Встраиваем усилитель для колонок в компьютер. Как сделать очень мощные колонки для компьютера — схема усилителя Аудио усилитель для колонок своими руками

Любят мои детишки компьютер погонять.. И вот в один прекрасный день компьютерные колонки полыхнули синим пламенем, в связи с чем стали у меня периодически пропадать наушники. А так как детей двое, своих наушников я практически не видел. Долго так продолжаться не могло и тогда сообщил им: «я что нибудь придумаю с колонками».

Используемые инструменты: паяльник, пассатижи, бокорезы, шуруповёрт, сверло 8мм, многожильные провода, припой, винтовые контакты, плата усилителя.

Было решено не покупать новые, а приспособить не используемые задние колонки от ресивера 5.1. Но к ним необходим усилитель. Готового усилителя нет. Откопал в закромах давно купленную на Алиэкспресс плату с усилителем класса D - долго лежал, ждал своего часа.

Характеристики усилителя, указанные производителем:
- усилитель класса D;
- напряжение питания 9-14В;
- высокая чувствительность;
коэффициент нелинейных искажений:
- 0,1%, 9Вт, 4Ом;
- 0,1%, 6Вт, 8Ом;
- 10%, 15ВТ, 4Ом;
- 10%, 10Вт, 8Ом;
- КПД 84%, 15Вт, 4Ом;
- КПД 90%, 10Вт, 8Ом;
- защита от перенапряжений;
- защита от перегрузок;
- защита от превышения температуры.
Размеры: 90x53 мм.

Шаг 1.
Размещение платы усилителя в корпусе компьютера
Сначала предполагался отдельный корпус с блоком питания, но в процессе от этой мысли отказался и решил разместить усилитель прямо в компьютере. Питание будем брать от блока питания компьютера, благо там есть +12 v. Теперь вопрос: куда и как закрепить плату усилителя в корпусе компьютера. В моём случае решил закрепить усилитель на дне корпуса, поближе к источнику звукового сигнала. Стойки сделал из винтов с надетыми трубочками. От сверления корпуса отказался по причине образования при сверлении металлических стружек, которые могут что нибудь замкнуть. Приклеил стойки к корпусу термоклеем.

Шаг 2.
Делаем контакты для подключения колонок
Для подключения колонок нашёл винтовые контакты от какого-то старого прибора. Разместил их на заглушке для PCI слота компьютера. Для этого разметил и просверлил в заглушке четыре отверстия диаметром 8 мм. Прикрутил контакты. Вставил на место и закрепил заглушку.

Шаг 3.
Электрические подключения
Оставалась проблема откуда брать звуковой сигнал. В мануале материнской платы вычитал где на ней есть звуковой выход.

Усилитель чувствительный, при подключении на прямую на минимальной громкости слышны помехи от работающего компьютера. Так как у усилка нет регулировки уровня входного сигнала нужно поставить на вход переменный резистор. Вместо этого я спаял делитель напряжения как на схеме.

Усилитель. Под этим словом большинство людей понимают обычную коробку с парой регуляторов и кнопок. Новички в электронике уже представляют, что это такая плата с микросхемой, а более опытные радиолюбители знают, что за аббревиатурой УНЧ скрывается чуть ли не десяток отдельных модулей — селектор входа, предусилитель, блок питания, модули защит и плавного пуска, система ДУ и собственно сам усилитель мощности звука. Всё это вы сможете увидеть на нескольких десятках фотографий далее и может быть захотите даже повторить.

Более-менее хороший усилитель приличной для дома мощности можно изготовить на бюджетной tda2050 (60 Вт), или если есть старый блок питания компьютера, можете сделать усилитель 4×40 Вт на tda8571J (с питанием от напряжения около 12 В будет 4×30 Вт), микросхема эта представляет собой законченную систему, требуется всего 3 резистора, 3 конденсатора и 2 диода, стоимость оконечника всего 600 рублей и на наш взгляд, это один из лучших вариантов самодельного УМЗЧ.

Но если к качеству предъявляются особые требования, придётся делать схему посложнее… Недавно мы представили , сегодня пришло время для самого звукового усилителя.

Модули самодельного аудиокомплекса

Усилитель имеет:

• четыре аналоговых линейных входа;
• один корректирующий вход для проигрывателя;
• выход на АС;
• выход на наушники;
• выход дистанционного управления (RC5);
• управление звуком и баланс отключаемые функцией Direct;
• регулятор громкости с мотором;
• индикатор активного входа и прикрепленных функций;
• четыре гнезда, в том числе одно с клеммами питания.

Селектор входа сделан на небольших реле, это простое и эффективное решение, обеспечивающее минимальные искажения сигналов. На той же самой плате установлен фоно-корректор предусилитель с пассивной коррекцией, реализованный на операционных усилителях; блок питания предварительного усилителя со стабилизаторами LM317 и LM337.

Модуль регулировки громкости, помимо базового элемента, который представляет собой потенциометр с двигателем, также содержит систему управления двигателем потенциометра; звуковой буфер, реализованный на полевых транзисторах, система Contour, активируемая реле, а также другие электромагнитные реле, которые отключают управление тембром и балансом (функция Direct).

Схема регулятора тембров была взята из решений Marantz . Это активная коррекция, сделанная на операционных усилителях. Кроме того, этот модуль был дополнен контроллером баланса громкости.

Усилители мощности выполнены в виде отдельных блоков для отдельных каналов. Их схема была основана на проверенном годами проекте. Платы УМЗЧ были оснащены выпрямителями и фильтрующими конденсаторами. В усилителях мощности решено было отказаться от токовых систем защиты. На отдельной плате рядом с разъемами динамиков есть предохранители, которые и защищают динамики от чрезмерного тока.

Усилитель оснащен дополнительным УНЧ для наушников, независимым от главного усилителя мощности. При прослушивании через наушники клеммы питания УМЗЧ отключаются. Применяемый усилитель для наушников целиком выполнен на дискретных элементах.

Усилитель управляется микроконтроллером из семейства AVR — AtMega8515. Он отвечает за управление устройством и сигнализацию рабочего состояния. Он также используется для управления другими компонентами устройства через разъем управления на задней панели.

Усилитель оснащен функцией Sleep, и после завершения обратного отсчета он отправляет сигнал выключения на подключенные устройства. Всё может управляться с помощью локальной клавиатуры или удаленно, используя соответствующие команды пульта дистанционного управления, работающие кодом RC5.

Три трансформатора используются для питания всего домашнего усилителя. Два по 120 ВА обеспечивают питание усилителей мощности, они переключаются в релейный режим, который также активирует специальный разъем питания на задней панели усилителя. Реле отключается в режиме ожидания, но включается в активном режиме, хотя оно отключается при прослушивании через наушники.

Маленький трансформатор 15 ВА подает питание на систему управления усилителем, и во время активной работы активирует реле, через которое контакты напряжения подаются на блок питания, питающий весь предварительный усилитель, а также усилитель наушников.

Сборка усилителя в корпусе

Проект можно разделить на отдельные блоки:

1. модуль селектора входов с предварительным усилителем RIAA и источником питания для предусилителя;
2. регулятор громкости с буфером;
3. блок управления тембрами и балансом;
4. два отдельных силовых оконечника;
5. усилитель для наушников;
6. цифровой модуль управления.

Корпус был готовый, к оригинальной наружной передней панели прикручен алюминиевый лист, в котором сделаны требуемые отверстия, затем приклеены напечатанные на фольге надписи, после чего покрыто прозрачным лаком. На внутренней части передней панели установлены модуль управления, клавиатура, усилитель для наушников и регуляторы.

Технические характеристики УЗЧ

При реальных измерениях усилитель достиг таких параметров:

• выходная мощность 2 х 53 Вт
• частотная характеристика 5 Гц — 330 кГц
• внутреннее сопротивление 0,15 Ом.

Естественно всё это можно упростить, удалив цифровое управление и блок ДУ, исключив отдельный усилитель на наушники, снимая сигнал через резисторный делитель с основного, упростив питание, индикацию и так далее, но цель была сделать всё по высшему разряду, так что тут не место))

Купив хороший ноутбук или крутой телефон, мы радуемся покупке, восхищаясь множеством функций и скоростью работы устройства. Но стоит подключить гаджет к динамикам, чтобы послушать музыку или посмотреть фильм, мы понимаем, что звук производимый устройством, как говорится «подкачал». Вместо полноценного и чистого звучания, мы слышим невразумительный шёпот с фоновым шумом.

Но не стоит расстраиваться и ругать производителей, проблему со звуком можно решить самостоятельно. Если вы немного разбираетесь в микросхемах и умеете хорошо паять, то вам не составит труда сделать собственный усилитель звука. В нашей статье мы расскажем как сделать усилитель звука для каждого типа устройства.

На первоначальном этапе работы по созданию усилителя, вам необходимо найти инструменты и купить комплектующие детали. Схема усилителя изготавливается на печатной плате при помощи паяльника. Для создания микросхем используйте специальные паяльные станции, которые можно купить в магазине. Использование печатной платы позволяет сделать устройство компактным и удобным в эксплуатации.

Не забывайте об особенностях компактных одноканальных усилителей на основе микросхем серий TDA, основным из которых является выделение большого количества тепла. Поэтому постарайтесь при внутреннем устройстве усилителя, исключить соприкосновение микросхемы с другими деталями. Для дополнительного охлаждения усилителя, рекомендуется использовать радиаторную решётку для отвода тепла. Размер решётки зависит от модели микросхемы и мощности усилителя. Заранее спланируйте место для теплоотвода в корпусе усилителя.
Ещё одной особенностью самостоятельного изготовления усилителя звука, является низкое потребление энергии. Это в свою очередь позволяет использовать усилитель в автомобиле подключив его к аккумулятору или в дороге, используя питание от батареи. Упрощённые модели усилителя, требуют напряжения тока всего лишь в 3 вольта.

Если вы начинающий радиолюбитель, то для более удобной работы, рекомендуем вам воспользоваться специальной компьютерной программой - Sprint Layout. С помощью этой программы вы сможете самостоятельно создавать и просматривать схемы на компьютере. Учтите, что создание собственной схемы имеет смысл, только в том случаи если вы имеете достаточный опыт и знания. Если вы неопытный радиолюбитель, то пользуйтесь уже готовыми и проверенными схемами.

Ниже мы приведём схемы и описания разных вариантов усилителя звука:

Усилитель звука для наушников

Усилитель звука для портативных наушников обладает не большой мощностью, но потребляет очень мало энергии. Это немаловажный фактор для мобильных усилителей которые питаются от батареек. Также на устройство можно поместить разъём, для питания от сети через адаптер 3 вольта.

Для изготовления усилителя для наушников вам понадобятся:

• Микросхема TDA2822 или аналог KA2209.
• Схема сборки усилителя.
• Конденсаторы 100 мкФ 4 штуки.
• Гнездо для штекера наушников.
• Разъём для адаптера.
• Примерно 30 сантиметров медного провода.
• Теплоотводящий элемент (для закрытого корпуса).

Усилитель изготавливается на печатной плате или навесным монтажом. Не используйте в данном виде усилителя импульсный трансформатор, поскольку он может создавать помехи. После изготовления, данный усилитель способен обеспечить мощный и приятный звук с телефона, плеера иди планшета.
Ещё с одним вариантом самодельного усилителя для наушников, вы можете ознакомится в видеоролике:

Усилитель звука для ноутбука

Усилитель для ноутбука собирается в тех случаях, если мощности встроенных в него динамиков не хватает для нормального прослушивания, или если динамики вышли из строя. Усилитель должен быть рассчитан на внешние динамики до 2 ватт и сопротивление обмоток до 4 Ом.

Для сборки усилителя вам потребуются:

• Печатная плата.
• Микросхема TDA 7231.
• Блок питания на 9 вольт.
• Корпус для размещения компонентов.
• Конденсатор неполярный 0,1 мкФ - 2 штуки.
• Конденсатор полярный 100 мкФ - 1 штука.
• Конденсатор полярный 220 мкФ - 1 штука.
• Конденсатор полярный 470 мкФ - 1 штука.
• Резистор постоянный 10 Ком - 1 штука.
• Резистор постоянный 4,7 Ом - 1 штука.
• Выключатель двухпозиционный - 1 штука.
• Гнездо для входа на громкоговоритель - 1 штука.

Порядок сборки определяется самостоятельно в зависимости от схемы. Радиатор охлаждения должен быть такого размера, чтобы рабочая температура внутри корпуса усилителя не превышала 50 градусов по Цельсию. Если вы планируете использовать устройство вне помещения, то для него необходимо изготовить корпус с отверстиями для циркуляции воздуха. Для корпуса можно использовать пластиковый контейнер или пластмассовые коробки из под старой радиоаппаратуры.
Визуальную инструкцию вы можете посмотреть в видеоролике:

Усилитель звука для автомагнитолы

Данный усилитель для автомагнитолы собран на микросхеме TDA8569Q, схема не сложная и очень распространённая.

Микросхема имеет следующие заявленные характеристики:

• Входная мощность 25 ватт на канал в 4 Ом и 40 ватт на канал в 2 Ом.
• Напряжение питания 6-18 вольт.
• Диапазон воспроизводимых частот 20-20000 Гц.

Для использования в автомобиле, к схеме необходимо добавить фильтр от помех, которые создаются генератором и системой зажигания. Микросхема также имеет защиту от короткого замыкания на выходе и перегрева.

Сверяясь с представленной схемой произведите закупку необходимых компонентов. Далее нарисуйте печатную плату и просверлите в ней отверстия. После этого протравите плату хлорным железом. В заключении лудим и начинаем припаивать компоненты микросхемы. Учтите что дорожки питания лучше покрыть более толстым слоем припоя, чтобы не было просадок по питанию.
На микросхему нужно установить радиатор или организовать активное охлаждение с помощью куллера, иначе при повышенной громкости усилитель будет перегреваться.
После сборки микросхемы, необходимо изготовить фильтр для питания по приведённой ниже схеме:

Дроссель в фильтре мотается в 5 витков, проводом сечением 1-1,5 мм., на феритовом кольце диаметром 20 мм.
Также данный фильтр можно использовать если ваша магнитола ловит «наводки».
Внимание! Будьте внимательны и не перепутайте полярность питания, иначе микросхема сгорает моментально.
Как сделать усилитель для стерео сигнала, вы также можете узнать из видео:

Усилитель звука на транзисторах

В качестве схемы для транзисторного усилителя используйте схему приведённую ниже:

Схема хоть и старая но имеет массу поклонников, по следующим причинам:

• Упрощённый монтаж из-за малого количества элементов.
• Нет необходимости перебирать транзисторы в комплементарные пары.
• 10 ватт мощности, с запасом хватает для жилых комнат.
• Хорошая совместимость с новыми звуковыми картами и проигрывателями.
• Отличное качество звука.

Начните сборку усилителя с питания. Разделите два канала для стерео двумя вторичными обмотками идущими от одного трансформатора. На макете сделайте мосты на диодах Шоттки для выпрямителя. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме, мощности 2 Вт будет достаточно.

Переходим к плате усилителя. Всё, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторах. Резисторы R1, R2 и R6 лучше сначала поставить подстроечными, после всех регулировок выпаять, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с аналогичным сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям - с помощью R6 выставляется, чтобы напряжение между X и нулём было ровно половиной от напряжения +V и нулём. Затем с помощью R1 и R2 выставляется ток покоя - ставим тестер на измерение постоянного тока и измеряем ток в точке входа плюса питания. Ток покоя усилителя в классе А максимальный и по сути, в отсутствие входного сигнала, весь уходит в тепловую энергию. Для 8-омных колонок этот ток должен быть 1.2 А при напряжении 27 вольт, что означает 32.4 ватта тепла на каждый канал. Поскольку выставление тока может занять несколько минут, то выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются.
При регулировке и занижении сопротивления усилителя может вырасти частота среза НЧ, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0.5 мкф, а 1 или даже 2 мкф в полимерной плёнке. Считается что данная схема не склонна к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землёй ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0.1 мкф. Предохранители нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой вход схемы.
Хорошей идеей будет использование термопасты для максимального контакта между транзистором и радиатором.
Теперь несколько слов о корпусе. Размер корпуса задаётся радиаторами - NS135-250 по 2500 квадратных сантиметров на каждый транзистор. Сам корпус делается из оргстекла или пластмассы. Собрав усилитель, прежде чем начать наслаждаться музыкой, необходимо для минимизации фона правильно развести землю. Для этого присоедините СЗ к минусу входа-выхода, а остальные минуса выведите на «звезду» возле конденсаторов фильтра.

Примерная стоимость расходных материалов для транзисторного усилителя звука:

• Конденсаторы фильтра 4 штуки - 2700 рублей.
• Трансформатор - 2200 рублей.
• Радиаторы - 1800 рублей.
• Выходные транзисторы - 6-8 штук 900 рублей.
• Мелкие элементы (резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды) около - 2000 рублей.
• Разъёмы - 600 рублей.
• Оргстекло - 650 рублей.
• Краска - 250 рублей.
• Плата, провода, припой около - 1000 рублей

В итоге получается сумма - 12100 рублей.
Также вы можете посмотреть видеоролик по сборке усилителя на германиевых транзисторах:

Ламповый усилитель звука

Схема простого лампового усилителя состоит из двух каскадов - предварительный усилитель на 6Н23П и усилитель мощности на 6П14П.

Как видно из схемы, оба каскада работают в триодном включении, а анодный ток ламп близок предельному. Токи выстраиваются катодными резисторами - 3мА для входной и 50мА для выходной лампы.
Детали используемые для лампового усилителя должны быть новыми и высокого качества. Допустимое отклонение номиналов резисторов может составлять плюс-минус 20%, а ёмкости всех конденсаторов можно увеличить в 2-3 раза.
Фильтрующие конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не меньше 350 вольт. На такое же напряжение должен быть рассчитан и межкаскадный конденсатор. Трансформаторы для усилителя могут быть обычными - ТВ31-9 или более современный аналог - TWSE-6.

Регулятор громкости и баланса стерео на усилитель лучше не устанавливать, поскольку данные регулировки можно сделать в самом компьютере или плеере. Входная лампа выбирается из - 6Н1П, 6Н2П, 6Н23П, 6Н3П. В качестве выходного пентода применяют 6П14П, 6П15П, 6П18П или 6П43П (с увеличенным сопротивлением катодного резистора).
Даже если у вас имеется работающий трансформатор, для первого включения лапового усилителя лучше использовать обычный трансформатор с выпрямителем на 40-60 ватт. Только после успешного испытания и настройки усилителя можно установить импульсный трансформатор.
Гнёзда для штекеров и кабелей используйте стандартные, для подключения динамиков лучше установить «педальки» на 4 контакта.
Корпус для лапового усилителя обычно делают из оболочки старой техники или кейсов системных блоков.
Ещё один вариант лампового усилителя вы можете посмотреть в видеоролике:

Классификация усилителей звука

Чтобы вы могли определить к какому классу усилителей звука принадлежит собранное вами устройство, ознакомьтесь с приведённой ниже классификацией УМЗЧ:

• • Класс А - усилители этого класса работают без отсечки сигнала на линейном участке вольтамперной характеристики усилительных элементов, что обеспечивает минимум нелинейных искажений. Но за это приходится расплачиваться большим размером усилителя и огромной потребляемой мощность. КПД усилителя класса А составляет всего лишь 15-30%. К данному классу относят ламповые и транзисторные усилители.

• • Класс В - усилители класса В работают с отсечкой сигнала 90 градусов. Для режима такой работы используется двухтактная схема, в ней каждая часть усиливает свою половину сигнала. Основной минус усилителей класса В, это искажения сигнала по причине ступенчатого перехода одной полуволны к другой. Плюсом данного класса усилителей считают высокий КПД, иногда достигающий 70%. Но не смотря на высокую производительность, современных моделей усилителя класса В, вы не встретите на прилавках.

• • Класс АВ - это попытка объединения усилителей описанных выше классов, с целью добиться отсутствия искажений сигнала и высокого коэффициента полезного действия.

• • Класс Н - разработан специально для автомобилей, у которых имеется ограничение напряжения, питающего выходные каскады. Причиной создания усилителей класса Н служит то, что реальный звуковой сигнал имеет импульсный характер и его средняя мощность намного ниже пиковой. В основе схемы данного класса усилителей, лежит простая схема для усилителя класса AB, работающая по мостовой схеме. Добавлена лишь специальная схема удвоения напряжения питания. Основной элемент схемы удвоения, это накопительный конденсатор большой емкости, который постоянно заряжается от основного источника питания. На пиках мощности этот конденсатор подключается схемой управления с основным источником питания. Напряжение питания выходного каскада усилителя удваивается, позволяя ему справиться с передачей пиков сигнала. КПД усилителей класса Н достигает 80%, при искажении сигнала всего в 0,1%.

• Класс D - это отдельный класс усилителей получивший название -«цифровые усилители». Цифровое преобразование обеспечивает дополнительные возможности по обработке звука: от регулировки уровня громкости и тембра до реализации цифровых эффектов, таких как реверберация, подавление шума, подавление акустической обратной связи. В отличие от аналоговых усилителей, выходной сигнал усилителей класса D представляет собой импульсы прямоугольной формы. Их амплитуда постоянна, а длительность изменяется в зависимости от амплитуды аналогового сигнала, поступающего на вход усилителя. КПД усилителей этого типа может достигать 90%-95%.

В заключении хотелось бы сказать, что занятие радиоэлектроникой требуют большого объёма знаний и опыта, которые приобретаются в течении длительного времени. Поэтому, если у вас что-то не получилось, не расстраивайтесь, подкрепляйте свои знания из других источников и пробуйте снова!

Для компьютерного пользователя ноутбук, несомненно, является удобным, компактным и достаточно функциональным прибором. Но, к сожалению, и данный аппарат не лишён изъянов.

Наверняка многие пользователи ноутбуков и нетбуков сталкивались с проблемой тихого воспроизведения звука через встроенные динамики этих аппаратов.

Если в условиях дома можно подключить внешнюю стереосистему, то вне домашних стен это бывает невозможно и приходиться ограничиваться наушниками. В таком случае речи о коллективном просмотре какого-либо фильма или сериала не идёт.

Как исправить ситуацию?

Исправить сложившуюся ситуацию помогут портативные компьютерные колонки с питанием от порта USB. Сейчас на прилавках магазинов огромный выбор данных приборов, но качество их может отличаться в разы.

Цена портативных компьютерных колонок с питанием от USB-порта достаточно низка и доступна широкому слою населения. Несмотря на это покупка данного устройства может быть и неудачной, так как качество воспроизведения звука такой системой оставит желать лучшего. Как ни странно, но среди дешёвых аппаратов данного класса попадаются приборы весьма хорошего качества, как по дизайну, так и по качеству звуковоспроизведения.

Проведём “вскрытие” портативной акустической системы с питанием от USB-порта и изучим электронную начинку данного прибора. С точки зрения радиолюбителя любопытно узнать, из каких электронных компонентов собираются подобные устройства. Полученные знания могут пригодиться при самостоятельном конструировании портативных звуковых колонок с питанием по USB или их ремонте.

Разборке подвергнем портативные мультимедийные USB колонки марки Sven 315 . Несмотря на их дешевизну, данная модель портативных колонок показала хорошее качество воспроизведения и звуковую мощность, достаточную для озвучивания небольшого помещения.

Разборка компьютерных USB колонок

Разбираются портативные колонки легко. Чтобы вскрыть корпус необходимо аккуратно снять переднюю декоративную панель.

Для того чтобы достать печатную плату усилителя необходимо выкрутить фиксирующую гайку, которая скрыта под пластмассовой ручкой регулятора громкости. После этого электронную плату можно свободно вынуть из корпуса.

Электронная начинка

Состав электронной начинки прибора оказался довольно прост. На небольшой по размеру печатной плате смонтирована интегральная схема стереофонического усилителя на базе микросхемы LM4863D . При напряжении питания в 5 вольт данная микросхема может выдать по 2,2 Вт выходной мощности на канал при сопротивлении звуковой катушки динамика в 4 Ом. На основании описания (datasheet) коэффициент нелинейных искажений + шум (THD+N ) при максимальной выходной мощности составляет 1%.

Плата усилителя и динамик

На основании этих данных можно сделать вывод о том, что на базе микросхемы LM4863D можно собрать довольно неплохой стерео усилитель с низковольтным питанием (5V) и выходной мощностью 2 Вт на каждый канал. Многие, кто ещё не знаком с современными микросхемами считают, что вместо LM4863D подойдёт TDA2822. Это заблуждение! TDA2822 очень прожорлива (по сравнению с LM4863) и на максимальной мощности выдаёт сильные искажения сигнала. Также оптимальное питание для TDA2822 около 12 вольт, что для портативной техники не есть хорошо. TDA2822 можно рекомендовать как легкодоступную замену, если в наличии нет LM4863. Такое может случиться, например, при ремонте.

Стоит отметить, что микросхема LM4863 разрабатывалась специально для компактных систем, поэтому микросхема требует минимум внешних элементов (так называемой обвязки). Микросхема выпускается в разных корпусах, от привычного DIP, до компактного SOIC.

Если возникнет желание самостоятельно собрать усилитель на базе микросхемы LM4863, то можно столкнуться с проблемой. Найти на радиорынках данную микросхему не так уж легко (так было на момент написания данной статьи). А вот на сетевых торговых площадках найти такую микросхему не составило труда. Например, в интернет-магазине AliExpress.com микросхему LM4863 легко найти во всевозможных корпусах и любом количестве. Цена 1 микросхемы менее 1$, если покупать сразу штук 10.

Как купить радиодетали на Aliexpress, я рассказывал .

Кроме самой микросхемы усилителя на печатной плате установлен разъём для подключения пассивной звуковой колонки (без встроенного усилителя), сдвоенный переменный резистор для регулировки входного звукового сигнала и электролитический конденсатор . Со стороны печатных проводников монтажной платы установлены SMD элементы обвязки, которые необходимы для работы интегрального усилителя. Питание микросхемы осуществляется от разъёма USB, который подключается к любому свободному порту ноутбука или стационарного компьютера.

Типовая схема подключения микросхемы LM4863 взята из описания (datasheet"а) на данную микросхему и показана на рисунке.

Типовая схема включения микросхемы LM4863 (взято из описания)

По типовой схеме включения микросхемы LM4863 видно, что она способна работать и на обычные наушники (Headphone ), сопротивление которых составляет 32 Ом. В микросхеме предусмотрена схема определения подключения наушников и для реализации этой функции отведён 16 (HP-IN) вывод.

Для тех, кто разбирается в электронике и datasheet’ы на английском языке их не пугают, могут легко микросхемы LM4863 в интернете на сайте alldatasheet.com.

Схема усилителя портативных USB колонок

Принципиальная схема усилителя сведена вручную с печатной платы компьютерных USB колонок Sven-315. На схеме показан один конденсатор C2 вместо двух (C7,C9), которые реально присутствуют на печатной плате (см. ниже). Сделано это потому, что на печатной плате конденсаторы соединены параллельно (C7 и C9), и на сведённой схеме конденсатор C2 указывает на общую ёмкость этих двух конденсаторов.

Принципиальная схема усилителя на базе LM4863D (сведена вручную)

Как видим, типовая схема из описания отличается от той, что сведена вручную с печатной платы усилителя компьютерных колонок. На схеме отсутствуют элементы, которые устанавливаются в случае добавления в схему разъёма для наушников. В остальном схема соответствует типовой, приведённой в описании на микросхему LM4863.

Размещение элементов на печатной плате

Если планируется использовать портативные колонки без ноутбука, например, совместно с MP3-плеером, то для питания колонок вполне подойдёт 5-ти вольтовый адаптер питания. Главное, чтобы адаптер питания смог обеспечить достаточный ток нагрузки (как оценочный грубый ориентир: стандартный ток нагрузки для портов USB – не более 500 mA). Согласно описанию на микросхему LM4863 максимальный ток покоя (когда на микросхему не подаётся звуковой сигнал) составляет 20 mA. Естественно, при воспроизведении потребляемый ток будет выше.

На фото показан вариант запитки портативных колонок SVEN-315 от 5-ти вольтового адаптера, который используется для зарядки плеера iPod. Максимальный ток нагрузки адаптера 1А чего с лихвой хватает для штатной работы портативных колонок.

Как выяснилось, качественное звуковоспроизведение портативных колонок SVEN-315 заключается в рациональном исполнении корпуса. Как известно, на качество звуковых акустических систем влияют не только применяемые в них громкоговорители, но и корпус. Чтобы убедиться в этом, достаточно вытащить динамик из корпуса и включить воспроизведение. Качество и звуковая мощность воспроизведения окажутся намного хуже. Данное замечание сделано не случайно, поскольку было проведено сравнение качества звуковоспроизведения портативных колонок SVEN-315 и аналогичных, но более дорогих USB колонок SVEN PS-30.

Несмотря на тот факт, что звуковые колонки SVEN PS-30 смонтированы на базе интегрального USB аудио чипа CM6120-S в составе которого 16-ти битный ЦАП и звуковые усилители класса D, качество их звуковоспроизведения субъективно (на слух) гораздо хуже из-за плохого исполнения корпуса акустической системы.

Корпус портативных колонок SVEN-315 изготовлен из ABS-пластика. Возможно, именно конструкция корпуса и позволяет “выжать” из малогабаритных динамиков все их скромные возможности.

Недавно обратился некий человек с просьбой собрать ему усилитель достаточной мощности и раздельными каналами усиления по низким, средним и высоким частотам. до этого не раз уже собирал для себя в качестве эксперимента и, надо сказать, эксперименты были весьма удачными. Качество звучания даже недорогих колонок не очень высокого уровня заметно при этом улучшается по сравнению, например, с вариантом применения пассивных фильтров в самих колонках. К тому же появляется возможность довольно легко менять частоты раздела полос и коэффициент усиления каждой отдельно взятой полосы и, таким образом, проще добиться равномерной АЧХ всего звукоусилительного тракта. В усилителе были применены готовые схемы, которые до этого не раз были опробованы в более простых конструкциях.

Структурная схема

На рисунке ниже показана схема 1 канала:

Как видно из схемы, усилитель имеет три входа, один из которых предусматривает простую возможность добавления предусилителя-корректора для проигрывателя винила (при такой необходимости), переключатель входов, предварительный усилитель-тембролок (также трёхполосный, с регулировкой уровней ВЧ/СЧ/НЧ), регулятор громкости, блок фильтров на три полосы с регулировкой уровня усиления каждой полосы с возможностью отключения фильтрации и блок питания для оконечных усилителей большой мощности (нестабилизированный) и стабилизатор для «слаботочной» части (предварительные каскады усиления).

Предварительный усилитель-темброблок

В качестве него была применена схема, не раз проверенная до этого, которая при своей простоте и доступности деталей показывает довольно хорошие характеристики. Схема (как и все последующие) в своё время была опубликована в журнале «Радио» и затем не раз публиковалась на различных сайтах в интернете:

Входной каскад на DA1 содержит переключатель уровня усиления (-10; 0; +10 дБ), что упрощает согласование всего усилителя с различными по уровню источниками сигнала, а на DA2 собран непосредственно регулятор тембров. Схема не капризна к некоторому разбросу номиналов элементов и не требует никакого налаживания. В качестве ОУ можно применить любые микросхемы, применяемые в звуковых трактах усилителей, например здесь (и в последующих схемах) пробовал импортные ВА4558, TL072 и LM2904. Подойдёт любая, но лучше, конечно, выбирать варианты ОУ с возможно меньшим уровнем собственного шума и высоким быстродействием (коэффициентом нарастания входного напряжения). Эти параметры можно посмотреть в справочниках (даташитах). Конечно, здесь вовсе не обязательно применять именно эту схему, вполне можно, например, сделать не трёхполосный, а обычный (стандартный) двухполосный темброблок. Но не «пассивную» схему, а с каскадами усиления-согласования по входу и выходу на транзисторах или ОУ.

Блок фильтров

Схем фильтров, также, при желании можно найти множество, так как публикаций на тему многополосных усилителей сейчас достаточно. Для облегчения этой задачи и просто для примера, я приведу здесь несколько возможных схем, найденных в различных источниках:

— схема, которая была применена мной в этом усилителе, так как частоты раздела полос оказались как раз такие, которые и нужны были «заказчику» — 500 Гц и 5 кГц и ничего пересчитывать не пришлось.

— вторая схема, попроще на ОУ.

И ещё одна возможная схема, на транзисторах:

Как уже писал ваше, выбрал первую схему из-за довольно качественной фильтрации полос и соответствии частот разделения полос заданным. Только на выходах каждого канала (полосы) были добавлены простые регуляторы уровня усиления (как это сделано, например, в третьей схеме, на транзисторах). Регуляторы можно поставить от 30 до 100 кОм. Операционные усилители и транзисторы во всех схемах можно заменить на современные импортные (с учётом цоколёвки!) для получения лучших параметров схем. Никакой настройки все эти схемы не требуют, если не требуется изменить частоты раздела полос. К сожалению, дать информацию по пересчёту этих частот раздела я не имею возможности, так как схемы искались для примера «готовые» и подробных описаний к ним не прилагалось.

В схему блока фильтров (первая схема из трёх) была добавлена возможность отключения фильтрации по каналам СЧ и ВЧ. Для этого были установлены два кнопочных переключателя типа П2К, с помощью которых просто можно замкнуть точки соединения входов фильтров - R10C9 с их соответствующими выходами — «выход ВЧ» и «выход СЧ». В этом случае по этим каналам идёт полный звуковой сигнал.

Усилители мощности

С выхода каждого канала фильтра сигналы ВЧ-СЧ-НЧ подаются на входы усилителй мощности, которые, также, можно собрать по любой из известных схем в зависимости от необходимой мощности всего усилителя. Я делал УМЗЧ по известной давно схеме из журнала «Радио», №3, 1991 г., стр.51. Здесь даю ссылку на «первоисточник», так как по поводу этой схемы существует много мнений и споров по повод её «качественности». Дело в том, что на первый взгляд это схема усилителя класса «B» с неизбежным присутствием искажений типа «ступенька», но это не так. В схеме применено токовое управление транзисторами выходного каскада, что позволяет избавиться от этих недостатков при обычном, стандартном включении. При этом схема очень простая, не критична к применяемым деталям и даже транзисторы не требует особого предварительного подбора по параметрам К тому же схема удобна тем, что мощные выходные транзисторы можно ставить на один теплоотвод попарно без изолирующих прокладок, так как выводы коллекторов соединены в точке «выхода», что очень упрощает монтаж усилителя:

При настройке лишь ВАЖНО подобрать правильные режимы работы транзисторов предоконечного каскада (подбором резисторов R7R8) - на базах этих транзисторов в режиме «покоя» и без нагрузки на выходе (динамика) должно быть напряжение в пределах 0,4-0,6 вольт. Напряжение питания для таких усилителей (их, соответственно, должно быть 6 штук) поднял до 32 вольт с заменой выходных транзисторов на 2SA1943 и 2SC5200, сопротивление резисторов R10R12 при этом следует также увеличить до 1,5 кОм (для «облегчения жизни» стабилитронам в цепи питания входных ОУ). ОУ также были заменены на ВА4558, при этом становится не нужна цепь «установки нуля» (выходы 2 и 6 на схеме) и, соответственно меняется цоколёвка при пайке микросхемы. В результате при проверке каждый усилитель по этой схеме выдавал мощность до 150 ватт (кратковременно) при вполне адекватной степени нагрева радиатора.

Блок питания УНЧ

В качестве блока питания были использованы два трансформатора с блоками выпрямителей и фильтров по обычной, стандартной схеме. Для питания НЧ полосных каналов (левый и правый каналы) - трансформатор мощностью 250 ватт, выпрямитель на диодных сборках типа MBR2560 или аналогичных и конденсаторы 40000 мкф х 50 вольт в каждом плече питания. Для СЧ и ВЧ каналов - трансформатор мощностью 350 ватт (взят из сгоревшего ресивера «Ямаха»), выпрямитель — диодная сборка TS6P06G и фильтр — два конденсатора по 25000 мкф х 63 вольт на каждое плечо питания. Все электролитические конденсаторы фильтров зашунтированы плёночными конденсаторами ёмкостью 1 мкф х 63 вольта.

В общем, блок питания может быть и с одним трансформаторм, конечно, но при его соответствующей мощности. Мощность усилителя в целом в данном случае определяется исключительно возможностями источника питания. Все предварительные усилители (темброблок, фильтры) - запитаны также от одного из этих трансформаторов (можно от любого из них), но через дополнительный блок двуполярного стабилизатора, собранный на МС типа КРЕН (или импортных) или по любой из типовых схем на транзисторах.

Конструкция самодельного усилителя

Это, пожалуй, был самый сложный момент в изготовлении, так как подходящего готового корпуса не нашлось и пришлось выдумывать возможные варианты:-)) Чтобы не лепить кучу отдельных радиаторов, решил использовать корпус-радиатор от автомобильного 4-канального усилителя, довольно больших размеров, примерно такой:

Все «внутренности» были, естественно, извлечены и компоновка получилась примерно такой (к сожалению фотографию соответствующую не сделал):

— как видно, в эту крышку-радиатор установились шесть плат оконечных УМЗЧ и плата предварительного усилителя-темброблока. Плата блока фильтров уже не влезла, поэтому была закреплена на добавленной затем конструкции из алюминиевого уголка (её видно на рисунках). Также, в этом «каркасе» были установлены трансформаторы, выпрямители и фильтры блоков питания.

Вид (спереди) со всеми переключателями и регуляторами получился такой:

Вид сзади, с колодками выходов на динамики и блоком предохранителей (поскольку никакие схемы электронной защиты не делались из-за недостатка места в конструкции и чтобы не усложнять схему):

В последующем каркас из уголка предполагается, конечно, закрыть декоративными панелями для придания изделию более «товарного» вида, но делать это будет уже сам «заказчик», по своему личному вкусу. А в целом, по качеству и мощности звучания, конструкция получилась вполне себе приличная. Автор материала: Андрей Барышев (специально для сайта сайт ).