Пару лет назад после покупки неплохих наушников решила по-приколу сделать под них усилок.
В ходе поиска и рассмотрения различных схем исполнения решила использовать усилитель мощности звуковой частоты TPA6120A2.
Это специализированная интегральная микросхема фирмы Texas Instruments, предназначенная специально для работы с наушниками.
По своей сути это операционный усилитель с токовой обратной связью. Такие усилители хорошо подходят для усиления сигналов без искажений за счет большой скорости нарастания выходного напряжения, быстрого времени установления и широчайшей души полосы пропускания. Например, старшая сестра данной микрухи, THS6012, имеет ширину полосы пропускания 315 МГц.
Отмечу некоторые важные для звукового усилителя характеристики TPA6120A2:
- выходной ток на канал: 700 мА;
- минимальное / типовое сопротивление нагрузки: 8 / 16 Ом;
- напряжение питания: ±5...±15 В / 10...30 В;
- коэффициент нелинейных искажений с учётом шума: 112,5 дБ;
- скорость нарастания выходного напряжения: 1300 В/мкс;
- коэффициент подавления пульсаций напряжения питания: -75 дБ;
- коэффициент ослабления синфазной составляющей: 100 дБ;
- напряжение шума на выходе (среднеквадратичное значение): 0,9 мкВ;
- отношение сигнал/шум: 116 дБ.
Ну, и впечатлимся АЧХ.
Учитывая, что данная микросхема обошлась мне всего в 190 р. с доставкой (с Алиэкспресса), показатели весьма любопытные, да и простота реализации схемы подкупает.
Посмотрев даташит и чужие наработки, сделала такую схему:
Питание идет с двухполярного блока питания (схему можете посмотреть у меня на канале). На всякий случай поставлены небольшие предохранители, для дополнительной фильтрации (т.к. БП подключен проводами, может помех ими наловить :) добавлены электролиты и пленки.
Чтобы при выключенном питании на входы усилителя не "висели" в звуковом тракте (усилок подключается параллельно с основным ресивером), на входах стоит герконовое реле РГК15 в исполнении Бг4.569.003-02 (на 24 В). Включается оно блоком питания, так как попросту подключено к нестабилизированным напряжениям -12 В и +12 В с выпрямителя. Когда кондеры фильтра выпрямителя заряжаются, тогда реле и замыкается.
Сам усилитель обыкновенный неинвертирующий с К = 2. По питанию установлены шунтирующие керамические кондеры.
Выходные резисторы нужны для того, чтобы у усилка была достаточная нагрузка при подключении ушей с низким импедансом. Ну, и чтобы "отделить" выход от емкости кабеля наушников.
Я сделала минимально рекомендуемое сопротивление, потому что наушники у меня довольно высокоомные (40 Ом), чего мощность попусту терять? Были мысли заменить "вторые" резисторы на катушки, но руки чего-то так и не дошли.
Разводила в SprintLayout.
Самым интересным было продумать "радиатор" из земли для микрухи. Посчитала примерную необходимую площадь, потом под пузом микросхемы сделала отверстие, в которое впаяла толстую медную проволоку - в качестве тепловой трубки.
Вместе с БП и в корпусе:
В стойке, самый верхний. Осталась еще одна дырка под джек, думаю, не вернуть ли туда усилитель для микрофона, а то в эпоху удаленки актуально :)
Ну, и на сладкое - замеры характеристик с помощью SpectraLab. Первая картинка - с усилком, вторая - только звуковая карта (она измеряла сама себя, мдэ).
И спектрограммы на закуску: сигнал - синусоида частотой 1 кГц и амплитудой 0,1 В.
Коэффициент нелинейных искажений (THD) с усилителем (0,035%) чуть ухудшается, но остальные показатели гораздо лучше:
- Коэффициент нелинейных искажений с учетом шума (THD+N): 0,27%
- Интермодуляционные искажения (IMD): 0,1%
- Отношение сигнал/шум (SNR): 51 дБ.
По АЧХ видно, что немного выровнялись низкие частоты и "сгладились" высокие. Из спектрограмм видно снижение шумов при использовании усилителя (ну, это вполне логично, т.к. сигнал усиливается, а шумы - практически нет). Характеристики, в принципе, Hi-Fi класса.
И немного лирики: на слух ощущается, что звук стал более динамичным и энергичным, что ли. Басы стали плотными и упругими.
Ну, было бы странно, если бы было наоборот, ведь в динамики подается бОльший ток, и их должно сильнее качать :)
В общем, микросхему TPA6120A2 советую - дешевая, играет неплохо и схемотехника простая, особенно если не хочется возиться с лампами или горячими транзисторами в классе А.
Можете дать автору копеечку на кофе, а можете и не давать :)