Armenian English French German Irish Spanish Turkish

JLCPCB -- это крупнейшая фабрика PCB прототипов в Китае. Для более чем 200 000 заказчиков по всему миру мы делаем свыше 8000 онлайн заказов на прототипы и малые партии печатных плат каждый день!

Прототип платы всего за $2
Быстрый заказ PCB

Заказать печатную плату

Подписаться на новости Введите свой email адрес:

 

Мы в соцсетях

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки

В этой статье я поделюсь с вами своим опытом в создании усилителя мощности звуковой частоты разряда Hi-Fi. Сразу скажу, что все технический решения, которые я применяю в усилителе, не претендуют на звание эталона и то, что нравится мне, может не нравиться вам. Короче всё нижесказанное является оптимальным только на мой субъективный взгляд и не надо меня за это пинать. Ну что ж, поехали!

Что вообще я хотел сделать?

Понадобился мне усилитель для дома. Колонки есть, а усилителя нет. Непорядок. Вариант покупки я даже не рассматривал – это не по-радиолюбительски. Надо делать.

 Нашел в своём ящике с хламом плату усилителя Ланзар, которую сделал очень давно. Проверил – работает. Усилитель Ланзар – это очень качественный и мощный усилитель с малым КНИ и соотношением сигнал-шум более 90 дБ. Поскольку один канал уже готовый, решил сделать ещё один канал Ланзара. Далее я подумал, что усилитель без темброблока это скучно. Ещё раз полез в ящик с хламом и нашел темброблок на TDA1524A. Почему бы и нет? (Потом объясню, почему нет) Далее блок питания. У меня на комоде стоит целая стопка рабочих компьютерных блоков. Надо их в дело пускать, а то скопилась куча, выкидывать-то жалко, рабочие всё-таки. С блоком питания разобрались, теперь самое главное – корпус. Я хотел сделать усилитель “на века”, а не как обычно – страхолюдину в корпусе от DVD ROM (их тоже штук 10 валяется). Корпус должен быть красивый, крепкий, обеспечивать хорошее охлаждение оконечников и выглядеть красиво. Первым делом я подумал, что можно купить старый советский усилитель (он-то точно выглядит красиво), вынуть из него потроха и использовать корпус для своих целей. Но потом я понял, что если в мои загребущие клешни попадёт советский усилитель, мне просто совесть не позволит его испоганить – буду восстанавливать, восстановлю и поставлю на полку, как раритет. Выход один – Китай. Нашел на одном известном сайте китайский корпус по душе и заказал.

Теперь немного фоток

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, посылка с корпусомСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, распаковка посылки

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, детали корпусаСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, корпус в сборе

Начинаем сборку!

Первым делом соберем корпус. Инструкции в комплекте не было, не всё и так понятно. Детали корпуса практически идеально подогнаны друг к другу – китайцы постарались на славу. Далее берем радиаторы, сверлим их, нарезаем резьбу и прикручиваем к ним оконечные транзисторы.

Крепим их к корпусу

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, ланзар, крепление транзисторовСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки

Далее нужно закрепить блок питания от компьютера. Для этого я проделал два отверстия по диагонали днища блока питания, а также два отверстия в днище корпуса и прикрутил болтами М4. Пожалуй, на блоке питания я остановлюсь подробнее.

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, блок питания

Как нам всем известно, блок питания выдает напряжения +3.3, +5, -5, +12 и -12 вольт. Как мы все знаем, этого недостаточно для питания усилителей. Можно конечно поставить мощный преобразователь с 12 на +-50 вольт (типа моего),

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, dc/dc

но можно сделать хитрее. Дело в том что с компьютерного блока питания можно снять двухполярное 30 - 35 вольт. Для этого нужно подпаяться к крайним выводам обмоток трансформатора. Вот они на схеме:

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, схема блока питания

Туда, где я обвёл красным, подключаем двухполупериодный диодный мост, а средняя точка это общий провод. Теперь мы получили необходимое нам напряжение и можем от него запитывать усилители. Для питания темброблока воспользуемся штатной обмоткой на 12 вольт. Провод PS-ON выведем на кнопку включения усилителя (при нажатии кнопка будет замыкать не силовые провода, а провода со слабым током, таким образом, её контакты не будут искрить и прослужат дольше). Отлично, с питанием разобрались, идём дальше.

Итак, теперь надо собрать темброблок. Вернее не собрать, а поставить уже собранную плату с микросхемой TDA1524A. Просверлил дырки в плате и в корпусе, сделал крепления из железного конструктора и поставил. Печатную плату для него разводил сам, глядя на промышленный вариант (у него были слишком тонкие дорожки, а рисовать их маркером не удобно). Скачать её можно в общем архиве проекта.

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, регулятор громкости и тембра

Переменные резисторы вывел на проводках для дальнейшего закрепления на корпусе. Да, провода не экранированные, а обычные от компьютерного блока питания, просто потому, что экранированных не было. Вот так оно выглядело:

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, сборка усилителя

Кстати небольшое отступление. В том же ящике с хламом нашел ещё вот такую интересную детальку:

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, ВЧ фильтрСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, ВЧ фильтр на проводе

Это раскрывающееся ферритовое колечко. Было оно найдено в каком то телевизор, где по всей видимости использовалось в качестве фильтра от помех. Штука очень крутая, ведь чтобы его одеть на кабель, не нужно кабель отпаивать и просовывать внутрь, достаточно лишь положить провод внутрь и защёлкнуть кольцо. Это очень экономит время и нервы, особенно если провод не один, а их много.

Вернёмся к теме усилителя. Я изначально понимал, что темброблок на TDA1524A мне не подойдёт, ведь на передней панели корпуса есть место под регулятор средних частот, а микросхема регулирует только низкие и высокие частоты. Но я думал сделать это потом. А пока можно включить усилитель и послушать музыку. Подключил акустику, готовлюсь к прослушиванию и поиску шумов, напрягаю слух, нажимаю на кнопку включения и… БАХ!!! Нет, не взорвалось. Это был щелчок в колонке. Очень громкий и противный, даже лампочка перегрузки моргнула на акустике. Ну да ладно, подумал я, поставлю реле задержки, слушаем шумы. Ставлю громкость на минимум и слышу шипение в динамике. Громкое такое шипение, будто в колонку змея поселилась. Кручу громкость, шипение усиливается, выкручиваю в максимум и… Радио! Оно поймало радио! Это уже перебор! Такое я слушать не буду. Выключаю и опять БАХ! Ну и хлам эта микросхема конечно. Надо делать что-то менее шумящее.

Темброблок

Стал искать схему пассивного трехполосного темброблока. Нашел вот такую:

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, схема регулятора громкости и тембра

Сейчас расскажу про принцип действия. Итак, с помощью регулятора R1 регулируется амплитуда входного сигнала (громкость), далее сигнал идёт на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ). На инвертирующий вход сигнал подается с выхода ОУ через делитель R5/R6, формирующий отрицательную обратную связь. Изменяя номиналы этих резисторов можно изменять коэффициент усиления ОУ (он равен R5:R6 = 45.45). В децибелах это примерно 33. Конденсатор C1 (как и C8) нужен для предотвращения самовозбуждения ОУ. Далее сигнал через разделительный конденсатор C3 идёт на сам темброблок. Он идёт по трём путям: R8 R2 R10 C5, R7 R3 R11 C4, R9 R4 R12. С резисторов R10 R11 R12 исходный сигнал (но с меньшей амплитудой) подается на выход темброблока. А срезанный в определённой полосе частот сигнал с движков переменных резисторов подается на инвертирующий вход второго ОУ, работающего в качестве повторителя. ОУ сравнивает сигнал на инвертирующем выводе с нулём и в зависимости от того, больше нуля он или меньше, выдает положительную или отрицательную полуволну на выход. Та в свою очередь суммируется с сигналом с резисторов R10 R11 R12 и идёт на выход. Так зачем же нужен второй ОУ, если он просто повторяет сигнал на входе? Он нужен для того, чтобы сигнал с резисторов R10 R11 R12 не шёл обратно на движки переменных резисторов. С ним сигнал идёт только в одном направлении, ведь не может же сигнал идти с выхода на вход, а без него образовывался бы замкнутый круг и был бы не темброблок, а просто кучка конденсаторов и резисторов. По сути в данной схеме второй ОУ можно рассматривать, как некий умный диод, пропускающий переменный ток в одном направлении. С его выхода сигнал идёт на регулятор баланса и кнопку тонкомпенсации. Вот, как это выглядит:

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, регулятор баланса и тонкомпенсация

Резистор R5 отвечает за баланс, а кнопка K1 просто подключает сигнальные провода к RC фильтрам НЧ. Таким образом, сделана нехитрая схема тонкомпенсации, обеспечивающая небольшой завал высоких и средних частот. Так как те схемы, которые я видел в интернете, требовали наличия переменных резисторов с отводом от середины (коих у меня естественно нет), да и отверстие под ещё один переменный резистор на передней панели не предусмотрено, я решил применить такое нехитрое решение.

Теперь самое главное – возможные замены. ОУ можно ставить TL072, TL082, NE5532 и другие сдвоенные малошумящие. От номиналов компонентов R8 R2 R10 C5, R7 R3 R11 C4, R9 R4 R12 зависят резонансные частоты темброблока. С указанными номиналами они таковы: НЧ ≈ 100 Гц, СЧ ≈ 2 кГц, ВЧ ≈ 12.5 кГц. Если вы хотите изменить резонансные частоты, вам придётся самим подбирать компоненты. В схеме тонкомпенсации тоже можно производить замены компонентов на другие с целью сместить границу фронта среза в ту или иную сторону. В принципе достаточно просто изменять номинал конденсатора, но и с резисторами можно поколдовать.

Чуть не забыл! Очень важная деталь для настройки усилителя – схема согласования амплитуды на каналах. Делается это крайне просто, вот так:

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки

Это просто два подстроечных резистора, вращением движков которых добиваются одинаковой амплитуды на выходе усилителя. Производится это таким образом: на вход подаётся синусоидальный сигнал, на выход подключается два резистора одинакового сопротивления 4-8 Ом, измеряется напряжение на одном, затем на другом и, в случае расхождения, с помощью балансировки добиваются одинаковой выходной амплитуды.

Оконечные усилители

Вот и дошло дело до оконечных усилителей, в качестве которых я, как говорил ранее, использовал легендарный усилитель Ланзар. Схема классическая, ничего нового я тут не добавлял, так как усилитель и так превосходный по своим характеристикам и звучанию.

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, принципиальная схема Ланзар

Сборка и настройка Ланзара это уже избитая тема, так что особо заострять внимание на ней не хочу. Скажу только пару основных постулатов, относящихся не только к Ланзару, но и к большинству других усилителей.

1. Проверять ВСЕ компоненты перед пайкой (сэкономите кучу нервов и времени)
2. После пайки плату отмыть и проверить на наличие соплей и непропаек
3. Включение производить через страховочную лампу накаливания и от низковольтного источника питания (+-20 – 30 В)
4. Первый запуск производится без нагрузки и с закороченным на землю входом
5. Проверяется постоянка на выходе и нагрев компонентов (греться ничего не должно)
6. Если всё ОК, подключаем колонки, подаём сигнал на вход и слушаем музыку.
7. Ток покоя выставлять при прогретом радиаторе (без радиатора даже не пытайтесь)

Честно говоря, я некоторое время раздумывал, какой усилитель ставить: Ланзар или УМЗЧ на полевых транзисторах ( http://vip-cxema.org/index.php/home/usiliteli-moshchnosti/384-moshchnyj-umzch-na-polevykh-tranzistorakh ). Но потом решил что нет смысла ставить такого монстра с таким низковольтным питанием (+-35 В ему маловато) и поставил Ланзар.

Характеристики и эстетические моменты

В конечном итоге усилитель получился красивым и удобным в эксплуатации. Помимо этого он обладает приличной выходной мощностью и полностью соответствует требованиям разряда Hi-Fi и даже превосходит их. Характеристики его таковы:

  •  Выходная мощность на канал: 100Вт / 4Ом; 150Вт / 2Ом
  •  Коэффициент нелинейных искажений темброблока: 0.003%
  •  Коэффициент нелинейных искажений усилителя: 0.04% (при 90% от максимальной мощности)
  •  Диапазон рабочих частот: 10 – 80000 Гц
  •  Отношение сигнал/шум: >90 дБ
  •  Постоянное напряжение на выходе: 4 мВ
  •  Про нелинейность АЧХ ничего сказать нельзя, так как используется темброблок, с помощью которого всегда можно исправить неравномерность.
  •  Масса готового устройства: 8.5 кг
  •  Внешние размеры: ширина = 430 мм, высота = 115 мм, глубина = 390 мм
  •  Внутренние размеры: ширина = 358 мм, высота = 100 мм, глубина = 378 мм

Теперь немного про внешний вид. Усилитель имеет строгий черный корпус, передняя панель выполнена из монолитной алюминиевой плиты толщиной 6.5 мм, ручки регулировки гармонично вписываются в дизайн, а свет синего светодиода не только успокаивает, но и символизирует плавность и глубину звучания. Да и вообще, нравится мне синий цвет. Задняя панель оснащена восьмью красивыми позолоченными входными разъёмами типа “тюльпан” и четырьмя красными клеммами выходных разъёмов: плюс и минус на каждый канал (чёрных не было). Так же есть разъем питания под стандартный компьютерный кабель и удобный откручивающийся предохранитель. Кстати многие могли заметить ещё один регулятор на передней панели. Это селектор входов (их тут 8, а каналов 2). Я посчитал, что дешевле купить селектор в Китае, чем делать самому, ведь готовый стоит 550 рублей, а один галетный переключатель может стоить до 800 рублей. Селектор я уже заказал и, когда он ко мне приедет, обязательно его установлю, а пока задействован только один вход.

Вот фотки готового устройства

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, компоновка усилителяСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, компоновка усилителя

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, компоновка усилителяСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, компоновка усилителя

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, усилитель в сбореСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, вид сзади

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, вид сзадиСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, усилитель в работе

Создание мощного усилителя, пробы и ошибки, усилитель в работеСоздание мощного усилителя, пробы и ошибки, готовый усилитель


В общем, это всё, о чём я хотел поведать. Надеюсь, этот материал оказался вам полезным, или хотя бы интересным. Все платы и схемы можно скачать в общем архиве проекта. Если остались вопросы, можете задавать их на форум VIP-CXEMA.ORG или мне на почту Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Дмитрий4202 

 
 
 
 
Дизайн :

Arduino

Программаторы

Радиоконструкторы

Прочее...