Самодельный усилитель звука для дома. Как сделать недорогой усилитель звука для колонок своими руками Схема усиления звука

Мы неоднократно приводили схемы мощных усилителей мощности низкой частоты для самостоятельной сборки, и сегодня речь пойдет о конструкции довольно простого, но высококачественного и до боли мощного усилителя по схеме ланзара . Вообще, схема ланзара нашла широкое распространение в сети, все чаще и чаще люди повторяют эту конструкцию, за высокие показатели и сравнительно простую и дешевую сборку, схему стали использовать в промышленной аудио аппаратуре.

Ланзар реализован на 13-и транзисторах, схема полностью симметрична.
Выходной каскад усилителя работает в классе АВ, минимальный коэффициент нелинейных искажений позволяет отнести усилитель к разряду хай-фай (Hi-Fi). Такой усилитель отлично подходит и для мощных широкополосных акустических систем, но из-за сравнительно простой схематической развязки и большой выходной мощности, усилитель часто повторяют именно для питания довольно мощных сабвуферных головок.

Пиковая выходная мощность этого усилителя составляет 390 ватт на нагрузку 4 Ом, но усилитель прекрасно работает и под низкоомные нагрузки вплоть до 2-х Ом.

В архиве есть полностью рабочая печатная плата для этого усилителя.

Сборка начинается с травления печатной платы. Для травления я использую раствор перекиси водорода (3-х процентный раствор, который продают в аптеках, бутылки по 100мг), лимонной кислоты и поваренной соли. Плата травится максимум за час, после чего нужно смыть тонер и сверлить отверстия.

Монтаж начинают с установки мелких компонентов – резисторов, стабилитронов и керамических конденсаторов. Советую перед сборкой тщательно проверять все компоненты, даже если они полностью новые. После уже запаиваем маломощные транзисторы дифференциальных каскадов – где формируется начальный звук.

———————– Катушка мотается на оправе с диаметром 10-12 см проводом 0,8 мм и содержит 10-12 витков, катушку можно даже убрать, на звук это никак не повлияет.

Входной конденсатор обязательно пленочный, емкость можно подобрать в районах 1-4.7мкФ, поскольку усилитель изначально предназначен для сабвуфера, а увеличением емкости этого конденсатора можно добиться наилучшего воспроизведения низких частот (басс).

После полного монтажа всех компонентов смываем канифоль с обратной стороны платы. НЕЛЬЗЯ использовать всевозможные флюсы для пайки с неизвестным содержанием, поскольку они часто делают на кислотной основе, и именно из-за флюса можно спалить всю схему. Силовые дорожки усиливаем оловом, во избежания от их перегорания.

Все дорожки платы перед монтажом желательно залудить, поскольку медь рано или поздно окисляется, а слой олова образует дополнительную защиту.

Тщательно проверяйте правильность подключения транзисторов, электролитов и стабилитронов, во избежания проблем следует использовать только те транзисторы, которые указаны в схеме, особенно если вы новичок или собираете схему ланзара в первый раз. Стабилитроны при неправильном подключении не будут стабилизировать напряжение, а станут работать как диод и начнутся неполадки, дым, взрыв…

После проверки правильности подключения всех компонентов усилитель можно запустить.
Ланзар, как и любая другая мощная схема УНЧ питается от двухполярного источника напряжения. Номинал входного напряжения может быть от двухполярного 25/30 до 75 Вольт, но запустить на максимуме не советую, поэтому питание +/-50 Вольт самый подходящий номинал входного питания.

—————————- Для начального запуска схемы нужно иметь под рукой блок питания на указанное напряжение, мощность блока 100 ватт (хотя для запуска усилителя на полную мощность нужен блок питания с мощностью 300-400 ватт.

Трансформатор подключают в сеть 220 Вольт через лампу накаливания 220 Вольт 100-150 ватт. Лампа служит дополнительной страховкой, при неполадках спалите меньше компонентов. Следует учесть, что для нормальной работы усилителя мощности после диодного выпрямителя нужен хороший блок конденсаторов, суммарная емкость всех конденсаторов в одном плече должна быть 10000-30000мкФ, напряжение конденсаторов желательно 100 Вольт (с двойным запасом).

Ограничительные резисторы для запитки дифференциального каскада подбираем исходя от напряжения питания по таблице, приведенной ниже.

Питание ±70 В – 3,3 кОм…3,9 кОм
Питание ±60 В – 2,7 кОм…3,3 кОм
Питание ±50 В – 2,2 кОм…2,7 кОм
Питание ±40 В – 1,5 кОм…2,2 кОм
Питание ±30 В – 1,0 кОм…1,5 кОм

Ограничительные резисторы подобрать с мощностью 1-2 ватт.
Первый запуск усилителя делаем с ЗАКОРОЧЕННЫМ НА ЗЕМЛЮ ВХОДОМ, не путайте землю с минусом! – земля, это средняя точка от трансформатора.

Для начала нет необходимости теплоотводов для оконечников. Подключаем трансформатор в сеть 220 Вольт, если нет никаких хлопков и спецэффектов, то вырубаем питание и на ощупь проверяем тепловыделение на полевых ключах, если ничего не чувствуется, значит отпаиваем вход от земли и подаем музыку, для начала от мобильного телефона. Включаем усилитель снова, если музыка играет, значит все ок.
Для максимальной мощности на вход нужно подавать сигнал от более мощного источника звука, автомагнитола как раз является таким источником.

Включаем усилитель под музыку на 10-25 минут при 40% громкости, затем пора настроить ток покоя выходного каскада, для этого прикреплена фотография.

Таким образом, мы закончили сборку усилителя, можно радоваться, поскольку усилитель такого рода стоит немало денег, в конце концов купить одно дело, а сделать свой собственный усилитель своими руками – совсем другое.

Архив к статье…СКАЧАТЬ…

Данный усилитель можно заказать – [email protected]

С уважением – АКА КАСЬЯН

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.

Если музыка для вас - это не просто совокупность звуков и нот, то такое устройство, как усилитель для колонки или сабвуфера, вам просто необходимо. Настоящие ценители музыки благодаря этому устройству выставляют динамик таким образом, что любая мелодия звучит сказочно и завораживает с каждой секундой все больше и больше. Причем не обязательно бежать в магазин и тратить деньги на его покупку. Достаточно просто сделать «усилок» своими руками. Как именно, давайте разберемся.

Как сделать усилитель звука своими руками? Делаем корпус

Вначале необходимо подготовить корпус, в котором все электронное устройство будет защищено от различных механических повреждений, влаги и прочих негативных воздействий окружающей среды. Поскольку мы упомянули в вышеперечисленном списке защиту от повреждений, данная деталь у нас будет изготавливаться из металла, а чтобы не утяжелять устройство, можно применить несколько После этого нарежьте заготовки и сделайте вертикальные стойки. Что касается размеров, толщина нашего усилителя будет составлять порядка 5-6 сантиметров, при этом габариты стеклянной крышки - 4х1 миллиметр. Высота всей стойки - порядка 5-5.2 сантиметров. Конструируя корпус элемента, не забывайте и про горизонтальные элементы каркаса. В качестве соединительных элементов при сборке конструкции следует применить 3-4 винта, желательно серии М3. При этом необходимо сделать два угольника на одной из стоек, дно и заднюю стенку. Для этого вам понадобится лобзик по металлу и 1.5-милиметровый алюминиевый лист. Все это потом тоже крепится к конструкции при помощи винтов.

Также в вопросе «как сделать усилитель для колонок» необходимо уделить внимание передней панели. Чтобы ее сделать, возьмите полоску из алюминия толщиной в 5 миллиметров и сделайте планку, которая будет скрывать весь механизм. Чтобы придать устройству «человеческий» вид, покрасьте его какой-нибудь краской в аэрозольном балончике.

Плата

Если вы хотите узнать, как сделать правильно, запомните, что главное в нем - вовсе не корпус (хотя он тоже играет немаловажную роль в конструкции), а плата. И если в первом случае можно допустить несколько погрешностей, то каждая ошибка при конструировании второго механизма может существенно повлиять на работоспособность и качество звучания динамика в целом. Как сделать усилитель звука своими руками? Плата коммутации изготавливается следующим образом:

Последние этапы

После этого необходимо позаботиться о плате для конденсаторов и изоляции. На завершительном этапе вопрос, как сделать усилитель звука своими руками, сопровождается выведением ручки управления устройства на переднюю панель. После того как она там будет закреплена, можете наслаждаться мелодичным звуком!

Простейшие
Сразу вверх
Теоретическая интермедия
Лампы
Как сделать трансформатор?
На микросхемах
УМЗЧ для сабвуфера
Усилитель для наушников

Сосед запарил по батарее стучать. Сделал музыку громче, чтобы его не слышать.
(Из фольклора аудиофилов).

Эпиграф иронический, но аудиофил совсем не обязательно «больной на всю голову» с физиономией Джоша Эрнеста на брифинге по вопросам отношений с РФ, которого «прёт» оттого, что соседи «счастливы». Кто-то хочет слушать серьезную музыку дома как в зале. Качество аппаратуры для этого нужно такое, какое у любителей децибел громкости как таковых просто не помещается там, где у здравомыслящих людей ум, но у последних оный за разум заходит от цен на подходящие усилители (УМЗЧ, усилитель мощности звуковой частоты). А у кого-то попутно возникает желание приобщиться к полезным и увлекательным сферам деятельности – технике воспроизведения звука и вообще электронике. Которые в век цифровых технологий неразрывно связаны и могут стать высокодоходной и престижной профессией. Оптимальный во всех отношениях первый шаг в этом деле – сделать усилитель своими руками: именно УМЗЧ позволяет с начальной подготовкой на базе школьной физики на одном и том же столе пройти путь от простейших конструкций на полвечера (которые, тем не менее, неплохо «поют») до сложнейших агрегатов, через которые с удовольствием сыграет и хорошая рок-группа. Цель данной публикации – осветить первые этапы этого пути для начинающих и, возможно, сообщить кое-что новое опытным.

Простейшие

Итак, для начала попробуем сделать усилитель звука, который просто работает. Чтобы основательно вникнуть в звукотехнику, придется постепенно освоить довольно много теоретического материала и не забывать по мере продвижения обогащать багаж знаний. Но любая «умность» усваивается легче, когда видишь и щупаешь, как она работает «в железе». В этой статье далее тоже без теории не обойдется – в том, что нужно знать поначалу и что возможно пояснить без формул и графиков. А пока достаточно будет умения паять электропаяльником и пользоваться мультитестером.

Примечание: если вы до сих пор не паяли электронику, учтите – ее компоненты нельзя перегревать! Паяльник – до 40 Вт (лучше 25 Вт), максимально допустимое время пайки без перерыва – 10 с. Паяемый вывод для теплоотвода удерживается в 0,5-3 см от места пайки со стороны корпуса прибора медицинским пинцетом. Кислотные и др. активные флюсы применять нельзя! Припой – ПОС-61.

Слева на рис. – простейший УМЗЧ, «который просто работает». Его можно собрать как на германиевых, так и на кремниевых транзисторах.

На этой крошке удобно осваивать азы наладки УМЗЧ с непосредственными связями между каскадами, дающими наиболее чистый звук:

Перед первым включением питания нагрузку (динамик) отключаем;
Вместо R1 впаиваем цепочку из постоянного резистора на 33 кОм и переменного (потенциометра) на 270 кОм, т.е. первый прим. вчетверо меньшего, а второй прим. вдвое большего номинала против исходного по схеме;
Подаем питание и, вращая движок потенциометра, в точке, обозначенной крестиком, выставляем указанный ток коллектора VT1;
Снимаем питание, выпаиваем временные резисторы и замеряем их общее сопротивление;
В качестве R1 ставим резистор номинала из стандартного ряда, ближайшего к измеренному;
Заменяем R3 на цепочку постоянный 470 Ом + потенциометр 3,3 кОм;
Так же, как по пп. 3-5, в т. а выставляем напряжение, равное половине напряжения питания.

Точка а, откуда снимается сигнал в нагрузку это т. наз. средняя точка усилителя. В УМЗЧ с однополярным питанием в ней выставляют половину его значения, а в УМЗЧ в двухполярным питанием – ноль относительно общего провода. Это называется регулировкой баланса усилителя. В однополярных УМЗЧ с емкостной развязкой нагрузки отключать ее на время наладки не обязательно, но лучше привыкать делать это рефлекторно: разбалансированный 2-полярный усилитель с подключенной нагрузкой способен сжечь свои же мощные и дорогие выходные транзисторы, а то и «новый, хороший» и очень дорогой мощный динамик.

Примечание: компоненты, требующие подбора при наладке устройства в макете, на схемах обозначаются или звездочкой (*), или штрихом-апострофом (‘).

В центре на том же рис. – простой УМЗЧ на транзисторах, развивающий уже мощность до 4-6 Вт на нагрузке 4 Ом. Хотя и работает он, как и предыдущий, в т. наз. классе AB1, не предназначенном для Hi-Fi озвучивания, но, если заменить парой таких усилитель класса D (см. далее) в дешевых китайских компьютерных колонках, их звучание заметно улучшается. Здесь узнаем еще одну хитрость: мощные выходные транзисторы нужно ставить на радиаторы. Компоненты, требующие дополнительного охлаждения, на схемах обводятся пунктиром; правда, далеко не всегда; иногда – с указанием необходимой рассеивающей площади теплоотвода. Наладка этого УМЗЧ – балансировка с помощью R2.

Справа на рис. – еще не монстр на 350 Вт (как был показан в начале статьи), но уже вполне солидный зверюга: простой усилитель на транзисторах мощностью 100 Вт. Музыку через него слушать можно, но не Hi-Fi, класс работы – AB2. Однако для озвучивания площадки для пикника или собрания на открытом воздухе, школьного актового или небольшого торгового зала он вполне пригоден. Любительская рок-группа, имея по такому УМЗЧ на инструмент, может успешно выступать.

Динамика

Динамический диапазон УМЗЧ определяется по кривым равной громкости и пороговым значениям для разных степеней восприятия:

Симфоническая музыка и джаз с симфоническим сопровождением – 90 дБ (110 дБ – 20 дБ) идеал, 70 дБ (90 дБ – 20 дБ) приемлемо. Звук с динамикой 80-85 дБ в городской квартире не отличит от идеального никакой эксперт.
Прочие серьезные музыкальные жанры – 75 дБ отлично, 80 дБ «выше крыши».
Попса любого рода и саундтреки к фильмам – 66 дБ за глаза хватит, т.к. данные опусы уже при записи сжимаются по уровням до 66 дБ и даже до 40 дБ, чтобы можно было слушать на чем угодно.

Динамический диапазон УМЗЧ, правильно выбранного для данного помещения, считают равным его уровню собственных шумов, взятому со знаком +, это т. наз. отношение сигнал/шум.

КНИ

Нелинейные искажения (НИ) УМЗЧ это составляющие спектра выходного сигнала, которых не было во входном. Теоретически НИ лучше всего «затолкать» под уровень собственных шумов, но технически это очень трудно реализуемо. На практике берут в расчет т. наз. эффект маскировки: на уровнях громкости ниже прим. 30 дБ диапазон воспринимаемых человеческим ухом частот сужается, как и способность различать звуки по частоте. Музыканты слышат ноты, но оценить тембр звука затрудняются. У людей без музыкального слуха эффект маскировки наблюдается уже на 45-40 дБ громкости. Поэтому УМЗЧ с КНИ 0,1% (–60 дБ от уровня громкости в 110 дБ) оценит как Hi-Fi рядовой слушатель, а с КНИ 0,01% (–80 дБ) можно считать не искажающим звук.

Лампы

Последнее утверждение, возможно, вызовет неприятие, вплоть до яростного, у адептов ламповой схемотехники: мол, настоящий звук дают только лампы, причем не просто какие-то, а отдельные типы октальных. Успокойтесь, господа – особенный ламповый звук не фикция. Причина – принципиально различные спектры искажений у электронных ламп и транзисторов. Которые, в свою очередь, обусловлены тем, что в лампе поток электронов движется в вакууме и квантовые эффекты в ней не проявляются. Транзистор же прибор квантовый, там неосновные носители заряда (электроны и дырки) движутся в кристалле, что без квантовых эффектов вообще невозможно. Поэтому спектр ламповых искажений короткий и чистый: в нем четко прослеживаются только гармоники до 3-й – 4-й, а комбинационных составляющих (сумм и разностей частот входного сигнала и их гармоник) очень мало. Поэтому во времена вакуумной схемотехники КНИ называли коэффициентом гармоник (КГ). У транзисторов же спектр искажений (если они измеримы, оговорка случайная, см. ниже) прослеживается вплоть до 15-й и более высоких компонент, и комбинационных частот в нем хоть отбавляй.

На первых порах твердотельной электроники конструкторы транзисторных УМЗЧ брали для них привычный «ламповый» КНИ в 1-2%; звук с ламповым спектром искажений такой величины рядовыми слушателями воспринимается как чистый. Между прочим, и самого понятия Hi-Fiтогда еще не было. Оказалось – звучат тускло и глухо. В процессе развития транзисторной техники и выработалось понимание, что такое Hi-Fi и что для него нужно.

В настоящее время болезни роста транзисторной техники успешно преодолены и побочные частоты на выходе хорошего УМЗЧ с трудом улавливаются специальными методами измерений. А ламповую схемотехнику можно считать перешедшей в разряд искусства. Его основа может быть любой, почему же электронике туда нельзя? Тут уместна будет аналогия с фотографией. Никто не сможет отрицать, что современная цифрозеркалка дает картинку неизмеримо более четкую, подробную, глубокую по диапазону яркостей и цвета, чем фанерный ящичек с гармошкой. Но кто-то крутейшим Никоном «клацает фотки» типа «это мой жирный кошак нажрался как гад и дрыхнет раскинув лапы», а кто-то Сменой-8М на свемовскую ч/б пленку делает снимок, перед которым на престижной выставке толпится народ.

Примечание: и еще раз успокойтесь – не все так плохо. На сегодня у ламповых УМЗЧ малой мощности осталось по крайней мере одно применение, и не последней важности, для которого они технически необходимы.

Опытный стенд

Многие любители аудио, едва научившись паять, тут же «уходят в лампы». Это ни в коем случае не заслуживает порицания, наоборот. Интерес к истокам всегда оправдан и полезен, а электроника стала таковой на лампах. Первые ЭВМ были ламповыми, и бортовая электронная аппаратура первых космических аппаратов была тоже ламповой: транзисторы тогда уже были, но не выдерживали внеземной радиации. Между прочим, тогда под строжайшим секретом создавались и ламповые… микросхемы! На микролампах с холодным катодом. Единственное известное упоминание о них в открытых источниках есть в редкой книге Митрофанова и Пикерсгиля «Современные приемно-усилительные лампы».

Но хватит лирики, к делу. Для любителей повозиться с лампами на рис. – схема стендового лампового УМЗЧ, предназначенного именно для экспериментов: SA1 переключается режим работы выходной лампы, а SA2 – напряжение питания. Схема хорошо известна в РФ, небольшая доработка коснулась только выходного трансформатора: теперь можно не только «гонять» в разных режимах родную 6П7С, но и подбирать для других ламп коэффициент включения экранной сетки в ульралинейном режиме; для подавляющего большинства выходных пентодов и лучевых тетродов он или 0,22-0,25, или 0,42-0,45. Об изготовлении выходного трансформатора см. ниже.

Гитаристам и рокерам

Это тот самый случай, когда без ламп не обойтись. Как известно, электрогитара стала полноценным солирующим инструментом после того, как предварительно усиленный сигнал со звукоснимателя стали пропускать через специальную приставку – фьюзер – преднамеренно искажающую его спектр. Без этого звук струны был слишком резким и коротким, т.к. электромагнитный звукосниматель реагирует только на моды ее механических колебаний в плоскости деки инструмента.

Вскоре выявилось неприятное обстоятельство: звучание электрогитары с фьюзером обретает полную силу и яркость только на больших громкостях. Особенно это проявляется для гитар со звукоснимателем типа хамбакер, дающим самый «злой» звук. А как быть начинающему, вынужденному репетировать дома? Не идти же в зал выступать, не зная точно, как там зазвучит инструмент. И просто любителям рока хочется слушать любимые вещи в полном соку, а рокеры народ в общем-то приличный и неконфликтный. По крайней мере те, кого интересует именно рок-музыка, а не антураж с эпатажем.

Так вот, оказалось, что роковый звук появляется на уровнях громкости, приемлемых для жилых помещений, если УМЗЧ ламповый. Причина – специфическое взаимодействие спектра сигнала с фьюзера с чистым и коротким спектром ламповых гармоник. Тут снова уместна аналогия: ч/б фото может быть намного выразительнее цветного, т.к. оставляет для просмотра только контур и свет.

Тем, кому ламповый усилитель нужен не для экспериментов, а в силу технической необходимости, долго осваивать тонкости ламповой электроники недосуг, они другим увлечены. УМЗЧ в таком случае лучше делать бестрансформаторный. Точнее – с однотактным согласующим выходным трансформатором, работающим без постоянного подмагничивания. Такой подход намного упрощает и ускоряет изготовление самого сложного и ответственного узла лампового УМЗЧ.

«Бестрансформаторный» ламповый выходной каскад УМЗЧ и предварительные усилители к нему

Справа на рис. дана схема бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ, а слева – варианты предварительного усилителя для него. Вверху – с регулятором тембра по классической схеме Баксандала, обеспечивающей достаточно глубокую регулировку, но вносящей небольшие фазовые искажения в сигнал, что может быть существенно при работе УМЗЧ на 2-полосную АС. Внизу – предусилитель с регулировкой тембра попроще, не искажающей сигнал.

Но вернемся к «оконечнику». В ряде зарубежных источников данная схема считается откровением, однако идентичная ей, за исключением емкости электролитических конденсаторов, обнаруживается в советском «Справочнике радиолюбителя» 1966 г. Толстенная книжища на 1060 страниц. Не было тогда интернета и баз данных на дисках.

Там же, справа на рис., коротко, но ясно описаны недостатки этой схемы. Усовершенствованная, из того же источника, дана на след. рис. справа. В ней экранная сетка Л2 запитана от средней точки анодного выпрямителя (анодная обмотка силового трансформатора симметричная), а экранная сетка Л1 через нагрузку. Если вместо высокоомных динамиков включить согласующий трансформатор с обычным динамиков, как в пред. схеме, выходная мощность составить ок. 12 Вт, т.к. активное сопротивление первичной обмотки трансформатора много меньше 800 Ом. КНИ этого оконечного каскада с трансформаторным выходом – прим. 0,5%

Как сделать трансформатор?

Главные враги качества мощного сигнального НЧ (звукового) трансформатора – магнитное поле рассеяния, силовые линии которого замыкаются, обходя магнитопровод (сердечник), вихревые токи в магнитопроводе (токи Фуко) и, в меньшей степени – магнитострикция в сердечнике. Из-за этого явления небрежно собранный трансформатор «поет», гудит или пищит. С токами Фуко борются, уменьшая толщину пластин магнитопровода и дополнительно изолируя их лаком при сборке. Для выходных трансформаторов оптимальная толщина пластин – 0,15 мм, максимально допустимая – 0,25 мм. Брать для выходного трансформатора пластины тоньше не следует: коэффициент заполнения керна (центрального стержня магнитопровода) сталью упадет, сечение магнитопровода для получения заданной мощности придется увеличить, отчего искажения и потери в нем только возрастут.

В сердечнике звукового трансформатора, работающего с постоянным подмагничиванием (напр., анодным током однотактного выходного каскада) должен быть небольшой (определяется расчетом) немагнитный зазор. Наличие немагнитного зазора, с одной стороны, уменьшает искажения сигнала от постоянного подмагничивания; с другой – в магнитопроводе обычного типа увеличивает поле рассеяния и требует сердечника большего сечения. Поэтому немагнитный зазор нужно рассчитывать на оптимум и выполнять как можно точнее.

Для трансформаторов, работающих с подмагничиванием, оптимальный тип сердечника – из пластин Шп (просеченных), поз. 1 на рис. В них немагнитный зазор образуется при просечке керна и потому стабилен; его величина указывается в паспорте на пластины или замеряется набором щупов. Поле рассеяния минимально, т.к. боковые ветви, через которые замыкается магнитный поток, цельные. Из пластин Шп часто собирают и сердечники трансформаторов без подмагничивания, т.к. пластины Шп делают из высококачественной трансформаторной стали. В таком случае сердечник собирают вперекрышку (пластины кладут просечкой то в одну, то в другую сторону), а его сечение увеличивают на 10% против расчетного.

Трансформаторы без подмагничивания лучше мотать на сердечниках УШ (уменьшенной высоты с уширенными окнами), поз. 2. В них уменьшение поля рассеяния достигается за счет уменьшения длины магнитного пути. Поскольку пластины УШ доступнее Шп, из них часто набирают и сердечники трансформаторов с подмагничиванием. Тогда сборку сердечника ведут внакрой: собирают пакет из Ш-пластин, кладут полоску непроводящего немагнитного материала толщиной в величину немагнитного зазора, накрывают ярмом из пакета перемычек и стягивают все вместе обоймой.

Примечание: «звуковые» сигнальные магнитопроводы типа ШЛМ для выходных трансформаторов высококачественных ламповых усилителей мало пригодны, у них большое поле рассеяния.

На поз. 3 дана схема размеров сердечника для расчета трансформатора, на поз. 4 конструкция каркаса обмоток, а на поз. 5 – выкройки его деталей. Что до трансформатора для «бестрансформаторного» выходного каскада, то его лучше делать на ШЛМме вперекрышку, т.к. подмагничивание ничтожно мало (ток подмагничивания равен току экранной сетки). Главная задача тут – сделать обмотки как можно компактнее с целью уменьшения поля рассеяния; их активное сопротивление все равно получится много меньше 800 Ом. Чем больше свободного места останется в окнах, тем лучше получился трансформатор. Поэтому обмотки мотают виток к витку (если нет намоточного станка, это маета ужасная) из как можно более тонкого провода, коэффициент укладки анодной обмотки для механического расчета трансформатора берут 0,6. Обмоточный провод – марок ПЭТВ или ПЭММ, у них жила бескислородная. ПЭТВ-2 или ПЭММ-2 брать не надо, у них от двойной лакировки увеличенный наружный диаметр и поле рассеяния будет больше. Первичную обмотку мотают первой, т.к. именно ее поле рассеяния больше всего влияет на звук.

Железо для этого трансформатора нужно искать с отверстиями в углах пластин и стяжными скобами (см. рис. справа), т.к. «для полного счастья» сборка магнитопровода производится в след. порядке (разумеется, обмотки с выводами и наружной изоляцией должны быть уже на каркасе):

Готовят разбавленный вдвое акриловый лак или, по старинке, шеллак;
Пластины с перемычками быстро покрывают лаком с одной стороны и как можно быстрее, не придавливая сильно, вкладывают в каркас. Первую пластину кладут лакированной стороной внутрь, следующую – нелакированной стороной к лакированной первой и т.д;
Когда окно каркаса заполнится, накладывают скобы и туго стягивают болтами;
Через 1-3 мин, когда выдавливание лака из зазоров видимо прекратится, добавляют пластин снова до заполнения окна;
Повторяют пп. 2-4, пока окно не будет туго набито сталью;
Снова туго стягивают сердечник и сушат на батарее и т.п. 3-5 суток.

Собранный по такой технологии сердечник имеет очень хорошие изоляцию пластин и заполнение сталью. Потерь на магнитострикцию вообще не обнаруживается. Но учтите – для сердечников их пермаллоя данная методика неприменима, т.к. от сильных механических воздействий магнитные свойства пермаллоя необратимо ухудшаются!

На микросхемах

УМЗЧ на интегральных микросхемах (ИМС) делают чаще всего те, кого устраивает качество звука до среднего Hi-Fi, но более привлекает дешевизна, быстрота, простота сборки и полное отсутствие каких-либо наладочных процедур, требующих специальных знаний. Попросту, усилитель на микросхемах – оптимальный вариант для «чайников». Классика жанра здесь – УМЗЧ на ИМС TDA2004, стоящей на серии, дай бог памяти, уже лет 20, слева на рис. Мощность – до 12 Вт на канал, напряжение питания – 3-18 В однополярное. Площадь радиатора – от 200 кв. см. для максимальной мощности. Достоинство – способность работать на очень низкоомную, до 1,6 Ом, нагрузку, что позволяет снимать полную мощность при питании от бортовой сети 12 В, а 7-8 Вт – при 6-вольтовом питании, напр., на мотоцикле. Однако выход TDA2004 в классе В некомплементарный (на транзисторах одинаковой проводимости), поэтому звучок точно не Hi-Fi: КНИ 1%, динамика 45 дБ.

Более современная TDA7261 звук дает не лучше, но мощнее, до 25 Вт, т.к. верхний предел напряжения питания увеличен до 25 В. Нижний, 4,5 В, все еще позволяет запитываться от 6 В бортсети, т.е. TDA7261 можно запускать практически от всех бортсетей, кроме самолетной 27 В. С помощью навесных компонент (обвязки, справа на рис.) TDA7261 может работать в режиме мутирования и с функцией St-By (Stand By, ждать), переводящей УМЗЧ в режим минимального энергопотребления при отсутствии входного сигнала в течение определенного времени. Удобства стоят денег, поэтому для стерео нужна будет пара TDA7261 с радиаторами от 250 кв. см. для каждой.

Примечание: если вас чем-то привлекают усилители с функцией St-By, учтите – ждать от них динамики шире 66 дБ не стоит.

«Сверхэкономична» по питанию TDA7482, слева на рис., работающая в т. наз. классе D. Такие УМЗЧ иногда называют цифровыми усилителями, что неверно. Для настоящей оцифровки с аналогового сигнала снимают отсчеты уровня с частотой квантования, не мене чем вдвое большей наивысшей из воспроизводимых частот, величина каждого отсчета записывается помехоустойчивым кодом и сохраняется для дальнейшего использования. УМЗЧ класса D – импульсные. В них аналог непосредственно преобразуется в последовательность широтно-модулированных импульсов (ШИМ) высокой частоты, которая и подается на динамик через фильтр низких частот (ФНЧ).

Звук класса D с Hi-Fi не имеет ничего общего: КНИ в 2% и динамика в 55 дБ для УМЗЧ класса D считаются очень хорошими показателями. И TDA7482 здесь, надо сказать, выбор не оптимальный: другие фирмы, специализирующиеся на классе D, выпускают ИМС УМЗЧ дешевле и требующие меньшей обвязки, напр., D-УМЗЧ серии Paxx, справа на рис.

Из TDAшек следует отметить 4-канальную TDA7385, см. рис., на которой можно собрать хороший усилитель для колонок до среднего Hi-Fi включительно, с разделением частот на 2 полосы или для системы с сабвуфером. Расфильтровка НЧ и СЧ-ВЧ в том и другом случае делается по входу на слабом сигнале, что упрощает конструкцию фильтров и позволяет глубже разделить полосы. А если акустика сабвуферная, то 2 канала TDA7385 можно выделить под суб-УНЧ мостовой схемы (см. ниже), а остальные 2 задействовать для СЧ-ВЧ.

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, что можно перевести как «подбасовик» или, дословно, «подгавкиватель» воспроизводит частоты до 150-200 Гц, в этом диапазоне человеческие уши практически не способны определить направление на источник звука. В АС с сабвуфером «подбасовый» динамик ставят в отельное акустическое оформление, это и есть сабвуфер как таковой. Сабвуфер размещают, в принципе, как удобнее, а стереоэффект обеспечивается отдельными СЧ-ВЧ каналами со своими малогабаритными АС, к акустическому оформлению которых особо серьезных требований не предъявляется. Знатоки сходятся на том, что стерео лучше все же слушать с полным разделением каналов, но сабвуферные системы существенно экономят средства или труд на басовый тракт и облегчают размещение акустики в малогабаритных помещениях, почему и пользуются популярностью у потребителей с обычным слухом и не особо взыскательных.

«Просачивание» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а из него в воздух, сильно портит стерео, но, если резко «обрубить» подбасы, что, кстати, очень сложно и дорого, то возникнет очень неприятный на слух эффект перескока звука. Поэтому расфильтровка каналов в сабвуферных системах производится дважды. На входе электрическими фильтрами выделяются СЧ-ВЧ с басовыми «хвостиками», не перегружающими СЧ-ВЧ тракт, но обеспечивающими плавный переход на подбас. Басы с СЧ «хвостиками» объединяются и подаются на отдельный УМЗЧ для сабвуфера. Дофильтровываются СЧ, чтобы не портилось стерео, в сабвуфере уже акустически: подбасовый динамик, ставят, напр., в перегородку между резонаторными камерами сабвуфера, не выпускающими СЧ наружу, см. справа на рис.

К УМЗЧ для сабвуфера предъявляется ряд специфических требований, из которых «чайники» главным считают возможно большую мощность. Это совершенно неправильно, если, скажем, расчет акустики под комнату дал для одной колонки пиковую мощность W, то мощность сабвуфера нужна 0,8(2W) или 1,6W. Напр., если для комнаты подходят АС S-30, то сабвуфер нужен 1,6х30=48 Вт.

Гораздо важнее обеспечить отсутствие фазовых и переходных искажений: пойдут они – перескок звука обязательно будет. Что касается КНИ, то он допустим до 1% Собственные искажения басов такого уровня не слышны (см. кривые равной громкости), а «хвосты» их спектра в лучше всего слышимой СЧ области не выберутся из сабвуфера наружу.

Во избежание фазовых и переходных искажений усилитель для сабвуфера строят по т. наз. мостовой схеме: выходы 2-х идентичных УМЗЧ включают встречно через динамик; сигналы на входы подаются в противофазе. Отсутствие фазовых и переходных искажений в мостовой схеме обусловлено полной электрической симметрией путей выходного сигнала. Идентичность усилителей, образующих плечи моста, обеспечивается применением спаренных УМЗЧ на ИМС, выполненных на одном кристалле; это, пожалуй, единственный случай, когда усилитель на микросхемах лучше дискретного.

Примечание: мощность мостового УМЗЧ не удваивается, как думают некоторые, она определяется напряжением питания.

Пример схемы мостового УМЗЧ для сабвуфера в комнату до 20 кв. м (без входных фильтров) на ИМС TDA2030 дан на рис. слева. Дополнительная отфильтровка СЧ осуществляется цепями R5C3 и R’5C’3. Площадь радиатора TDA2030 – от 400 кв. см. У мостовых УМЗЧ с открытым выходом есть неприятная особенность: при разбалансе моста в токе нагрузки появляется постоянная составляющая, способная вывести из строя динамик, а схемы защиты на подбасах часто глючат, отключая динамик, когда не надо. Поэтому лучше защитить дорогую НЧ головку «дубово», неполярными батареями электролитических конденсаторов (выделено цветом, а схема одной батареи дана на врезке.

Немного об акустике

Акустическое оформление сабвуфера – особая тема, но раз уж здесь дан чертеж, то нужны и пояснения. Материал корпуса – МДФ 24 мм. Трубы резонаторов – из достаточно прочного не звенящего пластика, напр., полиэтилена. Внутренний диаметр труб – 60 мм, выступы внутрь 113 мм в большой камере и 61 в малой. Под конкретную головку громкоговорителя сабвуфер придется перенастроить по наилучшему басу и, одновременно, по наименьшему влиянию на стереоэффект. Для настройки трубы берут заведомо большей длины и, задвигая-выдвигая, добиваются требуемого звучания. Выступы труб наружу на звук не влияют, их потом отрезают. Настройка труб взаимозависима, так что повозиться придется.

Усилитель для наушников

Усилитель для наушников делают своими руками чаще всего по 2-м причинам. Первая – для слушания «на ходу», т.е. вне дома, когда мощности аудиовыхода плеера или смартфона не хватает для раскачки «пуговок» или «лопухов». Вторая – для высококлассных домашних наушников. Hi-Fi УМЗЧ для обычной жилой комнаты нужен с динамикой до 70-75 дБ, но динамический диапазон лучших современных стереонаушников превышает 100 дБ. Усилитель с такой динамикой стоит дороже некоторых автомобилей, а его мощность будет от 200 Вт в канале, что для обычной квартиры слишком много: прослушивание на сильно заниженной против номинальной мощности портит звук, см. выше. Поэтому имеет смысл сделать маломощный, но с хорошей динамикой отдельный усилитель именно для наушников: цены на бытовые УМЗЧ с таким довеском завышены явно несуразно.

Схема простейшего усилителя для наушников на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук – разве что для китайских «пуговок», работает в классе B. Экономичностью тоже не отличается – 13-мм литиевых батареек хватает на 3-4 часа при полной громкости. На поз. 2 – TDAшная классика для наушников «на ход». Звук, впрочем, дает вполне приличный, до среднего Hi-Fi смотря по параметрам оцифровки трека. Любительским усовершенствованиям обвязки TDA7050 несть числа, но перехода звука на следующий уровень классности пока не добился никто: сама «микруха» не позволяет. TDA7057 (поз. 3) просто функциональнее, можно подключать регулятор громкости на обычном, не сдвоенном, потенциометре.

УМЗЧ для наушников на TDA7350 (поз. 4) рассчитан уже на раскачку хорошей индивидуальной акустики. Именно на этой ИМС собраны усилители для наушников в большинстве бытовых УМЗЧ среднего и высокого класса. УМЗЧ для наушников на KA2206B (поз. 5) считается уже профессиональным: его максимальной мощности в 2,3 Вт хватает и для раскачки таких серьезных изодинамических «лопухов», как ТДС-7 и ТДС-15.

На закуску

В заключение – полнейшая экзотика, усилитель для наушников… на лампах, см. рис., причем всего один канал, для другого нужны еще такие же раритеты. Хотя в этом усилителе реализованы едва ли не все ламповые ритуалы (кроме, пожалуй фиксированного смещения от батареек), он не только и не столько дань любезности вакуумным аудиофилам: при прослушивании на ТДС-7 через этот усилитель сквозного аналога звук, по сравнению с KA2206B, заметно улучшается.

Какой усилитель лучше?

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?

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

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

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