Notice: Memcache::get(): Server localhost (tcp 11211) failed with: Connection refused (111) in /home/a146/www/we.easyelectronics.ru/engine/lib/external/DklabCache/Zend/Cache/Backend/Memcached.php on line 134
Усилитель для наушников + интерфейс USB / Блог им. antonluba / Сообщество EasyElectronics.ru

Усилитель для наушников + интерфейс USB

Давно хотел собрать себе хороший усилитель для студийных наушников, чтобы и качество достойное и громкость достаточная. В этот раз решил подойти к вопросу внешнего вида и содержания изделия немного серьезнее.



UPD: Добавил результаты RMAA:
С внешним интерфейсом M-Audio Transit USB
Со встроенным DAC PCM2707


Принтер мой нормально печатать отказывается, поэтому с печатными платами пока туговато. Буду делать все на макетках.

Схему я выбрал от уважаемого товарища A.R. с вегалаба.
Судя по отзывам, звучание должно получиться хорошее.Хотя, после того как я начал заниматься звукорежиссерством и сведением, аудиофильский подход к прослушиванию аппаратуры пропал напрочь. А может, просто хороших источников звука нет.

Так как решил подойти серьезно, начал с покупки корпуса. Покупал на e-bay, у того продавца уже нет такого, выбор широкий, пользуемся поиском по словам «amplifier case enclosure». Например, вот.


Затем по размерам корпуса заказал макетки шириной 15см, так же из Китая, в местных магазинах цены просто конские, за такие деньги только 5х7 см можно купить.

Также потихоньку закупил остальные комплектующие, конденсаторы, транзисторы, винтики всякие, прокладки изолирующие, разъемы входные и выходные, переменник.

Пока все это ехало из разных концов земли, подобрал трансформатор с двумя выходными обмотками по 16В.


Потом перенес схему в протеус, я пока что им лучше всего владею, хотя и осваиваю альтиум.


Поскольку паять буду на макетку, сделал сетку с шагом 0.1 дюйма. Верхний слой делаю прямыми перемычками. Получилось вот так:

Когда все было нарисовано и подогнано под отверстия макетки, обрезал макетку по размеру и приступил к пайке. Сначала делаем перемычки верхнего слоя. Затем впаиваем детали, кроме тех, что ставятся на радиатор.


После этого ставим плату на место и подгоняем положение разъема и потенциометра и припаиваем их. Ножки потенциометра пришлось удлинять кусочками проволоки, а под ножки разъема сверлить отверстия пошире. Здесь же подгоняем и размечаем уголок радиатора, сверлим отверстия. Потом прикручиваем стабилизаторы и впаиваем их. Транзисторы пока не трогаем.
Потом переворачиваем макетку и паяем нижние дороги. Наличие букв над столбцами сильно помогает. Я паял распущенным многожильным проводом. Технология такая: лудим провод, загибаем самым острием пинцета маленький крючочек под вывод детали, прижимаем паяльником и вплавляем. Затем тянем к следующему выводу и вплавляем, на поворотах прижимаем паяльником и загибаем, впоследствии все углы пропаиваем.


Когда все дороги сделаны, подаем питание и проверяем работу стабилизаторов, если все нормально, впаиваем транзисторы и вставляем микросхемы в панельки.
Включаем, проверяем постоянное напряжение на выходе. Мой вольтметр показал 0мВ. Операционники используются с полевым входом, поэтому разделительных конденсаторов на входах нет, при повторении обратите на это внимание.
Осталось припаять входные разъемы экранированным проводом. В моем случае, еще соединил корпус с общим проводом.
Если монтаж делать внимательно и аккуратно, все сразу работает. Слушаем и наслаждаемся.


Послушав пару дней, я решил дополнить усилитель USB интерфейсом на основе купленной давным-давно PCM2707.

Конструкцию решил не усложнять, сделать на основе схемы из даташита, добавил только переключение входов: при подключенном USB кабеле вход усилителя подключается к выходу ЦАПа, а при отключенном — к аналоговым входным разъемам. Переключение реализовал на маленьком 5В реле, управляемом через подходящий n-mosfet сигналом SUSPEND. Этот сигнал принимает значение высокого уровня после успешной инициализации ЦАПа. От него же можно сделать индикацию работы USB.
Схема получилась такая:


Развел плату по той же технологии. Поскольку у меня все на макетках, для микросхемы использовал переходник.
Разводка получилась такая:


Небольшой трюк — часть деталей расположились под платой переходника, этакий двухэтажный монтаж.

Паяем по той же технологии:


Плата USB интерфейса никак не хотела вмещаться, пришлось чуть-чуть переделать крепление и отрезать уголок, в том месте, где трансформатор. В конце концов, все удалось расположить и, аккуратно пропилив дрелью и напильником отверстие, смонтировать модуль в корпусе.


Задняя панель теперь выглядит так:


Перепаиваем проводки аналоговых входов, включаем в USB и… тишина.
Хм. Без интриги не обошлось!
Смотрим внимательно даташит — никакого намека на ответ. Гугл — сходу тоже не помог. Уже начал думать на продавца с e-bay — не подделка ли. А потом решил проверить, чем отличается режим I2S от SPDIF и переключил FSEL в высокий уровень.
И вот он, звук!
Соответственно, I2S выводы не используем.

Окончательный вид монтажа:


Звучание с аналогового входа очень чистое, четкое, ровное, динамичное, насколько позволяют услышать мои источники звука. С USB предсказуемое, стандартное.
Собственный шум усилителя в больших наушниках на уровне окружающего фона. В затычках слышен, но и чувствительность у них гораздо выше.
Шум c USB выше, чем собственный шум усилителя.
Использовались Senheiser HD180 и CX-200, предстоит тест с AKG K271 MK2.

Операционники использовал AD744. Заказаны OPA604, NE5534 и OPA134, проверю еще с ними.

Результатом очень доволен, чего и вам желаю.

Проект приколол к статье.

P.S. Кстати, USB интерфейс работает с IPadом через camera connection kit, и с IPhone, наверное, тоже.

Комментарии (77)

RSS свернуть / развернуть
Почему не стал делать кабель между аналоговыми гнездами и платой декодера экранированным?
Разъем питания не слишком суровый? С таким придется подключать усилок толстенной каблюкой, а заземление ты все равно не используешь.
0
  • avatar
  • Vga
  • 19 апреля 2015, 22:16
Почему не стал делать кабель между аналоговыми гнездами и платой декодера экранированным?
Да как-то не нашлось такого кусочка. Да и фона не слышно, честно говоря.
Разъем питания не слишком суровый?
Отверстие было уже готовое, да и разъем, кажется, шел в комплекте.
0
Чисто, аккуратно, красиво.
Флюс не отмываете?
Вначале трансформатор был с волшебной изолентой, а потом сняли. Ай-я-яй.
0
Спасибо.
Флюс не отмываете?
Флюс отмываю.
Вначале трансформатор был с волшебной изолентой, а потом сняли. Ай-я-яй.
Пожалуй, стоит корпус снаружи тоже обмотать ))).
0
Убедите меня пожалуйста в том, что аудиофильские усилители звучат на макетках.
+4
Зато проходных конденсаторов нет! )))
+1
Что, и в источниках звука тоже?
0
Не надо путать проходные и разделительные.
+2
Так разделительных тоже нет
0
Речь не об ентим, а о применимости термина вообще.
Проходные – это для ВЧ-оборудования. Забудь про него в своем железе )))
0
у аудиофилов все и везде «проходное»)) или «заднепроходное». Как понимаю, термин сей был взят именно оттуда))
+2
Увы, не все так просто порой. Случались случаи и отрицания проходных вообще. Дескать, ошибка! Причем со стороны технически грамотных инженеров. Просто люди с ВЧ дел никогда не имели.
0
Не надо путать проходные и разделительные.
Ну так с этим не ко мне.
0
может еще и через RMAA звук прогнать? самопал в красивом корпусе звучит всегда глубже и музыкальнее, чем супостатские, на печатных платах.
0
Приколол результаты к статье. Измерял с помощью M-Audio Transit, его собственные показатели также в архиве.
0
Звук штука серьезная. Порой с уселком так натрахаешься что выть хотца. И это все в корпусе с хорошей экранировкой транса, кабелей, фильтрами ну и естественно платами изготовленными в лучших традициях. У данного устройства звучание должно быть сравнимо с радиоточкой. Зачем тогда студийные уши?
0
Хорошая экранировка транса — это какая? Что экранируем? Магнитное поле? Электрическое?
+2
Если трансформатор правильно рассчитан, то экранирование не нужно
0
Если бы я не сталкивался с такой проблемой то наверняка задал бы аналогичный вопрос. А так вкратце попробую объяснить на «пальцах».
В умной книге по электротехнике написано так.
Экран фильтрует шумы общего вида, обеспечивая, тем самым, доставку чистой энергии, и уменьшая пики, вызываемые скачками напряжения общего вида.
А если по проще то тогда так.
Поля рассеяния силовых трансформаторов и поля электромагнитных трактов радиоаппаратуры при наведении на предварительные каскады вызывают нелинейные эффекты и самовозбужение. Что в свою очередь приводит к расширению спектра выходных сигналов и появлению различных помех.
А если подробней то тут есть все на эту тему. www.serdce-film.ru/2012-11-26-21-55-18/47/520-6-ekranirovanie-magnitnyx-polej.html
0
Регуляторов напряжения 7815(7915) достаточно для питания усилителя?
0
Вполне. Кстати, поменял их на 7812 (7912)
0
Никогда не понимал, зачем вообще нужен усилитель для наушников, и так от звуковухи компа долбит не слабо, оглохнуть можно. А исполнение зачётное, плюс однозначно :)
-2
У бытовых наушников сопротивление обычно 16-32 Ом, а у студийных до 600 Ом и ниже чувствительность, им нужно напряжение повыше. Да и буферы встроенные в звуковухах не очень высокого качества.
+4
сопротивление высокоомных наушников не главная беда. чувствительность в переводе на напряжение у них отменная. главная беда в том, что витков в них больше, соответственно и эдс наводимая на катушке при возврате мембраны на место выше. слабенький выхлоп пыжится, но контроллировать такой динамик просто не в силах.
0
Кто-то меня тут явно не долюбливает ))
-2
думаю, нелюбовь тут ни при чем. просто замечание не совсем верное. буферы в звуковухе нужны для получения низкого выходного сопротивления и развязки ЦАП-а от выхода. усилитель для наушников они не заменяют.
+1
ну почему же, например, когда втыкаешь те самые наушники в звуковуху — она любезно предлагает выбрать, какой девайс (колонка/наушники) был подключен. Другое дело если оммность наушников высокая — то да, мощности звука может быть недостаточно.
0
Если честно, до сего момента я даже и не думал что продаются такие наушники, с таким высоким сопротивлением, ибо не интересуюсь таким. В продаже же чаще встречаются обычные «уши» на 16-32 Ома, для которых обычной звуковухи или плеера хватает более чем, оглохнуть можно. Например, последние которые использовал — Philips SHP2000, хороший звук и не дорогие. Отсюда и непонятки с целесообразностью в создании подобного рода усилителей :)
-1
бывают там и выходы для ушей, но про качество говорить приходится только в топовых девайсах. и то там ограничиваются каким нибудь TPA6120
0
усилители для наушников это для меня не то чтоб хлеб, но небольшая такая краюшечка. так что этот вопрос я много раз слышал. после хотя бы одного прослушивания вопросы отпадают. после таких комментариев идет волна обвинений в удифилизме и т.п., так что готов ловить тапки, но прошу их аргументировать.
0
А по какой схеме ты собираешь?
0
наверно уже все перепробовал ) от повторителей на двух транзисторах до композитов с dsl-драйверами. ну и кучка ламповых «удифильских» вариантов с искажениями в полпроцента.
0
кстати звуковые карты как правило имеют маломальский встроенный буфер для наушников, но бюджетность решения зашкаливает.
0
Студийный шанхайзер агонь. Они даже с самым дохлым плеером будут орать, у них сопротивление никакое.
-1
«орать» воообще не показатель.
0
За каким этому барахлу усилитель?
-2
Ты сейчас вообще о чем?
+1
а чего готовый аудиоинтерфейс не купил? один корпус уже полцены
цап еще на десятку тянет
0
Есть у меня их. Штучек пять
0
а какие мне тогда уши купить для записи моего голоса для ютубовского канала на конденсаторный усб микрофон?
втыкать буду в набортный риалтек

было 2 ушей
1 хорошие, но дужка сломалась быстро
вторые плохие, но ничего не сломалось и провод был неубиваемый, только череп и уши давило
цена 50-70 евров

в магазине присмотрел akg k 430, зенхайзер hd 201 и вроде сони mdr-xb 450
все они 25 евров
0
sennheiser hd449 постарайся найти и послушать. на удивление нетребовательны к выхлопу. за свои деньги очень хорошо звучат, легкие и не давят. несколько непроработанные низа и верха. при чем низов не то чтоб не хватает, просто они не выпирают (в общем то просто не мультимедийные). мой выбор для звукача среди бюджетных вариантов.
0
корпус наверно процентов 80 цены xD
0
я кстати корпуса под заказ делать начал после того как оценил масштабы катастрофы (цены на приличные корпуса)
0
а почему именно эта схема усилителя выбрана?
0
  • avatar
  • xar
  • 20 апреля 2015, 19:13
У меня уже была конструкция одного мощника с таким принципом работы выходного каскада, звучание нравится. Решил не уходить от проверенного. Мощник сейчас трудится в студии с мониторами Alesis Monitor One MK2 (пассивные).
0
если не сложно — выложи пожалуйста результаты в HTML формате. rmaa не у всех имеется.
0
  • avatar
  • xar
  • 20 апреля 2015, 19:19
Добавил. UPD в шапке статьи.
0
однако неплохо ) мне бы такой интерфейсик для замеров. а то в xonar dg уперся )
0
Интерфейсик ничем не примечателен. Если посмотрели, его собственные результаты лежат весьма близко с результатами усилителя, так что эти измерения не совсем адекватны. Вернее, надо учитывать, что это результаты Цап+усилитель+ацп. И результаты с усилителем ухудшают характеристики всего лишь на несколько десятых долей дБ по шуму и искажениям. То есть его собственные характеристики могут быть и выше, чем возможности интерфейса.
0
ну по крайней мере его замеренные характеристики не хуже заявленных. нынче это редкость. вот не поверишь, но на xonar dg лупбек джек-джек показывает результаты хуже чем через усилитель xD
0
Операционники используются с полевым входом, поэтому разделительных конденсаторов на входах нет
Спорное утверждение. Конденсаторы не стоят, чтобы не вносить в аудиофильском усилителе дополнительных искажений (у керамики есть зависимость ёмкости от напряжения, иногда проявляется сильный пьезоэффект; электролиты — тоже не подарок; тыц, тыц). И обеспечить полосу пропускания практически с 0 Гц.
А ПТ имеют супервысокое входное сопротивление (мизерные входные токи) и шумят чуть больше чем биполярники. Но в предоконечном каскаде это уже не имеет значения. Главное, чтоб ОУ был максимально линейным…
0
тут больше интересно не с какой целью, а что позволило избавиться от развязки по постоянке. хотя один гхыр непонятен смысл утверждения xD
о вреде конденсаторов можно говорить много, но я бы пленку на пару микрофарад поставил на вход.
0
Что что, двуполярное питание, ессно
0
как раз таки двухполярное питание и полная оос вызывает иллюзию безопасности. при пробое одного из выходных транзисторов на выходе появляется постоянка величиной с одно из питаний. ну или при выходе из строя операционника (дрейф нуля) или обрыве/плохом контакте в цепях ОС или в сигнальных появляется потенциал. 0.2В постоянки меняют характер звука ушей. 1-2В недорогие уши выжигают долго и мучительно. при чем они могут продолжать звучать, но уже с искажениями. большие напряжения рано или поздно выводят из строя практически любые уши.
0
ну и постоянка может прийти на вход из источника. некоторые недешевые звуковухи имеют грешок выдавать сигнал со смещением в полтора вольта (из практики).
0
Добавлю, хоть мне кажется, что эти ссылки уже были в какой-то другой теме.
Temperature and Voltage Variation of Ceramic Capacitors, or Why Your 4.7µF Capacitor Becomes a 0.33µF Capacitor.
Temp and voltage variation of ceramic caps, or why your 4.7-µF part becomes 0.33 µF.
0
хм… и что это значит? Честно говоря графики просто зашкаливают!
0
типа не стоит кидаться на мелкие размерчики? Ничего просто так не бывает? А как же тот факт, что производитель указывает ±5%, ±10% ±20% +80-20%%
0
Там же написано — это температурный допуск. А от напряжения оно может зависеть сильнее.
0
Краткие выводы.
• О существовании температурной зависимости ёмкости сегнетокерамических конденсаторов известно. Температурные допуски производители указывают.
• В принципе, о существовании зависимости ёмкости сегнетокерамических конденсаторов от напряжения тоже известно. Но производители эту характеристику не нормируют и не указывают.
• А следует осознавать, что такая зависимость есть.
• Изменение ёмкости может быть значительным — в несколько раз.
• Чем меньше размер конденсатора, тем с большей проницаемостью нужна керамика, тем сильнее зависимость ёмкости от напряжения.
• Итого: в критических применения зависимость U/C нужно измерять, или перестраховываться с размером конденсатора, или вовсе отказываться от керамики в пользу других диэлектриков.
0
Но производители эту характеристику не нормируют и не указывают.
Указывают, но искать ее надо в даташите на конкретный конденсатор. Автор упирает на то, что температурная группа нормирует только допуск по температуре, а не напряжению, и что зависимость емкости от напряжения может быть намного сильнее, чем от температуры.

Но вообще, такая зависимость делает эти конденсаторы практически бессмысленными. И так-то они годятся только питание фильтровать, так еще и при приложении к ним постоянки (которую они фильтруют) емкость может упасть на порядок.
0
Но вообще, такая зависимость делает эти конденсаторы практически бессмысленными.
Не совсем. Просто зависимость от напряжения нужно принимать во внимание и все (иначе говоря, просто брать с запасом раза в 2-3). Эти конденсаторы хороши, в первую очередь, тем, что у них крайне низкие ESR и ESL. Именно эти характеристики (в купе с возможностью прокачивать через себя значительные импульсные токи) и делают их настолько популярными для импульсных преобразователей и блокировки по питанию.
0
Судя по статье — скорее в 10-15 раз (если говорить про Y5V).
Но для низкого ESR можно вместо кондера на 4.7мкФ, который превратится в 0.33 — сразу поставить 0.33 из более вменяемой керамики.
0
Я имел в виду запас по напряжению раза в 2-3. Даже по тем же графикам в статье видно, что самый «неудачный» 0603 4.7мкф на 6.3В существенно теряет емкость только приближаясь к максимальному напряжению.
0
Первые два графика падают весьма резво, хотя второй на 16В, но падает почти так же резко, как на 6.3.
Ну и это X7R, с Y5V все совсем грустно. А они так соблазнительны, чтобы поставить в качестве единственного кондера на выход мелкого DC-DC.
0
Как правило так и делают. Более того, практически все мелкие DC-DC, которые более-менее недавно выходили, умеют работать с (только) такими конденсаторами на выходе, а в некоторых даташитах указывают даже емкость и количество керамики на выходе.

P.S. последнее время не видел особого «вброса» производителями конденсаторов компонентов с Y5V.
0
• Итого: в критических применения зависимость U/C нужно измерять, или перестраховываться с размером конденсатора, или вовсе отказываться от керамики в пользу других диэлектриков.
Все не так просто. Перестраховка с размером (геометрическим) может привести к росту ESL. Да и с отказом от керамики все не так просто. Даже самые крупные керамические конденсаторы имеют ESR в доли-единицы миллиом, что примерно на порядок лучше ближайших конкурентов.

На самом деле все решается проще — в критичных местах конденсаторы берут с запасом по напряжению и ставят в параллель много конденсаторов, с суммарной емкостью значительно больше минимально необходимой и разного размера. мелкие (0201 или 0402) — поближе к источнику пульсаций, дальше по нарастающей. для совсем уж критичных мест используют конденсаторы с инверсной геометрией типа 0306, 0508, 0612. Их емкость, как правило, ниже (0612 больше 1мкф я, например, не встречал, хотя 1206 на 100мкф совсем не редкость), что предполагает использование диэлектрика менее подверженного упомянутым выше явлениям.

P.S. естественно, речь идет о тех применениях, для которых подобные конденсаторы, собственно, и предназначаются — импульсные преобразователи и блокировка по питанию. там, где важна стабильность параметров, а не удельная емкость, используют C0G/NP0 конденсаторы, которые не страдают от упомянутых выше проблем.
0
некстати, выход никак не защищен от постоянки. с hd180 это конечно терпимо, но при пробое одного из плеч можно остаться без ушей (. так что поставить бы или защиту (дорого) или приличные электролиты на выход.
0
  • avatar
  • xar
  • 21 апреля 2015, 00:54
можно остаться без ушей
Которых? Которые из головы растут или которые на голову надеваются?
0
которые одеваются xD
0
терпимо в моем понимании, это когда уши стоят не дороже усилителя xD
0
По хорошему защита нужна. С другой стороны режимы работы транзисторов в ушном усилителе далеки от критических, перегрева нет, громкость поднять болевой порог не позволяет. Будут работать долго и качественно. А электролитам нужна поляризация. Так что в этой конструкции не получится.
0
меня всегда удивляли люди, которые ограничивают громкость в ушах по болевому (130ДБ) порогу.
0
вы неправильно поняли
0
с поляризацией я два раза сфейлился в самом начале. пришлось девайсы заменять. а решается вопрос очень просто, надо только общий провод ушей не к нулю а к минусу. в итоге на конденсаторе пол питания и он не хворает. но лично меня этот вариант не устраивает совершенно ибо щелчок при горячем включении будет адский.
0
Килоомник параллельно нагрузке, ИМХО, решит проблему щелчка. На звук существенно повлиять не должен.
0
как то так, да. Но переходные процессы все же будут.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.