Усилитель своими руками: мастер-класс по постройке простого и эффективного устройства для усиления сигнала. Самый простой усилитель звука Низкочастотный усилитель звука своими руками

В этой статье мы поговорим об усилителях. Они же УНЧ (усилители низкой частоты), они же УМЗЧ (усилители мощности звуковой частоты). Эти устройства могут быть выполнены как на транзисторах, так и на микросхемах. Хотя некоторые радиолюбители, отдавая дань моде на винтаж, делают их по старинке - на лампах. Здесь советуем посмотреть . Особое внимание начинающих хочу обратить на микросхемы автомобильных усилителей с 12-ти вольтовым питанием. Используя их можно получить довольно качественный звук на выходе, причем для сборки практически достаточно знаний школьного курса физики. Порой из обвеса, или говоря другими словами, тех деталей на схеме, без которых микросхема не будет работать, на схеме бывает буквально 5 штук. Одна из подобных, усилитель на микросхеме TDA1557Q приведена на рисунке:

Такой усилитель в свое время был собран мною, пользуюсь уже несколько лет им вместе с советской акустикой 8 Ом 8 Вт, совместно с компьютером. Качество звучания намного выше, чем у китайских пластмассовых колонок. Правда, чтобы почувствовать существенную разницу, мне пришлось купить звуковую карту creative, на встроенном звуке разница была незначительная.

Усилитель можно собрать навесным монтажом

Также усилитель можно собрать навесным монтажом, прямо на выводах деталей, но я бы не советовал собирать этим методом. Лучше потратить немного больше времени, найти разведенную печатную плату (или развести самому), перенести рисунок на текстолит, протравить его и получить в итоге усилитель, который будет работать много лет. Обо всех эти технологиях многократно рассказано в интернете, поэтому более подробно останавливаться на них не буду.

Усилитель прикрепленный к радиатору

Сразу скажу, что микросхемы усилителей при работе сильно нагреваются и их необходимо крепить, нанеся термопасту на радиатор. Тем же, кто хочет просто собрать один усилитель и нет времени или желания изучать программы по разводке печатных плат, технологии ЛУТ и травление, могу предложить использовать специальные макетные платы с отверстиями под пайку. Одна из них изображена на фото ниже:

Как видно на фото, соединения осуществляются не дорожками на печатной плате, как в случае с печатным монтажом, а гибкими проводками, подпаиваемыми к контактам на плате. Единственной проблемой при сборке таких усилителей, является источник питания, выдающий напряжение 12-16 вольт, при токе потребления усилителем до 5 ампер. Разумеется, такой трансформатор (на 5 ампер) будет иметь немаленькие размеры, поэтому некоторые пользуются импульсными источниками питания.

Трансформатор для усилителя - фото

У многих, думаю, дома есть блоки питания компьютеров, которые сейчас морально устарели, и больше не используются в составе системных блоков, так вот такие блоки питания способны выдавать по цепям +12 вольт, токи намного большие чем 4 ампера. Конечно, такое питание среди ценителей звучания считается худшим, чем стандартное трансформаторное, но я подключал импульсный блок питания для питания своего усилителя, после сменил его на трансформаторный - разница в звучании можно сказать незаметна.

После выхода с трансформатора, разумеется, нужно поставить для выпрямления тока диодный мост, который должен быть рассчитан на работу с большими токами, потребляемыми усилителем.

После диодного моста идет фильтр на электролитическом конденсаторе, который должен быть рассчитан на заметно большее напряжение, чем у нас в схеме. Например, если у нас в схеме питание 16 вольт, конденсатор должен быть на 25 вольт. Причем этот конденсатор должен быть как можно большей емкости, у меня стоят подключенные параллельно 2 конденсатора по 2200 мкф, и это не предел. Параллельно питанию (шунтируем) нужно подключить керамический конденсатор емкостью 100 нф. У усилителя на входе ставят пленочные разделительные конденсаторы емкостью от 0,22 до 1 мкф.

Пленочные конденсаторы

Подключение сигнала к усилителю, с целью снизить уровень наводимых помех, должно осуществляться экранированным кабелем, для этих целей удобно пользоваться кабелем Джек 3.5 - 2 Тюльпана, с соответствующими гнездами на усилителе.

Кабель джек 3.5 - 2 тюльпана

Регулировку уровня сигнала (громкости на усилителе) осуществляют с помощью потенциометра, если усилитель стерео, то сдвоенного. Схема подключения переменного резистора показана на рисунке ниже:

Разумеется усилители могут быть выполнены и на транзисторах, при этом питание, подключение и регулировка громкости в них применяются точно так же, как и в усилителях на микросхемах. Рассмотрим, к примеру, схему усилителя на одном транзисторе:

Здесь также стоит разделительный конденсатор, и минус сигнала соединяется с минусом питания. Ниже приведена схема двухтактного усилителя мощности на двух транзисторах:

Следующая схема также на двух транзисторах, но собранная из двух каскадов. Действительно, если присмотреться, она состоит как-бы из 2 почти одинаковых частей. В первый каскад у нас входят: С1, R1, R2, V1. Во второй каскад C2, R3, V2, и нагрузка наушники В1.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах - схема

Если же мы хотим сделать стерео усилитель, нам нужно будет собрать два одинаковых канала. Точно также мы можем, собрав две схемы любого моно усилителя, превратить его в стерео. Ниже приведена схема трехкаскадного усилителя мощности на транзисторах:

Трехкаскадный усилитель на транзисторах - схема

Схемы усилителей также различаются по напряжению питания, некоторым достаточно для работы 3-5 вольт, другим необходимо 20 и выше. Для работы некоторых усилителей требуется двуполярное питание. Ниже приведены 2 схемы усилителя на микросхеме TDA2822 , первая стерео подключение:

На схеме в виде резисторов RL обозначены подключения динамиков. Усилитель нормально работает от напряжения в 4 вольта. На следующем рисунке изображена схема мостового включения, в ней используется один динамик, зато она выдает большую мощность, чем в стерео варианте:

На следующем рисунке изображены схемы усилителя на , обе схемы взяты из даташита. Питание 18 вольт, мощность 14 Ватт:

Акустика, подключаемая к усилителю, может иметь разное сопротивление, чаще всего это 4-8 Ом, иногда встречаются динамики с сопротивлением 16 Ом. Узнать сопротивление динамика, можно перевернув его тыльной стороной к себе, там обычно пишется номинальная мощность и сопротивление динамика. В нашем случае это 8 Ом, 15 Ватт.

Если же динамик находится внутри колонки и посмотреть, что на нем написано, нет возможности, тогда динамик можно прозвонить тестером в режиме омметра выбрав предел измерения 200 Ом.

Динамики имеют полярность. Кабеля, которыми акустика подключается, обычно имеют пометку красным цветом, для провода который соединен с плюсом динамика.

Если провода не имеют пометок, проверить правильность подключения можно, соединив батарейку плюс с плюсом, минус с минусом динамика (условно), если диффузор динамика выдвинется наружу - то мы угадали с полярностью. Больше различных схем УНЧ, в том числе ламповых, можно посмотреть в . Там собрана, думаем, самая большая подборка схем в интернете.

— это аппарат на полевых транзисторах в выходном тракте реализованный по схеме с «плавающей землей». То есть, «плавающая» земля образуется в случае, когда общий провод какой то части системы электрически не связан с шиной заземления. За время существования данной схемы усилителя в нее были внесены существенные изменения, которые в большей степени повысили технические характеристики УМЗЧ.

Схема усилителя мощности образца 2016 года.

Создание аппарата с «виртуальным нулем» или как говорят «средней точкой» имеет свои особенности: усилитель звука для колонок своими руками не требует установки напряжение в «ноль», не требуется защита акустической системы от постоянки на выходе; существенно облегчается изготовление силового трансформатора. Для схемы оконечника с постоянной средней точкой необходимо две пары отдельных обмоток на одном сердечнике или же нужно два транса с двумя обмотками.

Немного о тестировании и замере характеристик ранней версии данного аппарата, которая также была собрана с использованием MOSFET-транзисторов в выходном каскаде. Измерение параметров показало явное присутствие помех от сети во входной цепи УМЗЧ. И если сравнивать его с усилителем со средней постоянной точкой, то здесь присутствует огромное количество помех кратных частоте 50 Гц в диапазоне до 1 кГц.

Снижение количества помех

Для кардинального снижения количества радиопомех появляющихся во входной цепи усилителя через постоянный резистор R3, было решено: цепочку смещения напряжения на управляющий электрод (затвор) полевого транзистора Q2 реализовать с полной симметрией по переменному напряжению. Исходя из того, что резисторы R4 и R11 идентичны и еще добавлена емкостная цепочка С4-С6 то подбором номинала резисторов R5-R12 можно установить приемлемое напряжение смещения для входного ключа. Помимо этого включенные в цепь емкости С4-С6, отфильтровывают переменное напряжение, появляющуюся на выводах источников тока.

На этапе конструирования модели усилитель звука для колонок своими руками потребовал тщательно проработать задачу генерации аппарата на сверхнизких частотах в диапазоне ниже 20 Гц. А именно при слишком малой суммарной емкости конденсаторов в цепи питания и значительной емкости по входу С1. Так, расположенность усилителя к самовозбуждению обусловливается R-C цепью по питающему напряжению R16-C5 (R17-C3), и естественно конденсаторами в источнике питания. Чтобы обеспечить усилителю условия для устойчивой и стабильной работы, суммарную емкость электролитических конденсаторов в каждом из плеч источника питания необходимо устанавливать 10000мкФ при C1 до 0.15 мкФ, 15000 мкФ при C1= 0.22 мкФ и 20000мкФ при C1= 0.33мкФ.

Для качественного воспроизведения звука на низких частотах было увеличено сопротивление УМЗЧ по входу. С этой целью вместо биполярного транзистора по входу был установлен MOSFET-транзистор Q2, а взамен отражателя тока в первичном каскаде был реализован источник тока. Второй каскад усилителя собран по схемотехники с общим эмиттером.

Надежность усилителя

Чтобы обеспечить работу аппарата надежностью в каждое плечо схемы были включены пара биполярных транзистора Q11-Q15, выполняющие функцию ограничения пикового тока проходящего в цепи выходных транзисторов 7А-8А. Помимо этого, для ограничения прямого и обратного напряжения относительно выводов транзистора Q14 в схему был добавлен выпрямительный диод 1N4148 (D7).

Важные технические характеристики усилителя мощности:

Ток покоя в схеме устанавливается переменным резистором R23а (100 Ом). Оптимальный ток покоя для нормальной работы устройства нужен в пределах 80 мА. Даже при таком значении тока покоя искажения сигнала на выходе данного концевого усилителя находятся в пределах 0.09% с коротким мгновенно снижающий диапазон гармоник.

Модернизированный блок питания.

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор мощностью 140 Вт собран на тороидальном сердечнике с двумя вторичными обмотками имеющими напряжение по ~36v в каждой. Блок выпрямителя состоит из двух диодных мостом рассчитанных на номинальное напряжение 100v и ток 10А. Фильтры выпрямителя по схеме реализованы на четырех емкостях по 10000 F на напряжение 63v со средней точкой. Причем раздельные для каждого канала, а также без гальванической завязки с общей шиной. Именно на эти средние точки подаются акустические провода со знаком «-» от левого и правого каналов. В зависимости от конструкции вашего корпуса трансформаторов можно установить два, мощностью по 70-80 Вт каждый. На электролитические емкости С3-С4 нужно параллельно поставить шунты в виде бумажных конденсаторов C1-C2.

Я бы сказал, что это просто супер простой усилитель, содержащий все четыре элемента и выдающий мощность 40 Вт на два канала!
4 детали и 40 Вт х 2 выходной мощности Карл! Это находка для автолюбителей, так как питается усилитель от 12 Вольт, полный диапазон от 8 до 18 Вольт. Его можно запросто встраивать в сабвуферы или акустические системы.
Все сегодня доступно благодаря использованию современной элементной базы. А именно микросхеме - TDA8560Q.

Это микросхема фирмы «PHILIPS». Ранее была в ходу TDA1557Q, на которой можно также собрать стерео усилитель с выходной мощностью 22 Вт. Но её в последствии модернизировали, обновив выходной каскад и появилась TDA8560Q с выходной мощностью 40 Вт на канал. Также аналогом является TDA8563Q.

Схема автомобильного усилителя на микросхеме

На схеме микросхема, два входных конденсатора и один фильтрующий. Фильтрующий конденсатор указан с минимальной емкостью 2200 мкФ, но лучшем решением будет взять 4 таких конденсатора и запараллелить, так вы обеспечите более стабильную работу усилителя на низких частотах. Микросхему нужно обязательно устанавливать на радиатор, чем больше, тем лучше.

Сборка простого усилителя

Также можно увеличить в схеме число компонентов, повышающих надежность при эксплуатации, но не принципиально.

Тут добавилось ещё пять деталей, объясню для чего. Два резистора на 10 К Ом уберут фон, если к схеме идут длинные провода. Резистор 27 К Ом и конденсатор 47 мкФ дают плавный пуск усилителя без щелчков. А конденсатор 220 пF отфильтрует высокочастотные помехи идущие по проводам питания. Так что я рекомендую доработать схему этими узлами, лишним не будет.
Хочу ещё добавить, что усилитель развивает полную мощность только на нагрузке 2 Ома. На 4 Ом будет где-то порядка 25 Вт, что тоже очень неплохо. Так что нашу советскую акустику раскачает.
Низковольтное, однополярное питание дает дополнительные плюсы: использование в автомобильной акустике, дома же можно питать от старого компьютерного блока питания.
Минимальное количество компонентов позволяет встраивать усилитель в замен старому, вышедшему из строя, на микросхеме других марок.

Для того чтобы подключить к устройству типа ноутбука или проигрывателя несколько колонок, и при этом не потерять качество сигнала, нужен простой усилитель звука. Обладая желанием и некоторыми знаниями, можно изготовить его самостоятельно.

Для этого нежно немного понимать специфику работы с печатными платами и придерживаться четких рекомендаций. Данная статья рассказывает о том, как сделать усилитель звука своими руками.

Особенности

Для того, чтобы конечное устройство не занимало много места, потребуется следующее:

• Печатная плата.
• Паяльник.
• Провода.

При желании можно все соединить при помощи одних проводов. Однако такая схема усилителя звука будет неудобной в эксплуатации и громоздкой. Ее используют в случаях, когда нужно протестировать один конкретный узел.

При сборке небольшого усилителя звука в домашних условиях для наушников или небольших колонок можно сэкономить достаточно средств, но такое устройство будет иметь ряд ограничений, таких как невысокое пороговое значение максимальной громкости и сильный нагрев отдельных деталей. Для того чтобы избавиться от последнего нужно подсоединить к устройству радиаторную пластину.

Удобство использования такой схемы заключается в маленьком потреблении электроэнергии и небольшом напряжении, которой нужно для его работы. Так большинство таких устройств потребляет не более 3 В, благодаря чему его можно использовать в автомобиле.

На ноутбук

Для того, чтобы усилить звуковой сигнал необходимо приобрести следующие комплектующие:

• Конденсатор н/п 0,1 мкФ 2шт
• Конденсатор п 100,220, 470 мкФ по 1 шт.
• Постоянный резистор 10, 4,7 Ом по 1 шт.
• Выключатель.
• Разъем на колонку.

Существует множество схем сборки, которые, по сути, ничем не отличаются. Их можно скачать из интернета. После того, как все будет соединено, необходимо изготовить надежный корпус, в котором буду отверстия для охлаждения радиатора.

Наушники

Не особо мощный усилитель звука своими руками, который можно использовать для качественного воспроизведения музыки в наушниках. Ключевым качеством, на которое нужно обращать свое внимание, это электропотребление. Для того, чтобы устройство работало от обычных пальчиковых батареек лучше выбрать микросхему типа TDA 2822. Также вам понадобятся:

• Конденсатор на 100 мкФ 4 штуки.
• Медный провод 0,4 м.
• Гнездо для наушников.

Если усилитель будет помещен в герметичный корпус, нужно организовать систему отвода тепла. Для этого подойдет радиаторная решетка, также рекомендуется сделать небольшие отверстия.

Собрав и подключив данное устройство можно не только усилить звук, но и улучшить его качество. Также оно подойдет для плеера или планшета.

Сабвуфер

Для того, чтобы наполнить квартиру качественными басами достаточно собрать низкочастотный усилитель по схеме TDA 7294. Придерживаясь схемы, нужно соединить все комплектующие между собой на печатной плате. Данное устройство позволит использовать до 0,1 кВатта на выходе.

Правила сборки

Перед тем, как собрать усилитель звуковых волн нужно ознакомиться с основными правилами. Их несоблюдение может быть чревато не только отсутствием плодов работы, но и возможностью возгорания устройства.

На что нужно обращать внимание:

• Печатная плата, на которой будут расположены комплектующие, должна быть в хорошем состоянии.
• Всю конструкцию нужно поместить в надежный металлический или пластиковый корпус, который можно заказать у мастера или изготовить самостоятельно.
• Необходимо устанавливать все элементы согласно заранее заготовленной схеме.
• Припаивать провода и комплектующие нужно так, чтобы припой не соединял два элемента.
• Радиатор не должен кататься отдельных элементов и корпуса. Он должен быть так закреплен, чтобы касаться только микросхемы.

Ламповые устройства

Очень стильно смотрятся ламповые усилители звука. Они способны работать как со старыми магнитофонами, так и с современной техникой. Однако, найти комплектующие для сборки бывает довольно сложно.

Усилитель из транзисторов

Достоинством данных усилителей является их простота и отсутствие многокомпонентных сложных схем. Если для изготовления использовать германиевые транзисторы, то можно их свободно встраивать в любую звуковую технику.

Однако они также обладают существенными недостатками. Например, конечное устройство будет иметь довольно большие габариты. Или качество звука будет приемлемым только при грамотной настройке, так как будет наблюдаться прямая зависимость от «Фона».

Для сборки понадобится экранированный кабель или дополнительное устройство для подавления шумов и помех.

Заключение

Собрать усилитель звука самостоятельно не сложно. Для этого нужно лишь разбираться в принципиальных электрических схемах, и найти необходимый для себя вариант соединения комплектующих в интернете. Все остальные детали можно свободно приобрести на рынке.

Фото усилителя звука своими руками

Помнится, где-то в комментах я обещал выложить фотки самодельного усилителя. Выполняю сие обещание.

В природе существует ряд интегральных усилителей мощности звуковой частоты для различных типов электронной аппаратуры (радио- и телеприемные устройства, аппаратура связи и телефония, стационарные, переносные и автомобильные магнитолы, электронные игрушки, синтезаторы звука и т.д.). Это совсем не сложные в применении устройства, и имея хотябы теоретический навык владения паяльником, можно минут за 40 на коленках соорудить добротный усилитель, который может уместиться в коробку из-под духов, если конечно вам в голову взбредёт мысль засунуть туда усилитель:)

А всё началось с того, что мой Одиссей 002 перестал отдавать звук по одному из каналов (А у него их 4, точнее 2 параллельных пары). Я нашел на рынке тиристоры и конденсаторы, которые от старости вышли из строя, и рядом на прилавке обнаружил интересную для меня микросхему на базе TDA (от Philips).

Прийдя домой и почитав инфу про неё в интернете, я обнаружил, что эта "сороконожка" размером с маленькую батарейку ААА способна выдавать 35 ватт на канал при напряжении 18 В, а также обладает устройством защиты от КЗ, от перегруза и от перегрева, тонкомпенсацией, автоотключением при отключении источника сигнала и ещё много чем полезным, чего я уже и не припомню. А если соединить каналы в мост, то можно получить 1-канальный усилитель мощностью около 70 ватт, чего более чем достаточно для раскачки огромных S90. (Впрочем, как я потом понял, S90 вполне раскачивал двухканальный усилитель можностью 2х35 ватт).

Мало того, подобные микросхемы используются в серьёзных автомагнитолах, музыкальных центрах и прочей технике (НЕ забываем, что дело было в 2003-м году, сейчас может быть уже микросхемы используются посерьёзнее).

Я не буду вдаваться в подробности пайки и подбора деталей. Мне не составило труда найти всё на рынке (4 резистора, 4 конденсатора, собственно микросхема, плата, и аксессуары для того чтобы протравить плату, выпилять её форму, + олово, канифоль, пиво и кальмары).

Инфа и схемы подобных усилителей в достатке есть и на ещё более чем стопицот сайтах в интернете. Можете поискать по фразе "Микросхема TDA", например.

Я покупал микросхему класса D. Я не знал (и сейчас не знаю, какие есть классы, и какой лучше, А, или D), но знаю, что основным преимуществом усилителей класса D является высокий КПД, достигающий 90%, при невысоком напряжении питания. На практике область применения усилителей класса D ограничивается автомобильной акустикой и портативными устройствами. Что, собственно, нам и требуется.

Также при выборе стоит отметить, что мощность указана при определённом напряжении. Это значит, что если вы подадите меньшее напряжение, то и мощность у вас упадёт. Я, например, подключал собранный усилитель к компьютерному блоку питания. Там 12В, а это значит, что на выходе я получу уже не 2х35 ватт (номинальная мощность при 18 в), а примерно 2х22 ватта при нагрузке 8 Ом.

Второй момент: я вырезал все "кишки" из колонок S90. Фильтры, которые там стояли, за долгие годы уже сгнили, высохли, и снова сгнили. И мне казалось, что звук они только портили, хотя их предназначение заключалось в разделении каналов по частотам. Я подключил всё напрямую, хотя это очень неправильно, и заменил штатные пищалки на шелковые. Звук изменился в лучшую сторону. Толи из-за нового усилителя, толи из-за замены пищалок, толи из-за исключения из цепи старых "микро"схем (размером с ведро:)).

Вот описание, фото, обзор и схема чуть более простой микросхемы, чем у меня (А маркировку своей я уже и не помню):
ссылко

Вот собственно, как это всё у меня выглядело:
(Фото сделано было в корридоре, за минуту до того, как этот усилитель, вместе с колонками у меня купил один из посетителей Хитфорума). Надеюсь, он остался доволен покупкой и она прослужила ему верой и правдой вплоть до наших дней.

Выковырян из корпуса колонки он был потому, что сначала я его продавать не собирался, но потом подумал, что он мне больше ни к чему, и таки продал, чуть накинув сумму к цене за колонки.

Как видно по фоткам, основной размер тут занимает радиатор и куллер. Кстати, радиатор - с чипсета материнской платы. Теперь вы можете примерно представить размер всей конструкции? :)

Конечно, сборка имеет ряд недочётов, скажет опытный паяльщик. Да и вид у неё не солидный. Тем не менее, всё прекрасно работало, а собирал я такого уровня конструкцию первый (и единственный) раз.