заценить соседям ваш усилитель, выкрутив ручку громкости на всю балалайку и прислонив мощный динамик к стене).

А вот в этой статье я собирал усилитель на микросхеме TDA2030A

Получилось очень даже неплохо, так как TDA2030A обладает лучшими характеристиками, чем TDA7396

Также приложу для разнообразия еще схему от подписчика, у которого усилитель на TDA 1557Q работает исправно уже более 10 лет подряд:

Усилители на Алиэкспресс

На Али я также находил кит наборы на TDA. Например, вот этот стерео усилитель по 15 Ватт на канал по цене 1$. Этой мощности вполне хватит, чтобы потусить под любимые треки в комнатушке

А вот здесь он уже сразу готовый

Да и вообще, этих модулей усилителей на Алиэкпресс ну очень много. Нажимаете на эту ссылку и выбираете любой понравившийся усилитель.

Усилитель для колонок своими руками для чайников

Обычно конструкции с большой выходной мощностью используют для сабвуферов, но если имеются мощные акустические системы, то такую конструкцию можно использовать для озвучивания больших помещений. Таким УНЧ требуется правильно подобранный источник питания, а для корректной работы нужно продумать охлаждение выходных каскадов или корпуса мощной микросхемы.

Простая схема низкочастотного блока большой мощности может быть собрана на нескольких типах интегральных микросхем, но нумерация выводов не меняется. Выходная мощность (W) соответствует следующим типам микросхем:

  • PA01 – 50
  • OPA12 – 60
  • TSC1468 – 120
  • PA04 – 400
  • PA03 – 1000

Самодельные усилители звука, сделанные своими руками при использовании исправных элементов и аккуратном монтаже, смогут обеспечить хорошие параметры. Питание конструкции осуществляется от двухполярного источника питания с напряжением от 15 до 45 вольт. Кроме РА01 максимальное напряжение для которой, не должно превышать 28 вольт. В качестве нагрузки используются широкополосные колонки, так как амплитудно-частотная характеристика достаточно линейна в диапазоне 10 Гц-40 кГц. Коэффициент нелинейных искажений на частоте 1 кГц и выходной мощности 50 ватт не превышает 0,005%. Несмотря на то, что микросхемы достаточно дорогие на них можно собрать хороший усилитель звука.

Как правильно создать усилитель звука

В первую очередь для сборки подобного прибора для колонок понадобятся инструменты, а также требуемые комплектующие элементы. Схемы простейших усилителей собираются посредством паяльника, обустроенного на опоре высокой степени устойчивости. Желательно применять определённые паяльные станции.

Читать еще:  Как своими руками сделать ящик

В процессе собственноручной сборки усилителя для осуществления тестирования соответствующей схемы, либо применения на протяжении непродолжительного периода времени, хорошим вариантом станет модель на проводе, однако для неё понадобится много свободного пространства для расположения комплектующих элементов.

Плата печатного типа выступает гарантией максимальной компактности прибора и удобного использования в будущем.

Востребованный и доступный по ценовой категории усилитель, предназначенный для наушников, либо небольших динамиков, изготавливается на основе микросхемы, представляющей управляющего небольшого размера блока с вшитыми комплектом команд для управления электросигналом.

К схеме с нужной микросхемой следует присоединить пару резисторов и, конечно же, конденсаторов. В общей сложности цена усилителя, собранного своими руками, окажется намного ниже стоимости аппаратуры, приобретённой в специализированном магазине, при этом ограничение функционала заключается в изменении громкости сигнала.

Не стоит забывать об особенностях усилителей одноканального назначения, самостоятельное изготовление которых осуществляется на основе, как схем TDA, так и их аналогов.

Схемой выделяется много тепла во время рабочего процесса, именно по этой причине следует свести к минимуму её соприкосновение с элементами прибора. Решётка радиаторная, предназначенная для теплового отвода, желательна к применению.

В зависимости от приобретённой микросхемы, а также мощности устройства повышается размер нужного радиатора. При сборке усилителя внутри корпусной части, нужно заблаговременно продумать место, предусмотренное под теплоотводом.

К ещё одной особенности создания усилителя собственными руками, как показано на фото, относится минимально потребляемая мощность, что даёт возможность применять упрощённый усилитель в машинах, в пути, либо дома. Некоторым простым усилителям достаточно всего несколько вольт.

Мощность, которая потребляется, напрямую зависит от необходимого уровня усиления сигнала. Звуковой усилитель с используемого плеера для необходимых наушников потребляет примерно 3 Вт.

Для изготовления схем неопытному радиолюбителю лучше использовать специальную программу, для которой файлы имеют требуемое расширение.

Собственноручное создание необходимой схемы возможно при наличии определённых знаний и желании экспериментировать с ними. В обратном случае, лучше скачивать файлы для быстрой сборки замены усилителя максимально низкой частотности.

Шаг 5: Испытываем схему

Подключите 4Ом или 8Ом динамик (какой не жалко) и аудио источник и начинайте медленно прибавлять звук. Экспериментируйте с разными стилями музыки, чтобы выловить возможные искажения или шумы, особенно на высокой громкости. Я выяснил, что с моего айфона искажения появляются при 80% от максимально возможной громкости, но это было уже за пределами комфортного для человеческого слуха уровня громкости.

  • попробуйте добавить в прибор фильтрующие конденсаторы, чтобы узнать, будет ли разница в звуке.
  • попробуйте отсоединить аудио кабель и убрать 10 кОм подтягивающий резистор, чтобы понять, какую роль он выполняет/для чего он нужен в вашем приборе.
  • убавьте звук и попробуйте добавить 10нФ керамический конденсатор между 1 и 8 выводами, чтобы кратность усиления возросла с 20 до 200.

Экспериментируйте и слушайте! Но если есть сомнения, убавьте звук, а затем снова прибавьте.

Стресс-тест

С помощью своей маленькой коллекции тестового звукового оборудования в результате испытаний со свое=им 8Ом динамиком, я получил следующие результаты:

  • с синусоидой волны 1кГц, максимальная входящая синусоидальная мощность составила 120 мВ прежде чем возникли искажения.
  • на выходе максимальная синусоидальная мощность составила около 2,38 В
  • …эти цифры означают, что усиление и впрямь двадцатикратное (2380 мВ/ 120 мВ = 19,83)
  • выходная мощность составила 707 мВ, что намного превзошло номинальное значение. Но если быть честным, я и нагрузил динамик больше разрешенного.

Суммарный коэффициент гармонических искажений (THD)

Во время прогона звука через спектральный анализатор в диапазоне 20 Гц – 20 КГЦ уровень искажений составил -35 дБн (коэффициент 1,7%). Я ни в коем случае не аудиофил, но усилитель мощности звука всего за 2 доллара США, на простой макетной плате, с легкими проводами и незащищенными выходами… не пыльно!

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.

Читать еще:  Бисероплетение мастер классы для начинающих

Сборка усилителя в корпусе

Проект можно разделить на отдельные блоки:

  1. модуль селектора входов с предварительным усилителем RIAA и источником питания для предусилителя;
  2. регулятор громкости с буфером;
  3. блок управления тембрами и балансом;
  4. два отдельных силовых оконечника;
  5. усилитель для наушников;
  6. цифровой модуль управления.

Корпус был готовый, к оригинальной наружной передней панели прикручен алюминиевый лист, в котором сделаны требуемые отверстия, затем приклеены напечатанные на фольге надписи, после чего покрыто прозрачным лаком. На внутренней части передней панели установлены модуль управления, клавиатура, усилитель для наушников и регуляторы.

Чтобы собрать автоусилитель звука своими руками, необходимо иметь желание и некоторое количество свободного времени, а также нужно всегда стремится к тому, чтобы получился качественный усилитель мощности, который возможно собрать своими руками. К тому же нужно обладать определенными знаниями и навыками, да и финансовые затраты тоже имеются.

Тем не менее конечный результат будет приятен, а усилитель порадует ваш слух чистым, прозрачным звучанием с достаточной выходной мощностью. В процессе конструирования автомобильного усилителя возможно будут возникать некоторые трудности с поиском необходимых электронных компонентов, в таких случаях можно будет воспользоваться их аналогами. Создание блочной конструкции усиления звука в аудиосистеме автотранспорта хотя процесс не быстрый но в итоге получается собрать пять компактных усилителя, мощность которых в сумме будет составлять 690 Вт. При желании есть возможность увеличить это значение до 760 Вт.

Необходимые требования к устройству

Вначале нужно определиться с техническими характеристиками, которые вы предполагаете получить в итоговом результате. Как правило это высокое качество звука, высокое значение мощности на выходе, технологически не сложная конструкция, при которой создается удобство в эксплуатации, невысокая себестоимость, возможность работы на двенадцать динамических излучателей и сабвуфер. Такие требования можно получить если изготовить автоусилитель своими руками в количестве пяти штук, в числе которых один должен работать на сабвуфер. Оптимальным решением этой задачи является изготовление отдельного усилителя мощности по принципиальной схеме Ланзара.

Для сборки такого аппарата потребуется четыре микросхемы, а именно две штуки TDA 7384 — 4x40W и две штуки TDA 2005 — 1x20W. Эти микросхемы предназначаются для питания фронтальной акустической системы. Такое схематическое решения является наиболее экономичным в плане денежных затрат.

Эффективный преобразователь напряжения

В автоусилителе звука наиболее важной и вместе с тем трудоемкой частью считается преобразователь напряжения. Поэтому именно с этого блока следует приступать к сборке всего комплекса усилителя звука. В качестве генератора импульсов преобразователя задействован известный двухтактный контроллер широтно-импульсной модуляции особой точности — TL494. В случае отсутствия в наличии такой микросхемы можно использовать ее аналог — 1114ЕУ3/4. В микросхеме отсутствует отдельный усилитель на выходе. В каждом плече каскада преобразователя установлены на тепло-отводных радиаторах по паре мощных полевых транзисторов IRF3205, которые закреплены через изолирующую прокладку с применением тепло-проводимой пасты. Радиаторы для этой цели можно использовать от компьютерных блоков питания.

В цепи выпрямителя применены диоды КД 213А с максимальным током 10 А, но в дополнительном охлаждении они не нуждаются. Кроме этого потребуются пара электромагнитных реле рассчитанных на рабочий ток 20 А, но для верности лучше поставить на 50-60 А. Преобразователь напряжения имеет функцию remote контроля, что несомненно является эффективным устройством, так как при управлении питанием и включении сабвуфера не требуется дополнительная установка мощных переключателей. При появлении положительного напряжения на ремоут контроль, моментально включается реле и питание поступает на преобразователь.

Собрать автоусилитель звука своими руками в принципе не очень трудно, но некоторые затруднения могут сложится при изготовлении трансформатора, то есть если в наличии нет ферритовых колец, тогда придется искать старые, подходящие источники питания. Отлично подходят для этих целей БП от компьютера. Там тоже придется немного поколдовать, так как две половинки ферритовых колец надежно склеены, то для их разъединения нужно немного подогреть стыки зажигалкой, а потом с осторожностью извлечь из каркаса и убрать штатные обмотки. Прежде чем приступать к намотке нужной нам обмотки, нужно удалить боковые стенки каркасов и затем соединить их друг с другом, что бы получился один длинный каркас, на который свободно уместятся все нужные витки обмоток.

Первичная обмотка наматывается из расчета десять витков со средней точкой (2 х 5 Вит.)пятью жилами эмаль-провода диаметром 0,8 мм. Проще делать так: намотал 5 витков по всей длине каркаса, сделал отвод, а обмотку изолировал лакотканью, затем поверх намотал еще пять витков. Далее нужно произвести фазировку, то есть соединить начало первой обмотки с концом второй. Место соединения концов это и есть тот отвод, на который будет подаваться положительное напряжение от общего питания. После того как сделали фазировку, можно приступать к намотке проверочной вторичной обмотки с любым количеством витков, с помощью которой определим правильность фазировки.

При включении преобразователя в сеть трансформатор не должен перегреваться на холостом ходу и не издавать посторонних звуков типа жужжания, транзисторы должны оставаться холодными. Далее подключаем в цепь вторичной обмотки лампу накаливания, при этом она должна засветится полным накалом, а транзистор не должен греться, только со временем он немного прогревается. Если после этого испытания никаких проблем нет, то убираем пробную обмотку и наматываем нормальную.

Сборка конструкции

Когда все модули и блоки изготовлены и протестированы, то можно своими руками начинать монтаж автоусилителя звука. Корпус устройства можно изготовить из ненужных DVD. На место дисплея в корпусе монтируется блок светодиодной индикации. Печатные платы размещаются на днище корпуса и крепятся с использованием изоляционных шайб.

Входные коннекторы подойдут от DVD, а клеммы выполнены из разъемов взятых с автомагнитолы. Охлаждение внутри корпуса выполняет кулер, поэтому радиаторы микросхем не имеют перегрева, а сабвуфер не требует охлаждения.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector