Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Advanced Search
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy

yogi009 28 Dec 2014 12:26 20178 27
phoenixcontact
Reply Cool? Ranking DIY | New topic
Notify about new articles
  • Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy

    Wzmacniacze słuchawkowe od dłuższego czasu zaprzątają moją głowę, tym razem postanowiłem odkurzyć dość starą konstrukcję, która mimo prostoty układowej cechuje się znakomitymi parametrami jakościowymi. Oryginał został opisany tutaj:

    http://tangentsoft.net/audio/cmoy/

    Bazowy schemat mamy tu:

    http://tangentsoft.net/audio/cmoy/misc/cmoy-tangent-sch.pdf

    Moim założeniem było skonstruowanie wzmacniacza o zasilaniu bateryjnym lub sieciowym z wykorzystaniem jakiejś taniej obudowy z odzysku. To właśnie obudowa determinuje przyjęty kształt PCB. Po wstępnym osłuchaniu najprostszej aplikacji dodałem sekcję stabilizatora (LM317), podziału (symetryzacji) napięcia (TLE2426) oraz wykalibrowałem wzmocnienie właściwego wzmacniacza (OPA2132). W wersji bateryjnej można pominąć dwa pierwsze układy zasilając wzmacniacz z dwóch baterii 9V bądź też z jednej, wykorzystując podział napięcia na TLE2426. Pokazana wersja schematu nie zawiera jedynie diody odcinającej w sekcji przełączania zasilania z sieciowego na bateryjne. Generalnie zaleca się zasilanie na poziomie ±15V, jednak przy ±4,5V całości (czyli sekcja z OPA2132) sprawuje się zadziwiająco dobrze. Zastosowany układ audio charakteryzuje się bardzo dobrymi parametrami odsłuchowymi, niskim poziomem szumów oraz umiarkowanym apetytem na prąd. W jego miejsce można zastosować inne rozwiązania, m.in. OPA2134, OPA2604, OPA1602, OPA1642, AD8597.

    Zastosowanie podstawki precyzyjnej (co wymaga zmiany załączonego projektu PCB) pozwala na eksperymentowanie z różnymi układami i porównywanie ich cech odsłuchowych. W przedstawionym układzie otrzymałem dźwięk o dużej czystości, wysokiej dynamice, z lekką dominantą wysokich częstotliwości akustycznych. Bardzo dobrze słucha się na nim muzyki klasycznej. Oczywiście można dodatkowo podbić dolne pasma stosując chociażby prosty układ RC w obwodzie wzmacniacza operacyjnego. Jak widać, zastosowałem stabilizator o wydajności 100mA, układ w całości pobiera ok. 8-15mA na każdą stronę zasilania. Ważnym elementem są rezystory (w tym potencjometr), warto zastosować elementy wykonane w niskoszumnej technologii.

    Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy

    Jak widać z obrazków - całość można spokojnie wykonać w dwa popołudnia. Jakość otrzymanej muzyki (wskazane są dobrej jakości słuchawki) na pewno zadowoli większość użytkowników. Mimo braku ekranowania nie słychać żadnych przydźwięków, a pomiędzy utworami (źródłem sygnału jest odtwarzacz CD) w słuchawkach mamy idealną ciszę.

    Jeszcze drobna uwaga. W internecie przeważają projekty o wzmocnieniu 11x, co na moich słuchawkach urywa głowę, stąd (dbając o zdrowy słuch użytkowników) metodą empiryczną zdecydowanie obniżyłem wzmocnienie. Zwracam na ten fakt uwagę, ponieważ przy oryginalnym poziomie sygnału wyjściowego jeden nierozważny ruch potencjometrem może na stałe uszkodzić zmysł słuchu! A tego nikomu nie życzmy.



    Edit
    ====================
    W odpowiedzi na pojawiające się pytanka. Na tych zdjęciach jeszcze tego nie widać, ale miedź została zabezpieczona przed utlenianiem środkiem Plastik 70.

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    yogi009
    Level 43  
    Offline 
    yogi009 wrote 13716 posts with rating 2382, helped 816 times. Been with us since 2006 year.
  • phoenixcontact
  • #2
    katakrowa
    Level 22  
    Dlaczego zastosowałeś elementy SMD ? W sumie płytkę i tak masz dość dużą a dziobanie z takimi małymi rezystorami chyba nie należy do przyjemności ...
  • #3
    yogi009
    Level 43  
    I tu się Kolega myli, praca z elementami wykonanymi w technologii SMT jest znacznie przyjemniejsza, przede wszystkim odpada 90% otworów, a i lutowanie (wykonane z głową) przebiega szybciej i daje ładny efekt końcowy. Płytka jest dopasowana do wielkości obudowy, napisałem o tym na początku.
  • #4
    Dawid 88
    Level 14  
    Podejrzewam że kolega smd miał pod ręką i dla tego je użył. Ja sam wole w smd wszystko robić a przynajmniej w większości przypadków chociażby dlatego że nie muszę wiercić otworków.

    Swoją drogą projekcik fajny ale nie do końca wiem po co go zrobiłeś, bo przecież jak w MP3 czy jakimś innym urządzeniu gdzie masz wyjście na słuchawki wpinam słuchaweczki i słucham bez dodatkowego wzmocnienia, a nieraz wtedy też urywa uszy :D

    EDIT:
    Ktoś był szybszy z tym SMD :P
  • phoenixcontact
  • #5
    yogi009
    Level 43  
    Quote:
    Swoją drogą projekcik fajny ale nie do końca wiem po co go zrobiłeś, bo przecież jak w MP3 czy jakimś innym urządzeniu gdzie masz wyjście na słuchawki wpinam słuchaweczki i słucham bez dodatkowego wzmocnienia, a nieraz wtedy też urywa uszy


    Krótko mówiąc, chodzi o jakość dźwięku. Tu jest ona zdecydowanie wyższa, niż np. we wbudowanym wzmacniaczu słuchawkowym obecnym w odtwarzaczu Onkyo. Otwórz notę katalogową:

    http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa132.pdf

    i zwróć uwagę np. na parametr:

    LOW DISTORTION: 0.00008%
  • #6
    Pokrentz
    Level 22  
    Yogi009: Wzmacniacz o bardzo małych zniekształceniach to jedno, ale żaden wzmacniacz nie "odkręci" znieksztalceń wprowadzonych przez źródło. Chyba, że owe zniekształcenia źródła powstają poprzez obciążenie jego wyjścia słuchawkami (za mała wydajnośc prądowa źródła). I w takim przypadku wzmacniacz słuchawkowy jest konieczny. Drugi przypadek, to kiedy masz sluchawki o impedancji niemożliwej do sterowania ze źródła (np. słuchawki wysokoomowe i mp3-ka) - wtedy wzmacniacz jest jednym z możliwych rozwiązań (i bodaj najlepszym).
  • #7
    yogi009
    Level 43  
    Co Kolega Pokrentz miał ogólnie na myśli? To są dość oczywiste informacje. Źródłem sygnału jest markowy odtwarzacz CD, słuchawki 32? dobrej klasy. Sama aplikacja jest dość prosta, żeby nie rzec purytańska. Można oczywiście dodać jakąś korekcję, ale tutaj chodzi o wierne odtwarzanie nagranych w studio ścieżek, dlatego staramy się jak najmniej ingerować w dźwięk. A układ o zniekształceniach na tak niskim poziomie na pewno w tym pomaga.
  • #8
    adido13
    Level 16  
    Witam.

    Projekcik ciekawy, parametry też pewnie niezłe. Mam tylko zastrzeżenie do gniazd i ich rozmieszczenia. Dlaczego wejście to gniazdo mini jack skoro sygnał pochodzi z odtwarzacza CD, to czy nie lepsze były by RCA umieszczone od tyłu? No i ich położenie wokół potencjometru, czyli tam gdzie wraz z wtyczkami po prostu przeszkadzają:(

    Pozd/adido13
  • #9
    yogi009
    Level 43  
    Gniazda pasowały mi do wycięć w obudowie, mam świadomość, że można je wyrzucić na tył, albo dać RCA, ale akurat ten prototyp ma być od czasu do czasu przenośny, stąd gniazda mini-jack. Nie jest to rozwiązanie odosobnione, choć puryści na pewno poszli by w kierunku RCA. A tu przykład podobnego rozkładu gniazd:

    http://electronics-diy.com/electronic_schematic.php?id=797

    Niemniej następny prototyp planuję wyposażyć w RCA, będzie to bardziej stacjonarne urządzenie zasilane symetrycznie, wyposażone w bufor.
  • #11
    Pokrentz
    Level 22  
    Kol Yogi009: Być może jakieś nieporozumienie jest, ale chciałem tylko ustalić uwagę. Bo jakikolwiek element do toru elektroakustycznego dodamy, to poza wymienionymi przeze mnie przypadkami - zniekształceń nie zmniejszymy. Jeśli oryginalny wzmacniacz w CD daje radę wysterować poprawnie słuchawki, to dołożenie kolejnego "pośrednika" nie poprawi jakości dźwięku. Może jej co najwyżej nie popsuć na słyszalnym poziomie.
    Ja mam wzmacniacz, który steruje słuchawki 50 omów, źródłem jest mp3 / komputer i to się sprawdza. MP3 bezpośrednio daje bardzo cichy dźwięk w słuchawkach 50 omów, natomiast w 16-toomowych działa poprawnie (choć też przy niektórych nagraniach uszu nie urywa - dlatego wzmacniacz, moim zdaniem, jest tu uzasadniony).
  • #12
    SQLmaster
    Level 24  
    Fajny. Sam wzmacniacz operacyjny zapewne wprowadza zniekształcenia kilka rzędów wielkości poniżej możliwości percepcji ucha najlepszego audiofila. Ba, masowo stosowany w audio NE5534 za ok 1zł jest również poniżej możliwości percepcji ucha, ale +/- 20zł za OPA2132 to nadal całkiem rozsądna cena tak że nie ma się czego przyczepić.

    Natomiast widzę taki drobny problem:
    Na wejściu jest kondensator 100nF obciążony rezystorem 100k.
    Daje to filtr górnoprzepustowy który nieco psuje charakterystykę od dołu pasma. W małym stopniu amplitudowo ale dość mocno fazowo. Przesunięcie fazowe dla 20Hz to aż ok 45° (czerwona linia):
    Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy

    Daj zamiast tego 220nF lub nawet lepiej 470nF. Wtedy się poprawi:
    Prosty i zadziwiająco skuteczny wzmacniacz słuchawkowy

    Link do kalkulatora:
    http://sim.okawa-denshi.jp/en/CRtool.php

    Poza tym, gdyby to było wejście precyzyjnej aparatury pomiarowej, doczepił bym się że rezystancja 'widziana' z wejścia + to 100kΩ, a 'widziana' z wejścia - to 5kΩ. Co z racji prądów polaryzacji powodowałoby powstawanie niezerowego napięcia różnicowego i kilku innych problemów. Ale we wzmacniaczu słuchawkowym pracującym przy sporym sygnale nie ma to w ogóle znaczenia. Wspominam o tym tylko aby mieć tego świadomość w przyszłości - w tym wzmacniaczu nic w związku z tym nie trzeba poprawiać.
  • #14
    SQLmaster
    Level 24  
    KaW wrote:
    Dodam ,że człowiek reaguje na regulację poziomu dźwięku w skali logarytmicznej -ale nie dziesiętnej /lg/, a naturalnej /ln/.


    A ja mogę Tobie przeprowadzić dowód matematyczny że logarytm dziesiętny można przeskalować w naturalny funkcją liniową:

    ln(x) ≈ 2,30 * log(x)

    gdzie 2,30 powstało jako ln(10). Wzór na zmianę podstawy logarytmu się kłania :D

    A więc zgoda, ucho reaguje logarytmicznie - ale między logarytmami o różnych podstawach zachodzi zależność liniowa. Postawa logarytmu nie ma dla ucha większego znaczenia. Na potencjometrach nie podaje się przecież że jest on logarytmiczny z konkretną podstawą. Jest to znormalizowana krzywa logarytmiczna i tyle.
  • #15
    yogi009
    Level 43  
    Dziękuję za uwagi.

    Kolego KaW, w projekcie pracuje potencjometr Alps o charakterystyce logarytmicznej, jego oznaczenie jest poprawne. Nie moja wina, że u nas oznacza się odwrotnie te charakterystyki. Niemniej pracuje to w skali logarytmicznej, co nie przeszkodziło urywać głowy przy wzmocnieniu 11x.

    Kolego Pokrentz, nie jestem pewien, czy się rozumiemy, odtwarzacz CD podaje sygnał na swoje wyjścia RCA i stamtąd wpuszczam go prosto w ten układ. Usiłuję napisać, że żaden wzmacniacz m.cz. ewentualnie obecny w odtwarzaczy CD nie bierze udziału w naszym procesie audio.

    Kolego SQLmaster, bardzo celne uwagi oraz ciekawe wykresy. Górnoprzepustowość słychać, także jeszcze poeksperymentuję z wielkością tej pojemności (w jednym z poprzednich układów dawałem tam 1-2,2uF w ceramiku). Mam świadomość tych wad, jednak w tym prostym projekcie zdecydowałem się na pozostawienia takiej właśnie aplikacji. Następnym projektem będzie układ wzmacniacza LME49720/49860 z buforem LME49600 i tam jest przewidziane serwo, co pozwala rzeczywiście uniknąć pojemności na wejściu, dodatkowo mamy całkiem przyjemną automatykę równoważącą. Ale o tym napiszę w momencie uruchomienia i ogrania następnego projektu. Schemat bazowy już narysowałem, został mi jeszcze jakiś symetryczny, niskoszumny zasilacz do wykonania (nie pamiętam tych dwóch słynnych scalaków od Linear Technology). Ten układ wykonam z podstawkami, tak aby móc świadomie pobawić się różnymi opampami.
  • #16
    deus.ex.machina
    Level 32  
    yogi009 wrote:

    Krótko mówiąc, chodzi o jakość dźwięku. Tu jest ona zdecydowanie wyższa, niż np. we wbudowanym wzmacniaczu słuchawkowym obecnym w odtwarzaczu Onkyo. Otwórz notę katalogową:

    http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa132.pdf

    i zwróć uwagę np. na parametr:

    LOW DISTORTION: 0.00008%


    Dmuchnij w niego http://s000.tinyupload.com/index.php?file_id=95861304669076729219 i zestresuj swój wzmacniacz - ciekaw jestem wyniku - obciąż wyjście - dwa rezystory 32 ohm.

    http://www.uldis.info/jvc/Audio_Measurement_Handbook.pdf

    Strona 38 i dalsze.
  • #17
    Pokrentz
    Level 22  
    Kol. Yogi009 - teraz rozumiem, masz po prostu odtwarzacz bez jakiejkolwiek końcówki mocy, w takim przypadku wzmacniacz jest konieczny. Myślałem, że masz cos w stylu discmana. Ale OK. Sam zrobiłem sobie wzmacniacz na MOSFET-ach, single - ended ze sprzężeniem stałoprądowym. Nie mierzyłem zniekształceń, ale wzmacniacze TL081, jakich uzyłem mają cos w okolicach 0,004% THD, czy coś. Nieważne, ja nie usłyszę nawet zniekształceń 0,1%... Wzmacniacz gra, jak dla mnie, dobrze. Mam też drugą wersję, tym razem z zabezpieczeniem przed DC na wyjściu na przekaźnikach kontaktronowych...
  • #18
    yogi009
    Level 43  
    W takich układach producenci chętnie stosują NE5532/JRC4558/LM833 w torze audio i ew. TL072 w układach pobocznych (np. filtrach). Wbrew pozorom są to często bardzo ciekawie grające układy, sam chwalę NE5532 za ciepło barwy, natomiast człowiek cały czas szuka czegoś jeszcze bardziej wyrafinowanego jakościowo.
  • #19
    Wolus2
    Level 13  
    Mam pytanie
    1. Jaką metodą jest wykonana płytka termotransfer czy naświetlanie bo wygląda dobrze
    2. Jak pod obciążeniem wygląda z temperaturą szczególnie opory smd i op - cz nie grzeją się za mocno
  • #20
    yogi009
    Level 43  
    To jest termotransfer, płytka do zabaw, więc trochę przybrudzona palcami i przed lakierowaniem. Nic tu się nie grzeje, może jedynie delikatnie ciepły jest opamp.
  • #21
    Wolus2
    Level 13  
    Dzięki za odpowiedź ale mam jeszcze pytanie czy w takiej plastikowej obudowie podczas słuchania nie słychać np. logowania telefonu który leży w pobliżu. Chodzi mi o to czy bez ekranu ( bez metalowej obudowy) ściąga coś z zewnątrz
  • #22
    yogi009
    Level 43  
    I tu Kolegę zaskoczę. Na zdjęciach tego co prawda nie widać, ale to stara, dobra japońska obudowa posiadająca metalowe "wkładki" doskonale ekranujące zawartość. To właściwie jest taka dwuczęściowa wewnętrzna klatka Faradaya. Swoją drogą nie próbowałem "dzwonić" w odkrytą płytkę :-)
  • #23
    Wolus2
    Level 13  
    Faktycznie zostałem zaskoczony bo na zdjęciu wygląda na zwykły plastik a to zabudowane jak głowica w radioodbiorniku. A swoją drogą można by sprawdzić jak by się zachował przy otwartej obudowie z telefonem Jak by były takie próby to proszę podzielić się spostrzeżeniami
  • #24
    miroskop
    Level 23  
    A jak wygląda sprawa przesłuchu w Twoim układzie? W końcu oba wzmacniacze siedzą w jednej obudowie, nie da się rozdzielić zasilania. Do tego sztuczna masa. Możesz sprawdzić? I nie chodzi mi o jakieś laboratoryjne pomiary, po prostu podaj sygnał tylko na jeden kanał i sprawdź czy w drugim coś gra. Poza tym bardzo porządnie wykonane urządzenie.
  • #25
    etils10
    Level 10  
    Ładna konstrukcja, jak wyszło cenowo?
  • #27
    ciasteczkowypotwor
    Level 41  
    @yogi009 A jak wygląda pasmo przenoszenia i charakterystyka fazowa tego układu?
Reply Cool? Ranking DIY | New topic
Notify about new articles