Как сделать мощный усилитель звука своими руками. Усилитель своими руками: мастер-класс по постройке простого и эффективного устройства для усиления сигнала

Заводские устройства для усиления звукового сигнала отличаются высокой стоимостью и могут быть недостаточно мощными. Рассматривая фото самодельных усилителей звука очевидно, что они внешне ничем не уступают готовым изделиям. К тому же их изготовление своими силами не требует специальных навыков и больших материальных затрат.

Основа устройства

Начинающие радиолюбители в первую очередь задаются вопросом: из чего можно собрать простой усилитель звука в домашних условиях. Работа устройства основывается на транзисторах или микросхемах, либо возможен редкий вариант — на лампах. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Микросхемы

Микросхему серии TDA и аналогичную можно приобрести в магазинах или воспользоваться микросхемой от ненужного телевизора.

Используя микросхемы автомобильных усилителей с блоком питания на 12 вольт, очень просто добиться качественного звучания без применения особых навыков и с минимумом деталей.

Транзисторы

Преимущества транзисторов в малом потреблении электроэнергии. Устройство выдает отличные показатели звука, легко встраивается в любую технику и не требует дополнительной настройки. К тому же нет необходимости в поиске и использовании сложных микросхем.

Лампы

На сегодняшний день устаревший метод сборки, основанный на лампах дает качественное звучание, но обладает рядом недостатков:

• повышенная энергоемкость
• габариты
• стоимость комплектующих

Рекомендации по правильной сборке усилителя звука своими руками

Устройство для усиления качества звука, собранное в домашних условиях на основе микросхем серий TDA и их аналогов, выделяет много тепла. Для охлаждения нужна радиаторная решетка подходящего размера в зависимости от модели самой микросхемы и мощности усилителя. В корпусе нужно предусмотреть место для нее.

Преимущество аппарата, изготовленного своими руками в низком потреблении энергии, что позволяет использовать его в автомобилях, подключив к аккумулятору, а также в дороге или дома с помощью батареи. Потребляемая мощность зависит от необходимой степени усиления сигнала. Некоторым изготовленным моделям требуется напряжение тока всего лишь в 3 Вольта.

К сборке усилителя звука применим серьезный и ответственный подход во избежание короткого замыкания и выхода из строя комплектующих.

Необходимые материалы

В процессе сборки потребуются следующие инструменты и комплектующие:

• микросхема
• корпус
• конденсаторы
• блок питания
• штекер
• кнопка-выключатель
• провода
• радиатор охлаждения
• шурупы
• термоклей и термопаста
• паяльник и канифоль

Схемы и инструкции по изготовлению усилителя в домашних условиях

Каждая схема уникальна и зависит от источника звука (старая или современная цифровая техника), источника питания, предполагаемых конечных размеров. Она собирается на печатной плате, которая сделает устройство компактным и более удобным. В процессе сборки не обойтись без паяльника или паяльной станции.

Схема британца Джона Линсли – Худа, основана на четырех транзисторах без микросхем. Она позволяет аналогично повторить форму входного сигнала, получив в результате лишь чистое усиление и синусоиду на выходе.

Самый простой и распространённый вариант изготовления одноканального усилителя — использование в основе микросхемы, дополненной резисторами и конденсаторами.

Алгоритм действий по изготовлению

• установить на печатную плату радиодетали, учитывая полярность
• собрать корпус (предусмотрев место под дополнительные детали, например, решетку радиатора)

Допустимо использование готового корпуса или создание его своими руками, а также установка платы в корпус колонок.

• запустить устройство в тестовом режиме (выявить и устранить неисправности в случае возникновения)
• сборка усилителя (подключение к блоку питания и остальным комплектующим)

Обратите внимание!

Домашние и автомобильные усилители своими силами

В домашних условиях часто не хватает мощного звучания при просмотре фильмов на ноутбуке или прослушивании музыки в наушниках. Рассмотрим, как правильно сделать усилитель звука своими руками.

Для ноутбука

Усилитель звуковых волн должен учитывать мощность внешних колонок до 2 ватт и сопротивление обмоток до 4 Ом.

Комплектующие для сборки:

• блок питания на 9 вольт
• печатная плата
• микросхема TDA 7231
• корпус
• конденсатор неполярный 0,1 мкФ — 2 шт
• конденсатор полярный 100 мкФ
• конденсатор полярный 220 мкФ
• конденсатор полярный 470 мкФ
• резистор постоянный 10 Ком м 4,7 Ом
• выключатель двухпозиционный
• гнездо для входа

Схема изготовления

Алгоритм действий по сборке выбирается в зависимости от выбранной схемы. Необходимо учитывать подходящий размер радиатора охлаждения, чтобы рабочая температура внутри корпуса не поднималась выше 50 градусов по Цельсию. При эксплуатации ноутбука на улице нужно предусмотреть отверстия в корпусе для доступа воздуха.

Для автомагнитолы

Усилитель для автомагнитолы возможно собрать на распространенной микросхеме TDA8569Q. Ее характеристики:

• напряжение питания 6-18 вольт
• входная мощность 25 ватт на канал в 4 Ом и 40 ватт на канал в 2 Ом
• диапазон частот 20-20000 Гц

Обратите внимание!

Обязательно необходимо предусмотреть дополнительно к схеме фильтр от помех, создаваемых работой автомобиля.

Для начала нарисуйте печатную плату, после просверлите отверстия в ней. Затем плату нужно протравить хлорным железом. После лудить и припаять все детали микросхемы. Во избежание присадок по питанию на дорожки питания нужно будет нанести толстый слой припоя. Предусмотреть систему охлаждения с помощью кулера или радиаторной решетки.

В заключении сборки необходимо изготовить фильтр от помех системы зажигания и плохой шумоизоляции по следующей схеме: на ферритовом кольце диаметром 20 мм намотать проводом сечением 1-1,5 мм в 5 витков дроссель.

Собрать устройство для улучшения качества звука в домашних условиях не составит труда. Главное определиться со схемой и иметь под рукой все комплектующие, из которых можно с легкостью собрать простой усилитель звука.

Фото усилителя звука своими руками

Обратите внимание!

Как то в один прекрасный момент меня наконец то достали хрипы, хрюканье и дикие искажения от не серьёзных компьютерных колонок. Я перебрал несколько вариантов, но к сожалению ни один из них меня не устроил ни по качеству звука, ни по функциональности и что немаловажно - по дизайну. В общем пришлось вспомнить юные годы, когда я был заядлым радиолюбителем и попробовать сделать что нибудь путёвое самому...

Мощность усилителя звука 2х25W , сделан на микросхемах TDA 7265 - это основной усилок, TDA 1517 - это усилитель для наушников 2х5W,э то основные. Превосходства его конечно очевидны хотя бы уже в показателях выходной мощности. Но я его делал не только для ушей, подобные экземпляры которые есть в продаже не соответствуют моим запросам вообще.... и в том числе по удобству эксплуатации. Например чтобы подключить наушники с толстым штекером Jack 6,3 мм это целая эпопея с переходниками и прочей ерундой, не говоря о том что они не могут в полной мере с приличным качеством просто напросто такие наушники прокачать. Внешний вид у покупных изделий оставляет желать лучшего и такие коробочки хочется убрать под стол, чтобы их не видеть ни когда, где неудобно их включать, данный усилитель лишён этого недостатка, потому что он включается и выключается синхронно с компьютером. Вся подсветка отключается кнопкой на задней стенке дабы не мешать пользоваться компьютером в темноте, после очередного включения она автоматически включается опять. Кнопки на лицевой панели "СЕТЬ" и отключение и включение АС.

Электроника усилителя

Фактически вся электронная мелочь нашлась дома, специально покупались только микросхемы усилителей и выключатели с разъёмами для наушников. Платы делал и разрабатывал сам, кроме той - что для индикатора, эту я нашёл в сети. Так как у меня уже есть небольшой опыт в постройке электронных устройств, то для меня это не составило особого труда. Даже я бы сказал было интересно вспомнить молодость.

Радиатор найден в закромах от какого то старого усилителя звука . Немного пришлось кастрировать (сильно был великоват), длительным прогоном на максимальной мощности я был удовлетворён результатом. Нагрев не критический, даже я бы сказал не очень сильный и это не смотря на то - что на этом же радиаторе я разместил микросхемы стабилизатора питания для усилителя. На фото сейчас видны именно они. Всего стоит 7 шт, одна держит 1А получается вместе 7А. Усилитель прожорливый при замерах показал ток потребления 5А.

Тут расположится усилитель, специально сделан экран из жести для того чтобы исключить наводки и помехи от стабилизаторов питания (ток то не маленький а усилок оказался очень чувствительным и я решил перестраховаться).

Смонтирован , микросхема TDA 7265 схема собрана на дашите с небольшими доработками для своих нужд, лупит честных 2х25W не HI - END конечно но для компа чтобы ухи были довольны вполне достаточно, в конце концов если захочется чего посерьёзнее то в компе есть цифровой выход, и его можно сконектить с ресивером. Реле коммутирует АС (кнопка на панели только включает релюшку). Это не безосновательно обусловлено тем - что контакт у реле более надёжный, чем у переключателя. Это я знаю уже по своему опыту...

Для наушников сделан отдельный небольшой усилитель мощностью 2х5W, немного великоват по мощности конечно, но зато на 100% прокачает любые наушники, прослушивание мощных больших наушников оставило положительные впечатления, микросхема нагревается на большой громкости достаточно сильно так что потом при конечной сборке я думаю наклеить небольшой радиатор от греха. Отдельный усилок я сделал потому что не хотел чтобы в звуковом тракте присутствовали ограничители типа резисторов и т.п. которые пришлось бы ставить если брать сигнал от основного усилителя. А тут сигнал сразу после усиления поступает на звукоизлучатели без ограничения, что положительно сказывается на качестве безусловно.

Это простая схемка управления индикатором выходной мощности... Нашёл в сети случайно, сначала хотел собрать на специализированной для этого микросхеме К157ДА1, но к сожалению беготня по радиомагазинам результата не дала и я сделал схему на транзисторах. Схема от какого то совкового магнитофона...

Это плата разводки питания. Так же на ней стоят реле для коммутирования питания (я не стал заморачиваться с электронными ключами решил пойти по лёгкому пути). Стабилизаторы на самодельном радиаторе 12V для питания усилителя наушников и второй на 5V для светодиодной подсветки.

Набор деталей для блока питания. Корпус от какого то принтера найденный в "полезных вещах" дома, трансформатор отдал друг (кстати ему отдельное спасибо, не смотря на свои небольшие размеры, при прозвонке показал неожиданные результаты: при 25V он стабильно без нагрева выдавал 10А!!!) На фото также выделяется реле стартёра от автомобиля. Тоже найдено дома,им предполагается включать усилитель с помощью компьютера. Берём с компа 12V и вуаля.. Это чтобы не париться каждый раз с включением и выключением усилителя, он будет управляться с компа и работать синхронно с ним. Для обычной работы без компа поставлю на задней стенке выключатель который коротит контакты реле и исключает его из схемы.

Монтаж блока питания получился очень плотный.

Индикатор усилителя

Индикатор хотелось сделать похожим на индикаторы знаменитых усилителей моей молодости. Вдохновившись воспоминаниями о бурных временах, приступил к работе.

Стильный индикатор, который хотелось бы, не представлялось возможным приобрести. Было решено исполнить его самому, из специально купленных китайских тестеров. Из них извлечены миллиамперметры, красные стрелки перекрашены в чёрный цвет.

Корпус делал из того - что попалось под руку в куче хлама на балконе.

Шкала нарисована в программе Фронт Дизайнер, с последующей доработкой в Корел Драв, потому что первая плохо дружит с разными шрифтами, а нужно было написать поинтереснее.

Защитные колпачки для механических частей индикатора исполнены из горлышек пивных бутылок, удачно употреблённых по ходу дела.

Уже вырисовывается общая картина будущего изделия.

Примерка индикаторов. Потом они убраны подальше до конечной сборки прибора (очень нежные детали, легко можно испортить).

Для управления спаян усилитель напряжения чтобы не было влияния на звуковой тракт и работа была корректной. Проверяем - всё отлично, работает отлично. Схема найдена в сети от какого то совкового советского магнитофона, по моему Весна я не запоминал.

Смотрим как получилась подсветка, склеены световоды из оргстекла, в них вклеены светодиоды, ничего необычного.

Вот и шкала, надпись mr. Kolesov - это моя фамилия от скромности не умру... да и хотелось какое то название сделать.. копировать какие то бренды по моему глупо. А так необычно ну и друзей приколоть можно...

Регулятор громкости

Регулятор конечно хотелось сделать классический, большой круглый, обязательно не кнопочный.. Чтобы при соприкосновении и вращении чувствовалось что маешь вещь, а не какое нибудь игрушечное китайское барахло... На энкодере регулировка у меня отпала сама собой, нужна была подсветка положения на ручке, а бесконечно вращать с проводом её не получится. В общем я не стал заморачиваться и решил сделать на переменном резисторе. В конце концов если начнёт шкрипеть его поменять 5 сек.
И так к вашему вниманию - очередной изврат..

Полазив по дому наткнулся на тюбик с кремом. После переговоров с женой, она презентовала мне от него крышку для последующего растерзания. По задумке планировалась подсветка на ручке для того чтобы можно было легко и быстро определить положение регулятора (особенно это актуально в темноте). Просверлено отверстие 1мм, позади в дальнейшем приделаю светик.
В середину на эпоксидку вклеена ручка от какого то старого магнитофона или приёмника (нашлась в закромах), она как родная подходила для переменного резистора.
На эпоксидку садим светодиод, предварительно обклеив его фольгой (он очень яркий я не хотел чтобы он просвечивал насквозь стенки ручки), заодно вытекшие в отверстие излишки смолы образовали некий световод, подтёки шкурятся и поверхность совершенно гладкая, очень сложно угадать где отверстие, пока не зажжёшь светик.

После отвердевания проверяем на прочность как сидит эта якобы втулка... всё классно и крепко... можно продолжать дальше.

Я решил внутри выкрасить серебрянкой (лак с алюминиевой пудрой), мне кажется что типа будет отражающий эффект, хотя разницы я не заметил. Припаяв провода и гасящий резистор я залил всё это дело эпоксидкой, оставляя немного места для свободного хода проводов при эксплуатации. Ручка приобрела жёсткость и вес... монолит.. Так же покраска серебрянкой.
Ошкуривание мелкой шкуркой чтобы потом не облезла краска. За шероховатую поверхность нормально будет держаться не смотря на то - что это полиэтилен и покраске фактически не поддаётся. Первый слой краски. Включил светик, полюбоваться на результат. Остался доволен.

Шкала сделана в программе Фронт Дизайнер, а надпись и символы в Корел Драв. В дизайнере так не получится мало опций.

Напечатанная на глянцевой бумаге шкала помещена между 2-мя листами органики, всё соединено для последующих этапов работ.

В торцы для подсветки вклеены светодиоды и всё выкрашено чтобы свет не рассеивался по корпусу и не засвечивал соседние элементы.. например индикатор подсвечивается белым светом и не хотелось бы чтобы свет подмешивался.

Контактная панель

Выключателей и разъёмов минимум, только самое необходимое. Зачем усилителю мощности лишние прибамбасы? Все настройки есть в звуковой карте компа.
Выключатель "Сеть". Выключатель акустических систем, сигнал на наушники постоянный независимый от того включены колонки, или нет - это тоже часть задуманного плана. Сейчас не найдёшь усилителя с такой схемой, даже серьёзные ресиверы делают по принципу "воткнул наушники и нет сигнала на АС", а раньше все усилители звука делались именно по такой схеме, как сделал я. Не знаю кому то может удобно и наоборот, но для меня такая схема распределения сигналов очень актуальна.

Отверстия под выключатели выбраны коронками по дереву. Так же коронкой большего диаметра выбрана юбка вокруг отверстия, для того чтобы подсветкой подчеркнуть выключатели (царапанная и необработанная поверхность органики преломляет свет).

Установлены так же разъёмы для наушников. Причём обязательно разных диаметров Jack 3,5 мм и Jack 6.3 мм чтобы потом не париться со всякими переходниками. С каким штекером есть наушники с таким и спокойно без заморочек втыкаешь.

Покраска сначала серебрянкой для равномерного рассеивания света и потом краской чтобы не подсвечивать всё что находится вокруг панельки.

4 светика и вот конечный результат, внутрь гнёзд для наушников тоже по светодиоду для общей картины.

Корпус

С корпусом пришлось повозиться, но так как это лицо изделия, то оно того стоило.

Плита дсп найдена опять же в куче хлама на балконе, оставшаяся от какой то старой мебели и оставленная как вещь полезная и может пригодиться, что собственно и произошло.

Напилив детали по размерам, скрутил всё на саморезы.

Стыки перед сборкой промазал клеем для надёжности.

Вырезал отверстия для установки элементов управления и индикации.

Необработанные края смотрятся не очень. Ручным фрезером произведена обработка торцов.

Обрабатывать пришлось в несколько заходов чтобы получить идеальную равномерность всех граней.

Для крепления задней стенки установлены бруски, большой отступ от края был сделан для того - чтобы скрыть радиатор охлаждения и все элементы коммутации провода и т.п. За счёт этого усилитель можно поставить близко к стене.

Пройдены этапы шпатлёвки и покраски, шпатлевание произведено полимерной шпатлёвкой с добавлением клея ПВА для хорошего удержания на поверхности, грунт после каждого слоя конечно же. Покраска краской НЦ потом лакирование лаком НЦ. Последующая полировка покрытия полировочной пастой и финишной полиролью для кузова авто.

В итоге получилась красивая полированная поверхность, которая получилась круче чем на рояле или пианино.

Ножки

Опоры для сего изделия решено сделать в классическом стиле дизайна радиоаппаратуры - хромированные, но с небольшой изюминкой аля НЛО. У основания ножек планировалась голубая подсветка.

Делалось из того - что нашлось так же на балконе в куче хлама. Хромированная мебельная труба 25мм, органика 3мм (подогнал друг), светики конечно, ходил покупал + клей (суперклей и эпоксидную смолу).

Заготовки порезаны склеены и в них вклеены светики, неправильно для передачи светового потока,но об этом потом..

Слой органики круглой формы предусмотрен для того - чтобы потом при заливке не вытекла эпоксидка.... Заготовка из трубы плотно одевается на основание.

Залит клей в формочки, и детали ждут дальнейшей обработки после отвердевания смолы.

Сам полупроводниковый элемент изначально закреплён термоклеем....

Детали высохли. Произведена обработка. Лишнее оргстекло удалено, края аккуратно отшлифованы дабы не испортить хром на металлической части ножки.

В заключительном этапе были сделаны резиновые прокладки из велосипедной камеры.....на прокладку наклеена алюминиевая фольга с внутренней стороны, (для отражения света) всё склеено на прозрачный момент.

Сборка завершена, пора смотреть что получилось.

Получилось не плохо. В принципе что хотел - всё получилось.

На Хабре уже были публикации о DIY-ламповых усилителях, которые было очень интересно читать. Спору нет, звук у них чудесный, но для повседневного использования проще использовать устройство на транзисторах. Транзисторы удобнее, поскольку не требуют прогрева перед работой и долговечнее. Да и не каждый рискнёт начинать ламповую сагу с анодными потенциалами под 400 В, а трансформаторы под транзисторные пару десятков вольт намного безопаснее и просто доступнее.

В качестве схемы для воспроизведения я выбрал схему от John Linsley Hood 1969 года, взяв авторские параметры в расчёте на импеданс своих колонок 8 Ом.

Классическая схема от британского инженера, опубликованная почти 50 лет назад, до сих пор является одной из самых воспроизводимых и собирает о себе исключительно положительные отзывы. Этому есть множество объяснений:
- минимальное количество элементов упрощает монтаж. Также считается, что чем проще конструкция, тем лучше звук;
- несмотря на то, что выходных транзисторов два, их не надо перебирать в комплементарные пары;
- выходных 10 Ватт с запасом хватает для обычных человеческих жилищ, а входная чувствительность 0.5-1 Вольт очень хорошо согласуется с выходом большинства звуковых карт или проигрывателей;
- класс А - он и в Африке класс А, если мы говорим о хорошем звучании. О сравнении с другими классами будет чуть ниже.

Внутренний дизайн

Можно и на обычных диодах или даже готовых мостах, но тогда их необходимо шунтировать конденсаторами, да и падение напряжения на них больше. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Если взять меньше и ёмкость, и резистор, то CRC-фильтр станет дешевле и меньше греться, но увеличатся пульсации, что не комильфо. Данные параметры, имхо, являются разумными с точки зрения цена-эффект. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме мощности 2 Вт будет вполне достаточно.

Далее переходим к самой плате усилителя. В интернет-магазинах продаётся куча готовых китов, однако не меньше и жалоб на качество китайских компонентов или безграмотных разводок на платах. Поэтому лучше самому, под свою же «рассыпуху». Я сделал оба канала на единой макетке, чтобы потом прикрепить её ко дну корпуса. Запуск с тестовыми элементами:

Всё, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторах, об этом чуть ниже. К авторской схеме из оригинальной статьи нужно сделать такие ремарки:

Не всё нужно сразу впаивать намертво. Резисторы R1, R2 и R6 лучше сначала поставить подстроечными, после всех регулировок выпаять, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с аналогичным сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям. Сначала с помощью R6 выставляется, чтобы напряжение между X и нулём было ровно половиной от напряжения +V и нулём. В одном из каналов мне не хватило 100 кОм, так что лучше брать эти подстроечники с запасом. Затем с помощью R1 и R2 (сохраняя их примерное соотношение!) выставляется ток покоя – ставим тестер на измерение постоянного тока и измеряем этот самый ток в точке входа плюса питания. Мне пришлось ощутимо снизить сопротивление обоих резисторов для получения нужного тока покоя. Ток покоя усилителя в классе А максимальный и по сути, в отсутствие входного сигнала, весь уходит в тепловую энергию. Для 8-омных колонок этот ток, по рекомендации автора, должен быть 1.2 А при напряжении 27 Вольт, что означает 32.4 Ватта тепла на каждый канал. Поскольку выставление тока может занять несколько минут, то выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются и умрут. Ибо греются в основном они.

Не исключено, что в порядке эксперимента захочется сравнить звучание разных транзисторов, поэтому для них тоже можно оставить возможность удобной замены. Я попробовал на входе 2N3906, КТ361 и BC557C, была небольшая разница в пользу последнего. В предвыходных пробовались КТ630, BD139 и КТ801, остановился на импортных. Хотя все вышеперечисленные транзисторы очень хороши, и разница может быть скорее субъективной. На выходе я поставил сразу 2N3055 (ST Microelectronics), поскольку они нравятся многим.

При регулировке и занижении сопротивления усилителя может вырасти частота среза НЧ, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0.5 мкф, а 1 или даже 2 мкф в полимерной плёнке. По Сети ещё гуляет русская картинка-схема «Ультралинейный усилитель класса А», где этот конденсатор вообще предложен как 0.1 мкф, что чревато срезом всех басов под 90 Гц:

Пишут, что эта схема не склонна к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землёй ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0.1 мкф.
- предохранители, их можно и нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой вход схемы.
- очень уместным будет использование термопасты для максимального контакта между транзистором и радиатором.

Слесарно-столярное

Сам корпус я сделал из оргстекла. Заказываем у стекольщиков сразу нарезанные прямоугольники, выполняем в них необходимые отверстия для креплений и красим с обратной стороны чёрной краской.

Покрашенное с обратной стороны оргстекло смотрится очень красиво. Теперь остаётся только всё собрать и наслаждаться музы… ах да, при окончательной сборке ещё важно для минимизации фона правильно развести землю. Как было выяснено за десятилетия до нас, C3 нужно присоединять к сигнальной земле, т.е. к минусу входа-входа, а все остальные минуса можно отправить на «звезду» возле конденсаторов фильтра. Если всё сделано правильно, то никакого фона не расслышать, даже если на максимальной громкости поднести ухо к колонке. Ещё одна «земляная» особенность, которая характерна для звуковых карт, не развязанных с компьютером гальванически – это помехи с материнки, которые могут пролезть через USB и RCA. Судя по интернету, проблема встречается часто: в колонках можно услышать звуки работы HDD, принтера, мышки и фон БП системника. В таком случае проще всего разорвать земляную петлю, заклеив изолентой заземление на вилке усилителя. Опасаться тут нечего, т.к. останется второй контур заземления через компьютер.

Регулятор громкости на усилителе я не стал делать, поскольку достать какой-нибудь качественный ALPS не удалось, а шуршание китайских потенциометров мне не понравилось. Вместо него был установлен обычный резистор 47 кОм между «землёй» и «сигналом» входа. Тем более регулятор у внешней звуковой карты всегда под рукой, да и в каждой программе тоже есть ползунок. Регулятора громкости нет только у винилового проигрывателя, поэтому для его прослушивания я приделал внешний потенциометр к соединительному кабелю.

Я угадаю этот контейнер за 5 секунд...

Материальные затраты

Как достичь качественного звучания любимой музыки? Вооружиться необходимыми знаниями, инструментом, после чего можно собрать усилитель звука своими руками.

Какой усилитель лучше?

Сколько существует радиолюбителей, столько и мнений. В основном выбор зависит от человека, поэтому делать какие-либо конкретные выводы очень сложно. На сегодняшний день можно собрать усилитель звука своими руками на:

• Транзисторах. Обладают малым потреблением электроэнергии и компактными размерами. Дают великолепные показатели качества звука.
• Лампах. Старый дедовский способ сборки радиотехники. Невзирая на чудовищную прожорливость, вес и размеры, превосходит полупроводниковые аналоги по качеству звучания.

С чего начать?

Перед тем как сделать усилитель звука, необходимо четко понимать, в каких условиях и с какой целью он будет эксплуатироваться. От этого напрямую зависит, какой мощностью он должен обладать. Для того чтобы прослушивать любимые композиции в домашних условиях, вполне достаточно небольшого аппарата, который обеспечит качественное звучание с мощностью 30 - 50 W. Совсем по-другому будет обстоять дело, если необходимо создать технику для проведения масштабных мероприятий. В таком случае возникает необходимость собрать более сложный усилитель звука своими руками. 200W - далеко не предел мощности, которая понадобится в процессе эксплуатации.

Также следует запастись всем необходимым:

• Паяльник.
• Мультиметр.
• Набор отверток.
• Текстолит для изготовления микросхемы.
• Материал для корпуса будущего усилителя.
• Электродетали, которые указаны в принципиальной схеме изделия.
• Схема печатной платы выбранного для сборки усилителя.

Печатная плата своими руками

У каждого дела есть свои тонкости. Изготовление печатной платы в домашних условиях не является исключением. Именно она впоследствии станет основой всех дальнейших работ и позволит собрать усилитель звука своими руками. Сперва давайте рассмотрим все, что нам понадобится:

• Текстолит с медной фольгой.
• Бытовой утюг.
• Моющее средство "Силит".
• Лазерный принтер.
• Китайская самоклеящаяся пленка с маркировкой подложки 333.
• Сверла для изготовления отверстий в текстолите.
• Тампон из марли и куска х/б ткани.

• Вырезаем необходимый кусок текстолита таким образом, чтобы осталось примерно по одному сантиметру запаса с каждой стороны.
• Обрабатываем его моющим средством до того состояния, пока медная фольга не станет розового цвета.
• Промываем обработанную плату и отправляем ее сушиться.
• Берем необходимый по размерам кусок самоклейки, при помощи клея приклеиваем ее подложкой к листу формата А4, снимаем слой пленки, на лощеной стороне получившейся заготовки распечатываем рисунок будущей платы. При этом подачу тонера нужно выставить на максимум.
• На рабочий стол выкладываем лист фанеры, старую ненужную книгу, а поверх - плату фольгой вверх.
• Накрываем плату обычной офисной бумагой и прогреваем заранее нагретым утюгом. Примерное время прогрева составляет одну минуту.
• Далее снимаем утюг, лист бумаги, наносим распечатанный рисунок и разглаживаем тампоном.
• Снова накрываем листом бумаги, ставим сверху утюг и ждем приблизительно 30 сек. Если поверхность платы больше, чем подошва утюга, то тогда нужно равномерно проглаживать всю деталь.
• Снимаем лист бумаги и в течение 30 секунд разглаживаем рисунок тампоном. Движения должны быть как вдоль, так и поперек. При этом необходимо немного надавливать на заготовку.
• После того как заготовка остынет, аккуратно снимаем подложку.

Как и чем травить плату

Для того чтобы правильно собрать усилитель звука своими руками, мало правильно нанести рисунок платы или припаять провод. Нужно уметь качественно вытравить все дорожки на микросхеме.

Для этих целей всегда использовалось хлорное железо. Однако этот раствор очень дорогостоящий и не всегда имеется в продаже. По этой причине его можно заменить самодельным раствором медного купороса и поваренной соли, которые не являются дефицитом. Пропорции для смеси следующие:

• Литр теплой воды.
• 100 г медного купороса.
• 200 г кухонной соли.

Когда все компоненты растворятся, в емкость опускаются чистые и обезжиренные металлические изделия (к примеру, пара гвоздей), сама заготовка, маленький мотор с лопастями или компрессор от аквариума. Для усиления реакции необходимо емкость с раствором поместить в теплую воду. Приблизительное время вытравливания дорожек составляет 25-30 мин.

Сборка усилителя

Первый этап, который нужно проделать для того, чтобы собрать усилитель звука своими руками - установить все радиодетали на печатную плату. Здесь следует обратить особое внимание на полярность. Также нелишним будет отметить и то, что все работы следует проводить с особой тщательностью и вниманием. В противном случае может возникнуть короткое замыкание, которое приведет к неминуемому выходу из строя составляющих будущего усилителя.

После вышеописанной процедуры следует сборка корпуса. Его размеры будут напрямую зависеть от габаритов платы усилителя, блока питания и способа реализации контроля громкости и баланса между каналами. На этом этапе можно использовать уже готовый заводской корпус с внесением некоторых конструктивных изменений. Однако самым лучшим способом все же является ручное изготовление оболочки электроприбора. Таким образом можно реализовать возможность создания неповторимого дизайна. Также имеет право на жизнь вариант установки платы в корпус одной из колонок.

Перед тем как собрать все воедино, необходимо провести тестовый запуск будущего электроприбора и при необходимости устранить все неполадки.

Последний шаг - сборка усилителя, которая заключается в установке платы, блока питания и всех остальных составляющих.

Немного не по теме

Собирая усилители мощности звука своими руками, не всегда получается добиться желаемого эффекта. Секрет заключается в том, что так называемая акустика не способна справиться с поставленными перед ней задачами. По этой причине иногда приходится дополнительно производить самостоятельную сборку даже колонок. Такой подход к вопросу позволит не только гарантировать максимальное удовлетворение всех пожеланий, но и поможет избавиться от отдельно стоящего аппарата, спрятав усилитель в корпус колонки.

Простейший усилитель на транзисторах может быть хорошим пособием для изучения свойств приборов. Схемы и конструкции достаточно простые, можно самостоятельно изготовить устройство и проверить его работу, произвести замеры всех параметров. Благодаря современным полевым транзисторам можно изготовить буквально из трех элементов миниатюрный микрофонный усилитель. И подключить его к персональному компьютеру для улучшения параметров звукозаписи. Да и собеседники при разговорах будут намного лучше и четче слышать вашу речь.

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах - музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает оно это максимально равномерно. Коэффициент усиления зависит прямо от частоты входного сигнала. График зависимости этих величин - практически прямая линия. Если же на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и эффективность устройства быстро уменьшатся. Каскады УНЧ собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

1. Класс «А» - ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
2. В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
3. Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
4. В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
5. Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно - чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД - свыше 90 %.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети. Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД - менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.

Для повышения (правда, незначительного) КПД можно воспользоваться двухтактными схемами. Один недостаток - полуволны у выходного сигнала становятся несимметричными. Если же перевести из класса «А» в «АВ», увеличатся нелинейные искажения в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все же увеличится. УНЧ классов «АВ» и «В» характеризует нарастание искажений при уменьшении уровня сигнала на входе. Но даже если прибавить громкость, это не поможет полностью избавиться от недостатков.

Работа в промежуточных классах

У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений - не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим. Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше - до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется - характерный металлический звук.

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектировкой и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. У ламповых усилителей такие преимущества:

1. Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
2. Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, - обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление - несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков - 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток - существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная - в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью. Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий - порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности - они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная - с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.

С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм - наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h21 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.

При этом напряжение эмиттера равно 9 В и падение на участке цепи «Э-Б» 0,7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассмотреть усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Э-Б» будет равно 0,3 В. Ток в цепи коллектора будет равен тому, который протекает в эмиттере. Вычислить можно, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 - 9В/1 кОм=9 мА. Для вычисления значения тока базы необходимо 9 мА разделить на коэффициент усиления h21 - 9мА/150=60 мкА. В конструкциях УНЧ обычно используются биполярные транзисторы. Принцип работы у него отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения - это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле - сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 - 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h21. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.

Но нужно учитывать, что по цепи базы абсолютно всегда, независимо от наличия смещения, обязательно протекает ток утечки коллектора. В схемах с общим эмиттером ток утечки усиливается не менее чем в 150 раз. Но обычно это значение учитывается только при расчете усилителей на германиевых транзисторах. В случае использования кремниевых, у которых ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером. На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое - обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.

Это сопротивление почти не пропускает электрический ток, вследствие чего у затвора потенциал (в случае отсутствия сигнала на входе) такой же, как у земли. На истоке же потенциал оказывается выше, чем у земли, только благодаря падению напряжения на сопротивлении R2. Отсюда ясно, что у затвора потенциал ниже, чем у истока. А именно это и требуется для нормального функционирования транзистора. Нужно обратить внимание на то, что С2 и R3 в этой схеме усилителя имеют такое же предназначение, как и в рассмотренной выше конструкции. А входной сигнал сдвинут относительно выходного на 180 градусов.

УНЧ с трансформатором на выходе

Можно изготовить такой усилитель своими руками для домашнего использования. Выполняется он по схеме, работающей в классе «А». Конструкция такая же, как и рассмотренные выше, - с общим эмиттером. Одна особенность - необходимо использовать трансформатор для согласования. Это является недостатком подобного усилителя звука на транзисторах.

Коллекторная цепь транзистора нагружается первичной обмоткой, которая развивает выходной сигнал, передаваемый через вторичную на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, который позволяет выбрать рабочую точку транзистора. С помощью этой цепочки обеспечивается подача напряжения смещения в базу. Все остальные компоненты имеют такое же назначение, как и у рассмотренных выше схем.

Двухтактный усилитель звука

Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе. После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.

В результате на выходе усилителя существенно снижается качество звучания. При работе двухтактного усилителя в классе «А» не получается качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина - повышенный ток протекает по плечам усилителя постоянно, полуволны несимметричные, возникают фазовые искажения. Звук становится менее разборчивым, а при нагреве искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и сверхнизких частотах.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, через нагрузку способны пройти только положительные полуволны. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью запирают первый. При этом в нагрузке оказываются только отрицательные полуволны. В результате усиленный по мощности сигнал оказывается на выходе устройства. Подобная схема усилителя на транзисторах достаточно эффективная и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

Схема УНЧ на одном транзисторе

Изучив все вышеописанные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе. Транзистор можно использовать отечественный КТ315 или любой его зарубежный аналог - например ВС107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники, сопротивление которых 2000-3000 Ом. На базу транзистора необходимо подать напряжение смещения через резистор сопротивлением 1 Мом и конденсатор развязки 10 мкФ. Питание схемы можно осуществить от источника напряжением 4,5-9 Вольт, ток - 0,3-0,5 А.

Если сопротивление R1 не подключить, то в базе и коллекторе не будет тока. Но при подключении напряжение достигает уровня в 0,7 В и позволяет протекать току около 4 мкА. При этом по току коэффициент усиления окажется около 250. Отсюда можно сделать простой расчет усилителя на транзисторах и узнать ток коллектора - он оказывается равен 1 мА. Собрав эту схему усилителя на транзисторе, можно провести ее проверку. К выходу подключите нагрузку - наушники.

Коснитесь входа усилителя пальцем - должен появиться характерный шум. Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Перепроверьте все соединения и номиналы элементов. Чтобы нагляднее была демонстрация, подключите к входу УНЧ источник звука - выход от плеера или телефона. Прослушайте музыку и оцените качество звучания.