На какой элементной базе только не собирают усилители для наушников. Есть усилители на лампах, транзисторах, операционных усилителях. Есть даже лампово-транзисторные схемы. В этой статье мы рассмотрим усилитель для стереотелефонов на логических микросхемах КМОП структуры.
Логическая микросхема – усилитель звуковой частоты
Назначение логических микросхем известно, пожалуй, всем – обработка цифровых данных. Такие устройства оперируют лишь двумя величинами – логическим нулем и логической единицей. Первой соответствует отсутствие напряжения, второй – напряжение, близкое к напряжению питания. Но немногие новички в цифровой технике знают, что на логическом элементе можно построить усилитель аналогового сигнала. Для этого необходимо лишь ввести в схему узел положительной обратной связи.
В этой схеме, собранной на одном логическом элементе, положительная обратная связь создается резистором R2. Несмотря на то, что элемент работает не по назначению, такая схема имеет неплохой коэффициент усиления. При использовании КМОП серии подбором сопротивления R2 и напряжения питания можно добиться коэффициента усиления 100 и даже 200. Совсем неплохо для логической микросхемы.
Коэффициент усиления также зависит от отношения сопротивлений резисторов R2/R1. Впрочем, наличие резистора R1 необязательно – КМОП микросхема и так имеет достаточно высокое входное сопротивление. При отсутствии R1 коэффициент усиления будет зависеть только от R2 и напряжения питания. Причем здесь не действует правило «чем выше напряжение, тем больше усиление». Для каждой серии КМОП микросхем напряжение подбирается индивидуально.
А теперь перейдем к практическому применению этих свойств КМОП микросхем.
Усилитель для наушников
Этот стереофонический усилитель собран всего на одной микросхеме серии К1561, представляющей собой шесть инверторов.
Каждый из каналов усилителя состоит из одного каскада усиления по напряжению (D1.1 и D1.4 соответственно) и одного каскада усиления мощности (D1.2, D1.3 и D1.5, D1.6 соответственно). Обратная связь в первых каскадах образуется цепочками R1R2С3 и R3R4С4.
В схеме можно использовать практически любые КМОП микросхемы, причем не обязательно инверторы. Подойдут и другие логические элементы с инверсными выходами – 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 3И-НЕ и т.д. В случае их использования все входы каждого элемента соединяются вместе.
Не все серии КМОП микросхем одинаково хорошо работают в режиме усиления аналогового сигнала. К примеру, серия К176 в большинстве своем высоким коэффициентом усиления не блещет. Тут придется поэкспериментировать.
Благодаря низковольтному питанию и малому току потребления такой усилитель удобно использовать в носимой аппаратуре, а в качестве наушников использовать телефоны-вкладыши (в народе «затычки»).
Усилитель для наушников повышенной мощности
Если мы хотим использовать настоящие наушники – с амбушюрами, оголовьем и всем прочим, то нам понадобится более мощный усилитель. Его схема приведена на рисунке ниже.
Он тоже собран на одной микросхеме, то тут усилители напряжения и мощности совмещены. Включенные параллельно, три элемента способны «раскачать» нормальные, человеческие наушники со стандартным сопротивлением катушек (32 Ом). Эти же элементы благодаря резистору R4 обратной связи исполняют роль усилителя напряжения. В остальном принцип работы этой схемы не отличается от принципа работы предыдущей.
Налаживание обоих усилителей производится подбором резисторов, помеченных звездочками (R1, R3 на первой схеме и R2, R4 на второй). Регулируя глубину обратной связи этими резисторами, добиваются максимальной громкости звука при минимальных искажениях. При необходимости второй вариант усилителя можно нагрузить громкоговорителем. Стекла в доме, конечно, дрожать не будут, но маломощную динамическую головку с сопротивлением обмотки 25 Ом схема раскачает.
Полезно! Для динамической головки все же лучше использовать двухкаскадную схему, как было предложено в первой конструкции. Единственно, в последний каскад стоит добавить еще один элемент для увеличения выходной мощности.
Описанные здесь усилители едва ли найдут практическое применение – времена не те. Но, согласитесь, эксперимент получился интересным.
