DIY » Статьи » Прочие конструктивы и схемотехника » Усилитель для наушников на MAX9724 с питанием от USB

Усилитель для наушников на MAX9724 с питанием от USB

Проапгрейдил недавно компьютер на LGA2011, на коробке от относительно недешевой платы красовалась надпись «супер пупер звук, 110 дБ вся фигня». Отлично подумал я, хороший звук никогда не помешает. Следующие 2 дня я неистово гнал железо, и все было хорошо. А потом вернулся к обычной работе, и естественно, к рабочей музыке. Тихо. Нет. ТИХО! 100% громкости едва хватало для комфортной громкости с моими обычными 32-х омными наушниками (Sennheiser HD 448, отличающихся не самой высокой чувствительностью), а если запись была сделана с низким уровнем сигнала — то хоть волосы вырывай.

^Нажмите для увеличения^

От безысходности начал было даже слушать через bluetooth A2DP адаптор, но само собой и качество и аккумуляторы (~6 часов) вгоняли в печаль…

Стало ясно что жить так больше нельзя…

Но отступим на 3 месяца назад: Покупал я детали для моего MP3-плеера в terraelectronica, который должен был наконец заменить мой iPod, и проходясь по списку микросхем для аудиотехники (сортировка по наличию и цене) увидел в начале списка MAX9724 по феноменальной цене в 7,78 рублей. Хоть это и был специализированный усилитель для наушников, мне он по тому проекту был не нужен — купленный аудиокодек уже выдавал сигнал нужного для наушников уровня. Ну, решил я, куплю про запас штучек 5, мало ли где пригодится, тем более с такой ценой…

Итак, наши Design goals для усилителя

  1. Все должно собираться из того что есть, чтобы решить проблему «сегодня» (супердорогие операционные усилители отпадают).
  2. Питание строго от USB, никаких нестандартных блоков питания и тем более батареек.
  3. Качество должно быть лучше того, что может услышать человек.
  4. Как следствие из пункта 3 — конденсаторы на пути аудио-сигнала — это проблема (хоть и решаемая). Пленочные конденсаторы дорогие и редкие, а с электролитами тут всегда непросто.
  5. Отсутствие потенциометра регулятора громкости — они шумят (при вращении / просто от старости) и вообще ненадежны.

Существующие конструкции:

1. Вот например недавняя статья Усилитель для наушников просто и быстро — в статье тактично опущен вопрос с питанием 🙂 Также, после чтения соответствующих статей понятно, что на операционных усилителях строить нормальные усилители не просто — много нюансов (впроде самовозбуждения, смещения 0, входящего тока и ограничений на входное сопротивление). Ну и в целом — операционные усилители требуют двухполярного питания, из USB его делать — нужна еще одна микросхема и отладка.

2. USB-ЦАП также отпадают из-за доступности и в целом «железная» звуковая карта мне больше нравится.

3. Готовые портативные усилители — помимо ожидания, нужно верить, что там внутри ни на чем не сэкономили. Кстати чип внутри этого FiiO E3 — функциональный аналог того что у меня, разница в том, что MAX9724 может от 5 В работать, а LM4917 — 3,3 В максимум (что также ограничивает применимость для 300-омных наушников).

^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^

Решение

Очевидно, я достал свою MAX9724 — содержит внутри генератор двухполярного напряжения (делает -5 В из 5 В) и 2 операционных усилителя, заточенные под усиление звука. По качеству — искажения THD+N по типовой схеме включения в моих условиях порядка 0,04% (не каждый услышит искажения даже в 0,5%). Схема не требует наличия конденсаторов на выходе, т.к. сигнал усиливается сразу «относительно земли» — что резко снижает количество возможных мест потери качества.

Этот уровень искажений (0,04%) можно еще снизить — в типовой схеме 2 конденсатора генератора отрицательного напряжения с номиналом 1 мкФ, и по графику при повышении емкости до 2,2 мкФ существенное снижение искажений. Я поставил около 20 мкФ керамических конденсаторов во все 3 места (генератор напряжения + питание), и думаю могу рассчитывать на параметры лучше, чем в типовой схеме:

^Нажмите для увеличения^

Схема простая как валенок. Стоит обратить внимание только на резисторы, они задают коэффициент усиления, в данном случае 2 (20 кОм/10 кОм). Если у вас наушники на 150-300 Ом, можно поставить 40 кОм вместо 20 кОм, тогда максимальный размах сигнала на выходе усилителя будет 8 В, чего должно хватить с запасом. Также на схеме в даташите указаны конденсаторы на входе — их я убрал, т.к. из моей звуковой карты уже идет сигнал относительно нуля, и срезать лишние низы/вносить искажения конденсаторами мне ни к чему. Как результат — усилитель усиливает сигналы от 0 Гц (но конечно звуковая карта имеет свои ограничения).

^Нажмите для увеличения^

Односторонняя разводка тривиальна, стоит обратить внимание только на 2 перемычки, а также то, что разъемы USB и аудио на «обратной» стороне платы.

Собираем

^Нажмите для увеличения^

Микросхема хоть и выглядит хардкорной, легко паяется с помощью магии поверхностного натяжения (все мажем жидким флюсом ЛТИ-120, и припой сам залезает только на ножки). Конденсаторы тут со сломанного компьютерного железа — в аудиотракт их конечно ставить нельзя, но для питания все ок. В каждое из трех мест — кучка больших (по 4,7-10 мкФ), и 1 маленький (0,1 мкФ) — чтобы их резонансные частоты не совпадали.

^Нажмите для увеличения^

Схема получилась весьма компактная. Конденсатор в центре — подключен на питание 5 В от USB. При подключении к порту компьютера 1000 мкФ конечно перебор, стандарт разрешает только 10 мкФ, но обычно все работает.

Архив с проектом для Eagle и нужными библиотеками.

^Нажмите для увеличения^

Высокотехнологичный корпус из изоленты. Изначально плату делал под термоусадочную трубку — но буквально миллиметра не хватило, не влезло. Ну, тем не менее, мне нравится.

Цена вопроса:

  1. Кусочек одностороннего текстолита: 2 рубля
  2. MAX9724 — 7,78 рублей
  3. 4 резистора — 0,07*4 = 0,28 рубля
  4. Конденсаторы — 0 (даже если покупать, ~30 рублей макс.)
  5. Разъемы — 0 (если покупать, ~20-30 рублей )
  6. Изолента для хайтек корпуса — 1 рубль

Итого — это ровно 11,06 рубля для меня, и порядка 61,06 рублей если все покупать 🙂

Результаты

Конечно, я сразу наткнулся на известную проблему: при работе с аудио к одной земле нельзя подключаться в двух местах (земля USB и земля звукового разъема). В этом случае по земле пролазят помехи, которые отфильтровать невозможно, и никакой стабилизатор питания тут не поможет. (проблема в том, что у USB — свой уровень земли, у звука — свой, и у нашей платы свой. В зависимости от потребляемого тока земля приподнимается везде по разному и это дает неустранимую помеху).

Решить эту проблему можно или избавившись от звукового подключения (USB DAC) или от питания (аккумулятор или другой блок питания). Использование блока питания с USB выходом меня полностью устроило в связи с тем что они везде есть и стандартны.

Конечный результат — выше любых ожиданий. Никаких нареканий на качество, абсолютный 0 шума, комфортный уровень громкости — от 22 до 40%, и запас для «вытягивания» тихих записей. Звук смачнее (главное помнить, что басы тут от 0 Гц) и все такое, да и вообще — аудиодевайсы сделанные своими руками всегда особенно хорошо звучат 🙂

От готовых китайских девайсов (вроде того-же FiiO E3) отличает более низкая цена (sic!), сборка с комплектующими «с запасом», отсутствие конденсаторов в аудио тракте, большая мощность при работе с высокоомными наушниками (300 Ом) за счет более высокого напряжения питания ну и качество звука в теории обещает быть выше (на практике я бы вероятно не услышал разницы).

PS. Как я выше упоминал — усилитель нужен не для того чтобы портить себе слух сверхвысокой громкостью (не говоря уже о порванных наушниках ), а для раскачки «тяжелых» наушников с низкой чувствительностью, если выход звуковой карты слишком дохлый. Ну и тихие записи / фильмы вытягивать без софта…

Автор: BarsMonster, по материалам из сайта: habr.com

 

 

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотрите также:

  • 25 АС-033 – ещё раз про АС и изодинамик 25 ГДВ-1-825 АС-033 – ещё раз про АС и изодинамик 25 ГДВ-1-8
    Постараюсь «кратко» рассказать про свой опыт эксплуатации колонок 25 АС-033 и опыт ремонта изодинамических головок 25 ГДВ-1-8. 25АС-033 стали моими первыми так называемыми Hi-Fi колонками, купленными в конце 1990 года в ЦУМе за 320 советских рублей. До этого был опыт прослушивания у друзей колонок 15 АС-109, S-90 и их модификаций. …
  • Схема лампового усилителя А. Баева на 6Н2П, 6П3С, 6Е5С — 30-60ВтСхема лампового усилителя А. Баева на 6Н2П, 6П3С, 6Е5С — 30-60Вт
    Достоинством усилителя мощности низкой частоты А. Баева (МРБ-1967) является то, что он собран из широко распространенных радиодеталей, электрическая схема его хорошо отработана и при повторении легко налаживается с помощью одного вольтамперметра. Усилитель развивает максимальную выходную мощность 30 или 60 Вт в зависимости от того, сколько ламп работает в выходном каскаде …
  • В помощь радиолюбителю выпуск 61В помощь радиолюбителю выпуск 61
    ^Нажмите для увеличения^ Телеграфный ключ на микросхемах Н.Гаврилин Частотомер — шкала трансивера на микросхемах В.Горбатый Простые электронные часы Ю.Сбоев Генератор испытательных телевизионных сигналов С.Елизаров, В.Фокин Широкополосный малошумящий антенный усилитель А.Тимофеев, В.Тимофеев Простой стереоусилитель Г.Крылов «Яуза-212» — стереофонический А.Галанчук Простое и точное реле времени Ю.Цумбо, О.Скворцов Для новогодней елки В.Максимов Прерыватель …
  • Анодное питание ламповых усилителейАнодное питание ламповых усилителей
    Постановка задачи Предпочитаю стабилизировать анодное, чем автосмещение с «нашими» электролитами. Для питания анода ламп обычно нужно стабильной подстраиваемой постоянки (особенно для лофтина) = 300-400 В, 150-220 В с токами (без фанатизма) до 20 и 350-400 мА. Про калориферы – это не здесь. Минимум деталей – не экзотических. И чтобы всё …
  • Простой коротковолновый диапазонный приемник — Енютин В.В., Попов А.С.Простой коротковолновый диапазонный приемник — Енютин В.В., Попов А.С.
    ^Нажмите для увеличения^ Массовая радиобиблиотека (МРБ) выпуск 7 Простой коротковолновый диапазонный приемник Автор(ы): Енютин В.В., Попов А.С. 1948 год Книга предназначена для начинающих радиолюбителей. В ней в доступной форме рассказывается о том, как самостоятельно собрать коротковолновый диапазонный супергетеродинный приемник. В этой брошюре описывается очень простой и экономичный ламповый приемник, предназначенный …