Усилитель своими руками

Помогите проекту. Поделитесь с друзьями.

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 .

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.

Скачать разводку платы TEA2025B_

Помогите проекту. Поделитесь с друзьями.

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

Купить можно .

А вот он уже сразу готовый

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

Как сделать простейший усилитель звука


Многие интересуются способом изготовления портативных колонок или динамиков для смартфонов и планшетов. Однако перед тем, как приступить к изготовлению самих динамиков, нужно позаботиться об усилителе. В этом материале мы сделаем обзор видеоролика, который посвящен сборке простейшего усилителя.
А начнем с просмотра авторского видеоматериала

Итак, что же нам понадобится, чтобы собрать усилитель:
— коннектор для кроны;
— крона на 9 вольт;
— динамик 0.5-1 Вт и сопротивлением 8 Ом;
— мини джек на 3.5 мм;
— резистор на 10 Ом;
— выключатель;
— микросхема ЛМ386;
— конденсатор на 10 вольт.
Чтобы процесс сборки не показался очень сложным, представляем вашему вниманию схему будущего усилителя.

Посмотрев на микросхему с более близкого расстояния, можно увидеть, что она имеет по четырем лапкам с обеих сторон. В сумме получается 8 лапок. Для того, чтобы не перепутать и не перевернуть микросхему вверх ногами и тем самым ошибиться с пайкой, на микросхеме предусмотрена небольшая метка похожая на полукруг. Эта метка должна располагаться сверху.
Начнем с пайки первого провода, который будет идти к выключателю и плюсовому контакту кроны. Этот проводок необходимо припаять к шестой лапке микросхеме, то есть второй снизу на правой стороне.
Следующий конец проводка необходимо припаять к выключателю. Тут стоит отметить, что по словам автора идеи, сама схема не представляет никакой трудности и со сборкой может справиться даже тот, кто не имеет особых навыков в электронике.
После успешной пайки первого провода нужно перейти ко второму контакту выключателя, который на данный момент свободен. Тут нужно припаять плюсовой провод, идущий от коннектора кроны. После такой несложной пайки, можно сказать, что первый этап изготовления усилителя успешным образом пройден.
Перейдем к следующей лапке, которая на схеме отмечена цифрой 5 и находиться непосредственно под шестой лапкой, то есть той, к которой мы припаяли провод на предыдущем этапе работы. К этой лапке нужно припаять плюсовой контакт конденсатора.
От конденсатора у нас остается минусовой контакт, который необходимо припаять к плюсовому контакту динамика. При желании можно отказаться от прямой пайки конденсатора к динамику, чтобы уберечь его от возможных повреждений, как это делает автор. В таком случае нужно укоротить контакт конденсатора и удлинить его проводком.
После этого можно припаять проводок от минуса конденсатора к плюсу динамика.
Минусовой контакт динамика необходимо припаять к четвертой и второй лапкам на микросхеме. Соответственно это нижняя и вторая сверху лапки на левой стороне. Для этого берем проводок и припаиваем к минусу динамика.
После этого соединяем этот провод с четвертой лапке микросхемы.
Чтобы соединить этот же провод со второй лапкой, необходимо сделать перемычку. Берем короткий проводок. Один конец припаиваем к четвертой лапке, на которой уже есть один провод, а второй конец – ко второй лапке.
К третей лапке с левой стороны, то есть той, которая находиться между предыдущими двумя, мы должны припаять резистор.
Ко второй ножке резистора припаиваем проводок, который будет идти к плюсовому контакте на мини джеке.
Разбираем мини джек. На мини джеке, который использует автор, есть два контакта – на левый и правый каналы. Их нужно соединить между собой и припаиваем провод, идущий от резистора к контактам.
Минус или массу от джека нужно припаять к минусовому контакту на динамике.
В заключении остается припаять минус от коннектора кроны к минусу на динамике.
После таких несложных манипуляций можно получить очень эффектный усилитель, который мы будем использовать для изготовления портативной колонки для планшета или смартфона.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

Отличная микросхема для сборки самодельного усилитель с довольно большой мощностью это TDA2050. Но представленная инструкция подходит и к любой другой похожей по структуре м/с, например TDA2030, TDA2040, LM3886 и некоторые другие. В этом мануале вы узнаете о проектировании и сборке подобного усилителя, мы пошагово создадим 50-ваттный стерео-усилитель звука. Сначала рассчитаем требования к напряжению и току блока питания УНЧ, разберемся как подобрать радиатор надлежащего размера. Затем найдем правильные значения для всех компонентов схемы. Узнаете как изменить усиление и как установить полосу пропускания усилителя. Наконец перейдём к проектированию, пайке печатной платы и подключении усилителя внутри корпуса. Даташит является хорошим справочным материалом для построения любого усилителя на микросхеме. Рекомендуем прочитать его перед началом работы над проектом.

С чего начать проектирование

Прежде чем начать нужно получить представление о том, сколько выходной мощности хотите взять от усилителя. Также необходимо знать полное сопротивление ваших колонок и входное напряжение источника звука. Ознакомьтесь с таблицей данных на TDA2050, чтобы найти абсолютные максимальные значения этих параметров, и настройте свой усилитель так, чтобы он оставался в безопасных рабочих пределах.

Согласно техническому описанию, TDA2050 может выдавать 28 Вт на колонки 4 Ом с 0,5% искажением при напряжении питания 22 В. В данном случае имеются колонки 6 Ом, поэтому будет получение выходной мощности около 25 Вт. В качестве источника звука планируется использовать смартфон от Apple с выходным напряжением 1 В.

Первый шаг — выяснить сколько напряжения и мощности нужно от блока питания, чтобы получить желаемую выходную мощность на АС.

Напряжение и ток источника питания

TDA2050 может питаться от раздельного (двухполярного) источника или от однополярного БП. Выходная мощность усилителя будет выше при раздельном питании, поэтому им и воспользуемся.

Желаемая выходная мощность и полное сопротивление динамика будут определять, какое напряжение нужно от источника питания. Но прежде чем сможем рассчитать напряжение, нужно рассчитать пиковое выходное напряжение усилителя (V opeak).

Пиковое выходное напряжение

Пиковое выходное напряжение можно найти по следующей формуле:

Следовательно пиковое выходное напряжение данного усилителя мощностью 25 Вт с динамиками 6 Ом будет:

Таким образом, при выходной мощности 25 Вт максимальное напряжение на динамиках составит 17,3 В.

Максимальное напряжение питания УНЧ

Теперь можем найти максимальное напряжение питания (V max supply), то есть напряжение необходимое усилителю для получения желаемой выходной мощности. Безопасный предел напряжения для TDA2050 составляет ± 25 В, поэтому не превышайте его!

Формула для расчета максимального напряжения питания имеет вид:

Холостой ход — это увеличение выходного напряжения трансформатора когда нет нагрузки для потребления тока, что происходит когда усилитель не воспроизводит музыку. Точное значение должно быть указано в спецификации трансформатора. Трансформатор, который будем использовать, имеет разброс 6%, поэтому максимальное напряжение питания:

Таким образом данный источник питания должен выдавать ± 24,9 В, чтобы усилитель мог управлять динамиками 6 Ом при 25 Вт. Символ ± означает, что положительное напряжение на шине равно +25 В, а отрицательное напряжение -25 В. И общий ноль (масса).

Максимальное напряжение трансформатора

Цель состоит в том, чтобы найти трансформатор который может выдавать максимальное напряжение питания, близкое к предельному напряжению, необходимому для усилителя на конкретной микросхеме (у нас ТДА2050).

Номинальное напряжение трансформатора говорит только о выходе переменного напряжения. Напряжение постоянного тока, которое получим после того как мостовые выпрямители на блоке питания преобразуют переменный ток в постоянный, будет фактически выше в 1,41 раза. Ещё нужно учитывать скачки напряжения в сети и разброс напряжения вашего трансформатора.

Максимальное напряжение питания которое получите от трансформатора можно рассчитать по формуле:

Начнём с номинала трансформатора 15 В переменного тока чтобы посмотреть, будет ли оно обеспечивать максимальное напряжение питания, необходимое для усилителя:

Таким образом, 15-вольтовый трансформатор даст максимальное напряжение питания 24,7 В постоянного тока после стабилизации питания. Это близко к максимальному напряжению питания 24,9 В, необходимому для данного усилителя, но теперь давайте точно рассчитаем, какую выходную мощность получим с ним.

Выходная мощность УНЧ от максимального напряжения питания трансформатора. Это вычисление полезно если уже есть трансформатор и хотим посмотреть, сколько выходной мощности будет генерировать усилитель:

Максимальное напряжение питания от трансформатора 15 В составляет 24,7 В, поэтому выходная мощность которую получим от усилителя:

Трансформатор 15 В даст выходную мощность 24,6 Вт на колонках сопротивлением 6 Ом, и это достаточно близко к желаемым 25 Вт.

Мощность трансформатора нужная усилителю

Теперь можем определить сколько мощности требуется от трансформатора для питания усилителя. Мощность обычно указывается в номинале «ВА (или VA)» в характеристиках трансформатора. Для расчета минимального VA сначала должны найти общую мощность (P питания) трансформатора, необходимо для питания усилителя.

Общая мощность зависит от максимального напряжения питания которое получаете от трансформатора, пикового выходного напряжения усилителя, сопротивления акустической колонки и тока покоя (QDC) TDA2050 (90 мА):

Таким образом, наш 15-вольтный трансформатор должен обеспечивать как минимум:

Теперь будем использовать полную мощность, чтобы найти минимальную номинальную мощность ВА для трансформатора.

Преобразование общей мощности в VA

Чтобы найти минимальное значение ВА для трансформатора, общее правило заключается в умножении общей мощности на 1,5 раза. Для данного трансформатора 15 В номинальное значение ВА должно быть:

49,4 Вт х 1,5 = 74,1 Вт

Это на канал. Для стерео-усилителя просто умножаем на два:

74,1 Вт х 2 = 148,2 Вт

Таким образом, все что выше 150 ВА, обеспечит усилитель достаточной мощностью. Это довольно полезно знать, потому что если ваш трансформатор слабее, то усилитель может обрезать или искажать звук на более высокой громкости и басах.

Нахождение размера радиатора

Два канала усилителя подключены к радиатору:

Микросхему необходимо прикрепить к радиатору, иначе она быстро перегреется и будет повреждена. Размер радиатора будет зависеть от максимального рассеивания мощности и тепловых сопротивлений на пути теплового потока от микросхемы TDA2050.

Максимальная рассеиваемая мощность

Максимальная рассеиваемая мощность (P dmax) — это количество мощности, которую TDA2050 будет рассеивать в виде тепла на пределе своей работы. P dmax зависит от максимального напряжения питания от трансформатора и сопротивления динамиков:

Согласно данным, абсолютный максимальный параметр TDA2050 для P dmax составляет 25 Вт. Если P dmax вашего усилителя превышает 25 Вт, необходимо снизить напряжение питания или увеличить сопротивление динамика, чтобы предотвратить повреждение м/с.

Для усилителя который тут делаем, максимальное напряжение питания от трансформатора составляет ± 24,7 В, и используются динамики 6 Ом, поэтому P dmax:

P dmax 20,6 Вт ниже абсолютного максимального значения TDA2050 в 25 Вт, так что все в порядке.

Тепловое сопротивление радиатора

Теперь можем определить максимальное тепловое сопротивление (в ° C / Вт) радиатора, необходимое для рассеивания всей мощности вырабатываемой TDA2050. Но прежде нужно узнать значения трех тепловых сопротивлений на пути теплового потока от микросхемы:

  1. 0 jc: тепловое сопротивление от места соединения кристалла микросхемы к наружной стороне пластикового корпуса.
  2. 0 cs : тепловое сопротивление от корпуса к радиатору.
  3. 0 sa : тепловое сопротивление от радиатора к окружающему воздуху.

Теплоотвод будет более эффективным, когда любое из них станет меньше. Мы ничего не можем сделать, чтобы получить меньшее значение 0 jc, потому что это зависит от конструкции чипа. 0 cs можно уменьшить используя термопасту между чипом и радиатором. Тепловое сопротивление термопасты обычно составляет около 0,2 ° C / Вт.

Наибольшее снижение теплового сопротивления произойдет при выборе радиатора (0 sa). Тепловое сопротивление радиатора обычно указывается в таблице в виде показателя ° C / W. Радиаторы с более низким тепловым сопротивлением будут рассеивать больше тепла — значит они лучше.

Используйте эту формулу для расчета максимального теплового сопротивления радиатора, необходимого для рассеивания P dmax TDA2050:

  • 0 cs TDA2050 составляет 3 ° C / Вт.
  • T jmax — максимальная температура перехода, или температура, при которой включена схема термозащиты. T jmax для TDA2050 составляет 150 ° C.
  • T amb — температура окружающей среды во время работы усилителя. Типичным значением является комнатная температура (25 ° C).

Максимальное тепловое сопротивление радиатора для данного усилителя с P dmax 20,6 Вт составляет:

Поэтому понадобится радиатор со значением не более 2,9 ° C / Вт, чтобы обеспечить рассеивание всей мощности производимой усилителем.

Расчет значений компонентов усилителя

Теперь найдем наилучшие значения для радиокомпонентов в схеме. Для этого будем использовать принципиальную схему ниже, которая почти такая же как в даташите, но с несколькими дополнительными компонентами, чтобы лучше отфильтровать шумы:

Вот схема распиновки TDA2050:

Минимальное усиление УНЧ

Усиление TDA2050 должно быть установлено выше 24 дБ для поддержания стабильности, но также есть и минимальное усиление, необходимое для получения желаемой выходной мощности. Это зависит от вашего входного напряжения, сопротивления динамика и желаемой выходной мощности в соответствии с формулой:

Будем в данном примере использовать смартфон в качестве источника звука для усилителя. Выходное напряжение телефона составляет около 1 В, поэтому чтобы получить выходную мощность 24,6 Вт нужно установить усиление как минимум:

Это выражается как усиление напряжения (V o / V i ) или как коэффициент усиления. Чтобы преобразовать усиление напряжения в усиление в децибелах, используйте следующую формулу:

Так что установка усиления выше 21,7 дБ обеспечит выходную мощность 24,6 Вт. Но минимальное усиление TDA2050 составляет 24 дБ, поэтому нужно установить его как минимум на 24 дБ.

Установить усиление схемы

Значения резисторов R4 и R5 устанавливают коэффициент усиления TDA2050:

Настройки со слишком высоким усилением вызовут искажения, а настройки со слишком низким могут не обеспечивать достаточную громкость. Если минимальное значение усиления позволяет это сделать, хорошее усиление для домашнего прослушивания составляет от 27 до 30 дБ. Это значение недостаточно высоко, чтобы вызвать искажения, и даст хороший диапазон громкости.

Лучшие резисторы для R4 и R5 — это металлопленочные с точными допусками. Допуск 0,1% является идеальным. Для установки усиления важно использовать резисторы с малым допуском, особенно если собираете стереоусилитель. Если значения сопротивления между двумя каналами отличаются на несколько Ом, усиления м/с также будут отличаться, и один канал будет громче, чем другой.

Усиление рассчитывается по формуле:

Установим усиление этого усилителя 27 дБ. По ходу тестов пробовались различные значения резисторов и приблизилось к желаемому усилению R4 1 кОм и R5 22 кОм. Эти сопротивления установят усиление на:

Теперь будет нормально работать, поскольку 27,2 дБ выше минимального усиления рассчитанного ранее и выше минимума 24 дБ TDA2050.

Сбалансировать входной ток смещения

Следующим шагом является балансировка тока смещения на входе усилителя. Входной ток смещения — это разница в токах, текущих на неинвертирующий вход (контакт 1) и инвертирующий вход (контакт 2). Данную разницу в токе необходимо минимизировать, поскольку на входах будет создаваться постоянное напряжение, что будет усиливаться как ненужный шум.

Ток на инвертирующем входе определяется сопротивлением R5. Ток на неинвертирующем входе определяется сопротивлениями R2 и R3 последовательно:

Чтобы сделать токи на каждом входе одинаковыми, устанавливаем:

R2 + R3 = R5

Для усилителя уже найдено значение R5, когда установили усиление. Для R3 начнём с произвольного значения 1 кОм, а затем изменим формулу, чтобы найти значение для R2:

R2 + R3 = R5

R2 = R5 — R3

R2 = 22000 Ом — 1000 Ом

R2 = 21000 Ом

Таким образом резистор 21 кОм для R2 и резистор 1 кОм для R3 будут уравновешивать входной ток смещения.

Нижний предел полосы пропускания на входе

Конденсатор C1 предотвращает попадание постоянного тока источника звука на вход усилителя. Если постоянному току разрешить достигать входа, он будет усиливаться вместе со звуковым сигналом и создавать лишний шум.

Конденсатор C1 также формирует фильтр верхних частот с резистором R2 (RC), который определяет нижний предел полосы пропускания усилителя:

Частота среза (F c) это частота, на которой фильтр начинает работать. В фильтре верхних частот частоты ниже F c отключаются.

Частота среза этого фильтра может быть найдена с помощью уравнения:

Мы уже нашли значение для R2 ??когда уравновесили входные токи смещения. Чтобы найти значение для C1, просто нужно определить частоту среза. Поскольку нижний предел человеческого слуха составляет 20 Гц, F c должна быть значительно ниже 20 Гц, чтобы слышимые низкие частоты не были приглушены.

Вышеприведенное уравнение F c можно изменить, чтобы найти значение для C1 на определенной частоте среза:

Здесь использовали F c 3,5 Гц для усилителя, но вы можете использовать чуть более высокие или более низкие значения если хотите. Может потребоваться некоторое экспериментирование, чтобы найти идеальное значение для вашего слуха, но в любом случае убедитесь что оно намного ниже нижнего предела человеческого слуха (20 Гц), иначе низкочастотный отклик вашего усилителя будет слабым.

При F c 3,5 Гц значение нашего C1 составляет:

Конденсатор C1 находится непосредственно на пути входного сигнала, так что это повлияет на качество звука усилителя. Для лучшего звучания используйте полипропиленовую металлическую пленку или даже маслянный конденсатор.

Нижний предел полосы пропускания в петле ОС

Конденсаторы C3 и R4 образуют еще один фильтр верхних частот в контуре обратной связи:

Частота среза этого фильтра должна быть установлена в 3-5 раз ниже, чем частота среза входного фильтра верхних частот. Если частота среза будет выше чем у фильтра на входе, низкие частоты будут передаваться в фильтр контура обратной связи, которые находятся ниже его частоты среза. Это создаст постоянное напряжение на С3 появленное на инвертирующем входе и усилится как шум.

Несмотря на то что входной фильтр устанавливает нижний предел полосы пропускания усилителя, C3 по-прежнему влияет на низкие частоты. Меньшие значения C3 приведут к более мягким басам, а более высокие значения сделают низкие частоты более сильными.

Используйте эту формулу чтобы найти идеальное значение для C3:

Раннее уже рассчитали значения R2, R3, R4 и C1, поэтому C3 должен быть больше чем:

Будет трудно найти конденсатор на 68 мкФ, поэтому округлим до 100 мкФ. Давайте посмотрим какая частота среза будет с ним:

Теперь проверим будет ли 1,59 Гц в 3–5 раз ниже 3,5 Гц F c входного фильтра:

Это в 2,2 раза ниже, поэтому лучше выбрать конденсатор 220 мкФ. F c с конденсатором 220 мкФ составляет 0,72 Гц.

Таким образом, значение 220 мкФ для C3 устанавливает частоту среза петлевого фильтра обратной связи в 4,9 раза ниже, чем частота среза входного фильтра. Такой и будем использовать.

Верхний предел пропускной способности УНЧ

Детали R1, R3 и C2 формируют низкочастотный RC-фильтр на входе усилителя, который определяет верхний предел полосы пропускания УНЧ:

В фильтре нижних частот частоты выше среза отключены. Этот фильтр имеет две функции.

  1. Во-первых, он устанавливает верхний предел полосы пропускания усилителей,
  2. а во-вторых, он фильтрует высокочастотные радио- и электромагнитные помехи от входа.

Частота среза этого фильтра должна быть больше верхнего предела 20 кГц человеческого слуха. Она также должна быть ниже, чем любые частоты радиовещания, которые могут быть уловлены входными проводами.

Самая низкая частота радиовещания — AM на 550 кГц. Выберем частоту среза 350 кГц, которая значительно ниже 550 кГц и намного выше верхнего предела 20 кГц человеческого слуха.

Чтобы найти значение C2 с F c 350 кГц, изменим формулу частоты среза:

Ёмкость 227 пФ не является типовым значением конденсатора. А вот 220 пФ даст частоту среза 362 кГц, так что он будет отлично работать.

Цепь Зобеля

Цепь Зобеля помогает предотвратить колебание, которое может произойти от паразитной индукции акустических проводов. Она также действует как фильтр предотвращающий попадание радиопомех, вызванных проводами динамика, на инвертирующий вход через контур обратной связи.

C4 и R6 образуют цепь Зобеля на выходе усилителя:

Поскольку конденсаторы имеют очень низкое сопротивление на высоких частотах, радиочастоты замыкаются на землю через C4. R6 ограничивает ток высокой частоты, поэтому нет прямого короткого замыкания на землю, которое может превысить предел тока TDA2050. Относительно низкочастотный звуковой ток блокируется C4.

Частота среза может быть рассчитана с помощью уравнения:

Даташит дает значения для R6 = 10 Ом и C4 = 100 нФ, значит F c:

Частота 159 кГц выше предела 20 кГц человеческого слуха и значительно ниже радиочастот, поэтому эти значения будут работать нормально.

Если усилитель возбуждается, R6 будет передавать большие токи на землю, поэтому его мощность должна быть не менее 1 Вт. В идеале C4 должен представлять собой металлический пленочный конденсатор с низким ЭПС и номинальным напряжением, превышающим размах выходного напряжения.

Конденсаторы источника питания

C5 — C10 — это развязывающие конденсаторы блока питания. Они действуют как резервуар тока который может быть быстро подан на усилитель при необходимости. Для каждого плеча напряжения питания имеется свой набор развязывающих конденсаторов.

Конденсаторы с большим значением ёмкости (C9 и C10) обеспечивают резервный ток в течение длительных периодов низкочастотного выхода сигнала. Большие значения улучшат басовые характеристики усилителя.

Фильтрующие конденсаторы меньшего значения (C6 и C5) могут быстро подавать резервный ток в течение периодов интенсивного высокочастотного выхода сигнала. Они также фильтруют высокочастотный шум и электромагнитные помехи от источника питания.

Фильтрующие конденсаторы также компенсируют индуктивность и сопротивление проводов питания и цепей, ведущих к микросхеме. Индуктивность и сопротивление препятствуют протеканию тока, а поскольку основной источник питания находится относительно далеко от TDA2050, эффект может быть значительным. Расположение этих конденсаторов как можно ближе к контактам микросхемы максимизирует протекание тока к микросхеме.

Лучшие типы конденсаторов будут иметь меньшее эквивалентное последовательное сопротивление и эквивалентную последовательную индуктивность (ESL).

Заземление усилителя

Заземление является одним из наиболее важных аспектов проектирования конструкции усилителя. Плохое заземление может быть основным источником шума и шума. Хорошая схема заземления позволяет отделить низковольтный аудиовход и сигнальное заземление от сильноточного источника питания и заземления динамика. Если допускается пропускание высоких токов через заземление с низким током, в проводах с низким током будет развиваться постоянное напряжение, которое будет появляться на входе и усиливаться как гул.

Чтобы разделить разные области, создадим несколько разных сетей:

  1. Заземление аудиовхода: для провода заземления кабеля аудиовхода
  2. Заземление сигнала: для входной цепи: R2, C2 и C3
  3. Заземление динамика: для обратных проводов динамика
  4. Заземление для развязки конденсаторов и цепи Зобеля.

Эти заземления будут подключаться к группе контактов, называемых заземлением основной схемы. Заземление основной схемы подключено к цепи защиты контура заземления, которая затем подключается к проводу заземления через металлическое шасси.

Основное заземление должно быть расположено как можно ближе к ёмким конденсаторам на источнике питания:

Как показано на рисунке, соединение цепи защиты контура заземления находится ближе всего к конденсаторам резервуара (БП), а соединение заземления входа — самое дальнее.

Проектировка печатной платы

Спроектирована печатную плата усилителя через онлайн-программное обеспечение.

Эта печатная плата предназначена для одного канала, поэтому если делаете стереоусилитель, то нужно собрать две одинаковые платы.

Советы по разводке печатной платы

Существует четыре основных принципа, которые учитывайте при разработке печатной платы УМЗЧ:

  1. Ток, протекающий через проводник, создает магнитное поле которое может генерировать ток в параллельном проводнике.
  2. Ток, протекающий в проводящей петле, создает магнитное поле. Величина тока пропорциональна площади внутри петли.
  3. Индуктивность препятствует протеканию тока. Длинные и тонкие дорожки имеют большую индуктивность чем короткие, толстые.
  4. Конденсатор последовательно с индуктивностью создает резонансный контур.

Дорожки ведущие к неинвертирующей петле входа и обратной связи, должны быть проложены далеко от источника питания и аудиовыхода, чтобы предотвратить появление сильных токов в слаботочных дорожках. Если прокладка дорожек с малым током вблизи путей с сильным током неизбежна, используйте их под углом 90 °, но никогда не параллельно.

Если разместите клеммы для цепей с высоким и низким током на противоположных сторонах печатной платы, их будет проще расположить далеко друг от друга.

Любое пространство между дорожками одной и той же цепи создаст проводящую петлю, которая восприимчива к приему или передаче магнитных полей. Чтобы избежать этого, проложите положительные и отрицательные пути электропитания близко друг к другу и используйте заземления в нижней части платы.

Поскольку заземление питания и сигнальное заземление необходимо держать раздельно, на нижней стороне печатной платы есть две плоскости заземления которые не связаны электрически. Одна земля несет заземление питания, а другая земля несет заземление сигнала. На верхней стороне печатной платы пути источника питания, выход и цепь Зобеля проложены через плоскость заземления. Трассировки контуров входа и обратной связи проходят через плоскость заземления сигнала.

Чтобы уменьшить влияние индуктивности, лучше чтоб все пути были как можно короче. Это особенно важно для развязывающих конденсаторов блока питания, контура обратной связи и Зобеля. Все они размещены как можно ближе к контактам микросхемы, чтобы сократить длину.

Сборка усилителя звука

Сборка печатной платы довольно проста. Вот компоненты и печатная плата перед пайкой:

Обычно проще сначала припаять меньшие компоненты, а затем перейти к более крупным деталям. Вот один канал усилителя НЧ после пайки компонентов:

Корпус усилителя

Металлические корпуса являются наиболее часто используемыми, поскольку обеспечивают наилучшую защиту от радиочастот. К примеру коробка 280 мм x 250 мм отлично подходит для стереофонического усилителя на базе TDA2050.

Проводка усилителя

На приведенной ниже схеме показано, как подключен усилитель к корпусу:

Чтобы избежать помех от магнитных полей, старайтесь держать чувствительные входные и сигнальные провода вдали от проводов источника питания, выходных проводов динамика, трансформатора, проводов переменного тока и выпрямительных диодов БП.

Чтобы свести к минимуму площадь петли, следующие провода должны быть плотно скручены на максимально возможном расстоянии:

  • Переменный ток и нейтральные провода от трансформатора
  • Провода 0 В и вторичного напряжения от трансформатора к источнику питания
  • V +, V- и провода заземления от источника питания к плате усилителя
  • Выход и земля динамика
  • Аудио вход и заземление

Три провода питания (положительный, отрицательный и заземление) проходят к каждой плате усилителя. Эти провода должны быть толстыми и максимально короткими, чтобы минимизировать индуктивность.

Аудиовходы и провода заземления сигнала не проводят тут большой ток, поэтому они могут быть более тонкими.

Для защиты от возможных проблем провод заземления должен быть прикреплен к шасси болтом, контргайкой и кольцевой клеммой. Обязательно удалите с корпуса любую краску или анодированный материал, чтобы получить хорошее электрическое соединение. Все металлические части (например, радиаторы) также должны быть электрически подключены к шасси.

Заземление аудиовхода и заземление динамика подключены непосредственно от клемм на корпусе к заземлению основной схемы.

Аудио входные кабели от источника могут улавливать случайные электромагнитные помехи. Чтобы отфильтровать их можно установить конденсатор 1 нФ на каждой входной клемме от положительной стороны к земле.

Схема защиты от замыкания на землю

Контур заземления — это ток, который течет от источника звука к усилителю через заземляющий экран входных аудиокабелей. Этот ток будет улавливаться на входе усилителя и вызывать раздражающий гул. Советуем использовать дополнительную цепь, расположенную между заземлением основной схемы и соединением шасси, чтобы убрать ток контура заземления:

При нормальных условиях работы токи контура заземления низкого напряжения протекают через резистор (R1). Резистор уменьшает этот ток и разрывает контур заземления. В случае сильного короткого замыкания ток короткого замыкания может протекать через диодный мост к земле. Конденсатор фильтрует любые радиочастотные помехи, улавливаемые шасси.

Заземление основной схемы подключается к цепи защиты контура заземления на клемме «PSU 0V». Затем цепь защиты контура заземления подключается к шасси от клеммы «Шасси». Соединение с шасси может осуществляться с помощью того же болта где соединяется провод заземления или в другом месте.

Если используете цепь защиты контура заземления, обязательно изолируйте все входные и выходные разъемы от корпуса. В противном случае будет прямой путь от заземления основной схемы к шасси, и цепь защиты контура заземления будет обойдена (то есть бесполезна).

Схема защиты контура заземления может быть собрана на отдельной печатной плате.

Как звучит готовый усилитель

В целом усилитель звучит великолепно. Бас, средние и высокие частоты очень четкие и хорошо сбалансированные. Также есть много запаса по мощности. Даже в большой комнате более чем достаточно громкости для прослушивания. При включенном усилителе и включенном в него источнике звука вообще нет гула или шума, поэтому можете смело брать эту инструкцию за основу своего проекта сборки самодельного УНЧ. Ещё больше качества и мощности можно получить от м/с ЛМ3886.

Как сделать усилитель звука для ноутбука?

Сегодня разберемся, как сделать усилитель звука для ноутбука своими руками. Такой прибор может понадобиться в тех случаях, если встроенные динамики вышли из строя или их мощности недостаточно.
Самодельный усилитель звука рассчитан на внешние динамики до 2 Вт и сопротивление обмоток до 4 Ом.

Как сделать усилитель звука для ноутбука — необходимые компоненты

Для сборки усилителя своими руками вам потребуются:

  • Печатная плата.
  • Микросхема TDA 7231.
  • БП на 9В.
  • Корпус для размещения компонентов.
  • 2 неполярных конденсатора 0,1 мкФ.
  • 3 полярных конденсатора (100, 200 и 470 мкФ).
  • 2 постоянных резистора (4,7 Ом и 10 Ком).
  • Гнездо для входа на громкоговоритель.
  • Двухпозиционный выключатель.

Усилитель звука для ноутбука своими руками — схема

Схема усилителя звука для ноутбука
Порядок сборки зависит от схемы и определяется самостоятельно. Радиатор охлаждения по размеру нужно выбирать так, чтобы рабочая температура внутри корпуса усилителя звука не превышала 50 градусов по Цельсию.

  • Смотрите также схему усилителя звука для автомагнитолы

Если устройство планируется использовать вне помещения, то для него лучше изготовить корпус с отверстиями для циркуляции воздуха. Отлично подойдут для этой цели пластмассовые коробки из-под старой радиоаппаратуры или пластиковый контейнер.

  • Читайте также, как создать усилитель для наушников своими руками

Видеоинструкция по созданию усилителя звука для ноутбука:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *