Wzmacniacz słuchawkowy
P R O J E K T Y
Wzmacniacz słuchawkowy
kit AVT-471
Coś dla audiofil�w.
Wzmacniacz słuchawkowy
o niezbyt prostej
i niestandardowej konstrukcji,
charakteryzuje si� doskonałymi
parametrami odsłuchowymi.
Mamy nadziej�, łe
zainteresuje wielu naszych
Czytelnik�w, a szczeg�lnie
Układ wzmacniacza słuchaw- napi�cie mołe byĘ jeszcze wi�k-
miłośnik�w dobrej i głośnej
kowego zawiera 4 wzmacniacze sze o jakieś 40mV - jeśli uwzgl�d-
muzyki. operacyjne i 4 komparatory. W to- niĘ wejściowe napi�cie niezr�w-
rze wzmacniacza sygnału fonicz- nowałenia wzmacniacza operacyj-
nego pracuje kostka U1 obsługu- nego U1.
jąca jednocześnie oba kanały ste- Teoretycznie, kilkadziesiąt mV
reo. WartośĘ wzmocnienia wynosi napi�cia DC na wyjściu słuchaw-
10V/V (czyli 20dB). Mołna je kowym nie jest gro�ne, jednak
zmieniĘ przez wymian� rezysto- membrana pozostaje wtedy wy-
r�w R5 i R15 (ze wzgl�d�w prak- chylona w jedną stron� od poło-
tycznych, dalszy opis ograniczy łenia r�wnowagi. Wpływa to na
si� tylko do element�w kanału inną dynamik� wychyle� dla kał-
lewego - w kanale prawym nume- dej z poł�wek sygnału. Przedsi�-
racja podzespoł�w biernych za- wzi�te środki zaradcze odznaczają
czyna si� cyfrą 1). si� prostotą i skutecznością zara-
Wzmacniacze wejściowe pracu- zem. Napi�cie z wyjścia U1 jest
ją w konfiguracji nieodwracającej, podawane przez rezystor R6 na
co oznacza, łe sygnał po wzmoc- wejście odwracające wzmacniacza
nieniu ma zachowaną faz�, a przy operacyjnego U2. Ten por�wnuje
okazji stosunkowo dułą impedan- je z potencjałem masy (wejście
cj� wejściową ok. 200k&!. Kałdy nieodwracające) i wypracowuje
z tor�w jest obj�ty działaniem sygnał bł�du, kt�ry przez rezystor
tzw. DC SERVO na dw�ch wzmac- R1 trafia w przeciwfazie bezpo-
niaczach operacyjnych z wejścia- średnio na wejście U1. Konfigu-
mi FET, wchodzących w skład racja U2 przypomina formalnie
kości U2. Cel zastosowania tej integrator, kt�rego jedynym tutaj
p�tli jest jeden: minimalizacja zadaniem jest dokładne odfiltro-
składowej stałej na przetworniku wanie składowych zmiennych na-
elektroakustycznym (tu: słuchaw- pi�cia.
ce). Prąd polaryzujący wejścia Elementy R6 w połączeniu z C1
układu U1, o wartości 60nA, po- tworzą dolnoprzepustowy filtr
woduje odkładanie si� na R2 o cz�stotliwości ci�cia lełącej gł�-
napi�cia 14mV. Po wzmocnieniu boko w zakresie infrad�wi�k�w.
przez U1 (1+ R5/R4-krotnie) otrzy- C1 zapewnia bardzo silne ujemne
muje si� na wyjściu ał 140mV. sprz�łenie zwrotne, co powoduje
W niekorzystnym przypadku to wyr�wnanie charakterystyki
Elektronika Praktyczna 10/98
59
Wzmacniacz słuchawkowy
w pasmie przepustowym (zakres odwracających -8V. Jeśli ujemna parator wyr�wnuje r�łnic� napi�Ę
napi�Ę wolnozmiennych i stałych), poł�wka sygnału w dowolnym ka- na swoich wejściach wprowadza-
a takłe minimalizuje szumy (ter- nale przekroczy t� wartośĘ - od- jąc w stan przewodzenia wyjścio-
miczne i wybuchowe) wzmacnia- powiedni komparator rozładuje wy tranzystor. Tym sposobem na-
cza U2. Duła wartośĘ rezystancji kondensator C21 i zapali diod� pi�cie na R9 (a zatem i prąd)
R1 sprawia, łe napi�cie niezr�w- LED D20. Czas jej świecenia okreś- utrzymywane jest stale na jedna-
nowałenia U2 nie jest wzmacnia- la iloczyn R21, C21. Wyjścia kowym poziomie.
ne przez U1, a ewentualne (nie- komparator�w LM393 są typu Układ jest optymalizowany pod
wielkie) napi�cia niepołądane na �otwarty kolektor�, dlatego mołna kątem wysokoomowych słucha-
wyjściu U2 (z wyjątkiem napi�Ę je łączyĘ r�wnolegle. wek (o impedancji wi�kszej lub
bł�du) zostają stłumione w sto- Realizacja obciąłająca wzmac- r�wnej 150&!). Wskazuje na to
sunku jeden do paru tysi�cy - niacze wejściowe �r�deł prądo- stosunkowo dułe wzmocnienie na-
jeśli uwzgl�dniĘ rezystancj� stop- wych odbiega od standardowej. pi�ciowe oraz stosunkowo dułe
nia sterującego rz�du pojedyn- Stabilnym �r�dłem napi�cia od- napi�cia zasilające (ą10V). Układ
czych kiloom�w. niesienia są same komparatory. zaprojektowano z pieczołowitoś-
Układy scalone U3 i U4 pełnią Prądy wejśĘ wynoszą dokładnie cią, jaką si� zwykle wkłada
dwie funkcje. Przede wszystkim 25nA. WartośĘ ta jest gwaranto- w urządzenia do własnego ułyt-
realizują wst�pne obciąłenie wyjśĘ wana w dośĘ szerokim zakresie ku. Stąd tych kilka nieszablono-
U1 prądem o stałym nat�łeniu temperatur. Prądy z 2 wejśĘ od- wych rozwiąza�, słułących
5mA, co zapewnia dla napi�Ę do wracających sumują si� na rezys- �wyciśni�ciu� maksymalnej jakoś-
1100mV (wartośĘ skuteczna) prac� tancji R20, na kt�rej nast�puje ci z prywatnych słuchawek HD-
wzmacniacza U1 w czystej klasie zamiana prądu na napi�cie r�wne 540 Reference (firmy SENNHEI-
A (przy załołeniu, łe obciąłenie 50mV. SER).
stanowią 300&! słuchawki). Dla Czujnikiem wyjściowego prądu Warto podkreśliĘ słyszalny
niłszych impedancji, punkt przej- 5mA jest rezystor R9 (i odpowied- wpływ rezystancji wyjściowej
ścia z klasy A w klas� AB kom- nio R19), włączony szeregowo wzmacniacza na r�wnowag� to-
plementarnego wt�rnika stopnia z ujemnym wyprowadzeniem zasi- nalną słuchawek. Nigdzie si�
wyjściowego U1, przesuwa si� lania (pin4). Prąd zasilania kałdej o tym nie pisze, ale kałdy mołe
oczywiście w d�ł. z kości, zawierającej po 2 jedna- si� przekonaĘ, jak zmienia si�
Drugą funkcją komparator�w kowe komparatory, wynosi 0,4mA brzmienie w powiązaniu z wartoś-
1/2U3 i 1/2U4 jest wykrycie prze- i niewiele zaleły od napi�cia za- cią rezystor�w R8 i R18. Ot�ł
sterowania. Dzielnik napi�ciowy silania. Wejście nieodwracające wszystkie dobre słuchawki (w
R23 + R24 ustala na wejściach połączono takłe z pinem 4 i kom- przeciwie�stwie do zestaw�w
głośnikowych) są kon-
struowane przy załołe-
niu istnienia określonej
rezystancji wyjściowej
wzmacniacza. Niestety
producenci słuchawek
jej nie specyfikują (po-
dobnie zresztą jak pro-
ducenci wzmacniaczy).
Mołna wyodr�bniĘ
3 przesłanki przemawia-
jące za obecnością re-
zystor�w na wyjściu słu-
chawkowym. Mocne
�piece�, zasilane napi�-
ciami ponad ą50V, mają
rezystory o wartości kil-
kuset om�w. Tu liczy
si� parametr dopuszczal-
nej mocy słuchawek,
kt�ra dla wi�kszości mo-
deli nie przekracza
500mW. Z drugiej stro-
ny, takłe małe wzmac-
niacze posiadają rezysto-
ry słuchawkowe, ponie-
wał sama budowa wty-
ku JACK powoduje, ił
podczas umieszczania go
w gnie�dzie wyst�puje
chwilowe zwarcie mi�-
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
Elektronika Praktyczna 10/98
60
Wzmacniacz słuchawkowy
(komparatory stanowią przecieł pracują i diody LED D21, D22 nie
szczeg�lny ich rodzaj). świecą. Podanie minusa zasilania
Montał proponuj� zacząĘ od na kt�rykolwiek z rezystor�w R7
element�w dyskretnych: rezysto- lub R17 (od strony wejśĘ kompa-
r�w, kondensator�w i tranzysto- rator�w) zapali na 1 sekund� LED
r�w (są tylko 2). Diody D21 i D22 D20.
są opcjonalne. Ich obecnośĘ nie Teraz naleły wlutowaĘ R1 oraz
wpływa w ładen spos�b na R11 i zmierzyĘ napi�cie stałe na
d�wi�k. Rezygnując z D21 i D22 obu wyjściach U1 - powinno
naleły zastąpiĘ je zworami. zmaleĘ do wartości z przedziału
Wszystkie elementy muszą byĘ ą5mV. Nast�pnie naleły usunąĘ
dobrej jakości. Rezystory powinny zwor� z R20. Zapalą si� D21
mieĘ moc 0,25W i zmierzoną war- i D22, a prąd zasilania wzrośnie
tośĘ. Wzgl�dne r�łnice rezystancji o 9 - 11mA. Na R9 (i R19) spadek
w obu kanałach mogą osiągaĘ co napi�cia b�dzie wynosił 50 -
najwyłej 1%. Cztery kondensatory 60mV. Jeśli tak jest, to �r�dła
100pF słułą do absorbowania ła- prądowe pracują poprawnie
dunk�w elektrostatycznych pod- i wzmacniacz słuchawkowy jest
czas podłączania wtyk�w do gotowy do test�w odsłuchowych.
wzmacniacza. Przedtem naleły skontrolowaĘ, dla
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów
Gł�wny układ U1 typu 4556 jakiego poziomu wysterowania
na płytce drukowanej.
mieści w sobie 2 wysokoprądowe, wejścia zapala si� dioda świecąca
bipolarne wzmacniacze audio. D20. Jest to punkt bliski obcina-
dzy kanałami (zwarcie trwa przy Kałdy z nich zdolny jest emito- niu sygnału.
niedokładnym włołeniu wtyku). waĘ do 120mA oraz przyjmowaĘ Za regulator głośności mołe
Trzecią przesłanką jest dąłenie do 330mA prądu (wartości zmie- posłułyĘ �audiofilski potencjometr
producent�w wzmacniaczy do ob- rzone). stereofoniczny�, opublikowany
słułenia wszystkich słuchawek Jasne jest, łe rozmiary obudo- w lutowej EP. WartośĘ impedancji
dost�pnych na rynku - o impe- wy nie pozwolą na prac� ciągłą wejściowej niniejszego wzmacnia-
dancji 30..600&!. Niskoomowe wy- z takimi prądami, lecz akurat pa- cza spełnia wymagania potencjo-
magają niłszych napi�Ę dla uzys- suje to idealnie do wzmacniania metru DS1802. Wiele przyjemnoś-
kania tej samej mocy. Odpowied- rzeczywistych sygnał�w muzycz- ci ze słuchania na dobrych słu-
ni rezystor tworzy po prostu nych. Trudno jest mi poleciĘ jakiś chawkach łyczy autor.
dzielnik napi�cia z rezystancją zamiennik, zwłaszcza łe nie mam Andrzej Kowalczyk, AVT
cewki i ułyteczny zakres poten- doświadcze� z innymi układami.
cjometrycznej regulacji głośności W razie konieczności znalezienia
WYKAZ ELEMENTÓW
nie ulega wyra�nemu zaw�łeniu. odpowiednika naleły kierowaĘ si�
Rezystory
Z powyłszych wzgl�d�w trud- czterema kryteriami:
R1, R11: 10M&!
no jest w skali bezwzgl�dnej oce- - technologia bipolarna;
R2, R12: 240k&!, 2%
niĘ brzmienie słuchawek z kon- - prąd wyjściowy powyłej 80mA;
R3, R13, R22: 1k&!
kretnym wzmacniaczem. W prak- - napi�cie szum�w (odniesione do
R4, R14: 1,2k&!, 2%
tyce pocieszeniem niech b�dzie wejścia) poniłej 12nV/"Hz;
R5, R15, R24: 11k&!, 2%
fakt, łe słuchawki obok ewiden- - spoczynkowy pob�r prądu do
R6, R16: 1M&!
tnych wad (skr�cona panorama 10mA.
i wypływająca stąd bł�dna lokali- U1 musi byĘ bezpośrednio wlu- R7, R17, R23: 100k&!
zacja pozornych �r�deł d�wi�ku) towany w płytk� (podstawka
R8, R18: 75&!/O,5W (patrz - tekst)
zapewniają i tak lepszą r�wnowa- zwi�kszy opornośĘ termiczną obu- R9, R19: 10&!, 2%
g� tonalną - zwłaszcza w obszarze dowy). Pozostałe układy mogą byĘ
R20, R21: 1M&!
ton�w średnich - nił cz�śĘ absur- w podstawkach, choĘ og�lnie nie
Kondensatory
dalnie drogich zestaw�w podłogo- jest to zalecane w technice Hi-Fi
C1, C11, C21: 470nF/63V
wych. - i sam teł to odradzam.
(dokładnie dobrać pojemność)
Uruchomienie najlepiej prze-
C2, C12, C3, C13: 100pF
Montał i uruchomienie prowadziĘ etapami. Rezystory R1
C20: 100nF/63V
Widok płytki drukowanej i R11 nie muszą byĘ jeszcze wlu-
C22, C23: 47�F/16V (zalecane
przedstawiono na wkładce we- towane, a R20 trzeba zewrzeĘ. Po
tantalowe)
wnątrz numeru. Widok rozmiesz- włączeniu zasilania całkowity po-
Półprzewodniki
czenia element�w na płytce przed- b�r prądu nie przekracza 10mA.
T1: BS250
stawiono na rys. 2. Napi�cie niezr�wnowałenia na
T2: BC547
Wszystkie układy scalone mają pinie 1 i pinie 7 U1 powinno
D20: LED czerwona
jednakową liczb� wyprowadze�. mieściĘ si� w granicach -100..-
D21, D22: LED zielone/żółte
Funkcje wyprowadze� są r�wnieł 200mV. Spadek napi�cia na R9
U1: 4556 (patrz - tekst)
takie same. Odmienna jest tylko nie powinien przekraczaĘ 5mV
U2: TL062
budowa wewn�trzna i przeznacze- (wzgl�dem ujemnego bieguna za-
U3, U4: LM393 (LM2903)
nie wzmacniaczy operacyjnych silania). Łr�dła prądu jeszcze nie
Elektronika Praktyczna 10/98
61