УНЧ высшего класса для любителей аудио
В статье на Boosty приведена схема и печатная плата (гербера и проект DipTrace, как всегда, по запросу через почту) первоклассного усилителя для наушников, который может «раскачивать» телефоны с высоким или низким импедансом до полной мощности с низким уровнем шума и искажений.
Схему можно использовать как в составе с объединением со стационарным стереопредусилителем, так и как автономное устройство, требующее только источника питания и потенциометра регулировки громкости для использования с любым источником линейного сигнала (CD/MP3-плеер).
Схема основана на высокопроизводительном сдвоенным аудио-операционном усилителе OPA2134, который управляет выходным каскадом эмиттерного повторителя. Это увеличивает выходной ток усилителя и, следовательно, его максимальную выходную мощность.
Технические характеристики и тесты
Номинальное сопротивление нагрузки, Ом – 8…600Ω (далее приведены параметры для 32Ω);
Номинальное выходное напряжение (при входном 1 В), В (RMS) – 3,65;
Верхняя граница полосы пропускания по уровню -3 дБ, МГц – 1;
Выходная мощность, Вт – 0,25;
Нелинейные искажения % при выходном напряжении 3,65 В – 0,003;
Напряжение питания (стабилизированное), В – ±15;
Потребляемый ток, А – 2×0,06.
На следующем рисунке приведены общие гармонические искажения и шум усилителя в зависимости от выходной мощности при резистивных нагрузках 8Ω, 32Ω и 600Ω.
Далее показана зависимость общего гармонического искажения (THD) усилителя и шума от частоты, измеренная при уровне выходной мощности 100 мВт. Как видно из этих кривых, усилитель работает лучше при подключении наушников с сопротивлением 32Ω и выше. Большинство наушников достигают полной мощности значительно ниже 100 мВт, поэтому можно ожидать более высоких характеристик, чем показывают эти и без того неплохие кривые.
Далее на графике представлена зависимость выходного напряжения усилителя от частоты при мощности 200 мВт на нагрузках 8Ω, 32Ω и 600Ω и с коэффициентом усиления 6 дБ. Как можно видеть, отклик ровный по всему звуковому спектру, плавно спадающий на верхних частотах со скоростью, зависящей от цепи обратной связи и нагрузки на выходе.
Работа схемы
Генераторы тока на транзисторах VT1, VT2 и обычных красных светодиодах VD1, VD2 формируют на диодах VD3, VD4 напряжения смещения (примерно по 0,7 В), прикладываемые к эмиттерным переходам среднемощных транзисторов VT3, VT4 выходного двухтактного комплементарного эмиттерного повторителя и обеспечивающие начальные токи коллекторов этих транзисторов на уровне 57…60 мА.
Необходимость применения эмиттерного повторителя объясняется тем, что высококачественный аудио-ОУ DA1 ОРА2134 нормально работает на нагрузку сопротивлением 600 Ом, но 32 Ома для него уже слишком мало.
Диоды VD5…VD8 образуют схему защиты от короткого замыкания в нагрузке, они ограничивают токи коллекторов VT3 и VT4 на уровне 300 мА.
Общая ООС с выхода на инвертирующий вход ОУ через R3, R4 обеспечивает поддержание на выходе устройства нулевого потенциала по постоянному току, а также задаёт общий коэффициент усиления.
Цепочки R14C9 (компенсатор Буше/Зобеля) и L1R15 на выходе предотвращают ВЧ самовозбуждение при значительной реактивной составляющей сопротивления нагрузки.
Транзисторы выходного каскада необходимо установить на небольшие радиаторы типа ТО-220 miсrо-U heatsink или просто на дюралюминиевые пластины. Катушка L1 намотана в два слоя виток к витку на резисторе R15 проводом ПЭЛ-0,63 мм.