Усилитель своими руками

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 отдельный модуль ЦАП, 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.

Для автомагнитолы

Усилитель для автомагнитолы возможно собрать на распространенной микросхеме TDA8569Q. Ее характеристики:

  • напряжение питания 6-18 вольт
  • входная мощность 25 ватт на канал в 4 Ом и 40 ватт на канал в 2 Ом
  • диапазон частот 20-20000 Гц

Обязательно необходимо предусмотреть дополнительно к схеме фильтр от помех, создаваемых работой автомобиля.

Для начала нарисуйте печатную плату, после просверлите отверстия в ней. Затем плату нужно протравить хлорным железом. После лудить и припаять все детали микросхемы. Во избежание присадок по питанию на дорожки питания нужно будет нанести толстый слой припоя. Предусмотреть систему охлаждения с помощью кулера или радиаторной решетки.

В заключении сборки необходимо изготовить фильтр от помех системы зажигания и плохой шумоизоляции по следующей схеме: на ферритовом кольце диаметром 20 мм намотать проводом сечением 1-1,5 мм в 5 витков дроссель.

Собрать устройство для улучшения качества звука в домашних условиях не составит труда. Главное определиться со схемой и иметь под рукой все комплектующие, из которых можно с легкостью собрать простой усилитель звука.

Фото усилителя звука своими руками

Также рекомендуем просмотреть:

  • Полировка фар своими руками
  • Строительные леса своими руками
  • Точилка для ножей своими руками
  • Антенный усилитель
  • Восстановление аккумулятора
  • Мини паяльник
  • Как сделать электрогитару
  • Оплетка на руль
  • Фонарик своими руками
  • Как заточить нож для мясорубки
  • Электрогенератор своими руками
  • Солнечная батарея своими руками
  • Течет смеситель
  • Как выкрутить сломанный болт
  • Зарядное устройство своими руками
  • Схема металлоискателя
  • Станок для сверления
  • Нарезка пластиковых бутылок
  • Аквариум в стене
  • Врезка в трубу
  • Стеллаж в гараж своими руками
  • Симисторный регулятор мощности
  • Фильтр низких частот
  • Вечный фонарик
  • Нож из напильника
  • Трос в оплетке
  • Пескоструйный аппарат своими руками
  • Генератор дыма
  • Ветрогенератор своими руками
  • Акустический выключатель
  • Воскотопка своими руками
  • Туристический топор
  • Стельки с подогревом
  • Паяльная паста
  • Полка для инструмента
  • Пресс из домкрата
  • Золото из радиодеталей
  • Штанга своими руками
  • Как установить розетку
  • Ночник своими руками
  • Аудио передатчик
  • Датчик влажности почвы
  • Счетчик Гейгера
  • Древесный уголь
  • Wi-Fi антенна
  • Электровелосипед своими руками
  • Ремонт смесителя
  • Индукционное отопление
  • Стол из эпоксидной смолы
  • Трещина на лобовом стекле
  • Эпоксидная смола
  • Как поменять кран под давлением
  • Кристаллы в домашних условиях

Помогите проекту, поделитесь в соцсетях 😉 0

Кит-набор для сборки усилителя мощности звуковой частоты DA H120 (Модернизированный усилитель Дорофеева с импульсным блоком питания)

В этом российском наборе нам предлагают собрать стерео усилитель мощности низкой частоты (звуковой усилитель) с маленьким током покоя в 8-10мА (почти В класс) со всевозможными защитами (от постоянного напряжения и короткого замыкания на выходе УНЧ, защита БП), импульсным блоком питания (не нужен дорогой тяжелый трансформатор), плавным включением усилителя. Два канала усилителя, блок питания и схема защиты расположены на одной плате — нет лишних проводов.
Есть ли альтернатива китайским радиоконструкторам? Тогда читаем этот обзор.
УПАКОВКА
Коробку с конструктором доставила Почта России за 5 дней. Упакована коробочка отлично.


В комплекте не только резисторы, конденсаторы, транзисторы, ОУ и прочее, но и ферритовые кольца, отрезки провода для трансформаторов и дросселей, радиаторы под выпрямительные диоды и мощные полевые транзисторы, регулятор громкости. Полный комплект? Узнаем в процессе сборки.

Качество печатной платы — отличное. Точно не хуже китайских китов. Для меня было сюрпризом установка на плату резисторов и мелких конденсаторов.



Я проверил тестером все номиналы — почти как и должно быть. Все детали, которые вставлены в плату, соответствуют номиналам. Кроме нескольких шунтирующих конденсаторов: вместо 0.47 мкФ установили 0.1 мкФ — непринципиально. Так же резисторы в затворах мощных полевых транзисторов БП немного другого номинала. На схеме обозначены со звездочкой. Возможно для транзисторов из комплекта нужно как раз такие номиналы. Узнаем в момент сборки.
Комплектацию деталями более подробно рассмотрим в процессе сборки конструктора.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ. СХЕМОТЕХНИКА
Характеристики 4-х омной версии.
— выходная мощность 112Вт (4ом)/ 66Вт (8ом) при КНИ 1%;
— КНИ 0,005-0,008% ( 80Вт 1кГц );
— коэфф. демпфирования более 500;
— короткий звуковой тракт, отсутствие каких либо фильтров.
— диапазон воспроизводимых частот 10Гц-35кГц, неравномерность в звуковом диапазоне частот +-0.2dB.
— защита от короткого замыкания, от перегрузки, от постоянного напряжения на выходе;
— питание от сети 220в, потребление до 3А.
Для 8-омной версии, если есть желание, можно увеличить мощность — поднять напряжение питания (намотать больше витков вторичной обмотки силового трансформатора).
Схема:

За основу взята популярная схема усилителя Дорофеева из журнал «Радио» март 1991 год. Добавлен предварительный усилитель (первый ОУ), УНЧ для улучшения характеристик переведен в класс АВ с маленьким током покоя 8-10мА (по
Douglas Self все равно остается классом В). Добавлен импульсный блок питания и блок защиты.
На сайте http://darkamp.ru/ есть подробная инструкция по сборке УНЧ. Есть версия аналогичного УНЧ автомобильный вариант. Отдельно — импульсный блок питания. Можно приобрести корпус для этого усилителя, печатные платы, спаянные платы, собранные УНЧ, конструкторы, радиаторы. Можно скачать печатные платы разных вариантов в формате sprint layout для самостоятельного изготовления ЛУТ-ом.
Другие ресурсы по этому усилителю:
1. Дорофеев М. «Режим В в усилителях ЗЧ» Журнал Радио Март 1991 год стр.53.
2. http://darkamp.ru/
3. Форум на паяльнике
4. Группа ВКонтакте
5. Тема на ПАЯЛЬНИКЕ о БП
СБОРКА
Первым делом распаял уставленные на плату резисторы и конденсаторы.

Впаиваем четыре толстые перемычки в шинах питания. Для надежности. По шинам питания будут протекать достаточно мощные токи, поэтому усиливаем металлизацию отверстий.

1. Импульсный блок питания (БП)
1.1 Фильтр помех и выпрямители
Первый этап сборки БП — собираем фильтр от помех питания 220 В, выпрямитель основного напряжения питания и бестрансформаторный блок питания микросхемы-генератора импульсов.

Установим на плату необходимые детали.


Конденсаторы 1 мкФ 400 В (3 шт) в комплект положить забыли. Приобрёл в магазине вместе с панельками под ОУ в УНЧ.

Конденсаторы фильтра после диодный моста (на схеме C6 и С13). Емкость соответствует.

Измерение ESR на фото:
330 мкФ 400 В:

1000 мкФ 25 В:

Дроссель синфазный (на схеме Tr1) можно намотать самому (кольцо в комплекте). Или использовать готовый дроссель (на 3А или больше) от неисправного БП. Взял от китайского набора для сборки сетевого фильтра.

Итог:

Включаем питание 220 В. На всякий случай, включал первый раз через лампочку (лампа накаливания в 220 В 100 Ватт включена последовательно с платой в сеть 220 В как ограничитель тока) и в очках для защиты глаз (вдруг конденсаторы взорвутся).
ОСТОРОЖНО, ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.
Проверяем постоянное напряжение после двух выпрямителей.
15 В на стабилитроне для питания микросхемы формирования импульсов. На плате указано 13 В, но видимо установлен стабилитрон на 15 В. Это не принципиально для микросхемы SG 3525 — напряжение питания ИМС от 8 до 35 В:

Я перепаял стабилитрон на точно 13В 1N4743A. Получилось 13.5 В.
На большом конденсаторе 324 В:

Отключаем питание 220 В. Обязательно разряжаем большой конденсатор. На нем заряд в 320 В. Берём резистор в 1 Ватт 330 кОм (такой под руку попался) и подключаем параллельно конденсатору. Я брал резистор за корпус плоскогубцами с изолированными ручками. Измеряемых напряжение на конденсаторе. Пока не упадет до 0.
Для дальнейшей безопасной сборки и отладки импульсного БП нам понадобиться трансформатор 220 В на 12 В. Подключим схему через этот трансформатор (12 В переменного напряжения вместо 220 В).

Временно выводы конденсатора С8 соединим перемычкой. Потом при включении в 220 В эту перемычку нужно обязательно убрать!

1.2 Сборка формирователя импульсов на ИМС SG 3525.

Необходимые делали:

Устанавливаем. Вместо конденсатора 47 мкФ положили 100 мкФ. На схеме С10 обозначен как 100 мкФ, а на плате — 47 мкФ.
Частота импульсов в этом БП 46-47кГц.
Подключаем питание (12 В переменного) и смотрим осциллографом импульсы на выходах 11 и 14 микросхемы SG 3525.
Похоже на прямоугольники:



1.3 Сборка формирователя импульсов на полевых транзисторах. Силовой трансформатор. Выпрямитель с фильтром

Для изготовления трансформаторов и дросселей читаем подробную инструкцию на сайте в двух разделах — об «УНЧ для дома» и «импульсный БП» для питания усилителей. Сначала намотал дроссели — 25 витков проводом 0.6 мм на колечках с прорезью.

Устанавливаем на плату. Изготовляем силовой трансформатор. Мотаем на самом большом кольце.


Предварительно изолируем кольцо лейкопластырем или изолентой, которая выдерживает высокие температуры (прозрачная-желтая такая). Первичка — 50 витков проводом 0.6. Затем слой изоляции лейкопластырем или изолентой.

Вторичная обмотка. Мотаем сразу вместе 4 вторичные обмотки — 12 витков проводом 0.6 мм.
При установке трансформатора нужно соблюдать фазирование вторичных обмоток. Сторона, откуда начинали мотать 4 обмотки, на схеме обозначена точкой. Впаял сначала с этой стороны (4 провода). Потом прозвоном тестером «нашёл» нужные концы вторичных обморок и запаял их.

Трансформатор гальванической развязки (ТГР) нужен, чтобы гальванически развязать микросхему контроллера и силовые полевые транзисторы формирования импульсов. ТГР мотается на такое же кольцо, как и дроссели. Тут изоляция не нужна. Изоляция — зелёная краска на кольце. Мотаем сразу вторичные и первичную обмотку проводом 0.3 мм. В три провода сразу. Намотав 35 витков, отводим вторичные обмотки. Первичная обмотка доматывается до 45 витков (т. е. намотать ещё 10 витков). При установке очень важно соблюдать фазировку этого трансформатора. Иначе есть риск получить короткое замыкание на силовых транзисторах. Как и у силового трансформатора, сначала запаял обмотки с точкой. Потом прозвоном нашёл и впаял вторые концы.
Дальше устанавливаем силовые транзисторы формирования импульсов и обвязку вокруг. С одной стороны радиатора закрепил провлоку-фиксатор.

Сначала устанавливаем транзисторы, потом размечаем отверстия под крепление на радиаторе. Сверлим отверстия. Транзисторы нужно установить на радиатор через изоляторы (использовал керамические пластинки) и термопасту. Винты, втулки и изоляторы докупал отдельно. В наборе их не было. Тестером прозваниваем отсутствии электрического контакта между радиатором и корпусом транзистора.

Устанавливаем на радиаторы выпрямительные диоды. Они у меня в пластиковом корпусе. Поэтому дополнительной изоляции от радиатора не нужна. Посадил на термопасту, прикрутил к радиатору и установил на плату.


Установил два конденсатора фильтра (С24/С25) по 1000 мкФ после выпрямительных диодов (по одному на шину).


Фото смазанное получилось. 1000 мкФ там.

Остальные конденсаторы — после тестов блока питания.
Пробуем включить от трансформатора 12 В с перемычкой на конденсаторе С8.
На одной из вторичных обмоток ТГР:

На первичной обмотке силового трансформатора:

На шинах питания УНЧ на конденсатора фильтра С24/С25 должно быть 1-2 В — тогда скорее всего все хорошо (у меня было 1.5 В).


Проверим импульсы на первичной обмотке силового трансформатора. Если все ок, тогда можно убрать перемычку на конденсатор C8, убрать трансформатор на 12 В и попробовать включить БП в сеть 220 В.
ОСТОРОЖНО ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
Перёд любыми манипуляциями со схемой, отключать питание и проверьте вольтметром разрядился конденсатор С6. Только потом «лезьте в схему» с паяльником. Для разрядки конденсатора С6 я подпаял параллельно выводам конденсатора два резистора 680 кОм 0.5 Ватт.
Если ничего не взорвалось, проверяем напряжение на выходных шинах — должно быть около 35 В.


Если что-то не так, проверяем схему. Для отладки, опять подключаем трансформатор на 12 В и устанавливать перемычку на конденсатор С8. Отлаживаем схему.
Впаиваем оставшиеся конденсаторы фильтра.


1.4 Измерения импульсного БП
К сожалению, имеется в наличие электронная нагрузка на 150 Ватт. Два плеча по 35В дает 70В. Максимально удалось протестировать БП на пульсации под нагрузкой в 2А 70 В.
Без нагрузки:

1А:


2А:


Температура через полчаса под нагрузкой в 2А. Ничего не свистит, не греется слишком сильно:

1.5 Сборка защит
Проверяем отсутствие напряжения на конденсаторе С6.

Впаиваем транзисторы защит и остальные детали которые не установлены.

Подстроечные резисторы R37 устанавливаем в среднее положение. Они у меня были в 50 Ом. Соответственно должно быть около 25 Ом между среднем выводом и крайними.
Для проверки работы защиты от постоянного напряжения на выходе УНЧ, включаем плату в 220 В. Берем батарею типа «крона» и подключаем между R38 и общему проводу. Сработала ли защита? Через некоторое время смотрим напряжение на шинах питания — должно начать падать до 0. Срабатыванием защиты мы отключили генерацию прямоугольных импульсов на микросхеме SG3225. Осталось остаточное напряжение на банках конденсаторов. Когда установим остальные детали, напряжение будет падать быстрее. В случае аварийной ситуации оно упадет мгновенно (скорее всего).
2 Сборка УНЧ
Впаиваем еще неустановленные детали УНЧ.

Пленочные конденсаторы из комплекта конструктора 1 мкФ большого размера и не помещаются в отверстия на входе УНЧ. Заменил их на WIMA MKP 4 2.2 мкФ 50 В.
Установил разъемы для подключения динамиков. Изначально в плате были только отверстия под провод. Так неудобно. С разъемами лучше. Впаял разъемы.

Транзисторы драйверов и выходные транзисторы:

Операционный усилитель NE5532 из комплекта:

Радиатор использовал ABM-043.02, 135х46 длина 50мм (ТП-032,AB0095) за 310 руб (остался из предыдущего проекта). Площадь (135*2+14*40*2)*46=63940 мм^2:


Выходные транзисторы TIP35 (корпус TO-247) по сравнению с транзистором в корпусе TO-264. Транзисторы в большом корпусе TO-264 можно установить на плату по размеру выводов. Отверстия в радиаторах просверлил так, чтобы можно было установить и в корпусах TO-247 и TO-264. В дальнейшем, возможно, заменю на пару 2SC5200 + 2SA1943 (если оригинальные найду):

Разумеется, выходные транзисторы устанавливаются на радиатор через изолирующие прокладки. Я на керамические установил + термопаста.
Переменный резистор-регулятор громкости на входе 10 кОм.

Вот так в итоге получилось:


Тестирование УНЧ
Как нагрузку для тестирования использовал резисторы 8 Ом 100 Ватт. Подключил их в выходу усилителя. Вход усилителя подключил на землю. Правильно собранный усилитель в настройках не нуждается. Начинает работать сразу.
Первое включение делал через лампочку 100 Ватт 220 В, последовательно с питанием 220 В УНЧ. Лампочка мигнула и погасла. Все ок.
Проверил напряжение на шинах питания усилителя. Замерил постоянное напряжение на выходе. Достаточно высокое получилось:


Тестовый стенд:

Выключил усилитель, подключил на вход генератор сигналов и подключил УНЧ на прямую.
На входе УНЧ синус 1 кГц 1.3 В:

На выходе УНЧ получаем:

Если увеличивать входное напряжение — то УНЧ уходит в клипинг.
Усилитель усиливает сигнал в 55,2/1,3=42,46 раз.
Рассчитаем мощность:
Pmax=(55,2/2)*(55,2/2)/8=95,22 Ватт
Рсред=Pmax/2=47,61 Ватт
Попробовал подать прямоугольник 1 кГц на грани клипинга:

Чистый прямоугольник. Но через некоторое время задымились резисторы в базах выходных транзисторов:

Заменил на 1 Ватт-ные Ом. Тоже начали дымиться, но продержались чуть дольше. Понятно, что экстремальный режим, но все равно как-то непривычно.
Сделаем измерения в программе RMAA. Мощность вот такая была — 93.8 Ватт. 8 Ом нагрузка. При большем усилении появляется линейка искажений.

Результат:

Подробнее, кому интересно




Сделал измерения и на маленькой мощности. 0,2 Ватта. 8 Ом нагрузка:


Подробнее, кому интересно




Выводы Хорошие показатели УНЧ. Как видно из замеров, импульсный блок питания заметно не влияет на усилитель по показаниям приборов. Средненькие показатели по взаимопроникновению каналов. Возможно из-за того, что схема не «двойное моно» или где-то есть косячек при подключении.
ПРОСЛУШИВАНИЕ
При включении усилителя слышен звук в колонках. Не щелчок, а именно звук. При выключении секунд через 9 слышен писк (от разряжаюшихся конденсаторов фильтра в БП). Оба этих недостатка можно устранить, установив дополнительную релейную защиту с задержкой и запитать её от отдельного трансформатора.
Посторонних шумов, фона и проч. при отсутвии сигнала усилителя нет. Наличие импульсного питания никак себя не выдаёт.
Звук УНЧ понравился. Достаточно жёсткий. С «мягкой» акустикой хорошо споётся. Послушал немного, заменил операционники на OPA2134. Приятнее играть стало.

По качеству сопоставим с УНЧ MX50 SE mysku.ru/blog/ebay/58320.html только звук более жёсткий. JLH1969, Quad405, Pioneer A777, клон Naim NAP 250 играют поинтересней.
ВЫВОДЫ
Плюсы
1. Хорошая проверенная годами схема в основе конструкции (УНЧ Дорофеева ), простая в сборке и не требует отладки. Качественный звук.
2. Цена набора, учитывая отсутвии необходимости приобретать дорогой трансформатор.
3. Высокое качество плат и комплектующих.
4. На сайте УНЧ представлен в разных вариантах — от файлов для ЛУТ до готового усилителя. Несколько различных вариантов (УНЧ без БП, отдельно импульсный БП, автомобильный и домашний варианты). Вариант конструктора — промежуточный.
5. Интересный процесс сборки: импульсный БП (поэтапно знакомимся с устройством импульсных БП), защиты и УНЧ. Собрать комплект можно и без осцилографа и генератора сигналов.
Минусы:
1. Не положили в комплект конденсаторы 1 мкФ 400 В.
2. Нет панелек под ОУ в УНЧ
3. Мало места под конденсаторы 1 мкФ у силовых полевых транзисторах
4. Подключение 220 В — нет колодок. Высоковольтные провода прямо к плате
5. Нет фиксации к плате для радиаторов выпрямительных диодов. Для полевых транзисторов фиксация радиатора тоже не очень удачная
6. Некоторые детали других номиналов, чем указаны на печатной плате.
7. Нет изоляторов и втулок для крепления силовых полевых транзисторов на радиатор.
8. Стабилитрон вместо 13 В положили на 15 В
9. Печатную плату перед сборкой желательно покрыть канифолью, растворенной в спирту. Чтобы лучше паялось.
10. Нет цепей Зобеля и Буше на выходе усилителя.
11. Нет в комплекте прокладок для изоляции от радиатора, втулок, винтов под мощные транзисторы.
12. Посторонние звуки при включении и выключении.
Сейчас думаю о размещении усилителя в корпус. Как сделаю, возможно, ещё обзор напишу.

Модули Мастер Кит для сабвуфера

Поэтому задача оптимизации сложности и стоимости систем воспроизведения звука была всегда достаточно актуальна, в особенности для индивидуального бытового применения.

Как известно, человек с помощью двух своих органов слуха, подключенных к «центральному процессору» – мозгу, может различать направление прихода звуковых колебаний именно из-за того, что человеческие уши разнесены в пространстве на 15-20 сантиметров. Этого оказывается достаточно, чтобы определить направление на источник звука из-за разности фаз приходящих звуковых волн.

Но не все звуки воспринимаются человеческим слухом одинаково. Каждый из нас наверняка замечал, что если положение источника достаточного высокого звука определяется без труда, то положение источника низкого звука, даже при его высокой громкости определить затруднительно. И это связано с размером базы «датчиков измерительной системы», образуемой человеческими ушами. Если длина волны звуковых колебаний существенно больше измерительной базы, то мозг не может «просчитать» разность фаз между звуковыми волнами, воспринимаемыми правым и левым ухом.

Этим эффектом ловко воспользовались инженеры, проектирующие звуковоспроизводящие устройства. При построении многополосной многоканальной звуковой системы (стерео, квадро и т.д.) можно неплохо сэкономить, используя одну звуковую колонку для воспроизведения низких частот всех каналов (примерно от 20 до 160 Гц). Ведь человек все равно не различит направления на источник низкой частоты. Такая колонка имеет сейчас вполне устоявшееся название сабвуфер (англ. subwoofer). Ну, а звуковая панорама более высоких частот будет воспроизводиться несколькими колонками обычным способом. Сабвуфер, как правило, имеющий приличные размеры, можно, кстати, расположить где-нибудь под столом, тумбой, или в багажнике автомобиля, где он не будет занимать дефицитное место.

Сабвуферы бывают пассивными, которые подключаются к общему усилителю звуковой частоты, или активными, имеющими свой индивидуальный усилитель, часто встроенный в низкочастотную колонку.

Любители самостоятельного конструирования звуковых систем используют фильтры низких частот (ФНЧ) и специализированные усилители для построения сабвуферного канала.

Компания Мастер Кит традиционно предлагает широкий ассортимент DIY-модулей для звукоусилительной и звуковоспроизводящей техники. Некоторые устройства специально предназначены для использования при изготовлении низкочастотного канала звуковоспроизведения, другие могут быть с успехом применены в этом канале, хотя могут решать более широкие задачи. В настоящем обзоре мы рассмотрим и те, и другие.

Все рассматриваемые устройства выполнены в бескорпусном исполнении и предполагают размещение либо в самостоятельно изготавливаемом корпусе, либо в корпусе, куда модуль встраивается.

В конце обзора вы найдете таблицу, которая поможет быстро сориентироваться в характеристиках модулей и сделать правильный выбор.

Напомним, что многие устройства Мастер Кит продаются наборами, в которых подобраны подходящие друг другу или дополняющие друг друга модули. Цена набора меньше, чем сумма цен его составляющих, поэтому, покупая набор, вы можете хорошо сэкономить!

  1. BM2042 – монофонический усилитель низкой частоты, в основе которого – микросхема TDA7293.

Усилитель имеет минимальные габариты, определяемые, в основном, двумя электролитическими конденсаторами емкостью 1000 мкФ каждый, индуктивностью и самой микросхемой. Эта интегральная микросхема представляет собой УНЧ класса АВ. Благодаря широкому диапазону питающих напряжений и возможности отдавать ток до 10 А в нагрузку, микросхема обеспечивает одинаковую максимальную выходную мощность на нагрузках от 4 Ом до 8 Ом. Одной из основных особенностей этой микросхемы является применение полевых транзисторов в предварительных и выходных каскадах усиления и возможность параллельного включения нескольких ИМС для работы с низкоомной нагрузкой (менее 4 Ом). Управление режимом работы ИМС осуществляется при помощи переключателя, расположенного на плате. Совместно с фильтром, пропускающим только низкие частоты, усилитель вполне можно рекомендовать для построения низкочастотного сабвуферного канала.

  1. Модуль MP3116btl является усилителем низкой частоты класса D, построенным на популярной микросхеме TPA3116.

Усилитель отлично подойдет как для сборки нового усилителя, так и для модернизации старого усилителя до современного уровня.

Микросхема TPA3116 включена в так называемом BTL режиме. За счет этого достигается 150 Вт выходной мощности на канал с малыми интермодуляционными помехами и низким коэффициентом нелинейных искажений. Благодаря высокому КПД микросхемы (более 90%), для ее работы не требуются массивные радиаторы и системы активного охлаждения. На плате установлен регулятор громкости, что делает усилитель более удобным в применении. По умолчанию на входе усилителя установлен фильтр для среза высоких частот, что позволяет сразу использовать усилитель для построения сабвуфера. Для отключения фильтра необходимо лишь удалить один конденсатор.

Более подробно об усилителях на основе TPA3116 можно прочесть в статье Маленький — не обязательно плохой! Усилитель НЧ D-класс 2х50Вт с регулировкой тембра.

  1. BM2033 – это готовый к применению модуль монофонического усилителя на основе микросхемы TPA7294 мощностью 100 Вт.

Микросхема TPA7294 представляет собой усилитель низкой частоты класса АВ.

Она предназначена для использования в качестве AB усилителя звука класса Hi-Fi. Благодаря широкому диапазону питающих напряжений и высокому выходному току, TDA7294 способна обеспечивать высокую выходную мощность при сопротивлении динамиков 4 Ом и 8 Ом.

TDA7294 имеет низкий уровень шума, низкий уровень искажений, хорошее подавление пульсаций. Микросхема имеет встроенную защиту от короткого замыкания и схему отключения при перегреве. Встроенная функция подавления (Mute) упрощает дистанционное управление усилителем, предотвращая появления шумов.

Этот интегральный усилитель прост в использовании и для его полноценной работы требуется не так много внешних компонентов. Применение радиатора с использованием теплопроводной пасты является обязательным.

  1. Активный фильтр для сабвуфера BM2115 избавит от установки громоздкого пассивного фильтра низкой частоты на выходе усилителя мощности при проектировании низкочастотного усилительного каскада.

Этот неинвертирующий фильтр второго порядка выполнен на сдвоенном операционном усилителе LM358. Частота среза фильтра – 100 Гц. Установленный на плате светодиод индицирует наличие напряжения питания, подстроечным резистором можно регулировать уровень входного сигнала. Фильтр устанавливается между линейным выходом источника сигнала и входом усилителя мощности сабвуфера. Геометрия устройства позволяет монтировать его в разрыв сигнального провода. Для подключения питающего напряжения и сигнальных проводов предусмотрены парные клеммные винтовые зажимы.

  1. Набор для самостоятельной сборки фильтра низкой частоты NM0103 позволит не только улучшить навыки самостоятельной пайки начинающему электронщику, но и получить вполне функциональное устройство, необходимое для создания сабвуферного канала звукоусиления.

Частота среза фильтра может быть установлена 60 Гц или 80 Гц с помощью применения различных конденсаторов, входящих в состав набора.

Конструктор предназначен для детей старшего школьного возраста, а также для радиолюбителей любой квалификации. Работа с набором не требует специальной подготовки и позволяет получить навыки конструирования и сборки простых радиотехнических устройств.

Фильтр низких частот может применяться для построения сабфуверов, в составе домашних кинотеатров любой мощности, а так же для автомобильных и портативных сабвуферов.

  1. Набор для самостоятельной пайки NM0106 позволяет собрать оконечный усилитель низкой частоты, работающий в двух режимах: двухканальный стерео режим, и режим моста. В режиме моста усилитель как нельзя более подходит для сабвуфера мощностью до 150 Вт.

Усилитель мощности предназначен для передачи в нагрузку максимальной мощности полезного сигнала при минимально возможных уровнях нелинейных и частотных искажений. Он построен на микросхеме TDA7294, которая за годы эксплуатации с момента её выпуска в 1996 году зарекомендовала себя надежным и качественным устройством. Усилитель содержит в себе два одинаковых канала и может использоваться как стереоусилитель с номинальной выходной мощностью 70 Вт на канал, либо как мостовой усилитель.

  1. Модуль NM0605 несколько выбивается из тематики данного обзора, но имеет к нему непосредственное отношение, поскольку представляет собой автомобильный преобразователь, на выходе которого получается двуполярное напряжение для питания автомобильных усилителей низкой частоты.

Этот набор для самостоятельной пайки представляет собой мощный DC/DC преобразователь, построенный по схеме «PUSH-PULL». Преобразователь позволяет работать с нагрузкой общей мощностью до 200 Вт. Он построен на микросхеме ШИМ-контроллера SG3525, которая преобразовывает постоянное входное напряжение в переменное напряжение высокой частоты. В качестве источника питания модуля может выступать напряжение, подаваемое с автомобильного генератора или аккумулятора. Таким образом, можно обеспечить автономное питание звукоусилительной техники там, где нет стационарных источников электроэнергии.

Модуль NM0605 входит в состав нескольких комплектов, предлагаемых на специальных условиях компанией Мастер Кит:

  • NM2042 + NM0605 Набор для сборки УНЧ 140 Вт, моно + набор для сборки автомобильного преобразователя 12 — ±35 В, 3 А
  • NM2042 + NM0103 + NM0605 Набор для сборки усилителя НЧ 140 Вт + ФНЧ + автомобильного преобразователя напряжения
  • NM0101 + NM0103 + NM0605 Набор для сборки оконечного усилителя НЧ 100 Вт + ФНЧ + автомобильного преобразователя напряжения
  • NM2012M + NM0103 + NM0605 Набор для сборки Hi-Fi УНЧ 200 Вт (моно) + ФНЧ для сабвуфера + автомобильного преобразователя 12 — ±35 В
  1. Набор для пайки NM2012M предназначен для сборки монофонического усилителя низкой частоты, который обеспечивает до 200 Вт мощности в нагрузке.

Устройство базируется на схемном решении «ROD ELLIOTT P3A AMPLIFIER». В схеме используется автосмещение напряжения на базах транзисторов, благодаря чему не требуется выставлять их токи покоя. Усилитель питается двуполярным напряжением от 12 до 50 вольт и может работать на нагрузку от 2 до 16 ом. Он обладает малым коэффициентом нелинейных искажений, коэффициентом усиления 34 дБ, и расширенным частотным диапазоном от 15 до 25000 Гц.

  1. Модуль цифровой обработки сигналов BM2114dsp также может быть использован, в том числе и для построения низкочастотного канала усиления. Но возможности этого устройства настолько широки, что низкочастотный канал будет являться только небольшой частью системы, которую можно спроектировать на основе модуля.

Устройство представляет собой встраиваемый модуль с установленным цифровым сигнальным процессором (DSP) ADAU1701. Такой процессор осуществляет цифровую обработку звуковых сигналов, поступающих на его вход, и направляет обработанные сигналы на несколько выходов в соответствии с заложенной программой.

Для подключения доступны 2 RCA входа и 4 RCA выхода. Для настройки процессор подключается через USB-порт к компьютеру. Программирование производится в визуальной среде Analog Devices SigmaDSP, бесплатно распространяемой разработчиком процессора. При программировании, заключающемся в перетаскивании и соединении элементов звукового тракта на экране компьютера, доступны фильтры, эквалайзеры, задержки, компрессоры, лимиттеры, индикаторы и детекторы уровня, детекторы клиппинга, регуляторы уровня, микшеры и многое другое. Логические блоки можно соединять в любом порядке, наращивать, комбинировать. Например, можно использовать внешний регулятор для усиления баса и настроить компрессор для защиты сабвуфера.

Цифровой модуль предназначен для встраивания в усилители, активные колонки, автомобильные или домашние аудиосистемы.

Модуль позволяет также заменить собой кроссоверы, корректировать АЧХ системы эквалайзерами, устройствами Room Correction, вводить задержки в разные каналы для компенсации расстояния между динамиками, защищать динамики от перегрузки введением лимитеров.

Более подробно с использованием модуля BM2114dsp можно ознакомиться в серии статей:

  • BM2114dsp — Цифровой процессор звука, обзор. Часть 1
  • BM2114dsp — Цифровой процессор звука. Часть 2: разрабатываем реальный звуковой тракт
  • BM2114dsp — цифровой процессор звука. Часть 3: внешние элементы управления, генерация и обработка звуковых сигналов
Артикул Название Диапазон
частот,
Гц
Питание Число
каналов
усиления
Коэффи-
циент
усиления,
дБ
Макси-
мальная
мощность
на канал,
Вт
Сопротив-
ление
нагрузки,
Ом
Особенности
BM2042 Усилитель НЧ
140 Вт,
моно (TDA7293)
20…20000 Постоянное
двуполярное
напряжение
12…50 В
1 30 140 Не менее 8 • микросхема TDA7293;
• малые габариты;
• минимальное число элементов обвязки;
• широкий диапазон питающего
напряжения
и сопротивления нагрузки
MP3116btl Усилитель НЧ
D-класса
1×150 Вт
для сабвуфера
(TPA3116)
20…20000 Постоянное
однополярное
напряжение
5…24 В
1 26 150 4…16 • усилитель класса D;
• микросхема TPA3116;
• защита от короткого замыкания
и превышения температуры;
• высокий КПД;
• регулятор громкости на плате
BM2033 Усилитель НЧ
100 Вт,
моно (TDA7294,
готовый блок)
20…20000 Постоянное
двуполярное
напряжение
10…32 В
1 30 100 4…8 • микросхема TDA7294;
• широкий диапазон питающего
напряжения;
• малые габариты
BM2115 Активный
фильтр НЧ
для сабвуфера
Частота
среза 100 Гц
Постоянное
однополярное
напряжение
7…5 В
1 6 • операционный усилитель LM358;
• неинвертирующий фильтр второго
порядка;
• малый уровень собственных шумов;
• малые размеры
NM0103 Набор для
сборки фильтра
низких частот
для сабвуфера
Частота
среза 60
или 80 Гц
Постоянное
однополярное
напряжение
12 В
1 10 • микросхема PT2351;
• набор для самостоятельной пайки;
• фильтр третьего порядка;
• собственный стабилизатор
NM0106 Набор для пайки
оконечного
усилителя НЧ
70 Вт/150 Вт
(2×TDA7294)
20…20000 Постоянное
двуполярное
напряжение
27 В
1 (2) 70 (150) 4…8 • микросхема 2xTDA7294;
• набор для пайки;
• коэффициент нелинейных
искажений 0.5%
NM0605 Набор для сборки
автомобильного
преобразователя
12/±35 В, 3 А
12…14 В • двуполярное выходное напряжение
для питания автомобильного усилителя;
• максимальный ток нагрузки 3 А;
• максимальный потребляемый ток 27 А
NM2012M Набор
радиолюбителя
для сборки
Hi-Fi усилителя
НЧ, 200 Вт (моно)
15…25000 Постоянное
двуполярное
напряжение
12…50 В
1 34 200 2…16 • набор для пайки;
• большой диапазон сопротивлений
нагрузки;
• коэффициент нелинейных искажений
THD 0.009%
BM2114dsp DSP процессор
для цифровой
обработки звука
на базе
ADAU1701
20…20000 Постоянное
напряжение
5 В,
USB-порт
2 входа
4 выхода
Стандартные
линейные
входы и
выходы
• цифровой процессор обработки
звуковых сигналов с использованием
sigma-delta модуляции;
• может использоваться
в помещении и в автомобиле
для точной настройки аудиосистем
в используемом пространстве;
• компьютерная настройка
с использованием
специализированного бесплатного ПО