Усилитель для наушников с ТОС
При проектирование усилителя для наушников я стремился достичь максимального качества при минимальном количестве усилительных элементов. В основу схемы положена схемотехника усилителей с так назваемомой токовой ООС.
Как видно, усилитель состоит из двух симметрично-комплементарных плеч. Усилитель не имеет разделительных конденсаторов на входе, выходе и в цепи ООС и фактически является усилителем постоянного тока. В области ВЧ полоса пропускания ограничивается только частотными свойствами примененных транзисторов.
На входе можно применить 2SK170/2SJ74 или 2SK246/2SJ103 на выходе лучше всего применить 2SJ313/2SK2013, возможно придется уменьшить R14, чтобы попасть в нужный диапазон для установки тока покоя. Копмлиментарность пар ZVN2106G/ZVP2106G хуже, максимальный ток покоя для них не стоит выставлять более 25ма. Совершенно очевидно, что для минимума четных гармоник необходимо, чтобы усиление плеч было максимально близким, поэтому отбор транзисторов по характеристикам крайне желателен, особенно входных.
Так как усилитель при эксплуатации будет часто подключаться к звуковой карте, то на входе были установлены защитные диоды D1 и D2, чтобы не вывести из строя полевики.
Блок питания усилителя общий для двух каналов, собран на интегральных стабилизаторах LM317 (+15V) и LM337 (-15V). Напряжения на каждый канал УМЗЧ подается с выхода стабилизатора, как в положительном, так и отрицательном плече, через сопротивления R22 (R22b) и R23 (R23b) номиналом в 2 ома в целях уменьшения пиковых токов при зарядке конденсаторов C6 и С7, а также взаимного влияния каналов друг на друга по цепям питания. Сопротивления R30 — R33 (с рассеиваемой мощностью не менее 0,5 Ватт) также уменьшают пиковые токи через выпрямительные мосты D3 — D10 при зарядке конденсаторов С15 и С16. Цепочки R28 — C13 (в отрицательном плече R29 — C14) необходимы для предотвращения возможной паразитной генерации интегральных стабилизатором. Сопротивление R20 ограничивает максимальный ток через выходные транзисторы в случае короткого замыкания на разъеме и в наушниках. R21 и C8 обеспечивают стабильную работу усилителя при отключенной нагрузке.
Плата усилителя спроектирована с помощью программы Sprint-Layout-6. Ее размер 72 х 100 мм. Виды со стороны деталей и дорожек смотри ниже.
На плате предусмотрена возможность установки как SMD-элементов, так и обычных. Она изготовлена по ЛУТ-технологии.
Настройка усилителя
Ноль на выходе усилителя задается переменным резистором R3, а ток покоя резистором R13. Ток покоя рекомендуется выбрать в диапазоне 10 — 30 мА. В схеме усилителя в качестве Q2 и Q3 были установлены подобранные пары 2SK170/ 2SJ74GR. Стоит отметить, что согласно datasheet тошибовские jet-полевики имеют другие характеристики. А именно: IDSS classification GR: 2.6~6.5 mA; BL: 6.0~12 mA; V: 10~20 mA. При установке не подобранных пар полевых транзисторов может потребоваться подбор сопротивлений R8 и R5||R3 в значительном диапазоне номиналов. Ток в первом каскаде должен находиться в пределах 2.5 — 4.5 мА, а во втором — в 2.2 раза больше. При первом запуске усилителя сопротивление резистора R13 должно быть минимально. Далее плавно увеличивая сопротивление R13 и устанавливаем ток покоя на уровне 20 – 30 мА. При токе покоя более 25 мА выходные транзисторы Q7 и Q8 желательно закрепить на небольшой радиатор. В качестве выходных транзисторов в схему были установлены 2SJ313Y/2SK2013Y. Стоит отметить, что они тоже могут отличаться буквенными индексами, а также иметь разное VGS (OFF) (Classification O: −0.8 ~ −1.6; Y: −1.4 ~ −2.8). Так, для транзистора с индексом «О» следует сразу уменьшить номинал R14 до 0 Ом.
Результаты измерений усилителя в RMAA
На нагрузку 64 Ома, 4 RMS искажения составили 0.0007%
Как видно искажения усилителя очень низкие даже на нагрузку 64 Ома, для нагрузки 300 Ом спектр абсолютно чистый.
Звучание усилителя
Звучит усилитель очень динамично. Отмечается чрезвычайно высокая детальность и хорошая сцена.
P. S.
Во втором вложении добавлена еще одна версия платы, в lay6, любезно предоставленная serggold1971. Плата переделана под стабилизатор на M5230L, также на плате предусмотрено посадочное место под регулятор громкости ALPS.
Приветствую. Хотел бы собрать для своих высокоомных наушников (HD650 300ом) качественный усилитель, но боюсь данная схема не подойдет, т.к. помоему не является усилителем по напряжению, и соответственно не обеспечит достаточную амплитуду напряжения на выходе, при сандартном вх. напряжении 3 Vrms. Или я не прав?
Композитные схемы на интегральных м/с ada4627 (и других) и ths6012 (tpa6120) мне не понравились из-за отсутствиия в них музыкальности. Звук детальный, без искажений но какой то сухой что ли.
Большое спасибо!
Я примерно и надеялся на то, что именно эти резисторы определяют КУ. Радует компактность усилителя, если в Вашей плате убрать элементы питания, то он отлично впишется в мой ЦАП. Питание возьму с него же с ЦАПа. Буду делать этот усилитель, поэтому помучаю Вас вопросами:
1. Если ставить на входе переменный резистор на 50К (ALPS RK27), какой будет номинал R2. Если из схемы исключить R2, то каково будет входное сопротивления усилителя, примерно.
2. Насколько стабильно напряжения выходного смещения, не плавает ли оно (ноль) при прогреве.
3. Какой еще, более доступный аналог можно применить вместо пары 2013 и 313. В али есть продавец, отдающий 5шт. по цене от 270 р. Боюсь, это подделка, т.к. у остальных значительно дороже.
4. Полевые транзисторы (пары) необходимо подбирать по напряжению отсечки? Как лучше это сделать? С биполярными понятно.
5. R18, R19 — какой дл них допустимый номинал, если нагрузка будет 300 Ом. Есть ли разница для типа этого резистора — металлооксидный или проволочный.
Есть два сносных по цене предложения на транзисторы: какие больше похоже на оригинальные? Вы же с ними работали, может сталкивались с подделками?
http://www.ebay.com/itm/1pairs-2pcs-of-2SJ313-2SK2013-TOSHIBA-Transistor-J313-K2013-/170900962785?hash=item27ca7dbde1:g:ZPAAAOxyqOxRsAZn
http://www.ebay.com/itm/1pair-Transistor-TOSHIBA-TO-220F-2SJ313-2SK2013-J313-K2013-100-Genuine-and-New-/401025084275?hash=item5d5ef52b73:g:Kr8AAOSwAYtWJy92
1) Так как на входе примененеы jet полевики, то можно считать, что входное сопротивление определяется резистором R2, при использовании регулятора на 50К, предлагаю увеличить номинал R2 до 100кОм.
2) Больше проблем с первоначальной установкой 0, для этого требутся подобрать входные полевики в пары, если разброс транзисторов очень велик > 10%, то удаляем резистор R5 (параллельный подстроечнику), что увеличит диапазон регулировки. После подстройки (R3) ноль держится хорошо, и максимум уплывает на 10мв.
3) Я пока ждал тошибы, применял полевики ZVP2106/ZVN2106, звучание с ними тоже понравилось, особенно на наушники > 64Ом, просто с ними выставить ток покоя> 25ма проблематично (из-за возможного перегрева), что критично для низкоомной нагрузки, так как с ней при низком токе покоя появляются переключательные искажения, а для наушников в 300Ом можно ограничиться током в 15ма.
4) Выходники вообще не подбирал (дорогое удовольствие), входные в итоге сразу взял подобраной парой здесь www.ebay.com/itm/Toshiba-Original-2SJ74GR-2SK170GR-Matched-Pair-0-05-mA-/231664207868?hash=item35f04347fc:g:DnYAAOSw-7RVDZFT и выходные тоже взял у этого продавца (у него дорого, но пока с подделками у него не сталкивался, брал на усилитель Василича еще у него еще ZVP2110А). Сначала заказал по отдельности 2sk170 в чип-дипе, а 2sj74 на ебее у продавца polida2008 (вроде оригиналы и все BL), но разброс оказался между p и n настолько велик (в 1.5 раза), что пары нормально подобрать не представлялось возможным. Подбор производил по току, включая транизисторы как источник тока (источник тока на полевике), подбирал по трем точкам, с разным номиналом резисторов G-S: 47ОМ/68Ом/100Ом
5) R18/19, их смысл небольшой, использовал я их для контроля тока покоя, можно вообще запаять перемычки.
Приветствую. Подскажите, чем отличаются 2SK170-BL(V)/2SJ74-BL(V) от 2SK170-GR/2SJ74-GR. Первые, заметно дороже. В даташитах информация дана только для 2SK170/2SJ74.
Ниже сноски на парные транзисторы, самые дешевые и похожие на оригинальные:
http://www.ebay.com/itm/1pairs-Transistor-TOSHIBA-TO-92-2SJ74-V-2SK170-V-J74-V-K170-V-/272042184685?hash=item3f56fa4fed:g:-KEAAOSw~bFWQiEI
http://www.ebay.com/itm/1pairs-Transistor-TOSHIBA-TO-92-2SJ74-GR-2SK170-GR-J74-GR-K170-GR-/401025084606?hash=item5d5ef52cbe:g:3h8AAOSwwbdWQiEB
Приветствую. Согласно даташиту транзисторы отличаются
Note: IDSS classification GR: 2.6~6.5 mA, BL: 6.0~12 mA, V: 10~20 mA.
Я в схеме установил 2SK170-GR/2SJ74-GR, подходящие пары среди BL найти сложнее, поэтому они и дороже. Так глубина обратной связи с ними будет выше, хотя большой разницы, думаю, не будет, здесь подбор пары более важен. Если будете ставить BL (и повезет с IDSS ~12 mA), то обратите внимание на ток второго каскада, должен не превышать 10мА. Вообще для BL, думаю, лучше увеличить номиналы R12 и R15 до 150 Ом, а R14 уменьшите до 100 Ом.
При первом запуске уситителя сопротивления подстроечника тока покоя должно быть минимально, далее уже плавно его увеличиваем для установки тока покоя.
На счет оригинальности транзисторов сказать затрудняюсь, те оригиналы, что у меня имеют глянцевую поверхность и лазерную гравировку. Я ставил эти http://www.ebay.com/itm/Toshiba-Original-2SJ74GR-2SK170GR-Matched-Pair-0-05-mA-/231664207868?hash=item35f04347fc:g:DnYAAOSw-7RVDZFT
Также в ЧИП ДИПе брал 2sk170, окзались BL и похожи на оригиналы (разброс небольшой, можно подобравть пары для различных дифкаскадов), но 2sj74 у них нет, взял на ебее (тут www.ebay.com/itm/252022835276?_trksid=p2060353.m2749.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT) пришла, похоже, подделка, поверхность со стороны маркировки матовая, как будто сточена нождаком и на ней новая маркировка, ведут себя очень странно (ладно бы 30% разброса, но IDSS у них в 3 раза ниже!, чем у диповских), т.е. никаких пар с диповскими 2sk170BL подобрать не получилось.
Еще брал 5шт. у другого продавца (polida) на ебее 2sj74, похожи на те, что на приведенные вами ссылках, показались подозрительными, но пары (с диповскими в 20-30% разброса) получилось более менее подобрать, надеюсь, что оригиналы, просто с другой маркировкой. Сейчас слушаю с ними, гармошки выше до 0.0015%, на слух почти не заметно, может, чуть менее ровный звук что-ли.
Те, что взял подобранными парами, думаю опробовать в токовом усилителе мощности, который когда-то забросил.
Вот теперь думаю над несимметричной схемой типа JLH, но на полевиках, чтоб пристроить непарные экземпляры.
Спасибо!
Ткнули пальцем, теперь увидел различие BL и GR. Я жду транзисторы по дешевле 2SK246GR/2SJ103GR http://www.ebay.com/itm/272042178377 Их IDSS практически совпадает с 2SK170GR/2SJ74GR, поэтому для начала номиналы резисторов оставлю как на схеме. Первый запуск буду делать от лабораторного БП с токоограничительной защитой и плавной подачей (вручную) двух полярного напряжения. При этом буду контролировать токи покоя. Надеюсь, ничего не спалю. Хочу уточнить по методике подбора полевиков: подключаем резистор R между затвором и истоком, подаем через миллиамперметр постоянное напряжение на затвор-сток (например 10В), фиксируем ток при R=47Ом,68Ом,100Ом. Отбираем самые близкие по этому току. Правильно? Нужно ли сравнивать начальный IDSS (при R=0 Ом).
п.с.
Очень интересно, удалось ли Вам испытать биполярные транзисторы вместо выходных полевых?
Да можно начальный ток при R=0 учесть, но больше стоит оринтироваться на рабочий ток, который будет в УМ. Совсем отлично, если сама характеристика совпадает, на всем рабочем участке. Если удается подобравть в пределах 30%, то уже неплохо. Из подобраных пар, что заказывал разброс вышел всеравно в 7-12% в усилке, хотя при R=0 совпадал с точностью до 0.1мА по моим замерам.
Приветствую, в связке с изодинамическими наушниками OPPO-PM2 (34 ома) усилитель ведет себя довольно хорошо, не хуже композитного (подобие Lynx-HA40 только вместо AD815 применена TPA6120), а по запасу максимальной громкости даже обходит его. Так же, не хуже клона Krell-KSA5 (такого http://www.ebay.com/itm/Assembled-Krell-KSA-05-Class-A-preamplifier-board-with-headphone-amp/131947229370). Окраски никакой не вносит. Думаю, если точнее подобрать входную пару транзисторов (чем удалось сделать это мне), будет лучше во всех отношениях.
п.с.
Буду благодарен, если кто подскажет, где можно приобрести подобранную пару 2SK170BL и 2SJ74BL. Из нескольких десятков транзисторов, мне с трудом удалось подобрать ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО близкие по параметрам транзисторы.
Я нашел всего пару магазинов
http://www.ebay.com/itm/322376198062
http://www.ebay.com/itm/Toshiba-Original-2SJ74GR-2SK170GR-Matched-Pair-0-05-mA/232048161994?_trksid=p2047675.c100011.m1850&_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D1%26asc%3D38530%26meid%3D743915e52eb5436d8d5c8dbac9ab77dd%26pid%3D100011%26rk%3D1%26rkt%3D2%26sd%3D331745335626
автор вроде рекомендовал последний
Приветствую! Я тоже имел проблемы с подборкой транзисторов пока не купил всёметр, точнее ESR-метр, он третий сверху по ссылке http://plitanadom.ru/esr-pribor.html , покупал на алиэкспресс https://ru.aliexpress.com/item/2016-new-Mega328-Transistor-Tester-Diode-Triode-Capacitor-ESR-Meter-MOS-PNP-NPN-L-C-R/32761644065.html всего за 523руб. + доставка. Позволяет подобрать с довольно большой точностью. Я тут собрал два усилителя для наушников и тот что в этой статье действительно достойно работает, нет маслянности полевиков, быстрый, атака отличная, микро и макродинамика на достойном уровне, и что не маловажно он дышит как ламповый. Низы и инфранизы не мешают другим частотам звучать, т.е. мелкие и тихие звуки прекрасно слышны на фоне ударников (похоже хорошая переходная характеристика).
В схеме я заменил стабилизаторы на LM-ках на стабы на полевиках IRF630 и IRF9620. Их же поставил и на выход. Это конечно не лучший вариант, но зато их было большое количество для подбора пар. Возможно в будущем буду их менять на более «звуковые».
Так же возникла мысль собрать мощный усилитель по этой схеме...
Я бы не рекомендовал такой замены:
1) комплиментарность у них плохая
2) также возможны проблемы с термостабильностью, желательно добавить транзисторный шунт вместо R12-R14, с установкой его транзистора на общий радиатор с выходниками (но тогда уж лучше применить подобранную пару биполяров, например 2sa1837/2sc4793 — шунт обязателен)
Добрый день. Подойдут сюда IRFZ24n - IRF9Z24??
У этих ток покоя будет плыть в этой схеме (термостабилизация они на слишком большом токе).
Если очень хочется их применить, то больше шансов, что будет нормальный результат в этой схеме — audiohobby.ru/articles/vysokokachestvennyi-usilitel-dlja-naushnikov-ah-p1.html, по звуку он даже лучше чем этот усь, как раз на замену ему проектировал. Но в любом случае номиналы схемы корректировать придется под них.