Большая просьба к читателям – не считать первый абзац журналистским приемом…

Недавно мой "Home-made" усилитель стал немного глушить один канал, и пришлось вплотную заняться проверкой деталей. Оказалось – все дело в некачественном конденсаторе на входе. После окончания ремонта меня уговорили на время одолжить этот усилитель с колонками для проведения "мероприятий" (как раз было время праздников). А что остается делать дома, когда нечего подключить к выходу звуковой карты, но хочется послушать музыку или просто погонять в очередную стрелялку (сейчас это "Call of Duty")? Вот и достал я из кладовки изрядно запылившиеся колонки -"чебурашки", которыми когда-то пользовался. Цена им была что-то около 300 рублей, и музыку они воспроизводили с соответствующим качеством. Так что после "качественного" звука (хороший усилитель + более-менее нормальные колонки) слышать издаваемые чахлыми маломерками картонные звуки стало просто невыносимо. Но выход для наушников на "чебурашках" все-таки был. Ладно, значит, пришла пора попользоваться наушниками. В магазинах среди всяких разных "произведений" наткнулся на гарнитуру от SONY – CD-268M.V. Конечно, ценители качества недовольно поморщатся – да, правда ваша, ведь цена у этих "лопухов" около 10 у.е., а не 100… Но по сравнению с воплями "пуговиц" за 30 рублей это был "Звук". Хотя, конечно, еще далеко не "ЗВУК" ("чебурашки" ощутимо фонили…).

Наушники можно было подключить прямо к выходу звуковой карты, но тут возник один вопрос – а на какую нагрузку, собственно, рассчитаны эти самые выходы? Дело в том, что замеры искажений почти всегда производятся при нагрузке выхода звуковой карты на вход измерительного прибора, а у него входное сопротивление вряд ли 32 Ома. Но ведь при понижении сопротивления нагрузки увеличивается ток, и теперь при увеличении громкости возрастают искажения – посмотрите на характеристику любой микросхемы - усилителя НЧ (графики есть практически в каждом описании). Получается, что при подключении наушников звуковая карта вряд ли сможет обеспечить высокий стандарт качества звука и полностью раскрыть свои потенциальные возможности. (Или все-таки сможет?) Вот и пришла идея собрать усилитель специально для подключения наушников – ведь на самодельном усилителе нет специального гнезда (схемное решение такое, что обычные наушники туда просто нельзя подключить). В журналах и интернете схем встретилось довольно много, но выбраны были всего четыре. Качество "звуковой продукции" у них возрастает постепенно, а сложность сборки практически не увеличивается. Надеюсь, многие меломаны и игроманы найдут здесь полезную информацию. Да и жены смогут отдохнуть от музыки и грохота… (Только теперь докричаться до вас им будет гораздо труднее.)

Внимание! Постоянное использование наушников на максимальной громкости приводит к устойчивому ухудшению слуха! Минздрав предупреждает!

Вариант первый, простой

Схема достаточно проста. (Автор – Валентий Святы, "Practyczny Elektronik" №2/2000, c. 4-6.) Собственно стереоусилитель выполнен на микросхеме TDA2822A, которая при напряжении питания 9 Вольт может развить на нагрузке 8 Ом мощность до 1 Вт. Микросхема нормально работает на нагрузку до 4 Ом и при выходной мощности 150 мВт обеспечивает коэффициент гармоник не более 0,2%. Значит, при работе на наушники усилитель не перетрудится, сильно греться и искажать звук не будет.

Главная особенность данной схемы – автоматическое включение-выключение питания. При подаче на вход усилителя звукового сигнала напряжение на выходе детектора на диодах VD1, VD2 становится достаточным для открывания транзистора VT2, который далее открывает транзистор VT1, через который напряжение питания и проходит на микросхему. Питание усилителя осуществляется от 9-ти вольтовой батареи ("Кроны", например). При отсутствии звукового сигнала напряжение на выходе детектора уменьшается до нулевого, транзисторы закрываются и микросхема обесточивается. Усилитель работоспособен при напряжении питания от 1,8 до 15 Вольт.

Естественно, если вы не страдаете забывчивостью – можете выбросить из схемы "лишние" детали (детектор и транзисторный ключ) и установить простой выключатель в цепи питания.

Вариант второй, продвинутый

На глаза попалась схема, которая называлась "Блок регулирования громкости и тембра для стереонаушников". (Автор – Анджей Космински, "Hobby Elektronik", №2/2000, c. 48,49). Сами регуляторы громкости и тембра выполнены на микросхеме А1 - TDA1524A в типовой схеме включения. (Так было написано в журнале, в оригинальном описании на микросхему схема немного другая. Но здесь схема приводится именно в "опубликованнном" виде)

(рис_2)

На сдвоенном операционном усилителе А2 собран "мощный" усилитель, способный работать на низкоомные наушники. Глубина регулировки громкости (R2) от –80 до +21 дБ, тембра НЧ (R4) +/- 12дБ на частоте 100 Гц, тембра ВЧ (R5) +/- 10 дБ на частоте 10 кГц. Максимальное входное напряжение не более 2,5 Вольт, напряжение питания 12 Вольт, потребляемый ток 40 мА. Регулировочные резисторы должны быть на 47 кОм с линейной зависимостью изменения сопротивления от угла поворота движка (так называемая группа "А"). Сложностей в изготовлении возникнуть не должно. Если захотите питать усилитель от источника +12 Вольт из блока питания компьютера – придется принимать меры для защиты от помех по цепям питания (таким же образом, как поступают изготовители автомобильных магнитол – ставят специальные фильтры).

Любители стрелялок могут ограничиться данными конструкциями, а меломанам предлагается читать текст дальше.

Вариант третий, крутой

Данная схема – немного переработанный вариант усилителя из разряда "почти "Hi-End" (пусть фанаты ламп не морщатся – бывают и транзисторные схемы такого класса). Схема опубликована в журнале "Радиохобби", №6 за 2003 год, автор – Вячеслав Щуцкий.

В исходном виде это был усилитель класса "А" с выходной мощностью 25 Ватт на нагрузке 4 Ома, рассеиваемой мощностью 60 Ватт и током покоя выходных транзисторов 2 Ампера (!). Это законченный узел, являющийся повторителем входного напряжения с коэффициентом усиления по напряжению немного меньше единицы. Работать он должен был с высококачественным усилителем напряжения. (Звуковая карта вполне обеспечит этот усилитель необходимым уровнем сигнала, его нужно только усилить по мощности.) Нагрузкой (в оригинале) должны быть высокочувствительные акустические системы, например, мониторного типа. В данном случае этот "обогреватель" будет использоваться в качестве усилителя для стереотелефонов. Естественно, ток покоя при этом можно будет сделать поменьше (для этого придется изменить величину сопротивления некоторых резисторов), и заменить выходные транзисторы на КТ854А (пришлось оставить в схеме транзисторы КТ819 – других в наличии не оказалось). Конденсаторы, отмеченные "звездочкой", установлены в ходе доработки. Величины в скобках относятся к "оригинальной" схеме усилителя (если нужно получить на выходе 25 Ватт).

)

В данной схеме видно, что усилитель не имеет обратной связи, которая по мнению многих знатоков мешает почувствовать различие между схемами. Но при этом возрастают требования к качеству каждого элемента схемы, о чем будет сказано позже. Рассмотрим конкретно особенности данной разработки.

Входной каскад усилителя выполнен по схеме с общим коллектором (ОК) на транзисторе VT1 с активной нагрузкой в цепи эмиттера в виде источника стабильного тока (ИСТ) на транзисторах VT2, VT3. Транзисторы VT2, VT3 устанавливаются на общем теплоотводе площадью 30…40 см2. Данное схемное решение обеспечивает возможность установки транзисторов на общий теплоотвод и обеспечивает высокую стабильность тока ИСТ и тока покоя выходных транзисторов. Ток коллектора входного транзистора втекает в базу транзистора VT5, на котором построен ИСТ для выходного усилительного транзистора VT4 (принцип Push-Pull). Выходной усилительный транзистор VT4 также включен по схеме с "общим коллектором", и весь усилитель собран по схеме "ОК-ОК". Транзисторы VT4, VT5 в оригинальном варианте были установлены на общем теплоотводе площадью около 800 см2.

Для раскачки наушников нужна мощность весьма небольшая, поэтому ток покоя установим поменьше, снизится рассеиваемая мощность и следовательно, не будет необходимости в "монстроидальном" радиаторе. При изготовлении "ушного" усилителя был использован сравнительно небольшой радиатор от P-II, на который все пять транзисторов устанавливались через изолирующие прокладки из термопленки или слюды (сначала укрепите транзисторы, проверьте омметром отсутствие замыканий на радиатор, а уж потом паяйте!). Естественно, что таких радиаторов понадобится два – по одному на каждый канал. Вентиляторы можно удалить, но если окажется, что нагрев радиаторов слишком велик (более 80 С), придется их вернуть на место (может, ток покоя все-таки сделаете поменьше?).

Налаживание усилителя производится следующим образом. Перед включением проверяется правильность монтажа, движок подстроечного резистора устанавливается в среднее положение. После включения необходимо проверить потенциал на эмиттере VT4 (половина напряжения питания). Если напряжение отличается от 6 Вольт, подрегулируйте подстроечный резистор. После настройки его можно заменить на постоянные резисторы, как именно – догадаетесь сами. В изготовленном образце ток покоя первого канала равен

120 мА, ток покоя второго канала 240 мА. Несмотря на такую заметную разницу (виноваты транзисторы – пришлось поставить КТ814 с разными буквенными индексами, отсюда и разброс) отличий в качестве звука уловить не удалось (наверное, потому что наушники не слишком дорогие или уши глухие). Но лучше все-таки подобрать транзисторы в каналах так, чтобы токи покоя были примерно равны.

При недостаточном токе покоя величину сопротивления резистора R5 следует уменьшить. При случае можно дополнительно подстроить напряжение на эмиттере VT4, визуально контролируя равномерность ограничения синусоиды частотой 400…1000 Гц (сверху и снизу) на экране осциллографа при подключенной нагрузке. Во время наладки в качестве нагрузки может выступать резистор сопротивлением, например, 33 Ома (его выбираем примерно равным сопротивлению обмотки наушников).

Теперь - о деталях выпрямителя. Его схема не приводится, потому что она стандартная мостовая. Выпрямительные диоды лучше использовать с большой площадью кристалла, например КД213. Емкость электролитических конденсаторов в выпрямителе – по принципу "чем больше, тем лучше" (в изготовленном образце установлены "в параллель" два конденсатора по 4700 мкФ с максимальным напряжением 25 Вольт). Напряжение на выходе выпрямителя должно быть не менее 15 Вольт. Но питать усилитель от простого мостового выпрямителя не получится. Дело в том, что усилители данного типа очень чувствительны к пульсациям питающего напряжения. Потребуется изготовить небольшой стабилизатор напряжения на 12 Вольт. Для этого подойдет микросхема – стабилизатор напряжения 7806, включенная по схеме, указанной на рисунке.

Стабилитрон помогает увеличить выходное напряжение стабилизатора до требуемых 12 Вольт (вернее, там будет 6+5,6=11,6 Вольт, но это мелочи). Потребляемый ток небольшой, поэтому радиатор для микросхемы стабилизатора можно использовать малый по размерам.

Для уменьшения влияния каналов стереоусилителя друг на друга фирмы применяют различные по степени "крутизны" ухищрения – например, полностью раздельные блочные конструкции (два "моноблока"), питание от различных трансформаторов, питание от раздельных обмоток одного трансформатора, питание от различных выпрямителей, подключенных к одной обмотке трансформатора. Выбирайте сами, какой вариант вам подходит больше. Еще одна рекомендация – поставить параллельно электролитическим конденсаторам в цепи питания конденсаторы другого типа, например МБГО или МБГЧ – это улучшает звучание усилителя на высших частотах звукового диапазона. Величину емкости таких конденсаторов можете подбирать сами, ориентируясь на свой слух.

Рекомендуемый тип конденсатора С1 – так называемый "бумаго-масляный" (хотя бы МБМ), выходной электролитический конденсатор – типа К50-29В или импортный (Elina for Audio, Marcon). Но можно и поставить более доступные, если при этом проверить и отобрать лучшие по параметрам. Возможно также параллельное включение конденсаторов меньшей емкости. Например, вместо выходного конденсатора 2200 мкФ пришлось включить параллельно два по

1000 мкФ (фирма - "Rubycon"). Резисторы – типа МЛТ с рассеиваемой мощностью 0,25…0,5 Вт. Считается, что чем бОльше размер элемента – тем меньшие шумы он создает. Предлагаю вам проверить это самостоятельно.

Печатная плата для данного усилителя не разрабатывалась, весь монтаж был выполнен одножильным изолированным проводом. Если есть желание, можете весь монтаж выполнить посеребренным медным проводом (потом будете гордо демонстрировать свой усилок друзьям – только корпус сделайте в моддерском стиле, с прозрачным окошком и подсветкой на светодиодах). Корпус для данного экспериментального образца усилителя был изготовлен из фольгированного стеклотекстолита, на боковых крышках закреплены радиаторы канальных усилителей. Правда, по дизайну получилось нечто, смутно напоминающее английский танк "Большой Вилли" времен Первой мировой войны. Светодиодный индикатор включения, гнезда для наушников и гнездо для подключения параллельного усилителя выведены на переднюю панель.

АЧХ усилителя линейная, диапазон воспроизводимых частот - от 20 Гц до 120 кГц (дальше не хватило возможностей генератора). Во время прослушивания музыки корректировать тембр не требовалось. Величину нелинейных искажений измерить не удалось из-за отсутствия необходимых приборов. Но можно надеяться, что искажения будут очень малыми – все-таки транзисторы работают в режиме класса "А". Шумов при включенном усилителе уловить не удается - в наушниках во время пауз полная тишина. Что и требовалось получить… А играть тоже понравилось – во время разрывов гранат и снарядов в наушниках никаких скрипов или призвуков – только то, что хотели "озвучить" разработчики.

Усилитель вполне можно использовать для сравнительного тестирования стереонаушников, ну и играть тоже не возбраняется. А вот музыку рекомендуется слушать "качественную", иначе все недостатки (шумы звуковой карты, хрипы наушников, помехи от драйвов и т. д.) покажут себя очень явно.

Конечно, можно было провести сравнительные исследования на тему "Разница в качестве звучания стереотелефонов при подключении их непосредственно к выходу звуковой карты и специализированному усилителю" с привлечением толпы экспертов и груды измерительных приборов, но тогда весь обьем статьи пришлось бы посвятить только этой теме.

Вариант четвертый, для "подвинутых" в ламповую сторону

В данной схеме (автор – Б. Каинка, журнал "Elektor Electronics", №10/2003 год, с. 70.) используется лампа, применявшаяся в радиостанциях, когда-то стоявших на вооружении Советской Армии (Р-105М, Р-108М, Р-109М и другие). Да и в ДОСААФ такие радиостанции использовались весьма долго - например, для работы в диапазоне 28 МГц подходила Р-108М.

Лампа 1П24Б – пентод прямого накала, тип –"стержневая", малогабаритная. Напряжение накала, указанное на схеме - 1,2 Вольта при токе 240 мА. Анодное напряжение здесь низкое – всего 12 Вольт, так что можно не бояться, что от анодной цепи "долбанет" сотней вольт. Непосредственно в анодную цепь включаются наушники, сопротивление обмотки которых должно быть не менее 600 Ом (говорят, есть такие "уши" из разряда "студийных"). И конечно же, понадобится две таких лампы – ведь у нас предполагается "стерео"…

Схема источника питания не приводится специально – если уж вы собрались паять данную схему и нашли такие не особо распространенные на рынке лампы, то в дальнейшем моя помощь в этой конкретной области вам точно не понадобится.

А кто у нас певец?

Напоследок хочется высказать некоторые субъективные замечания по поводу использования компьютера в качестве источника сигнала.

Естественно, что собирать схему №3 или №5 для того, чтобы подключить к выходу звуковой карты типа ESS688 особого смысла не будет – разницу в качестве звука не будет слышно из-за особенностей этой весьма старой "звучалки". Данные схемы просто напрашиваются на работу с картами типа SB Live! и более поздними моделями. Конечно, если у вас в компьютере стоят девайсы, создающие кучу наводок при обращении к ним – качественную музыку придется слушать только в минуты отдыха.

Другой вопрос – как слушать музыку? Лично я использую набор Winamp+DFX. Может, мне просто не встречалось других проигрывателей, качество которых меня устроило? Наверное… Но дело вот в чем: включите эквалайзер, визуализацию установите в виде анализатора спектра - "тонкие полоски" с максимальным качеством кадров в секунду, "огненный" стиль (когда на пиках верхушки полосок становятся красными). И что вы увидите? Скорее всего, практически все полоски одновременно будут доставать до максимальной отметки… (Интересно, многие ли считают это нормой?) А теперь попробуйте левый ползунок ("preamp" – "предварительное усиление") немного сдвинуть вниз, так, чтобы до верхней отметки цветные полоски доставали только иногда. Если у вас хорошая акустика и битрейт записи не ниже 160, разницу почувствуете сразу (громкость звука понизится, но это легко компенсировать регулятором громкости). В случае, когда разницу в изменении качества звучания услышать не удается – вы, вероятно, уже давно пользуетесь наушниками при езде в общественном транспорте (прослушивание музыки сокращает дорогу, но при этом сильно ухудшает слух). Если вы считаете, что при воспроизведении музыки все частоты должны звучать одновременно и на полную громкость – вынужден вас разочаровать. В этом случае такой сигнал не будет иметь к музыке никакого отношения, и в радиотехнике для него даже есть специальное название – "белый шум". Подобной смесью частот проверяют, сколько времени могут выдержать динамики без необратимых механических (и прочих) повреждений. Расслышать при этом все ньюансы звучания инструментов вряд ли получится… Так что, если для вас самое главное при прослушивании музыки – громкость, даже усилители вышего класса могут не оправдать возлагавшихся на них надежд.

Между прочим, изготовление высококлассных усилителей для личного пользования не менее увлекательное занятие, чем разгон процессоров и видеокарт. По крайней мере, мне так кажется…

Чутких вам ушей!