Wzmacniacz słuchawkowy.pdf

Wzmacniacz słuchawkowy

kit AVT−471

Coú dla audiofilÛw.

Wzmacniacz s³uchawkowy

o niezbyt prostej

i niestandardowej konstrukcji,

charakteryzuje siÍ doskona³ymi

parametrami ods³uchowymi.

Mamy nadziejÍ, øe

zainteresuje wielu naszych

CzytelnikÛw, a†szczegÛlnie

mi³oúnikÛw dobrej i g³oúnej

muzyki.

Uk³ad wzmacniacza s³uchaw-

kowego zawiera 4†wzmacniacze

operacyjne i†4†komparatory. W†to-

rze wzmacniacza sygna³u fonicz-

nego pracuje kostka U1 obs³ugu-

j¹ca jednoczeúnie oba kana³y ste-

reo. WartoúÊ wzmocnienia wynosi

10V/V (czyli 20dB). Moøna je

zmieniÊ przez wymianÍ rezysto-

rÛw R5 i†R15 (ze wzglÍdÛw prak-

tycznych, dalszy opis ograniczy

siÍ tylko do elementÛw kana³u

lewego - w†kanale prawym nume-

racja podzespo³Ûw biernych za-

czyna siÍ cyfr¹ 1).

Wzmacniacze wejúciowe pracu-

j¹ w konfiguracji nieodwracaj¹cej,

co oznacza, øe sygna³ po wzmoc-

nieniu ma zachowan¹ fazÍ, a przy

okazji stosunkowo duø¹ impedan-

cjÍ wejúciow¹ ok. 200k

napiÍcie moøe byÊ jeszcze wiÍk-

sze o†jakieú 40mV - jeúli uwzglÍd-

niÊ wejúciowe napiÍcie niezrÛw-

nowaøenia wzmacniacza operacyj-

nego U1.

Teoretycznie, kilkadziesi¹t mV

napiÍcia DC na wyjúciu s³uchaw-

kowym nie jest groüne, jednak

membrana pozostaje wtedy wy-

chylona w†jedn¹ stronÍ od po³o-

øenia rÛwnowagi. Wp³ywa to na

inn¹ dynamikÍ wychyleÒ dla kaø-

dej z†po³Ûwek sygna³u. PrzedsiÍ-

wziÍte úrodki zaradcze odznaczaj¹

siÍ prostot¹ i†skutecznoúci¹ zara-

zem. NapiÍcie z†wyjúcia U1 jest

podawane przez rezystor R6 na

wejúcie odwracaj¹ce wzmacniacza

operacyjnego U2. Ten porÛwnuje

je z†potencja³em masy (wejúcie

nieodwracaj¹ce) i†wypracowuje

sygna³ b³Ídu, ktÛry przez rezystor

R1 trafia w†przeciwfazie bezpo-

úrednio na wejúcie U1. Konfigu-

racja U2 przypomina formalnie

integrator, ktÛrego jedynym tutaj

zadaniem jest dok³adne odfiltro-

wanie sk³adowych zmiennych na-

piÍcia.

Elementy R6 w†po³¹czeniu z†C1

tworz¹ dolnoprzepustowy filtr

o†czÍstotliwoúci ciÍcia leø¹cej g³Í-

boko w†zakresie infradüwiÍkÛw.

C1 zapewnia bardzo silne ujemne

sprzÍøenie zwrotne, co powoduje

wyrÛwnanie charakterystyki

. Kaødy

z†torÛw jest objÍty dzia³aniem

tzw. DC SERVO na dwÛch wzmac-

niaczach operacyjnych z†wejúcia-

mi FET, wchodz¹cych w†sk³ad

koúci U2. Cel zastosowania tej

pÍtli jest jeden: minimalizacja

sk³adowej sta³ej na przetworniku

elektroakustycznym (tu: s³uchaw-

ce). Pr¹d polaryzuj¹cy wejúcia

uk³adu U1, o†wartoúci 60nA, po-

woduje odk³adanie siÍ na R2

napiÍcia 14mV. Po wzmocnieniu

przez U1 (1+ R5/R4-krotnie) otrzy-

muje siÍ na wyjúciu aø 140mV.

W†niekorzystnym przypadku to

Elektronika Praktyczna 10/98

P R O J E K T Y

Wzmacniacz słuchawkowy

w†pasmie przepustowym (zakres

napiÍÊ wolnozmiennych i†sta³ych),

a†takøe minimalizuje szumy (ter-

miczne i†wybuchowe) wzmacnia-

cza U2. Duøa wartoúÊ rezystancji

R1 sprawia, øe napiÍcie niezrÛw-

nowaøenia U2 nie jest wzmacnia-

ne przez U1, a†ewentualne (nie-

wielkie) napiÍcia niepoø¹dane na

wyjúciu U2 (z wyj¹tkiem napiÍÊ

b³Ídu) zostaj¹ st³umione w†sto-

sunku jeden do paru tysiÍcy -

jeúli uwzglÍdniÊ rezystancjÍ stop-

nia steruj¹cego rzÍdu pojedyn-

czych kiloomÛw.

Uk³ady scalone U3 i†U4 pe³ni¹

dwie funkcje. Przede wszystkim

realizuj¹ wstÍpne obci¹øenie wyjúÊ

U1 pr¹dem o†sta³ym natÍøeniu

5mA, co zapewnia dla napiÍÊ do

1100mV (wartoúÊ skuteczna) pracÍ

wzmacniacza U1 w†czystej klasie

A†(przy za³oøeniu, øe obci¹øenie

stanowi¹ 300

odwracaj¹cych -8V. Jeúli ujemna

po³Ûwka sygna³u w†dowolnym ka-

nale przekroczy tÍ wartoúÊ - od-

powiedni komparator roz³aduje

kondensator C21 i†zapali diodÍ

LED D20. Czas jej úwiecenia okreú-

la iloczyn R21, C21. Wyjúcia

komparatorÛw LM393 s¹ typu

ìotwarty kolektorî, dlatego moøna

je ³¹czyÊ rÛwnolegle.

Realizacja obci¹øaj¹ca wzmac-

niacze wejúciowe ürÛde³ pr¹do-

wych odbiega od standardowej.

Stabilnym ürÛd³em napiÍcia od-

niesienia s¹ same komparatory.

Pr¹dy wejúÊ wynosz¹ dok³adnie

25nA. WartoúÊ ta jest gwaranto-

wana w†doúÊ szerokim zakresie

temperatur. Pr¹dy z†2 wejúÊ od-

wracaj¹cych sumuj¹ siÍ na rezys-

tancji R20, na ktÛrej nastÍpuje

zamiana pr¹du na napiÍcie rÛwne

50mV.

Czujnikiem wyjúciowego pr¹du

5mA jest rezystor R9 (i odpowied-

nio R19), w³¹czony szeregowo

z†ujemnym wyprowadzeniem zasi-

lania (pin4). Pr¹d zasilania kaødej

z†koúci, zawieraj¹cej po 2†jedna-

kowe komparatory, wynosi 0,4mA

i†niewiele zaleøy od napiÍcia za-

silania. Wejúcie nieodwracaj¹ce

po³¹czono takøe z†pinem 4†i†kom-

). Wskazuje na to

stosunkowo duøe wzmocnienie na-

piÍciowe oraz stosunkowo duøe

napiÍcia zasilaj¹ce (±10V). Uk³ad

zaprojektowano z†pieczo³owitoú-

ci¹, jak¹ siÍ zwykle wk³ada

w†urz¹dzenia do w³asnego uøyt-

ku. St¹d tych kilka nieszablono-

wych rozwi¹zaÒ, s³uø¹cych

ìwyciúniÍciuî maksymalnej jakoú-

ci z†prywatnych s³uchawek HD-

540 Reference (firmy SENNHEI-

SER).

Warto podkreúliÊ s³yszalny

wp³yw rezystancji wyjúciowej

wzmacniacza na rÛwnowagÍ to-

naln¹ s³uchawek. Nigdzie siÍ

o†tym nie pisze, ale kaødy moøe

siÍ przekonaÊ, jak zmienia siÍ

brzmienie w†powi¹zaniu z†wartoú-

ci¹ rezystorÛw R8 i†R18. OtÛø

wszystkie dobre s³uchawki (w

przeciwieÒstwie do zestawÛw

g³oúnikowych) s¹ kon-

struowane przy za³oøe-

niu istnienia okreúlonej

rezystancji wyjúciowej

wzmacniacza. Niestety

producenci s³uchawek

jej nie specyfikuj¹ (po-

dobnie zreszt¹ jak pro-

ducenci wzmacniaczy).

Moøna wyodrÍbniÊ

3†przes³anki przemawia-

j¹ce za obecnoúci¹ re-

zystorÛw na wyjúciu s³u-

chawkowym. Mocne

ìpieceî, zasilane napiÍ-

ciami ponad ±50V, maj¹

rezystory o†wartoúci kil-

kuset omÛw. Tu liczy

siÍ parametr dopuszczal-

nej mocy s³uchawek,

ktÛra dla wiÍkszoúci mo-

deli nie przekracza

500mW. Z†drugiej stro-

ny, takøe ma³e wzmac-

niacze posiadaj¹ rezysto-

ry s³uchawkowe, ponie-

waø sama budowa wty-

ku JACK powoduje, iø

podczas umieszczania go

w†gnieüdzie wystÍpuje

chwilowe zwarcie miÍ-

s³uchawki). Dla

niøszych impedancji, punkt przej-

úcia z†klasy A†w†klasÍ AB kom-

plementarnego wtÛrnika stopnia

wyjúciowego U1, przesuwa siÍ

oczywiúcie w†dÛ³.

Drug¹ funkcj¹ komparatorÛw

1/2U3 i†1/2U4 jest wykrycie prze-

sterowania. Dzielnik napiÍciowy

R23 + R24 ustala na wejúciach

Rys. 1. Schemat elektryczny układu.

Elektronika Praktyczna 10/98

parator wyrÛwnuje rÛønicÍ napiÍÊ

na swoich wejúciach wprowadza-

j¹c w†stan przewodzenia wyjúcio-

wy tranzystor. Tym sposobem na-

piÍcie na R9 (a zatem i†pr¹d)

utrzymywane jest stale na jedna-

kowym poziomie.

Uk³ad jest optymalizowany pod

k¹tem wysokoomowych s³ucha-

wek (o impedancji wiÍkszej lub

rÛwnej 150

Wzmacniacz słuchawkowy

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej.

(komparatory stanowi¹ przecieø

szczegÛlny ich rodzaj).

Montaø proponujÍ zacz¹Ê od

elementÛw dyskretnych: rezysto-

rÛw, kondensatorÛw i†tranzysto-

rÛw (s¹ tylko 2). Diody D21 i†D22

s¹ opcjonalne. Ich obecnoúÊ nie

wp³ywa w†øaden sposÛb na

düwiÍk. Rezygnuj¹c z†D21 i†D22

naleøy zast¹piÊ je zworami.

Wszystkie elementy musz¹ byÊ

dobrej jakoúci. Rezystory powinny

mieÊ moc 0,25W i†zmierzon¹ war-

toúÊ. WzglÍdne rÛønice rezystancji

w†obu kana³ach mog¹ osi¹gaÊ co

najwyøej 1%. Cztery kondensatory

100pF s³uø¹ do absorbowania ³a-

dunkÛw elektrostatycznych pod-

czas pod³¹czania wtykÛw do

wzmacniacza.

G³Ûwny uk³ad U1 typu 4556

mieúci w†sobie 2†wysokopr¹dowe,

bipolarne wzmacniacze audio.

Kaødy z†nich zdolny jest emito-

waÊ do 120mA oraz przyjmowaÊ

do 330mA pr¹du (wartoúci zmie-

rzone).

Jasne jest, øe rozmiary obudo-

wy nie pozwol¹ na pracÍ ci¹g³¹

z†takimi pr¹dami, lecz akurat pa-

suje to idealnie do wzmacniania

rzeczywistych sygna³Ûw muzycz-

nych. Trudno jest mi poleciÊ jakiú

zamiennik, zw³aszcza øe nie mam

doúwiadczeÒ z†innymi uk³adami.

W†razie koniecznoúci znalezienia

odpowiednika naleøy kierowaÊ siÍ

czterema kryteriami:

- technologia bipolarna;

- pr¹d wyjúciowy powyøej 80mA;

- napiÍcie szumÛw (odniesione do

wejúcia) poniøej 12nV/

pracuj¹ i†diody LED D21, D22 nie

úwiec¹. Podanie minusa zasilania

na ktÛrykolwiek z†rezystorÛw R7

lub R17 (od strony wejúÊ kompa-

ratorÛw) zapali na 1†sekundÍ LED

D20.

Teraz naleøy wlutowaÊ R1 oraz

R11 i†zmierzyÊ napiÍcie sta³e na

obu wyjúciach U1 - powinno

zmaleÊ do wartoúci z†przedzia³u

±5mV. NastÍpnie naleøy usun¹Ê

zworÍ z†R20. Zapal¹ siÍ D21

i†D22, a†pr¹d zasilania wzroúnie

o†9 - 11mA. Na R9 (i R19) spadek

napiÍcia bÍdzie wynosi³ 50 -

60mV. Jeúli tak jest, to ürÛd³a

pr¹dowe pracuj¹ poprawnie

i†wzmacniacz s³uchawkowy jest

gotowy do testÛw ods³uchowych.

Przedtem naleøy skontrolowaÊ, dla

jakiego poziomu wysterowania

wejúcia zapala siÍ dioda úwiec¹ca

D20. Jest to punkt bliski obcina-

niu sygna³u.

Za regulator g³oúnoúci moøe

pos³uøyÊ ìaudiofilski potencjometr

stereofonicznyî, opublikowany

w†lutowej EP. WartoúÊ impedancji

wejúciowej niniejszego wzmacnia-

cza spe³nia wymagania potencjo-

metru DS1802. Wiele przyjemnoú-

ci ze s³uchania na dobrych s³u-

chawkach øyczy autor.

Andrzej Kowalczyk, AVT

. Niskoomowe wy-

magaj¹ niøszych napiÍÊ dla uzys-

kania tej samej mocy. Odpowied-

ni rezystor tworzy po prostu

dzielnik napiÍcia z†rezystancj¹

cewki i†uøyteczny zakres poten-

cjometrycznej regulacji g³oúnoúci

nie ulega wyraünemu zawÍøeniu.

Z†powyøszych wzglÍdÛw trud-

no jest w†skali bezwzglÍdnej oce-

niÊ brzmienie s³uchawek z†kon-

kretnym wzmacniaczem. W†prak-

tyce pocieszeniem niech bÍdzie

fakt, øe s³uchawki obok ewiden-

tnych wad (skrÛcona panorama

i†wyp³ywaj¹ca st¹d b³Ídna lokali-

zacja pozornych ürÛde³ düwiÍku)

zapewniaj¹ i†tak lepsz¹ rÛwnowa-

gÍ tonaln¹ - zw³aszcza w†obszarze

tonÛw úrednich - niø czÍúÊ absur-

dalnie drogich zestawÛw pod³ogo-

wych.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R11: 10M

, 2%

R3, R13, R22: 1k

Hz;

- spoczynkowy pobÛr pr¹du do

10mA.

U1 musi byÊ bezpoúrednio wlu-

towany w†p³ytkÍ (podstawka

zwiÍkszy opornoúÊ termiczn¹ obu-

dowy). Pozosta³e uk³ady mog¹ byÊ

w†podstawkach, choÊ ogÛlnie nie

jest to zalecane w†technice Hi-Fi

- i†sam teø to odradzam.

Uruchomienie najlepiej prze-

prowadziÊ etapami. Rezystory R1

i†R11 nie musz¹ byÊ jeszcze wlu-

towane, a†R20 trzeba zewrzeÊ. Po

w³¹czeniu zasilania ca³kowity po-

bÛr pr¹du nie przekracza 10mA.

NapiÍcie niezrÛwnowaøenia na

pinie 1†i†pinie 7†U1 powinno

mieúciÊ siÍ w†granicach -100..-

200mV. Spadek napiÍcia na R9

nie powinien przekraczaÊ 5mV

(wzglÍdem ujemnego bieguna za-

silania). èrÛd³a pr¹du jeszcze nie

, 2%

R5, R15, R24: 11k

, 2%

Ω

R7, R17, R23: 100k

R8, R18: 75

/O,5W (patrz − tekst)

, 2%

R20, R21: 1M

Ω

Kondensatory

C1, C11, C21: 470nF/63V

(dokładnie dobrać pojemność)

C2, C12, C3, C13: 100pF

C20: 100nF/63V

C22, C23: 47

Montaø i†uruchomienie

Widok p³ytki drukowanej

przedstawiono na wk³adce we-

wn¹trz numeru. Widok rozmiesz-

czenia elementÛw na p³ytce przed-

stawiono na rys. 2 .

Wszystkie uk³ady scalone maj¹

jednakow¹ liczbÍ wyprowadzeÒ.

Funkcje wyprowadzeÒ s¹ rÛwnieø

takie same. Odmienna jest tylko

budowa wewnÍtrzna i†przeznacze-

nie wzmacniaczy operacyjnych

F/16V (zalecane

tantalowe)

Półprzewodniki

T1: BS250

T2: BC547

D20: LED czerwona

D21, D22: LED zielone/żółte

U1: 4556 (patrz − tekst)

U2: TL062

U3, U4: LM393 (LM2903)

Elektronika Praktyczna 10/98

dzy kana³ami (zwarcie trwa przy

niedok³adnym w³oøeniu wtyku).

Trzeci¹ przes³ank¹ jest d¹øenie

producentÛw wzmacniaczy do ob-

s³uøenia wszystkich s³uchawek

dostÍpnych na rynku - o†impe-

dancji 30..600

Ω

R2, R12: 240k

R4, R14: 1,2k

R6, R16: 1M

R9, R19: 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: