В начало | Зарегистрироваться | Заказать наши киты почтой
 
 
 
 

TDA2003, BA5415A и BA5417. Три усилителя для стереотелефонов

📆31 октября 2016   ✒️MVV   🔎36.814   💬49  
В настоящем проекте рассмотрены усилители для головных телефонов на массовых микросхемах, таких как TDA2003, BA5415A и BA5417.

Я воздержался от философских рассуждений, какая из представленных схем звуковоспроизведения «более правильная». Цель экспериментов другая — предоставить для повторения достойные схемы, а увлеченные читатели сами сделают выбор и поделятся своими впечатлениями.

Усилитель для наушников на микросхеме TDA2003

В обзоре радиолюбительских публикаций, вышедшем в журнале «Радиохобби», сообщается об удачном эксперименте Арена ван Варде по использованию широко распространенной и дешевой «автомобильной» микросхемы TDA2003 (аналог — К174УН14) в качестве усилителя для 32-омных головных телефонов, рис. 1[1].
TDA2003, BA5415A и BA5417. Три усилителя для стереотелефонов

Рис. 1. Схема Арена ван Варде. Усилитель для стереотелефонов (один канал)

Автор выяснил, что при питании от однополярного источника напряжением 12 В (ток покоя 40 мА) усилитель работает в классе А до выходной мощности в несколько сотен милливатт. При этом коэффициент передачи усилителя уменьшен более чем в пять раз по сравнению с типовым включением микросхемы (со 100 до 18) без потери устойчивости работы схемы.
Для такой простой схемы (рис. 1) получены совсем неплохие характеристики:
Рабочий диапазон частот при неравномерности характеристики ±3дБ: 14…30000
Номинальное сопротивление нагрузки: 32 Ом
Коэффициент гармоник: 0,006%
Уровень собственных шумов: –100 дБ
Максимальная выходная мощность на нагрузке 32 Ом: 200мВт
Коэффициент усиления на частоте 1000 Гц: 24,8 дБ


Изображенная на рис. 1 схема является принципиально-топологической — на ней показана точка соединения общих проводов, упрощающая реализацию конструкции «в железе».

Скорректированная принципиальная схема усилителя в привычном для российского радиолюбителя начертании показана на рис. 2. По результатам макетирования цепь коррекции амплитудно-частотной характеристики R3, C5 включена так, как рекомендуется в типовом включении микросхемы TDA2003, а именно — между ее выводами 2 и 4.

Рис. 2. Скорректированная схема усилителя для стереотелефонов на TDA2003, TDA2002

Чувствительность с входа составляет около 100 мВ, усилитель подходит к наушникам сопротивлением от 32 до 100 Ом.

В позиции DA1 можно поставить также микросхему TDA2002.
Резисторы МЛТ, ОМЛТ, С2-23, С2-29, С2-33Н, МОН или импортные, мощностью, не ниже указанной на принципиальной схеме.
Конденсаторы С3, С7 пленочные типа К73-17, К73-24 или импортные МКТ; конденсатор С5 — керамический.
Оксидные конденсаторы выбирайте качественные, рассчитанные на температуру до +105°С.



Рис. 3(а) Размещение элементов на печатной плате

Рекомендую микросхемы TDA2003 установить на небольших радиаторах высотой 25 мм, нарезанных из алюминиевого профиля общестроительного назначения (швеллера) 10×20×10×2 мм.


Рис. 3(б) Схема соединений усилителя для стереотелефонов на микросхеме TDA2003


Усилитель для наушников на микросхеме BA5415A

Микросхема BA5415A попала в список рекомендуемых для использования в усилителе для наушников волей случая.

Наш местный поэт и бард Сергей Алексеевич Круговых, окрыленный очередной поездкой в Друкшяй, занимался увековечиванием своих произведений на персональном компьютере, пожаловался мне на отсутствие гнезда для наушников в его компьютерных активных акустических системах.

Кто не в курсе, Друкшяй — живописное место в Белоруссии, куда каждый год, начиная с августа 1967, собираются команды из Таллинна, Риги, Шауляя, Минска, Москвы, Великого Новгорода и других городов. Эти веселые и доброжелательные люди приезжают встретиться и отдохнуть. Традиционным является песенный конкурс «Друкшяйские Зори».

Чтобы не вспугнуть озарение поэта, я немедленно приступил к улучшению его рабочего места: приобрел телефонное гнездо, нашел с десяток резисторов (для подбора в качестве токоограничивающих на выходе усилителя) и подарил ему свои вторые наушники ТДС-5. Результаты модернизации превзошли все ожидания — звук в наушниках оказался на редкость замечательным, поэтому я зарисовал схему в свой блокнот (рис. 4).

Рис. 4. Принципиальная схема стереофонического усилителя для наушников на микросхеме BA5415A


Характеристики усилителя на микросхеме ВА5415А фирмы Rohm:
Выходная мощность: 3 Вт (4 Ом)
Чувствительность: 100…150 мВ
Входное сопротивление: 47 кОм
Диапазон воспроизводимых частот: 20…20000 Гц
Сопротивление нагрузки: 3…250 Ом
Коэффициент нелинейных искажений: 0,06%
Соотношение сигнал/шум: 86 дБ (А)
Ток покоя: 30 мА


На входе установлен регулятор громкости — сдвоенный переменный резистор сопротивлением 47 кОм. Коэффициент усиления микросхемы с отрицательной обратной связью может быть выставлен в диапазоне 33…45 дБ изменением резистора R2 (R3) в цепи обратной связи:

Ku=20lg[1+44/(R2(R3))],
где R2 (R3) — сопротивление внешнего резистора, кОм.

Позднее, в Интернете я нашел информацию, что микросхема BA5415A (High — output dual power amplifier) применяется в усилителе для наушников ERGO AMP 1 швейцарской компании Precide с внешним источником питания 15…18 В/0,5 А, регулятором громкости 22 кОм, рис. 5.
Внешний адаптер содержит силовой трансформатор, а диодный мост и стабилизированный источник питания (микросхема 7812, конденсаторы 5×1000 мкФх25 В = 5000 мкФ) размещены на печатной плате усилителя. Размеры корпуса 20×7×18 см, вес 1,1 кг.

Рис. 5. Внешний вид усилителя для наушников ERGO AMP 1 со снятой крышкой

Усилитель не содержит дефицитных комплектующих, их можно приобрести в магазинах радиотоваров.



Печатная плата для усилителя (рис. 6) спроектирована на основе Data Sheet микросхемы BA5415A.

Рис. 6. Размещение элементов на печатной плате


Микросхема стереофонического усилителя BA5415A установлена на небольшой пластине — теплоотводе (рис. 7).

Рис. 7. Радиатор микросхемы BA5415A. Материал: дюралюминий толщиной 3…6 мм


Усилитель для наушников на микросхеме BA5417

Также как и предыдущая, микросхема BA5417 предназначена для построения усилителей для радиоприемников и кассетных плееров с напряжением питания от 6 до 15 В. Схема усилителя для наушников изображена на рис. 8.

Рис. 8. Усилитель для наушников на микросхеме BA5417

В микросхеме BA5417 мое внимание привлекло наличие отдельных общих сигнальных «земель» в каждом из каналов (выводы 14 и 15 микросхемы), а также силового общего провода (вывод 7 микросхемы), что позволяет надеяться на лучшие характеристики усилителя.

Коэффициент передачи схемы с обратной связью (43…47 дБ) определяется отношением резисторов внутри микросхемы и внешних резисторов:

Ku=20lg[1+30000/(45+R1(R2))],
где R1 (R2) — сопротивление резистора, Ом.

Конденсаторы С5 и С6 работают в цепях «вольтодобавки», имеются цепи Зобеля (R3, C9 и R4, C10) для предотвращения самовозбуждения при реактивном характере нагрузки.

Микросхема снабжена входом Stand by, при напряжении на нем выше 3,5 В включается рабочий режим, а при напряжении менее 1,2 В усилитель переходит в режим малого энергопотребления (20 мкА).

Характеристики усилителя на микросхеме ВА5417:
Выходная мощность: 3,5 Вт (4 Ом)
Чувствительность: 20…50 мВ
Входное сопротивление: 33 кОм
Диапазон воспроизводимых частот: 20…20000 Гц
Сопротивление нагрузки: 3…250 Ом
Коэффициент нелинейных искажений (Rн=32 Ом, Рвых=0,25 Вт): 0,08%
Соотношение сигнал/шум: 85 дБ (А)
Ток покоя: 22 мА


Следует помнить, что величины емкостей оксидных конденсаторов в схеме влияют на время установления режимов работы усилителя по постоянному току после включения питания. При номиналах конденсаторов, указанных на схеме (рис. 8) оно не превышает 0,8 с.


На рис. 9 представлено размещение деталей на печатной плате усилителя на микросхеме BA5417.

Рис. 9. Расположение элементов на печатной плате усилителя


Попробуйте изготовить два блока питания, чтобы на практике оценить его влияние на звучание усилителя.

Блок питания на интегральном стабилизаторе с фиксированным выходным напряжением

выполнен на микросхеме К142ЕН8Б (12 В±3%), можно также поставить К142ЕН8Д (12 В±4%) или зарубежную LM7812.

Принципиальная схема показана на рис. 10. Микросхема DA1 стабилизатора напряжения может быть установлена без радиатора, но опыт подсказывает, что лучше установить их на небольшие радиаторы (ТО-220 micro-Uheatsink).

Рис. 10. Принципиальная схема блока питания: С1…С4 типа К73-17 на рабочее напряжение 630 В; С6, С7 типа К73-17 на рабочее напряжение 63 или 250 В

Конденсаторы С1 — С4 шунтируют диоды VD1 — VD4 моста, что позволяет подавлять импульсные высокочастотные помехи, как генерируемые диодами моста, так и проникающие из бытовой сети (~220 В, 50 Гц) через понижающий трансформатор Т1.

Конденсаторы С5 и С6 используются для дополнительной фильтрации выходного напряжения, что обеспечивает стабильную работу микросхемы DA1.

Светодиод HL1 индицирует наличие выходного напряжения. Цепочка R1, HL1 позволяет разрядить электролитические конденсаторы блока питания при отсутствии нагрузки.

Детали блока питания размещены на печатной плате, рис. 11.

Рис. 11. Возможный вариант печатной платы блока питания


Блок питания на микросхеме регулируемого стабилизатора LM317

показан на рис. 12.
Резисторы R1, R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, с помощью которого устанавливают выходное напряжение стабилизатора:
Uвых=1,25(1+R2/R1)+IпотR2,
где Iпот=50…100 мкА — собственный потребляемый ток микросхемы.

В этой формуле число 1,25 — это опорное напряжение между выходом и управляющим выводом, поддерживаемое стабилизатором в рабочем режиме.

Рис. 12. Блок питания на микросхеме регулируемого стабилизатора LM317


Минимальное значение выходного тока (около 10 мА), необходимое для надежной работы стабилизатора DA1, обеспечивает делитель R1, R2 и цепь R3, HL1.

Конденсатор C7 служит для снижения пульсаций на выходе стабилизатора. Диоды VD5, VD6 — защитные.
Первый из них, диод VD5, защищает от большого обратного напряжения со стороны нагрузки, способного вывести микросхему из строя, и возникающего при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания.

Другой защитный диод — VD6, защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора С7. Диод разряжает конденсатор С7 при аварийном замыкании выхода или входа стабилизатора.

В блоках питания применены распространенные компоненты. Диоды Шоттки VD1 — VD4 могут быть заменены диодным мостом KBP204, RS204, D2SBA40 (400V/2A), естественно, с корректировкой печатной платы.

Микросхемы стабилизаторов в корпусе ТО-220 установлены на небольших радиаторах высотой 25 мм, нарезанных из алюминиевого профиля общестроительного назначения (швеллера) 10×20×10×2 мм.

Силовой трансформатор Т1 — любой мощностью 10 — 30 Вт, позволяющий получить напряжение на вторичной обмотке 12,5 — 18 В при токе не менее 0,5 А.

На рис. 13 приведено размещение элементов блока питания на микросхеме регулируемого стабилизатора на печатной плате. Принят ряд мер, повышающих стабильность работы источника питания.

Для снижения влияния тока нагрузки на стабильность выходного напряжения соединения общих выводов выполнены «звездой» в точке отрицательного вывода конденсатора С5. Для этих же целей верхний (по принципиальной схеме рис. 12) вывод резистора R1 отдельной дорожкой соединяется с выходом микросхемы стабилизатора DA1.

Минимизированы длины проводников от входного конденсатора С5 до микросхемы, а также от выхода микросхемы до оксидного конденсатора С9. Непосредственно у выводов микросхемы стабилизатора размещены пленочные конденсаторы С6 и С8.

Рис. 13. Расположение элементов блока питания с LM317 на печатной плате

При изготовлении блоков питания строго выполняйте правила техники безопасности, изложенные, например, в журнале «Радио», 2015, № 5, с. 54 (Осторожно! Электрический ток!).

Для изоляции токоведущих частей, придания внешнего вида концам экранированных кабелей и прочих работ очень удобна термоусадочная трубка.
Работа с этим материалом проста. Учтите, что усадка трубки происходит примерно в два раза по диаметру, а перед работой тщательно обезжирьте место расположения трубки.
Обычно термоусадочная трубка имеет температуру плавления около 120ºС, поэтому любители часто используют спички, зажигалки. Гораздо профессиональнее выполнить эту операцию с помощью инструмента, например, газового мини-пистолета (рис. 14).


Рис. 14. Газовое устройство для усадки кембрика на основе зажигалки


Вывод

Все три варианта хороши как усилители быстрого приготовления. При эксплуатации с низкоомными наушниками (8 — 32 Ом) явное преимущество за усилителем на микросхеме BA5415A.
Предлагаемые усилители могут быть с успехом применены в радиоприемниках, тюнерах, проигрывателях грампластинок и других устройствах.

Усилители на микросхемах ВА5415А и ВА5417 имеют избыточную для современных устройств чувствительность.
Усилители хорошо сочетаются с самыми различными источниками сигнала, в том числе со звуковыми картами персональных компьютеров и ноутбуков, усиление 20…22 дБ. Для согласования можно рекомендовать включить резисторы последовательно с регуляторами громкости или поставить перед усилителем пассивные регуляторы тембра.

Значение сопротивлений резисторов составит 82…110 кОм и 330…430 кОм соответственно для усилителей, показанных на рис. 4 и рис. 8.

Обращаю внимание охотников на то, что схему, показанную на рис. 8 можно использовать совместно с направленным микрофоном в качестве усилителя слуха для охоты.

Напряжение питания следует уменьшить до 6…9 В, а усиление поднять до 46 — 47 дБ уменьшением сопротивлений резисторов R1, R2 до 91…100 Ом.

Файлы

Печатные платы можно взять тут:
🎁three-headphone-amplifier.7z  61.61 Kb ⇣ 120

Список источников

1. Дайджест // Радиохобби, № 2, 2008, с. 19, 20.
2. Двухканальный усилитель НЧ BA5415A
3. Двухканальный усилитель НЧ BA5417

Спасибо за внимание!

Дополнения камрадов

11.22.2016 Курасов Максим / maxkur:


Печатка в Лэйке, схема, фотка:
🎁ba5415a-pcb-maxkur.7z  449.59 Kb ⇣ 74
Максим, большое спасибо! : handshake:

08.17.2017 Вячеслав / bvs прислал свой проект ПП в EAGLE:
🎁amp_tda2003.zip  200.86 Kb ⇣ 50

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.




 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 109 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.
 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Портативный усилитель для головных телефонов RED-31 c 3V питанием... Перевод и адаптация: Игорь «Датагор» Котов, 2010 г. Источник: redcircuits.com Схема одного канала...
Схема на Датагоре. Новая статья Гибридный усилитель для наушников c полевыми транзисторами.... Давно хотелось послушать как же лампа с камнем в тандеме звучат. Решил собрать гибридный усилитель...
Схема на Датагоре. Новая статья LM386, KA386, КР1438УН2 – «чемпион» среди аудиоусилителей... Разговор пойдёт об очень распространённой интегральной схеме (ИС) звукового усилителя мощности...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA7050 - усилитель для наушников и простой микшер на 18 каналов... TDA7050 от PHILIPS это стерео усилитель для наушников. Минимальная обвеска, надежность. Не сгорает...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA8920... TDA8920 - высококачественный усилитель мощности класса "D" с очень низким уровнем...
Схема на Датагоре. Новая статья 6Н23П+КТ602Б. Лампово-транзисторный усилитель НЧ для стерео-телефонов... Интересная схема С. Филина, попалась при листании старых журналов. Достигнуть малого уровня...
Схема на Датагоре. Новая статья Большая статья о маленьком усилителе на микросхеме TDA2822M... Старый друг лучше новых двух! Пословица Интегральная микросхема TDA2822M благодаря небольшому...
Схема на Датагоре. Новая статья Реальный безтрансформаторный ламповый усилитель для низкоомных наушников по мотивам «Лаконика»... Безтрансформаторный ламповый усилитель для головных телефонов с максимальной возможностью...
Схема на Датагоре. Новая статья Мобильный усилитель-раскладушка на STK4231, 2 х 120 Ватт... Представляю вашему вниманию мой новый проект - переносной усилитель мощности на микросхеме STK4231....
Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель для наушников Джона Л. Худа в классе А на базе клона китайского клона... Усилитель JLH Class A Headphone amplifier . Лучшие и худшие свойства чего-либо познаются в...
Схема на Датагоре. Новая статья 160 Вт УМЗЧ с компенсацией нелинейности. Доработанный усилитель В. Короля... Фото сборки камрада andrey Этой разработке почти 20 лет. Но она вовсе не потеряла своей...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой усилитель для наушников с токовым выходом... Проблема качественного, но простого и дешевого усилителя для наушников остается актуальной. Лично у...
 

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

 

Назад Вперед
<
Читатель Датагора

dynazzz

<
Читатель Датагора

Maroc

<
Читатель Датагора

StalKer-NightMan

<
Читатель Датагора

svn99

<
Читатель Датагора

Nevod

<
Читатель Датагора

MVV

<
Читатель Датагора

mikesp

<
Читатель Датагора

maxkur

<
Читатель Датагора

Datagor

<
Читатель Датагора

bogdanovs75

<
Читатель Датагора

MVV

<
Читатель Датагора

bogdanovs75

<
Читатель Датагора

MVV

<
Читатель Датагора

bvs

<
Читатель Датагора

MVV

<
Читатель Датагора

bvs

Назад Вперед

Добавить комментарий, вопрос, отзыв 💬

Камрады, будьте дружелюбны, соблюдайте правила!

  • Смайлы и люди
    Животные и природа
    Еда и напитки
    Активность
    Путешествия и места
    Предметы
    Символы
    Флаги
 
 
В начало | Зарегистрироваться | Заказать наши киты почтой