Простой высококачественный усилитель мощности звука своими руками. Транзисторный усилитель класса а своими руками

Подключение динамиков к ноутбуку, телевизору или другому источнику музыки иногда требует усиления сигнала с помощью отдельного устройства. Идея собрать усилитель своими руками хороша, если вы склонны к работе с печатными платами в домашних условиях и имеете некоторые технические навыки.

Как сделать усилитель звука

Начало работ по сборке усиливающего устройства для колонок того или иного типа состоит из поиска инструментов и комплектующих. Схема усилителя на печатной плате собирается с помощью паяльника на термоустойчивой опоре. Рекомендуется использовать специальные паяльные станции. Если сборка своими руками проводится для целей тестирования схемы или для использования в течение небольшого срока, подойдет вариант «на проводах», но вам потребуется больше места для размещения комплектующих. Печатная плата гарантирует компактность устройства и удобство в дальнейшем применении.

Дешевый и распространенный усилитель для наушников или малых динамиков создается на базе микросхемы – миниатюрного управляющего блока с заранее вшитым набором команд управления электрическим сигналом. К схеме с микросхемой остается добавить всего несколько резисторов и конденсаторов. Суммарная стоимость усилителя любительского класса в итоге значительно ниже цены готовой профессиональной аппаратуры из ближайшего магазина, но и функционал ограничивается изменением выходной громкости аудиосигнала.

Помните об особенностях компактных одноканальных усилителей, собираемых своими руками на основе микросхем серий TDA и их аналогов. Микросхема выделяет большое количество тепла в процессе работы, поэтому вы должны исключить или минимизировать ее соприкосновение с другими деталями устройства. Радиаторная решетка для отвода тепла рекомендуется к использованию. В зависимости от модели микросхемы и мощности усилителя увеличивается размер требуемого радиатора. Если усилитель собирается в корпусе, следует предварительно спланировать место под теплоотвод.

Другая особенность сборки усилителя звука своими руками – низкое потребляемое напряжение. Это позволяет использовать простой усилитель в автомобилях (питание от авто аккумулятора), в дороге или дома (питание от специального блока или батарей). Некоторые упрощенные усилители звука требуют напряжения тока всего в 3 Вольта. Потребляемая мощность зависит от того, какая степень усиления звукового сигнала требуется. Усилитель звука c плеера для стандартных наушников потребляет около 3 Ватт.

Начинающему радиолюбителю рекомендуется воспользоваться компьютерной программой для создания и просмотра принципиальных схем. Файлы для таких программ могут иметь расширение *.lay – они создаются и редактируются в популярном виртуальном инструменте Sprint Layout. Создание схемы своими руками с нуля имеет смысл, если вы уже набрались опыта и желаете экспериментировать с полученными знаниями. Иначе ищите и скачивайте готовые файлы, по которым можно быстро собрать замену низкочастотному усилителю для автомагнитолы или цифровому комбоусилителю для гитары.

Для ноутбука

Собирается звукоусилитель своими руками для ноутбука в одном из двух случаев: встроенные динамики вышли из строя либо же их громкости и качества звучания недостаточно для ваших нужд. Потребуется простой усилитель, рассчитанный на мощность внешних колонок до 2 Ватт, и сопротивление обмоток до 4 Ом. Для его сборки своими руками кроме стандартных инструментов радиолюбителя (плоскогубцы, паяльная станция) потребуется печатная плата, микросхема TDA 7231, блок питания на 9 Вольт. Самостоятельно подберите корпус, в котором разместятся компоненты усилителя.

В список закупаемых комплектующих добавьте следующие позиции:

конденсатор неполярный 0,1 мкФ – 2 шт.;
конденсатор полярный 100 мкФ – 1 шт.;
конденсатор полярный 220 мкФ – 1 шт.;
конденсатор полярный 470 мкФ – 1шт.;
резистор постоянный 10 КОм – 1 шт.;
резистор постоянный 4,7 Ом – 1 шт.;
выключатель двухпозиционный – 1 шт.;
гнездо для выхода на громкоговоритель – 1 шт.

Порядок сборки определите самостоятельно в зависимости от того, какую электросхему формата *.lay вы скачали. Радиатор подберите такого размера, чтобы его теплопроводность позволила сохранять рабочую температуру микросхемы ниже 50 градусов Цельсия. Если устройство постоянно используется с ноутбуком вне помещений, ему потребуется самодельный корпус с прорезями или отверстиями для циркуляции воздуха. Собрать такой корпус можно своими руками из пластикового контейнера или остатков старой радиоаппаратуры, закрепив плату с помощью длинных винтов.

Для наушников своими руками

Простейший стереоусилитель для портативных наушников должен обладать небольшой мощностью, но самым важным параметром будет энергопотребление. В идеальном примере конструкция запитана от пальчиковых батареек, в крайнем случае, от простого адаптера на 3 Вольт. Вам понадобится высококачественная микросхема TDA 2822 или ее аналог (например, КА 2209), электронная схема сборки усилителя своими руками на TDA 2822. Дополнительно возьмите комплектующие:

конденсаторы 100 мкФ (4 шт.);
до 30 см медного провода;
гнездо для провода наушников.

Теплоотводящий элемент понадобится, если желаете сделать усилитель компактным и с закрытым корпусом. Усилитель можете собрать на готовой или самодельной печатной плате либо навесным монтажом. Импульсный трансформатор в источнике питания может создавать помехи, поэтому не используйте его в данном варианте усилителя. Готовый усилитель обеспечит приятный и мощный звук с плеера (записи или радиосигнал), планшета или телефона.

Схема усилителя для сабвуфера

Низкочастотный усилитель собирается своими руками на микросхеме TDA 7294. Используется как для создания мощной акустики с басами в квартире, так и в качестве автоусилителя – в этом случае, правда, нужно приобрести двухполярный источник питания на 30-35 Вольт. На рисунках ниже описано расположение комплектующих, а также номинал резисторов и конденсаторов. Такой усилитель для сабвуфера обеспечит выходную мощность до 100 Ватт с выделяющимися низкими частотами.

Мини усилитель звука для колонок

В качестве устройства усиления звука для отечественных или зарубежных домашних колонок подойдет описанная выше конструкция для ноутбуков. Стационарное размещение устройства позволит выбирать любой адаптер питания из имеющихся в наличии. Миниатюрность и приемлемый внешний вид недорогого усилителя вы сможете обеспечить, соблюдая несколько правил:

Готовая качественная печатная плата.
Прочный пластиковый или металлический корпус (закажите у мастера).
Размещение компонентов заранее спланировано.
Усилитель спаян аккуратно, без лишних капель припоя.
Радиатор касается только микросхемы.
Использованы готовые гнезда для выхода сигнала и ввода питания.

Ламповый усилитель звука своими руками

Ламповые усилители звука – это дорогостоящие устройства при условии, что вы закупаете все комплектующие на собственные средства. Старые радиолюбители иногда держат у себя коллекции ламп и других деталей. Собрать ламповый усилитель на дому своими руками относительно легко, если вы готовы потратить несколько дней на поиск подробных схем в интернете. Схема усилителя звука в каждом случае уникальна и зависит от источника звука (старый магнитофон, современная цифровая техника), источника питания, предполагаемых габаритов и других параметров.

Усилитель звука на транзисторах

Сборка предусилителя звука своими руками без использования сложных микросхем возможна на транзисторах. Усилитель на германиевых транзисторах легко встраивают в современные аудиосистемы, он не требует дополнительной настройки. Недостатком схем на транзисторах считается больший размер плат в сборе. Неприятна и зависимость от «чистоты» фона – вам потребуется экранированный кабель, либо дополнительная схема подавления шумов и пульсаций из сети.

Видео: усилитель мощности звука своими руками

У него будут различные габариты и сложность построения схемы. В статье будет затронуто сразу три типа усилителей - на транзисторах, микросхемах и лампах. И начать стоит именно с последних.

Ламповый УНЧ

Такие можно часто встретить в старой аппаратуре - телевизорах, радиоприемниках. Несмотря на устаревание, такая техника все еще пользуется популярностью у меломанов. Бытует мнение, будто ламповый звук намного чище и красивее, нежели «оцифрованный». Вполне возможно, во всяком случае такого эффекта, как от ламп, не добиться применением транзисторных схем. Стоит заметить, что схема усилителя звука (простейшая, с использованием ламп) может быть реализована на одном лишь триоде.

В данном случае необходимо сигнал подавать на сетку радиолампы. К катоду подводится напряжение смещения - корректируется путем подбора сопротивления в цепи. На анод через конденсатор и первичную обмотку трансформатора подается напряжение питания (свыше 150 Вольт). Соответственно, вторичная обмотка подключается к динамику. Но это простая схема, а на практике часто применяют двух- или трехкаскадные конструкции, в которых имеется предварительный и оконечный усилитель (на мощных лампах).

Недостатки и преимущества ламповых конструкций

Какой же недостаток может быть у ламповой техники? Выше было упомянуто о том, что анодное напряжение должно быть свыше 150 Вольт. Вдобавок к этому обязательно наличие переменного напряжения 6,3 В для питания нитей накалов ламп. Иногда требуется 12,6 В, так как существуют лампы с таким напряжением накала. Отсюда вывод - огромная необходимость использовать массивные трансформаторы.

Но есть плюсы, которые отличают ламповую технику от транзисторной: простота монтажа, долговечность, практически невозможно вывести из строя всю схему. Разве что разбить нужно баллон лампы, чтобы сломать ее. Чего не скажешь о транзисторах - чрезмерно нагретое жало паяльника или статика запросто могут разрушить структуру перехода. Такая же проблема и с микросхемами.

Транзисторные схемы

Выше приведена схема усилителя звука на транзисторах. Как можно заметить, она достаточно сложная - используется большое количество компонентов, которые позволяют всей системе работать. Но если разбить их на мелкие составляющие, то окажется, что не все так и сложно. И вся схема работает практически так же, как и вышеописанная на вакуумном триоде. По сути, полупроводниковый транзистор - это не что иное, как триод.

Простейшая конструкция - это схема на одном полупроводнике, на базу которого подается сразу три напряжения: от плюса питания через сопротивление положительное и от общего провода отрицательное, а также от источника сигнала. Снимается усиленный сигнал с коллектора. Выше приведена в пример схема усилителя звука (простейшая на транзисторах). Она в чистом виде не используется.

Микросхемы

Намного современнее и качественнее будет усилитель на микросхемах. Благо на сегодняшний день их великое множество. Простейшая схема усилителя звука на микросхеме содержит крайне малое количество элементов. И сделать самостоятельно хороший УНЧ сможет любой человек, который умеет более-менее сносно обращаться с паяльником. Как правило, микросхемы содержат пару-тройку конденсаторов и сопротивлений.

Все остальные элементы, необходимые для работы, имеются в самом кристалле. Но самое главное - это питание. Для некоторых конструкций нужно использовать двухполярные блоки питания. Зачастую проблема возникает именно в них. Микросхемы, которым нужно такое питание, например, довольно сложно использовать для изготовления автомобильного усилителя.

Полезные «примочки»

Раз уж начался разговор об усилителях на микросхемах, то нелишним будет упомянуть о том, что они могут использоваться с темброблоками. Специально для таких устройств выпускаются микросхемы. Они содержат в себе все необходимые компоненты, останется только правильно произвести монтаж всего устройства.

И у вас появится возможность производить регулировки тембра звучания музыки. Вкупе со светодиодным эквалайзером это будет не только удобным, но и красивым средством визуализации звука. И самое интересное для любителей автозвука - это, конечно же, возможность подключения сабвуфера. Но этому стоит посвятить отдельный раздел, ведь тема интересная и познавательная.

Сабвуфер - это просто

Преимущества современных усилителей на микросхемах

Рассмотрев все возможные типы усилителей, можно сделать вывод: наиболее качественные и простые изготавливаются только на современной элементной базе. Очень много микросхем выпускается именно для усилителей низких частот. В качестве примера можно привести УНЧ типа TDA с различными цифровыми обозначениями.

Они используются практически везде, так как имеются как маломощные, так и мощные микросхемы. Например, для портативных колонок компьютера лучше всего использовать микросхемы, у которых мощность не выше 2-3 Вт. А вот для автомобильной техники или акустики домашнего кинотеатра желательно применять микросхемы мощностью свыше 30 Вт. Но обратите внимание на то, что нуждаются в защите звука. Схемы должны содержать плавкий предохранитель, который защитит от короткого замыкания в цепи.

Плюс еще и в том, что не требуется массивный блок питания, поэтому можно без проблем использовать готовый, например, от ноутбука, ПК, старых МФУ (у новых, как правило, блок питания находится внутри). Легкость монтажа - это то, что важно для начинающих радиолюбителей. Единственное, что требуется для таких устройств, - это качественное охлаждение. Если речь идет о мощной технике, то придется устанавливать принудительное - один или несколько кулеров на радиаторе.

— это аппарат на полевых транзисторах в выходном тракте реализованный по схеме с «плавающей землей». То есть, «плавающая» земля образуется в случае, когда общий провод какой то части системы электрически не связан с шиной заземления. За время существования данной схемы усилителя в нее были внесены существенные изменения, которые в большей степени повысили технические характеристики УМЗЧ.

Схема усилителя мощности образца 2016 года.

Создание аппарата с «виртуальным нулем» или как говорят «средней точкой» имеет свои особенности: усилитель звука для колонок своими руками не требует установки напряжение в «ноль», не требуется защита акустической системы от постоянки на выходе; существенно облегчается изготовление силового трансформатора. Для схемы оконечника с постоянной средней точкой необходимо две пары отдельных обмоток на одном сердечнике или же нужно два транса с двумя обмотками.

Немного о тестировании и замере характеристик ранней версии данного аппарата, которая также была собрана с использованием MOSFET-транзисторов в выходном каскаде. Измерение параметров показало явное присутствие помех от сети во входной цепи УМЗЧ. И если сравнивать его с усилителем со средней постоянной точкой, то здесь присутствует огромное количество помех кратных частоте 50 Гц в диапазоне до 1 кГц.

Снижение количества помех

Для кардинального снижения количества радиопомех появляющихся во входной цепи усилителя через постоянный резистор R3, было решено: цепочку смещения напряжения на управляющий электрод (затвор) полевого транзистора Q2 реализовать с полной симметрией по переменному напряжению. Исходя из того, что резисторы R4 и R11 идентичны и еще добавлена емкостная цепочка С4-С6 то подбором номинала резисторов R5-R12 можно установить приемлемое напряжение смещения для входного ключа. Помимо этого включенные в цепь емкости С4-С6, отфильтровывают переменное напряжение, появляющуюся на выводах источников тока.

На этапе конструирования модели усилитель звука для колонок своими руками потребовал тщательно проработать задачу генерации аппарата на сверхнизких частотах в диапазоне ниже 20 Гц. А именно при слишком малой суммарной емкости конденсаторов в цепи питания и значительной емкости по входу С1. Так, расположенность усилителя к самовозбуждению обусловливается R-C цепью по питающему напряжению R16-C5 (R17-C3), и естественно конденсаторами в источнике питания. Чтобы обеспечить усилителю условия для устойчивой и стабильной работы, суммарную емкость электролитических конденсаторов в каждом из плеч источника питания необходимо устанавливать 10000мкФ при C1 до 0.15 мкФ, 15000 мкФ при C1= 0.22 мкФ и 20000мкФ при C1= 0.33мкФ.

Для качественного воспроизведения звука на низких частотах было увеличено сопротивление УМЗЧ по входу. С этой целью вместо биполярного транзистора по входу был установлен MOSFET-транзистор Q2, а взамен отражателя тока в первичном каскаде был реализован источник тока. Второй каскад усилителя собран по схемотехники с общим эмиттером.

Надежность усилителя

Чтобы обеспечить работу аппарата надежностью в каждое плечо схемы были включены пара биполярных транзистора Q11-Q15, выполняющие функцию ограничения пикового тока проходящего в цепи выходных транзисторов 7А-8А. Помимо этого, для ограничения прямого и обратного напряжения относительно выводов транзистора Q14 в схему был добавлен выпрямительный диод 1N4148 (D7).

Важные технические характеристики усилителя мощности:

Ток покоя в схеме устанавливается переменным резистором R23а (100 Ом). Оптимальный ток покоя для нормальной работы устройства нужен в пределах 80 мА. Даже при таком значении тока покоя искажения сигнала на выходе данного концевого усилителя находятся в пределах 0.09% с коротким мгновенно снижающий диапазон гармоник.

Модернизированный блок питания.

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор мощностью 140 Вт собран на тороидальном сердечнике с двумя вторичными обмотками имеющими напряжение по ~36v в каждой. Блок выпрямителя состоит из двух диодных мостом рассчитанных на номинальное напряжение 100v и ток 10А. Фильтры выпрямителя по схеме реализованы на четырех емкостях по 10000 F на напряжение 63v со средней точкой. Причем раздельные для каждого канала, а также без гальванической завязки с общей шиной. Именно на эти средние точки подаются акустические провода со знаком «-» от левого и правого каналов. В зависимости от конструкции вашего корпуса трансформаторов можно установить два, мощностью по 70-80 Вт каждый. На электролитические емкости С3-С4 нужно параллельно поставить шунты в виде бумажных конденсаторов C1-C2.

Как сделать усилитель звука

Для ноутбука

В список закупаемых комплектующих добавьте следующие позиции:

конденсатор неполярный 0,1 мкФ – 2 шт.;
конденсатор полярный 100 мкФ – 1 шт.;
конденсатор полярный 220 мкФ – 1 шт.;
конденсатор полярный 470 мкФ – 1шт.;
резистор постоянный 10 КОм – 1 шт.;
резистор постоянный 4,7 Ом – 1 шт.;
выключатель двухпозиционный – 1 шт.;
гнездо для выхода на громкоговоритель – 1 шт.

Для наушников своими руками

конденсаторы 100 мкФ (4 шт.);
до 30 см медного провода;
гнездо для провода наушников.

Схема усилителя для сабвуфера

Мини усилитель звука для колонок

Готовая качественная печатная плата.
Прочный пластиковый или металлический корпус (закажите у мастера).
Размещение компонентов заранее спланировано.
Усилитель спаян аккуратно, без лишних капель припоя.
Радиатор касается только микросхемы.
Использованы готовые гнезда для выхода сигнала и ввода питания.

Ламповый усилитель звука своими руками

Усилитель звука на транзисторах

Видео: усилитель мощности звука своими руками

Помнится, где-то в комментах я обещал выложить фотки самодельного усилителя. Выполняю сие обещание.

В природе существует ряд интегральных усилителей мощности звуковой частоты для различных типов электронной аппаратуры (радио- и телеприемные устройства, аппаратура связи и телефония, стационарные, переносные и автомобильные магнитолы, электронные игрушки, синтезаторы звука и т.д.). Это совсем не сложные в применении устройства, и имея хотябы теоретический навык владения паяльником, можно минут за 40 на коленках соорудить добротный усилитель, который может уместиться в коробку из-под духов, если конечно вам в голову взбредёт мысль засунуть туда усилитель:)

А всё началось с того, что мой Одиссей 002 перестал отдавать звук по одному из каналов (А у него их 4, точнее 2 параллельных пары). Я нашел на рынке тиристоры и конденсаторы, которые от старости вышли из строя, и рядом на прилавке обнаружил интересную для меня микросхему на базе TDA (от Philips).

Прийдя домой и почитав инфу про неё в интернете, я обнаружил, что эта "сороконожка" размером с маленькую батарейку ААА способна выдавать 35 ватт на канал при напряжении 18 В, а также обладает устройством защиты от КЗ, от перегруза и от перегрева, тонкомпенсацией, автоотключением при отключении источника сигнала и ещё много чем полезным, чего я уже и не припомню. А если соединить каналы в мост, то можно получить 1-канальный усилитель мощностью около 70 ватт, чего более чем достаточно для раскачки огромных S90. (Впрочем, как я потом понял, S90 вполне раскачивал двухканальный усилитель можностью 2х35 ватт).

Мало того, подобные микросхемы используются в серьёзных автомагнитолах, музыкальных центрах и прочей технике (НЕ забываем, что дело было в 2003-м году, сейчас может быть уже микросхемы используются посерьёзнее).

Я не буду вдаваться в подробности пайки и подбора деталей. Мне не составило труда найти всё на рынке (4 резистора, 4 конденсатора, собственно микросхема, плата, и аксессуары для того чтобы протравить плату, выпилять её форму, + олово, канифоль, пиво и кальмары).

Инфа и схемы подобных усилителей в достатке есть и на ещё более чем стопицот сайтах в интернете. Можете поискать по фразе "Микросхема TDA", например.

Я покупал микросхему класса D. Я не знал (и сейчас не знаю, какие есть классы, и какой лучше, А, или D), но знаю, что основным преимуществом усилителей класса D является высокий КПД, достигающий 90%, при невысоком напряжении питания. На практике область применения усилителей класса D ограничивается автомобильной акустикой и портативными устройствами. Что, собственно, нам и требуется.

Также при выборе стоит отметить, что мощность указана при определённом напряжении. Это значит, что если вы подадите меньшее напряжение, то и мощность у вас упадёт. Я, например, подключал собранный усилитель к компьютерному блоку питания. Там 12В, а это значит, что на выходе я получу уже не 2х35 ватт (номинальная мощность при 18 в), а примерно 2х22 ватта при нагрузке 8 Ом.

Второй момент: я вырезал все "кишки" из колонок S90. Фильтры, которые там стояли, за долгие годы уже сгнили, высохли, и снова сгнили. И мне казалось, что звук они только портили, хотя их предназначение заключалось в разделении каналов по частотам. Я подключил всё напрямую, хотя это очень неправильно, и заменил штатные пищалки на шелковые. Звук изменился в лучшую сторону. Толи из-за нового усилителя, толи из-за замены пищалок, толи из-за исключения из цепи старых "микро"схем (размером с ведро:)).

Вот описание, фото, обзор и схема чуть более простой микросхемы, чем у меня (А маркировку своей я уже и не помню):
ссылко

Вот собственно, как это всё у меня выглядело:
(Фото сделано было в корридоре, за минуту до того, как этот усилитель, вместе с колонками у меня купил один из посетителей Хитфорума). Надеюсь, он остался доволен покупкой и она прослужила ему верой и правдой вплоть до наших дней.

Выковырян из корпуса колонки он был потому, что сначала я его продавать не собирался, но потом подумал, что он мне больше ни к чему, и таки продал, чуть накинув сумму к цене за колонки.

Как видно по фоткам, основной размер тут занимает радиатор и куллер. Кстати, радиатор - с чипсета материнской платы. Теперь вы можете примерно представить размер всей конструкции? :)

Конечно, сборка имеет ряд недочётов, скажет опытный паяльщик. Да и вид у неё не солидный. Тем не менее, всё прекрасно работало, а собирал я такого уровня конструкцию первый (и единственный) раз.