Снова здравствуйте, друзья-датагорцы! Уже довольно давно я собрал наушниковый усилитель по схеме камрада Владимира Кузнецова (vol2008), который опубликовал её на нашем форуме, приурочив к своему юбилею.
За прошедшее время усилитель показал себя отлично, используется сейчас совместно с наушниками Sony MDR-ZX770, громкости хватает за глаза, звучание во всём диапазоне очень нравится.
Предлагаю читателям мой вариант печатной платы и общей сборки.
Если коротко: высокоомные наушники любят высокое напряжение, но им не нужен большой ток. Аккумулятор смартфона или плеера чаще всего попросту не может обеспечить встроенный усилитель достаточным напряжением. Поэтому его рассчитывают под наушники с небольшим импедансом, которым важнее ток, чем напряжение.
Чтобы ответить подробнее, нужно сделать пару лирических отступлений. Для начала следует разобраться в импедансе.
Импеданс — это номинальное сопротивление на входе наушников, измеряется в Омах. По величине сопротивления все наушники можно условно разделить на три группы:
- Низкий импеданс — меньше 40 Ом. Обычно 16-32 Ома — это большинство затычек и небольших наушников, множество недорогих охватывающих моделей.
- Средний — 60-100 Ом. Например, Sennheiser HD 280 PRO. Хорошо подходят для записи барабанов: за счет импеданса в 64 Ома они выдадут значительно больше громкости, чем модель на 250 Ом, при этом не будут так легко перегружаться, как низкоомные наушники.
- Высокий — больше 250 Ом. Многие студийные и хай-энд модели.
Зачем вообще наушникам высокое сопротивление? На самом деле, до недавнего времени со звучанием «ушей» особо не заморачивались. Самый качественный звук традиционно предлагали студийные модели, и они все были высокоомными, потому что студийная техника всегда обладала мощными выходами. Подключенные к ним низкоомные наушники звучали бы слишком громко вплоть до боли в ушах.
Второе преимущество, о котором задумались уже чуть позже — больший вольтаж дает большую детализацию и лучшую динамику, звучание становится как бы более насыщенным, ярким и глубоким. В итоге среди производителей хай-фая и хай-энда пошла мода выпускать дорогие высокоомные модели, и сегодня они занимают существенную часть рынка. Разумеется, это не значит, что любая высокоимпедансная модель звучит лучше наушников с низким сопротивлением.
Кроме импеданса еще одним важным значением является чувствительность наушников. Это сколько децибел они выдадут в расчете на милливольт. Есть схожий параметр — эффективность, измеряется в децибелах на милливатт, но обычно указывается именно чувствительность.
Теперь правила:
- Чем больше импеданс имеют наушники, тем большее напряжение им нужно. От импеданса зависит, сколько мощности сможет им отдать усилитель.
- Чем меньше чувствительность у наушников, тем выше ток им требуется. От чувствительности зависит громкость наушников.
Например:
- Наушники Sony MDR-1AB. Их импеданс лишь 24 Ома, а чувствительность — 105 Дб. Комбинация из низкого импеданса и высокой чувствительности означает, что такие наушники гораздо проще прокормить электричеством, с этим справится даже обычный смартфон.
- В противовес им — наушники Shure SRH1840. Кажется, что с импедансом в 65 Ом их вроде бы несложно будет раскачать. Вот только их чувствительность составляет всего 96 Дб, а это значит, что им нужно очень много энергии — 1,5–4 Вт на канал для большой громкости!
- А вот Sennheiser HD 650 имеют импеданс аж в 300 Ом, но при относительно высокой чувствительности в 103 Дб усилитель к ним будет подобрать попроще.
Однако даже если наушники нетребовательны к сигналу, это еще не означает, что встроенный усилитель смартфона или плеера не портит качество их звучания. Нередко копеечные усилители вносят искажения, особенно на высокой громкости, а также имеют раздражающие посторонние шумы и фоновое гудение. Они возникают из-за влияния различных радиоэлементов друг на друга при слишком плотной компоновке корпуса. Обойти ограничения встроенных усилителей помогают внешние усилители для наушников.
Разделы статьи
Схема USB усилителя звука для наушников
Схема USB усилителя для наушников довольно проста и имеет минимальное количество радиоэлементов в обвязке. Напряжение питания микросхемы TDA7050 находится в диапазоне 1,6 В…6 В. Поэтому ее можно питать непосредственно от USB порта, имеющего стандартное напряжение 5 В.
Для регулировки величины входного сигнала и соответственно громкости звука в наушниках применяется сдвоенный переменный резистор с логарифмической характеристикой сопротивлением 20 кОм.
Однако, на мой взгляд, лучшим решение будет установить стабилизатор напряжения с минимальным падением напряжения. Таким интегральным стабилизатор напряжения может послужить микросхема MCP1702. Она имеет достаточно низкое падение напряжения по сравнению с аналогами и составляет 0,65 В. На выходе ее 3,3 В. Поэтому для стабильной работы MCP1702 достаточно подать на ее вход 4 В.
Для сглаживания различного рода пульсаций тока на входе и выходе MCP1702 установлены конденсаторы. Максимум на стабилизатор можно подавать 13,2 В. Таким образом, применяя стабилизатор напряжения, USB усилитель звука для наушников можно питать в широком диапазоне напряжения: от 4 В до 13,2 В. Или даже от одной батарейки, если подключиться к TDA7050 после стабилизатора.
Разводку печатной платы и документацию на микросхемы можно скачать здесь
Если Вы только начинающий радиолюбитель, то рекомендую ознакомиться со статьей, как сделать любой усилитель звука.
Теперь, я надеюсь, Вы сможете собрать любой USB усилитель звука для наушников своими руками.
Рассчитать, сколько питания потребуется приглянувшимся наушникам, можно онлайн. Энтузиасты сделали множество бесплатных калькуляторов, например, Headphone power calculator. С помощью него можно узнать, сколько Милливатт нужно для того, чтобы наушники звучали с желаемой громкостью.
Делается это следующим образом. К примеру, есть наушники Beyerdynamic DT 990, версия на 250 Ом, их чувствительность составляет 96 Дб. Если ввести эти данные в калькулятор, получится вот такая таблица:
- В первом столбце указана примерная громкость звучания музыки — от тихой до болевого порога.
- Во втором — сколько вольт потребуют наушники для достижения заданного уровня громкости из первого столбца.
- В третьем — требуемая сила тока.
- В последнем столбце рассчитано, какая мощность усилителя нужна этим наушникам для прослушивания на желаемой громкости.
Обычно смотрят на громкость в районе 110 Дб — это в 10 раз ниже болевого порога. В характеристиках наушников видно, что именно такую громкость берут по умолчанию, когда указывают мощность (если указывают):
Далее нужно открыть характеристики выбранного усилителя и посмотреть на его выходную мощность — та должна быть не меньше. Иногда производители указывают на сайтах, сколько милливатт может выдать усилитель при определенном значении сопротивления. Например, у FiiO Q1 II при 300 Ом — всего 11 мВт на канал, поэтому он наушники Beyerdynamic DT 990 не прокормит:
Запас по мощности — важный момент. Как правило, импеданс наушников не фиксированный, он меняется в зависимости от спектра частот. Например, наушники Sennheiser известны тем, что имеют на басовых частотах пиковые значения импеданса до 450–600 Ом! Графики импеданса можно найти не на всех сайтах производителей, поэтому ими часто занимаются энтузиасты, но из них всегда можно узнать много интересного. Например, что в сочетании с усилителем без запаса по мощности басовые частоты будут проседать на высокой громкости.
Импеданс Sennheiser HD650 имеет выраженный подъем в басовом и высокочастотном диапазонах.
Усилители для наушников действительно делают и громче, и лучше. Большинство портативных моделей обходят ограничения смартфона или плеера и обрабатывают сигнал по-своему. Многие стационарные модели сочетают в себе возможности внешней звуковой карты и усилителя, обладая при этом целым набором полезных функций.
Можно с уверенностью сказать, что усилитель необходим обладателям капризных к источнику звука высокоомных наушников с низкой чувствительностью — такие не выдадут и десятой части своего потенциала при подключении напрямую смартфону или планшету. Если в усилителе есть ЦАП и возможность слушать музыку в высоком разрешении (например, 24 бита \ 192 кГц), тогда он превратит любой смартфон в Hi-Res-плеер. Правда, расплатой за все это волшебство будет дополнительная коробочка в кармане.
↑ Корпус усилителя
В качестве корпуса использован корпус от свитча D-Link. Сбоку просверлены отверстия для вентиляции. В нём разместил БП, ушной усилитель и простой китайский ЦАП. ЦАП запитан от USB, так что работает независимо от усилителя.
Пытался замазать логотип, но это не стоило потраченных усилий.
В качестве селектора входов применён малогабаритный тумблер, в одном положении усилитель подключается к ЦАП с Алиэкспресса на PCM2704, в другом — к линейному входу. На заднюю панель выведен цифровой выход ЦАПа.
Вы можете заметить на передней панели аж три выхода усилителя, один jack 6.3 и два на 3.5, все они запараллелены — на случай внезапного визита трио аудиофилов.
Справа находится наушниковый выход напрямую с платы ЦАПа.
Если кому-то пригодятся мои платы — рекомендую увеличить расстояния между элементами схемы.
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
? Халва для своих! +1800.00₽ для новичка на Aliexpress
Камрад, регистрируйся на Али по этой нашей ссылке. Ты получишь купон на 1800.00₽ на первый заказ. Не тяни, время действия купона ограничено.
? Полезные и проверенные железяки — можно брать!
Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.
Цифровой осциллограф DSO138. Кит для сборки
Функциональный генератор. Кит для сборки
Настраиваемый держатель для удобной пайки печатных плат
Максим (MaXwell_House)
РФ, Таганрог
Список всех статей
Профиль MaXwell_House
О себе автор ничего не сообщил.
0 комментариев