Усилитель для наушников на AD713, он же буфер для УМЗЧ в соседней комнате

Речь в статье пойдёт о неплохом УНЧ для наушников, буфере для удаленного УНЧ и удельной ёмкости экранированного кабеля. Всем привет! Понадобился мне УНЧ для наушников т.к. нет у меня на звуковой карте ПК выхода для наушников. Собственно, ничего сложного, но тут вопрос возник, куда его подключить. Выход со звуковухи всего один (линейный, не считая цифровых). Постоянно перетыкать разъёмы неудобно, значит надо делать разветвитель. Тут и ещё пришлось два дополнительных УНЧ подключить — звук для телевизора. А телевизор и усилители в другой комнате…
Получилось по 2 УНЧ на каждый выход (спаял разветвитель на RCA) и что-то в звучании изменилось. И не в лучшую сторону.

Всё проверил, всё спаял правильно, прогнал АЧХ — тоже нормально. НО! Подключаю по старой схеме — одно звучание. Добавляю только кабель до 2-го УНЧ, и звук меняется. Ну, кабель проверил, контакты — опять всё отлично.


Цепляю осциллограф, начинаю эксперименты, но ни падения напряжения, ни завала частот в диапазоне 20 Гц-20 кГц не выявляю.
Странное дело.

И тут я вспоминаю, что у кабеля есть ёмкость, но, как правило, в расчет она никогда не берется. Замерил ёмкость моего экранированного кабеля. Получилось примерно 400 пФ на метр, а кабель у меня 2×7 метров. Итого 5.6 нФ, не мало.

Считаем ёмкостное сопротивление на 20 кГц и получаем примерно 1400 Ом. Вроде как не страшно и ОУ должен спокойно работать, но сигнал-то у нас не синусовый, а импульсный, и в этом всё дело.
На импульсном сигнале ОУ не может на такую ёмкость работать нормально. Отсюда и странные симптомы: АЧХ была нормальная, а звук менялся.

Запустил программный генератор на ПК, выставил на нём прямоугольные импульсы, повесил осциллограф. Без кабеля всё нормально, цепляю кабель – жуть, выбросы и завалы.

Значит, нужен буфер и буфер не слабый. Вот УНЧ для наушников и будет таким буфером. Но тогда нужен хороший УНЧ, чтоб картину не портил, и наушники тянул при надобности.

В наличии нашёл отличный чип AD713JR — четыре ОУ в одном корпусе, THD 0.0003%, скорость нарастания 20V/μ s, полевики на входе, сравнительно низкий шум. Подойдёт! Кстати, очень стабильный ОУ, крайне редко «звенит» и имеет хорошую переходную характеристику. Я довольно много всего на них ранее собирал.

↑ Схема усилителя для наушников на AD713

Разделительные ёмкости было решено не ставить. Ноль на выходе поддерживает интегратор, надо же было куда-то деть свободные ОУ.

Предвыходной каскад работает в однотактном режиме А, выходной — в двухтактном режиме А.

THD домашним способом померить не удалось, т.к. их уровень оказался ниже уровня искажений звуковой карты.

Ку ≈ 3.1, этого вполне достаточно для наушников 16-50 Ом.
Подъём уровня сигнала в три раза следует учесть при использовании усилителя в качестве буфера для далеко установленного усилителя.

Подстроечным резистором R8 устанавливается ток покоя примерно 20 мА. При отсутствии сигнала получим 1,36 V на эмиттерах выходных транзисторов через 5-10 минут прогрева УНЧ, этого вполне достаточно, чтоб выходные транзисторы вышли на линейный режим.

Конденсатор C* в цепи ООС подбирается при подключенном реальном кабеле, чтоб не было выбросов на импульсном сигнале по осциллограмме.

Такой низкоёмкостный конденсатор можно изготовить из двух свитых кусочков эмалированного провода. Например, берём провод ∅1,0-1,6 мм длиной 6-8 мм. Поверх намотаем эмалированный провод ∅0,4-0,6 мм, несколько витков с контролем по осциллографу. Свободные концы этих проводов между собой не соединяются и никуда не подключаются. Сверху всё зальём клеем, лаком или герметиком на всякий случай.
У кого нет осциллографа не заморачивайтесь — просто намотайте 3-5 витков, это не сильно критично.

Резисторы R12 на выходе нужны только для защиты от случайных КЗ, их можно не ставить.

Питается УНЧ от обычного БП на LM7815 + LM7915 по стандартной схеме включения. Естественно в питании стоят и плёночные конденсаторы (нет на схеме, но есть на фото).

На транзисторы напаяны небольшие пластинки для теплоотвода (мне показалось что нужно), но и без них температура в пределах допустимого.

Земля гнезда для наушников отделена от корпуса, иначе могут быть дополнительные шумы (не проверялось).

При желании можно добавить на вход потенциометр громкости, мне это не было нужно.

Транзисторы работают в линейном режиме с минимальными искажениями. ООС, безусловно, ещё их снижает, доводя до исчезающе малых значений.

ОУ с полевыми транзисторами на входе хорошо держит перегрузку по входу, когда ООС ещё не успела отработать.

Маленькое время восстановления ОУ позволяет ему быстро «очухаться», что уменьшает ошибку при импульсном сигнале и шлейф искажений.
Плюс, для гурманов, отсутствуют разделительные конденсаторы.

↑ Конструкция

Усилитель конструктивно состоит из двух плат, соединенных между собой разъемами. На одной плате собран УНЧ, на другой — БП и гнезда RCA.
Корпус я сделал из алюминиевого профиля, плата внутрь въезжает по пазам. Блок питания совмещен с УНЧ в одном корпусе.



Чип AD713 можно заменить на 2 шт. AD712 с изменением печатной платы. Ещё можно заменить ОУ интеграторов, к примеру, на TL062, TL072, TL082 — тогда AD712 нужна будет всего одна.
Возможно замена AD713 на любой счетверённый чип, например, TL084 с коррекцией печатки и с ухудшением характеристик.
Можно не ставить интеграторы, а последовательно с R2 поставить конденсатор 0.5 — 1 мкФ, но это будет уже другой усилитель.

↑ Итоги

Получился УНЧ, очень достоверно передающий звуковую картину. Многие из слушателей отмечали «студийность» звучания.
Усилитель ничего не подчеркивает, просто достоверно передает звук.

Теперь в моей системе всё заиграло как должно, результат оправдал все затраты.

↑ Файлы

🎁 unch-dlya-ushey-3.zip  53.1 Kb ⇣ 112
🎁microcap.zip  7.09 Kb ⇣ 86

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации