Усилитель звука а класса своими руками

Качественный усилитель звука своими руками

Эта схема усилителя звука была создана всеми любимым британским инженером (электронщик-звуковик) Линсли-Худом. Сам усилитель собран всего на 4-х транзисторах. С виду — обыкновенная схема усилителя НЧ, но это лишь с первого взгляда. Опытный радиолюбитель сразу поймет, что выходной каскад усилителя работает в классе А. Гениально то, что просто и эта схема тому доказательство. Это сверхлинейная схема, где форма выходного сигнала не изменяется, то, есть на выходе мы получаем ту же форму сигнала, что на входе, но уже усиленный. Схема более известна под названием JLH — ультралинейный усилитель класса А, и сегодня я решил представить ее вам, хотя схема далеко не новая. Данный усилитель звука, своими руками собрать может любой рядовой радиолюбитель, благодаря отсутствию в конструкции микросхем, делающей его более доступным.

Как сделать усилитель для колонок

Схема усилителя звука

В моем случае использовались только отечественные транзисторы, поскольку с импортными напряг, да и стандартные транзисторы схемы, найти нелегко. Выходной каскад построен на мощных отечественных транзисторах серии КТ803 — именно с ними звук кажется лучше. Для раскачки выходного каскада использован транзистор средней мощности серии КТ801 (удалось найти с трудом). Все транзисторы можно заменить на другие (в выходном каскаде можно использовать КТ805 или 819). Замены не критичны.

Совет: кто решит попробовать на «вкус» этот самодельный усилитель звука — используйте германиевые транзисторы, они лучше звучат (ИМХО). Было создано несколько версий этого усилителя, все они звучат… божественно, других слов не могу найти.

Мощность представленной схемы не более 15 ватт (плюс минус), ток потребления 2 Ампер (иногда чуть больше). Транзисторы выходного каскада будут греться даже без подачи сигнала на вход усилителя. Странное явление, не правда ли? Но для усилителей класса. А, это вполне нормальное явление, большой ток покоя — визитная карточка буквально всех известных схем этого класса.

В ролике представлена работа самого усилителя, подключенного к колонкам. Обратите внимание, что ролик снят на мобильный телефон, но о качестве звука можно судить и так. Для проверки любого усилителя стоит лишь послушать всего одно мелодию — Бетховен «К Элизе». После включения становится ясно, что за усилитель перед вами.

90% микросхемных усилителей не выдержат тест, звук будет «обломанным» могут наблюдаться хрипы и искажения при высоких частотах. Но вышесказанное не касается схемы Джона Линсли, ультралинейность схемы позволяет полностью повторить форму входного сигнала, этим получая только чистое усиление и синусоиду на выходе.

В моем случае схема усилителя звука была реализована на макетной плате, пока нет возможности собрать второй канал, но в будущем обязательно сделаю и помещу все в корпус.

Самый качественный усилитель звука

Высокое входное сопротивление и неглубокая ОС - основной секрет теплого лампового звучания. Ни для кого не секрет, что именно на лампах реализуются самые высококачественные и дорогие усилители, которые относятся к разряду HI-End. Давайте поймем, что такое качественный усилитель? Качественным имеет право называться тот усилитель мощности НЧ, который полностью повторяет форму входного сигнала на выходе, не искажая его, разумеется выходной сигнал уже усиленный. В сети можно встретить несколько схем действительно высококачественных усилителей, которые имеют право относится к разряду HI-End и совсем не обязательна ламповая схематика. Для получения максимального качества, нужен усилитель, выходной каскад которого работает в чистом классе А. Максимальная линейность схемы дает минимальное кол-во искажений на выходе, поэтому в строении высококачественных усилителей особое внимание уделяется именно этому фактору. Ламповые схемы хороши, но не всегда доступны даже для самостоятельной сборки, а промышленные ламповые УМЗЧ от брендовых производителей стоят от нескольких тысяч, до нескольких десятков тысяч долларов США - такая цена уж точно не по карману многим. Возникает вопрос - можно ли аналогичных результатов добиться от транзисторных схем ? ответ будет в конце статьи.

Линейных и сверхлинейных схем усилителей мощности НЧ достаточно много, но схему, которая будет сегодня рассмотрена является ультралинейной схемой высокого качества, которая реализована всего на 4-х транзисторах. Схема была создана в далеком 1969 году, британским инженером-звуковиком Джоном Линсли-Худом (John Linsley-Hood). Автор является создателем еще нескольких высококачественных схем, в частности класса А. Некоторые знатоки называют этот усилитель самым качественным среди транзисторных УНЧ и я в этом убедился еще год назад.

Первая версия такого усилителя была представлена на нашем сайте. Удачная попытка реализации схемы заставила создать двухканальный УНЧ по этой же схеме, собрать все в корпусе и использовать для личных нужд.

Особенности схемы

Не смотря на простоту, схема имеет несколько особенностей. Правильный режим работы может нарушиться из-за неправильной разводки платы, неудачного расположения компонентов, неправильное питание и т.п.. Именно питание - особо важный фактор - крайне не советую питать данный усилитель от всевозможных блоков питания, оптимальный вариант аккумулятор или блок питания с параллельно включенным аккумулятором. Мощность усилителя составляет 10 ватт с питанием 16 Вольт на нагрузку 4 Ом. Саму схему можно приспособить для головок 4, 8 и 16 Ом.

Мною была создана стереофоническая версия усилителя, оба канала расположены на одной плате.

Поскольку оригинальных транзисторов схемы не удалось найти, пришлось использовать аналоги. Вся база - отечественная. Первый транзистор (где собственно формируется звук) поставил германиевый, на слух он звучит лучше. Можно использовать любые П-Н-П германиевые транзисторы малой мощности МП25 и ему подобные. Транзистор при желании можно заменить на КТ361 или не менее шумные.

Второй - предназначен для раскачки выходного каскада, поставил КТ801 (раздобыл достаточно трудно. В самом выходном каскаде поставил мощные биполярные ключи обратной проводимости - КТ803 именно с ними получил несомненно высокое качество звучание, хотя экспериментировал со многими транзисторами - КТ805, 819 , 808, даже поставил мощные составные - КТ827, с ним мощность на много выше, но звук не сравниться с КТ803, хотя это лишь мое субъективное мнение.

Входной конденсатор с емкостью 0,1-0,33мкФ, нужно использовать пленочные конденсаторы с минимальной утечкой, желательно от известных производителей, тоже самое и с выходным электролитическим конденсатором. Если схема рассчитана под нагрузку 4 Ом, то не стоит повышать напряжение питания выше 16-18 Вольт. Звуковой регулятор решил не поставить, он в свою очередь тоже оказывает влияние на звук, но параллельно входу и минусу желательно поставить резистор 47к.

Сама плата - макетная. С платой пришлось долго повозиться, поскольку линии дорожек тоже оказывали некое влияние на качество звука в целом. Этот усилитель имеет очень широкий диапазон воспроизводимых частот, от 30 Гц до 1мГц.

Настройка - проще простого. Для этого нужно переменным резистором добиться половины питающего напряжения на выходе. Для более точной настройки стоит использовать многооборотный переменный резистор. Один шуп мультиметра присоединяем с минусом питания, другой ставим к линии выхода, т.е к плюсу электролита на выходе, таким образом, медленно вращая переменник добиваемся половины питания на выходе.

Ток покоя усилителя составляет 0,5-0,7А и это вполне нормально для класса А. КПД схемы - не более 25%, вся основная мощность источника питания превращается в ненужное тепло, которое выделяется транзисторами выходного каскада, поэтому им нужно интенсивное охлаждение, возможно понадобиться и кулер. Все электролитические конденсаторы подбираются на 25 Вольт, хотя можно и на 16.

О звучании.

Ну, что тут сказать, чище звука еще не слышал, даже от некоторых ламповых усилителей, максимальная детальность каждой ноты, кажется, что играет живой оркестр, божественно чистый - и этим все сказано. Однозначно, эта схема может звучать лучше, чем многие ламповые усилители. Без подачи сигнала на вход из акустики нет никаких писков и шумов, даже очень тихих, а любой известный мне усилитель не способен на такой. Сравнивал звук с LM1875, с тда 2030, даже с STK412-010 и схемой ланзара - линсли худ на много лучше и чище.

В дальнейшем планируется собрать стильный корпус для этого усилителя, но об этом в другой раз.

Печатная плата

С уважением - АКА КАСЬЯН

Простой усилитель мощности класса АВ своими руками. Длиннопост! Много Фото!

Характеристики усилителя:

2 канала по 38 Ватт на нагрузке 8Ом

Соотношение сигнал/шум >92дБ по даташиту.

Коэффициент гармонических искажений 0,03%

Полоса пропускания от 10Гц до 100 кГц.

Сегодня я расскажу, о том, как собирал свой усилитель на микросхемах LM3886. На самом деле это уже 2ой мой усилитель на этих микросхемах. Уж больно они мне понравились своим качеством и относительной простотой сборки. До этого был ультралинейный усилитель класса A на транзисторах по схеме J.L. Hood.

Т.к. это усилитель класса A, то грелся он адски даже на очень больших радиаторах в точно таком же корпусе, как на первой фотографии. Тогда я даже нашел оригинальные транзисторы 2N697 фирмы Motorola:

Качество звучания меня расстроило. Уж слишком простая схема без глубокой обратной связи. Поэтому искажения, особенно на высоких частотах мне не понравились. Усилитель выдавал 10Ватт на каждый канал, потребляя при этом 1,2A при 27В каждый. Таков уж сам по себе класс А. Да АЧХ у него максимально линейная. Сейчас эти платы просто лежат без дела и ждут своего часа. В скором времени попробую послушать их еще раз. Каждый заслуживает второго шанса :-) Заранее предвидев все сложности с данной схемой, я параллельно заказал в Китае все детали для сборки усилителя на микросхемах. Заказал сразу и LM3886 и TDA7293. Очень хотелось их сравнить. Не смотря на гораздо более позитивные отзывы в этих ваших интернетах на TDA7293, её звучание мне показалось грязным. Возможно, виной тому плохая разводка печатной платы, а может и что другое - я не знаю. Так или иначе, усилитель я делал для себя, поэтому оставил то, что понравилось именно мне. Тяжелый рок и метал, которые очень динамичные, мощные стили, заполняющие весь частотный диапазон гармониками, звучат на LM3886 просто превосходно, не говоря уже и про другие стили. Сейчас пишу это и слушаю Chris Rea. Слушать любую музыку на нем - одно удовольствие. Очень хорошая отдача на басах, благодаря мощному трансформатору и хорошему выпрямителю, и очень чистые высокие частоты, которые не смешиваются в белый шум, как это часто бывает на усилителях с большим коэффициентом гармоник. Усилитель понравился на столько, что я решил собрать ему собрата, лишенного детских болезней, которые я допустил, собирая первый. Очень долго я ждал, пока придут все детали из Китая. Пока все пришло, пока я ждал, когда китайский друг повторно вышлет то, что должен был выслать, а не то, что пришло - прошло два месяца. ЛУТ-ом заниматься не хотелось, т.к. моя цель - чтобы усилитель выглядел максимально профессионально. И вот все готово к сборке.

Куча посылок все это время копилась у меня дома, и я специально не убирал их со своих глаз.

Вот так выглядит все содержимое этих безликих коробочек:

Трансформатор я опрометчиво тоже заказал в Китае. Вышло очень и очень дорого. Так делать не рекомендую. Дешевле заказать намотку в России. Этот конкретный экземпляр на 150 Ватт и вторичные обмотки с отводом от середины 20В-0-20В. После выпрямления получается двухполярное питание -28В-0+28В. То, что доктор прописал. Вообще, трансформатор и алюминиевый корпус - это самое дорогое на этой фотографии. На этой же фотографии можно заметить и выпрямитель для него с четырьмя огромными конденсаторами по 10000 мкФ 50В каждый. Каюсь, его я не утерпел и спаял еще до того, как пришли все детали, поэтому на той фотографии он уже в сборе. А вот так выглядел до:

Вот так выглядят платы усилителя и выпрямителя сразу после распаковки:

Кому интересно, оставлю голые печатные платы. Все никак не дойдут руки сделать Gerber-файлы, для их заказа на будущее. Хотя не думаю, что выйдет дешевле. Лучше удешевить корпус и трансформатор.

Ну что, погнали канифоликейшен!

Пара фтоток, чтобы показать, как правильно паять штырьковые компоненты. Паять нужно не более 3 секунд каждый вывод, применяя флюс и припой с содержанием серебра, т.к. он не содержит свинца. Он ведь вредный. Только по этому. Канифоль я использую только для облужиания жала паяльника. Обратите внимание, что припой должен выходить на обратную сторону платы и обволакивать вывод возле самого корпуса резистора. Ну и конечно, если ничего не перегревать, то место пайки будет блестеть. Так и должно быть. Ещё на платах с металлизированными отверстиями рекомендую не прижимать компоненты вплотную к плате для того, чтобы легче было смыть остатки флюса. Промывку нужно делать всегда, даже если на флюсе написано, что можно не смывать.

Позже для проставок, на которых стоят платы, я просверлил в корпусе отверстия и нарезал под них резьбу. Снизу в корпусе не торчит ни одна головка винта. Все подзалицо. Именно так крепится материнская плата в корпусе компьютера. Микросхемы крепятся к радиаторам по такому же принципу. Так как корпуса у них полностью пластиковые, то нет необходимости изолировать их от корпуса усилителя. Немного термопасты и готово. Просто и удобно.

Дальше нужно было прикинуть компоновку плат в корпусе, просверлить под них отверстия и нарезать резьбу. Все это я делал обычной дрелью вручную. Нужно будет обязательно купить станину для неё.

Ну вроде не плохо.

Вот что получилось после этого:

В качестве регулятора громкости был применён дорогой японский сдвоенный переменный резистор ALPS 27 50kOhm. Он уже давно себя зарекомендовал только с хорошей стороны и в своих проектах я применяю только их. Под регулятор громкости была заказана специальная плата для удобства монтажа. На фото, где все детали, виден блок из 10 таких плат. После я просверлил отверстия под разъемы для колонок и входов RCA. Кстати, рекомендую применять такие разъемы, которые можно закрепить изнутри корпуса. Это гораздо удобнее, т.к. Вы их сначала запиваете, а потом крепите. В противном случае придется их паять уже в корпусе, а это дико не удобно.

Ну и фотографии готового усилителя в конце:

Немного подробнее про характеристики усилителя.

2 канала по 38 Ватт на нагрузке 8Ом (как раз на фото)

Соотношение сигнал/шум >92дБ по даташиту.

Коэффициент гармонических искажений 0,03%

Полоса пропускания от 10Гц до 100 кГц.

На осциллографе синус не уменьшается на 96кГц ни сколько. Дальше посмотреть не позволяет мой аудио интерфейс E-MU, т.к. его максимальная частота дискретизации 192кГц. Да и этого диапазона ни к чему. Будем считать верхнюю граничную частоту в примерно 100кГц. Как-то так. Нижняя граничная частота определяется входными конденсаторами.

Искажение типа «ступенька», присущее усилителям класса АВ, (за что их часто ругают) на осциллографе разглядеть не удалось, а на слух и тем более. Микросхемы достаточно качественные.

Выходное напряжение усилителя 18,5В (действующее значение) без ограничения синуса на 1кГц. Это нам даёт около 43 Ватт на канал. Что сопоставимо с данными даташита (38 Ватт). Поэтому думаю, что К гармоник - не хуже чем по даташиту, к сожалению замерить его нет технической возможности в данное время, но я думаю, что он не отличается от указанного.

При включении никаких щелчков. В микросхеме есть своя защита. Нет ни фона ни даже шипения никакого. Даже не понятно, включен усилитель или нет до того, как ни заиграет музыка.

В целом я остался очень доволен.

Теперь нужно думать над следующим проектом. Пока не решил, что это будет. Возможно полный усилитель на транзисторах с селектором входов, предусилителем с регулятором тембра, тонкомпенсированной регулировкой громкости, спектральным индикатором сигнала и все это в одном корпусе! Возможно, цап для этого усилителя на микросхеме AK4495seq, который я уже собирал своему школьному другу. Надо будет только добавить в него усилитель для наушников. Цап очень хорошо себя показал.

Вот такое у меня хобби.

Пока не знаю, чем займусь. Поживем - увидем. Всем, кто дочитал спасибо. Спасибо и тем, кто просто пролистал фоточки. Сам так часто делаю :-)

Ультралинейный усилитель класса А (расширенная версия)

Давно известен способ уменьшения коэффициента гармонических искажений УНЧ до 0,5-0,1%, заключающийся в том, что оконечный каскад переводится в режим работы класса А при всех значениях напряжения входного сигнала. Недостатками такого пути создания сверхлинейных усилителей являются низкий коэффициент полезного действия усилителей класса А и высокий уровень мощности, рассеиваемой оконечными транзисторами, особенно при работе на малых сигналах. Но при использовании современных транзисторов большой мощности, снабженных надежными теплоотводами, по крайней мере второй из этих недостатков становится несущественным. Усилители мощности класса А имеют и преимущества перед аналогичными усилителями класса АВ и B, которые заключаются в простоте конструкции, a также в постоянстве среднего значении потребляемого тока, что снижает уровень дополнительных гармонических искажений, обусловленных резкими изменениями потребляемого тока при изменениях уровня усиливаемого сигнала. У стереофонических усилителей фирмы «Пайонир» (США) оконечные каскады выполнены по схеме, работающей в режиме класса А и обеспечивающей выходную мощность 160 Вт при коэффициенте гармонических искажений не более 0,01%. На рис. 1 приведена принципиальная схема ультралинейного усилителя мощности низкой частоты, собранного на шести кремниевых транзисторах средней и большой мощности высокой частоты, причем четыре транзистора (T1-Т4) используются непосредственно в усилителе, a два других — в стабилизированном выпрямителе источника питания. Характерной особенностью данного усилители является то, что оконечные транзисторы ТЗ и T4 работают в режиме класса А, т.e. при большом начальном токе эмиттеров, составляющем в зависимости от напряжения источника питания и сопротивления нагрузки 1-2 А. Такой режим работы обеспечивает высокую стабильность работы усилителя как при смене транзисторов, так и при изменении температуры. Другой особенностью усилителя является его способность работать c динамическими головками, имеющими различное сопротивление, от 3 до 16 Ом.

При этом для обеспечения минимальных искажений сигнала требуется лишь изменить напряжение источника питания и емкость конденсаторов С3, С5, С6. Значения параметров указанных элементов и режимов работы выпрямителя приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Наладить усилитель несложно. Сначала переменным резистором R10 устанавливается выходное напряжение стабилизированного выпрямителя, равное указанному в таблице 2 значению. Затем переменным резистором R1 добиваются того, чтобы постоянное напряжение на эмиттере транзистора T3 было равно половине напряжении источника питания c погрешностью до ±0,25 B. Далее к входному гнезду Гн1 подключают источник напряжения сигнала (выход согласующего или корректирующего каскада), к выходу усилителя присоединяют динамическую головку соответствующей мощности (не менее 10 Вт) и прослушивают качество звучания.

Таблица 2

Как показывает практика повторения данного усилителя в нашей стране и за рубежом, оконечные транзисторы T3 и T4 могут иметь существенный разброс параметров. Так, при произвольном размещении оконечных транзисторов c коэффициентом передачи h31Э от 40 до 140, коэффициент гармонических искажений не превышал 0,4%. Когда разброс параметров транзисторов не превышал 10-20%, коэффициент гармонических искажений был не более 0,05-0,1%.

При изготовлении усилителя могут быть использованы следующие детали и узлы:

транзисторы Т2, ТЗ, Т4, Т6 типа КТ802 или КТ803, КТ805, КТ903 c любыми буквенными индексами;
транзистор T1 может быть германиевым высоковольтным, например, типа МП20 или МП21, МП41А; транзистор T5 типа КТ801 или КТ602А;
электролитические конденсаторы типа К50-6 или К50-3, ЭГЦ;
постоянные резисторы типа МЛТ-0,5 или МЛТ-1;
переменные резисторы R1 и R10 типа СП, СПО или СПЗ-46 группы А;
трансформатор Тр1 должен быть рассчитан на мощность не менее 40 – 50 Вт;
транзисторы T2, Т3, T4 и Т6 должны иметь эффективные теллоотводы, например, пластинчатой формы размерами Зх100х100 мм каждый;
для транзисторов T2 и T5 размеры пластин можно уменьшить до 2х60х60 мм.

Недостатком данного каскада является склонность усилителя к самовозбуждению на высоких частотах (вплоть до нескольких мегагерц). Основная причина самовозбуждения, как показал анализ, заключается в чрезмерно широкой полосе пропускания усилителя, равной 1 МГц. Поэтому из-за паразитных связей между выходом и входом усилителя и возникает самовозбуждение. Для подавления такого самовозбуждения усилителя предлагается подключать параллельно выходу усилителя в непосредственной близости от эмиттера транзистора T3 и коллектора транзистора T4 корректирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 8 – 10 Ом на мощность 3 – 5 Вт и керамического конденсатора емкостью 0,01 мкФ.

Для реализации больших возможностей данного ультралинейного усилителя необходимо, чтобы предварительные каскады, предшествующие ему, также имели небольшой коэффициент гармонических искажений — не более 0,03-0,05%.

Смотрите также

Уголок перфорированный алюминиевый или оцинкованный
Лак паркетный какой лучше выбрать
Дизайн узкого коридора в квартире фото
На какой высоте вешать карниз для штор
Сколько извести надо на квадратный метр
Какой выбрать краскопульт для покраски стен
Какой профнастил лучше для крыши дома
Адгезия что это такое
Как уложить ламинат на стену
Капитальный ремонт кухни
Серый с каким цветом сочетается в интерьере