Простой усилитель для наушников AH-P2 с повторителем Тейлора-Уайта v2.х.

Решено было обновить ревизию платы и заодно внести некоторые улучшение в ранее мной предложенную конструкцию усилителя для наушников с повторителем Тейлора-Уайта.

Усилитель для наушников AH-P2v2

Сама конструкция усилителя не претерпела принципиальных изменений. Тем не менее достаточное количество улучшений набралось, чтобы вынести описание новой конструкции в отдельную статью.

  1. Решено было изменить основной рекомендуемый ОУ, применяемый в качестве УН, на OPA189.
  2. Была произведена значительная оптимизация трассировки платы. Добавлены скругления дорожек.
  3. На выходе усилителя решено было добавить цепь Цобеля-Буше для лучшей устойчивости усилителя с разными ОУ.
  4. Увеличены габаритные размеры и номиналы емкостей по питанию усилителя.
  5. Кроме этого решено было для УН и ВК применить свои отдельные емкости, отделив их от выхода стабилизатора низкоомными резисторами, что значительно снизило их взаимное влияние по цепям питания друг на друга. 
  6. И главное, на плату добавлены метки которые приведены в соответствие со схемой, что должно облегчить сборку усилителя для начинающих радиолюбителей.

Схема усилителя AH-P2

Схема усилителя для науников AH-P2 ревизии 2.0
Коэффициент усиления усилителя задается отношением R1 /R21 (R9/R64). При использовании высокоомных наушников R1 и R9 можно увеличить до 33кОм.

Плата допускает установку ОУ как в soic8 так и в DIP8 корпусах. Со стандартным 6 выходом для снятия сигнала предлагается использовать:OPA189, OP42, LT1122, ADA4627, OPA1641, LME49990, OPA627, OPA827, OP42, AD845. Цепь точной подстройки 0 надо устанавливать согласно документации на выбранный ОУ. Для большинства ОУ постоянная составляющая на выходе не превышает 5мВ и подстрока 0 не требуется. 

Плата также допускает установку AD744, для которой рекомендуется использовать 5 выход для снятия сигнала, для этого следует переставить резисторы R27 и R63 в положения R30 и R65.

В качестве выходных транзисторов можно применить 2sc3420, 2sc3421 производства Toshiba, с несколько худшим результатом можно использовать BD139 производства Philips.

Также можно рассмотреть к применению транзисторы в TO220 исполнении, например:  2SC4793, 2SC5171 производства Toshiba или 2SD2165 от NEC (лучший выбор). Следует отметить что цоколевка у них зеркальная относительно to126, поэтому транзисторы придется развернуть на 180гр.

Емкости С4 и С20 устанавливать не следует (на схеме n.c. = not connected).

Питание усилителя

Схема стабилизатора питания усилителя для наушников AH-P2

Оба канала усилителя питаются от общего стабилизированного источника питания с выходным напряжением ±8.5в, стабилизаторы для положительного и отрицательного напряжения выполнены по классической схеме ИОН-ФШ-ОУ, что позволяет получить предсказуемо отличный результат без лишних затрат.

Ток покоя задается построечными резисторами R4(R7). Для работы на нагрузку 200 Ом и выше рекомендуется выставить ток покоя ~ 20-25мА. При работе на нагрузку 64 Ома для минимизации искажений ток покоя придется увеличить до 35-50мА, при этом выходные транзисторы усилителя и стабилизатора придется оснастить радиатором. При работе на нагрузку 32Ома ток покоя рекомендуется выставить ~50-70мА.

Плата предусматривает установку транзисторов как в to126 исполнении (например BD139) так и в SMD исполнении SOT-223 (например BCP56). Аналогично в стабилизаторе питания могут быть установлены BD139/BD140 или BCP56/BCP53.

Печатная плата

Усилитель собран на двусторонней печатной плате размером ~50х100мм. Плата подготовлена для заказа на производстве.

 3D-вид печатной платы усилителя для наушников AH-P2 с компонентами:


Замеры искажений усилителя AH-P2

В измеряемом экземпляре в качестве ОУ была установлена AD744. Ток покоя выходного каскада составил 50мА.

Согласование по входу для АЦП (2V RMS — 0db) производилось делителем на его входе.

Замеры искажений усилителя на нагрузку 56 Ом при амплитуде выходного сигнала 2,8В для каждого канала.

Замеры искажений усилителя на нагрузку 56 Ом при амплитуде выходного сигнала 4В для каждого канала.

Увеличив ток выходного каскада можно добиться меньших искажений при большем уровне сигнала, но для моих наушников это уже запредельный уровень громкости от которого можно оглохнуть.

Сылка для заказа печатных плат в Китае

Вложение: scheme.png 34,54 KB (Скачиваний: 74)

Вложение: scheme-power.png 31,26 KB (Скачиваний: 69)

Похожие статьи

10 комментариев
Андрей, а напомни, почему ты R4 R7 не посадил на минус питания?
По разводке так проще получилось.Хотя можно было бы и на «-» посадить для лучшего выравнивания потребления по обоим плечам питания.
Сделал заказ плат, как приедут могу выложить парт-лист, если он раньше моего ответного сообщения не появится) надеюсь «Схему усилителя я рисовал к уже готовой и проверенной плате, поэтому в ней возможны опечатки»© с номиналами там всё нормально будет =)

Почему резисторы R21, R1, R64, R9 (задающие КУ схемы) таких высоких номиналов? Насколько я понял, для звука не очень хороши резисторы номиналов бОльших, нежели 10к. Почему здесь выбран именно данный вариант, а не, например 5к и 13к?

Насколько я понял Р25 и Р60 — это входное сопротивление схемы и его лучше не уменьшать ещё больше.

Входное сопротивление ~ R25 || R21. Отсюда приходится идти на компромисс, чтобы не делать входное сопротивление слишком низким. Все зависит от источника, при работе с AH-D6 можно выбрать более низкие номиналы. Если вздумаете делать регулировку громкости, то придется еще поискать низкоомный регулятор.

Кроме этого здесь не случайно выбрана OPA189, как основной рекомендуемый вариант ОУ. Гляньте 24 страничку даташита. The OPAx189 family has both low voltage noise and low current noise because of the CMOS input of the op amp. As a result, the current noise contribution of the OPAx189 series is negligible for any practical source impedance, which makes this device the better choice for applications with high source impedance.

Запустил усилитель.Заработал сразу,ток покоя выставил 50ма.Потребовалось слегка скорректировать усилитель,был небольшой пичок на меандре,поставил 9пф.По идее надо было еще уменьшить,но кондеров меньше номиналом не было.Входной опер opa189,постоянка на выходе в одном 0мв в другом 0,2мв.Нагружал усилитель на 20 ом 2в RMS,что интересно,один канал почти не видит нагрузки,а другой заметно больше даёт искажений(не критично конечно,но все таки).Транзисторы bcp56-16 не подбирал.Отмечу хороший бас у усилителя.

Здравствуйте, собрал три платы данного усилителя, заметил следующую особенность-на всех трех платах в первом канале (тот в котором R1) уровень второй гармоники на 10db выше чем во втором канале, операционники AD744, менял их местами, ситуация не меняется. (Ток покоя 50 ма. нагрузка 15 ом напряжение на выходе 4в.)

 На уровнях выходного напряжения до двух вольт уровень искажений в обоих каналах практически одинаков.

Добрый вечер, странно получается. Посмотрю у себя завтра. По идеи должны быть идентичны, если в разводке не ошибся.

Измерения проводились для обоих каналов на один канал АЦП / ЗК или в стерео режиме? 

Да, измерения проводились на один и тот-же канал АЦП, источник тоже один для обоих каналов.

Выложил замеры своего экземпляра. Искажения обоих каналов достаточно близки.

Следует отметить что ВК усилителя работает в классе А хоть и экономичном. Так увеличение тока через верхний транзистор снижает ток нижнего управляемого ИТ. Но если ток покоя недостаточный, нижний транзистор начинает закрываться.  В этот момент и происходит резки рост искажений ВК и самого усилителя (для ВК с 0.001-0.005% до 0.1-0.5%). Для нагрузки 16Ом чтобы не было роста искажений при амплитуде 4в ток покоя по моим прикидками должен быть порядка 120-160мА.

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.