Данный усилитель мощности основан на PA100, подробно описанный в приложении от National Semiconductor"s AN1192

Когда я собрал свои мощные самодельные 4-х омные колонки, то усилитель не мог "раскачать" такую нагрузку, поэтому решено было собирать более мощный усилитель. Я разработал схему усилителя мощности, в которой используется две микросхемы LM3886 на канал, в схеме с параллельным включением. На 8-ми омной нагрузке выходная мощность усилителя получается порядка 50 Ватт, на 4-х омной 100 Ватт. В данном усилителе используется четыре микросхемы УНЧ LM3886.

Кстати Jeff Rowland в некоторых своих Hi-Fi конструкциях использует LM3886 и имеет хорошие отзывы. Так что недорогой усилитель тоже может быть качественным!

Микросхема LM3886 включена по схеме неинвертирующего усилителя. Входное сопротивление УНЧ зависит от резистора R1 (47 кОм). Резистор R20 (680 Ом) и конденсатор C20 (470 пФ) образуют фильтр высоких частот на входных RCA-разъемах. Конденсаторы C4 и С8 (220 пФ) служат для фильтрации ВЧ на входах микросхемы LM3886.

При сборке усилителя, в некоторых местах я использовал высококачественные конденсаторы: C1 (1 мкФ) "Auricap" для фильтрации постоянной составляющей, С2 и С6 (100 мкФ) "Blackgate" и С12, С16 (1000 мкФ) "Blackgate".

Принципиальная схема усилителя приведена ниже.

Разработка печатной платы велась с учетом того, чтобы силовая земля (питания) и сигнальная были разделены. Сигнальная земля находится в середине и окружена силовой землей. Возле С5 они соединены тонкой дорожкой. Проектирование печатной платы велось в программе PADS PowerPCB 5.0.

Сам делать печатную плату я не стал, а отдал фирме. Когда забрал ее, то обнаружил,что некоторые отверстия были меньшего диаметра чем нужно. Рассверлил уже сам вручную. На фото ниже фотография платы.

Резисторы 1кОм и 20кОм были вручную подобраны с точностью до 0.1%. В качестве выходных резисторов я использовал шесть резисторов номиналом 1 Ом 0.5 Ватт 1%, потому как 3-х Ваттный 1% резистор найти проблематично.

Я использовал изолированную версию микросхемы - LM3886 TF, поэтому я напрямую присоединил к корпусу и радиатору через теплопроводную пасту.

Разделительный конденсатор "Auricap" 1мкФ 450В. Был куплен высококачественный конденсатор, поскольку он задействован в главной сигнальной цепи.

Конденсаторы в ВЧ-фильтре: "Silver Mica" 47пФ и 220пФ.

В фильтре по питанию использовался конденсатор "Blackgate" 1000мкФ 50В

Кондеры C2 и C6 тоже фирмы "Blackgate" номиналом 100мкФ 50В. Для лучшего результата лучше использовать биполярные конденсаторы, однако я использовал электролиты, т.к. биполярные не поместились бы на плату.

Фильтрующая цепочка R20(680 Ом) + C20(470 пФ) помещена прямо на RCA-разъеме. Это помогает отфильтровывать ВЧ-шумы до того, как они попадут на плату усилителя.

Разделительный конденсатор источника питания 0.1мкФ припаян с обратной стороны платы усилителя прямо на ножку LM3886, это позволяет лучше фильтровать ВЧ-шумы.

Микросхема LM3886 посажена на алюминиевый радиатор, а затем к корпусу усилителя. Снаружи корпуса я прикрепил еще 3 радиатора от процессорных вентиляторов PC. Везде использовалась термопаста для лучшей теплоотдачи.

Со всеми этими радиаторами усилитель греется совсем немного на средней громкости.

В источнике питания я использовал микросхему регулируемого стабилизатора напряжения LT1083. Перед ней поставил конденсаторы емкостью 10000 мкФ после - 100 мкФ. Преимущество использования регулируемого стабилизатора напряжения в том, что практически отсутствует напряжение пульсаций. Без него слышен небольшой 50/100 Гц шум.

В диодных мостах использовались мощные диоды MUR860.

Стабилизатор напряжения LT1083 может обеспечивать ток до 8А.

Трансформатор использовался мощностью 500ВА 2х25В. После стабилизатора, напряжение 30 Вольт.

В дальнейшем планирую заменить стабилизатор на более мощный (см. схему ниже). Транзистор TIP2955 способен выдерживать токи до 15А.

После сборки усилителя я измерил постоянное напряжение и получил смещение около 7 мВ на разъемах динамика. Разница напряжения между двумя выходами микросхем меньше чем 1 мВ.

Звучание усилителя чем то похоже на звучание собранного мною ранее усилителя на LM3875 - очень чистое. Не слышен ни шум, ни шипение, ни гудение. Сравнивая с усилителем на LM3875, данный усилитель развивает примерно вдвое большую мощность на моих 4-х Омных колонках и обеспечивает глубокий и напористый бас и хорошую динамику.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	УНЧ
U1, U2	Аудио усилитель	LM3886	2			В блокнот
C1	Конденсатор	1 мкФ	1			В блокнот
C2, C6		100 мкФ	2			В блокнот
C3, C7	Конденсатор	4.7 пФ	2			В блокнот
C4, C8	Конденсатор	220 пФ	2			В блокнот
C5, C9	Электролитический конденсатор	10 мкФ	2			В блокнот
C10, C11, C13	Конденсатор	0.1 мкФ	3			В блокнот
C12, C14	Электролитический конденсатор	1000 мкФ	2			В блокнот
C20	Конденсатор	470 пФ	1			В блокнот
R1	Резистор	47 кОм	1			В блокнот
R2, R3, R7, R8	Резистор	1 кОм	4			В блокнот
R4, R9	Резистор	22 кОм	2			В блокнот
R5, R10	Резистор	10 кОм	1			В блокнот
R6, R11, R13-R16	Резистор	0.5Ом 1Вт 1%	6			В блокнот
R12	Резистор	2 Ом	1			В блокнот
R20	Резистор	680 Ом	1			В блокнот
	Блок питания
U1, U2	Линейный регулятор	LT1083	2			В блокнот
D1-D8	Выпрямительный диод	MUR860	8			В блокнот
C1, C4	Электролитический конденсатор	10000 мкФ	2			В блокнот
C2, C5	Конденсатор	1 мкФ	2			В блокнот
C3, C6	Электролитический конденсатор	100 мкФ	2			В блокнот
R1, R2	Резистор	100 Ом	2			В блокнот
R3, R4	Подстроечный резистор	2.5 кОм	2			В блокнот
TX1, TX2	Трансформатор	220/25В	2			В блокнот
	Мощный стабилизатор
N1, N2	Линейный регулятор	LM317	2			В блокнот
V1, V2	Биполярный транзистор	TIP2955	2			В блокнот
V3-V12	Выпрямительный диод	MUR1560	10			В блокнот
V13, V14	Выпрямительный диод	1N4007	2

Для обеспечения качественного звучания музыки в автомобиле потребитель может приобрести дорогую автомагнитолу и сабвуфер. Но, кроме этого, необходима установка усилительного устройства. Чтобы не тратиться на его покупку, можно соорудить усилитель в машину своими руками.

[ Скрыть ]

Зачем нужен автомобильный усилитель звука?

При активации звучания на полную мощность автомагнитолы начинают издавать неприятные для человеческого слуха шумы и хрипы. Это связано с тем, что штатный усилитель для автомобильной аудиосистемы слишком слабый и не справляется с нагрузкой, которая на него возлагается. Особенно если аудиосистема дополнена сабвуфером. Для устранения сторонних и неприятных шумов могут использоваться усилители.

Усилительное устройство не должно изменять звучание, его предназначение заключается в поддержке качества звука на соответствующем уровне.

Канал Treicer100 наглядно дал ответ на вопрос, с какой целью в автомобили устанавливаются усилительные устройства.

Основные характеристики усилителей звука для автомобилей

При выборе устройства для усиления громкости надо обратить внимание не только на производителя, но и на основные характеристики.

К ним относятся:

• класс устройства;
• число каналов;
• величина номинальной выходной мощности;
• параметр максимальной и минимальной воспроизводимой частоты;
• чувствительность устройства;
• величина гармонических искажений, а также соотношение шума и сигнала.

Класс устройства

В продаже можно встретить устройства классов:

Последние два варианта более популярны, поэтому следует остановиться на них:

1. Устройства класса АВ характеризуются высоким качеством выходных импульсов, но пониженным коэффициентом полезного действия. В результате этого величина выходной мощности будет невысокой, из 100 Вт на выходе не более 50 Вт. Габариты таких устройств больше, поскольку около половины мощности выделяется в виде теплового потока, который надо рассеять с помощью радиаторных устройств.
2. В устройствах типа D не применяются мощные транзисторные механизмы. Но величина выходной мощности будет выше, а размеры усилительного прибора — меньше. Параметр КПД в D-усилителях составит до 95%, но стоимость такого оборудования значительно выше. Использование усилительного устройства класса D позволит потребителю подключить к машинной магнитоле мощный сабвуфер.

Канал Ensemb показал практические примеры и подробно рассказал о классификациях автомобильных усилительных устройств.

Число каналов

Усилительные устройства могут иметь разное количество каналов:

1. Моноблоки или одноканальное оборудование используется для подсоединения сабвуфера к установленной в автомагнитоле. Моноблоки могут не иметь фильтрующего устройства повышенных частот, но важно, чтобы они оснащались низкочастотными фильтрами. Диапазон проигрываемых частот в подобных устройствах, как правило, смещается вниз, а параметр наибольшей мощности обычно не более 250 Гц. Если планируется подключение мощного саба, усилительный прибор должен оснащаться фильтрующим элементом сверхнизких частот, это позволит срезать вредные и неприятные звуки. Если в штатной аудиосистеме отсутствует регулятор уровня баса, то моноблок должен быть оснащен этой функцией.
2. Двухканальное оборудование представляет собой более универсальный тип устройств. Такие усилители применяются для подсоединения двух динамиков либо одного мощного саба по схеме моста. Процедура усиления в двухканальном оборудовании выполняется в слышимом для человеческого уха диапазоне — от 20 до 20 тысяч Гц. Такие усилители оборудуются низко-, а также высокочастотными фильтрующими устройствами.
3. Трехканальные устройства используются для подсоединения двух динамиков и саба. Такое оборудование в зависимости от производителя обычно оснащается дополнительными функциями для работы с сабами. Как правило, это фильтрующие элементы и регуляторы басов.
4. Универсальный вариант - оборудование, рассчитанное на 4 канала, обычно применяется для создания полной аудиосистемы. Такой девайс выполнен из двух усилителей по 2 канала, которые установлены в один корпус. Каждое из устройств оснащается собственным кроссовером, что дает возможность применения оборудования для соединения с 4 динамиками либо с двумя колонками и одним сабвуфером. Иногда два канала применяется для проигрывания повышенных частот, а другие два — для воспроизведения пониженных.
5. Устройства, рассчитанные на пять каналов. Такое оборудование используется для соединения с сабом и четырьмя динамиками.

Величина выходной мощности

Этот параметр — один из основных, который надо учитывать при покупке. Величина выходной мощности представляет собой значение, с которым оборудование может функционировать на протяжении длительного времени не менее 60 минут. Чтобы ввести потребителей в заблуждение, изготовители устройств могут указывать на упаковках числа, относящиеся к пиковой мощности. Эта величина представляет собой мощность, которую оборудование выдает кратковременно. Но длительное функционирование при таком параметре может привести к повреждению оборудования.

Параметр выходной мощности представляет собой величину, обратно пропорциональную значению внутреннего сопротивления установленных колонок. Если показатель их сопротивления возрастает в два раза, то мощность снижается на 50%. При подсоединении двух колонок к одному каналу усилителя величина сопротивления изменится. При необходимости применения пары каналов надо удостовериться, что оборудование позволяет выполнить такое подключение.

Частота воспроизведения

Параметр частоты проигрывания охватывает весь воспроизводимый диапазон 20-20000 Гц. Возможно превышение этих значений, но по факту это роли не играет. В одноканальном оборудовании, использующимся для работы с сабвуферами, величина наибольшей частоты может составить до 300 Гц. Этого достаточно для качественной работы саба, большую частоту проигрывать нет смысла.

Сергей Лебедев подробно рассказал о регулировке параметра частоты при работе автомобильного усилительного устройства.

Параметр искажений и соотношение шума и сигнала

Если потребитель ценит высокое качество звучания, важно обратить внимание на эти характеристики. Величина искажения представляет собой шум, который привносится в воспроизводимые импульсы. Повышенное значение искажений может проявляться исчезанием чистоты звучания. Сам звук при этом будет более глухим, проявляется шипение, в частности, при увеличении громкости.

Параметр гармонических искажений представляет собой соотношение величины вносимой гармоники к амплитуде полезных импульсов. Обеспечение высококачественного звука возможно при 1% гармонических искажений на любых частотах. Слух человека не сможет различить гармоническое искажение меньше 0,5%, поэтому покупать дорогие усилители, обладающие меньшим параметром, нет смысла.

Помимо гармонического шума, усилительное оборудование воспроизводит и случайный, в качестве источника могут быть:

Величина этого шума характеризуется соотношением звука с импульсом. Данное значение определяет, каким будет шум, если на входе оборудование импульс равен нулю. Для качественного звучания эта величина должна составить не менее 75 децибел. Если в автомобиле установлена элитная магнитола премиум класса, то этот параметр должен быть не менее 95 децибел.

Чувствительность

Параметр представляет собой значение входного импульса, при котором оборудование позволяет воспроизводить сигналы номинальной мощности. Машинные приборы для усиления оборудуются регуляторными устройствами, что позволяет их устанавливать на любые мультимедийные системы. Если потребитель планирует подсоединить усилительное устройство к выходу предусилителя магнитолы либо другого оборудования или кроссовера, надо учесть один момент. Подобранный прибор должен обладать функцией настройки параметра чувствительности. А выходной импульс девайса, установленного в цепочке до усилка, должен быть в диапазоне чувствительности оборудования.

Чтобы выбрать качественное устройство, надо убедиться в наличии защит, добавленных производителем в оборудование. Желательно, чтобы усилительный прибор был защищен от перенагрузки и замыкания в электроцепи. При покупке надо учесть и размеры оборудования. Мощное устройство характеризуется большими габаритами, поэтому перед установкой нужно продумать, где его разместить. Место установки должно быть защищено от воздействия влаги и пыли, но иметь свободный доступ воздуха для охлаждения радиатора.

Канал Vinokurov Audio подробно рассказал о настройке параметров чувствительности в автомобильных аудиосистемах.

Процесс создания усилителей своими руками

Подключать в автомобиль допускается не только фирменный усилитель, но и устройство, сделанное самостоятельно. Процедурой сборки рекомендуется заниматься потребителям, разбирающимся в электронике.

Как сделать качественный корпус для усилителя?

Собирать самодельный усилок надо после того, как будет готов корпус. В нем должны поместиться все компоненты и узлы оборудования. Допускается покупка готового изделия, но его можно соорудить самостоятельно из фанеры. Для подключения оборудования возможно применение корпуса от автомагнитолы. Устройство обладает нужными размерами и дизайном, а для подсоединения допускается переделка разъемов под саб.

Оптимальный вариант - использование готового корпуса, выполненного из алюминия, этот материал позволит охладить оборудование. При функционировании прибора все компоненты схемы греются, поэтому, если изделие будет выполнено из древесины, потребителю надо продумать качественное охлаждение. Допускается использование систем активного охлаждения, поэтому установка усилителя в алюминиевый корпус — лучший вариант.

Канал Radioblogful. Видеоблог паяльщика подробно рассказал о создании корпуса для усилительного устройства из алюминия.

Усилитель звука для сабвуфера

Изготовление саба для машинной магнитолы состоит из четырех этапов:

1. Подбор или самостоятельная разработка электрической схемы устройства.
2. Выполнение задачи по обработке звукового сигнала.
3. Сборка стабилизационного блока силовой электроцепи.
4. Сборка всех составляющих компонентов в единое устройство.

Особенности сборки усилительного устройства:

1. Подбирается плата, которая должна иметь встроенную защиту от перегрева, таким элементом оснащаются все фирменные устройства. Микросхема должна быть защищена от замыкания. На плату допускается добавление системы определения ошибки, для этого производится установка диодного источника света. Он будет моргать в случае перегрева либо замыкания.
2. Затем потребитель рисует печатную плату, для этого рекомендуется применение технологии ЛУТ. При отсутствии такого принтера можно использовать маркер со штрихом.
3. На плате просверливаются отверстия для установки составляющих элементов, после чего выполняется их монтаж. Перед установкой делается залуживание платы и фиксация на ней элементов. Дорожки, которые будут использоваться для питания устройства, рекомендуется покрыть припоем либо запаять на них кусок проволоки. Припой должен быть толстым.
4. В электроцепь питания устанавливается электрическое конденсаторное устройство, обладающее большой емкостью и необходимым уровнем напряжения. В примере используется конденсатор на 16В 4700 мкФ.
5. Производится установка микросхемы на радиаторное устройство. Рекомендуется применение больших по размерам радиаторов, чем указано на фото, либо надо сделать систему активного охлаждения. Для этого потребуется использование кулера, допускается применение вентиляторов от персональных компьютеров.
6. Когда сборка усилительного устройства завершена, надо соорудить фильтрующий элемент по питанию. Он потребуется для соединения оборудования с электросетью машины.
7. Выполняется намотка дросселя кабелем сечением не более 1,5 мм2, процедура выполняется на ферритовом кольце. Диаметр последнего должен составить 20 мм, а количество витков будет 5. Разрешается применение кольца из блока питания от ПК либо трансформаторного устройства на 12 вольт. Размер элемента может быть разным, при его отсутствии допускается покупка нового устройства.

Обработка звукового сигнала

Для обработки звуковых сигналов применяется сумматор. Устройство предназначено для суммирования, а также увеличения параметра мощности звукового канала. Если в авто установлен один саб, то блок оборудуется тремя регуляторными элементами. Одно из них регулирует срез звуковых частот, другое — громкость, а третье является вращателем фазы. Это позволяет акустике и сабу функционировать согласованно друг с другом.

Особенности сборки сумматора:

1. В основе схемы применяются пленочные конденсаторные устройства. Этот вариант является оптимальным для обеспечения высокой мощности и цепей, использующихся в машинных сабах.
2. Возможно применение конденсаторных вариантов, рассчитанных на 100 Пкф. Лучше использовать керамические детали.
3. Для создания микросхемы сумматора применяется печатная плата. Этот вариант не требует предварительной регулировки и настройки. Печатные платы наиболее компактные.
4. При выполнении сборки у потребителя на руках будет блок, состоящий из фильтрующего устройства и сумматора. К такому прибору допускается подключение усилка любой мощности.

Схема сумматора для усилка

Сбор блока стабилизации силовой цепи

При движении на холостых оборотах усилительному устройству требуется не более 1,5 ампер тока, вырабатывающегося батареей. Для предотвращения разряда АКБ в автомобиле производится монтаж реле, обладающего 12-вольтным напряжением. Параметр тока должен составить 20 ампер. Для установки реле изготовляется отдельная клемма.

Клемма подсоединяется к отдельному контакту на аудиосистеме, выход должен иметь 12-вольтное напряжение. Это позволит произвести активацию саба с мультимедийным комплексом. Дополнительно на плате производится монтаж двух диодных источников освещения, они применяются для контроля активации и отключения. Чтобы получить двухполярное устройство питания, на плату монтируются транзисторные элементы и стабилитроны. Для снижения величины напряжения и стабилизации параметра до 15 вольт применяются интегральные стабилизаторные элементы.

Сборка блока стабилизации на плате

Сборка всех деталей воедино

Существует два варианта собрать все детали устройства в один прибор:

1. Выполнить монтаж всех компонентов на одной плате. После этого производится их установка в пластмассовый корпус.
2. Выполнить сборку всех схем и плат по отдельности. Соединение элементов производится посредством электроцепей. Второй вариант предпочтительнее для начинающих пользователей. При его реализации все равно потребуется корпус, он применяется для защиты оборудования от внешних воздействий.

Чтобы защитить электроцепи от быстрого нагрева, используются радиаторные устройства, в противном случае усилительный прибор может сгореть.

Усилитель звука для колонок

Для выполнения задачи по сборке усилительного устройства для динамиков авто потребуются:

• компьютер либо ноутбук;
• паяльник с канифолью и оловом;
• лобзик;
• кусок фанеры, из которой будет изготовлен корпус;
• клей-герметик;
• линейка;
• карандаш либо маркер;
• комплект клемм и штекеров;
• низкочастотная колонка;
• обрабатывающий блок;
• провод для подключения к автомагнитоле и динамикам;
• электронная составляющая, которую можно сделать самостоятельно или купить готовый вариант.

Схема сборки усилителя и пошаговое описание процесса

Процедура сборки усилителя в машину своими руками:

1. На первом этапе выполняются подготовительные действия. Надо подготовить все элементы для сборки устройства и продумать план осуществления работ.
2. Выполняется создание или поиск готовой схемы для усилительного устройства. Разработка платы производится с аналогичными компонентами, как описано в предыдущем разделе. Можно приобрести готовую плату или заказать элемент у специалиста. Микросхема выбирается с защитой от перегрева и короткого замыкания, на ней просверливаются отверстия для монтажа составляющих элементов.
3. В соответствии со схемой выполняется сборка электронной составляющей. Устанавливаются конденсаторные устройства, стабилизаторы и прочие электродетали.
4. После сборки платы производится изготовление корпуса для усилка. На куске фанеры посредством карандаша и линейки расчерчиваются стенки, дно и верхняя часть корпуса. Лобзиком вырезаются куски дерева и фиксируются между собой посредством герметика либо саморезов.
5. На корпусе устройства фиксируется низкочастотный динамик, электронная часть, а также переключательные устройства. Все электроцепи акустической системы надо плотно зафиксировать в корпусе и обеспечить их герметичность, чтобы не допустить негативного воздействия внешних факторов.
6. Выполняется тестирование усилительного устройства. Если требуется, производится дополнительная регулировка параметров автомагнитолы. На завершающем этапе усилитель устанавливается в предназначенное для этого место, затем проверяется работа акустики.

Схема маломощного усилительного устройства для динамиков

Рейтинг лучших усилителей для авто 2018 года

Не каждому потребителю под силу выполнить сборку усилительного устройства в гаражных условиях. Покупая фирменный усилитель, владелец авто получает гарантию, что оборудование будет работать качественно, чего нельзя сказать о самостоятельно сделанных девайсах.

Pioneer GM-D8601

Модель Pioneer GM-D8601 выполнена в небольшом корпусе, что обеспечит простоту монтажа устройства в авто. Одноканальный девайс относится к категории D и характеризуется высокой стабильностью к пониженному выходному сопротивлению. Это позволяет обеспечить около 300 Вт мощности при 3 Омах. Если величина сопротивления снизится до 2 Ом, то значение номинальной мощности составит 500 Вт. Цена усилителя — 7590 руб.

В отзывах потребители жалуются на повышенный параметр гармонических искажений, который составляет до 0,5%. По факту это не особо влияет на качество звука, поскольку усилительные устройства используются для работы с сабами.

Преимущества моделей GM-D8601:

• высокая мощность, что подтверждают отзывы потребителей;
• оптимальный диапазон воспроизводимых частот — от 10 до 240 Гц;
• устройство оборудовано качественным фильтрующим элементом для пониженных частот;
• небольшие габариты корпуса;
• использование модели обеспечивает возможность подключения до четырех сабов;
• большие выходы для подключения электроцепи питания;
• пониженное сопротивление, составляющее 1 Ом.

К основным недостаткам относится отсутствие теплоотводов, из-за чего усилитель будет перегреваться, а также отсутствие возможности настроек.

Подробнее об этой модели можно узнать из ролика канала Фабрика Автозвука.

Pioneer GM-D9601

Одноканальная модель допускает произвести подключение до четырех сабвуферов, что позволяет выжать из последних максимум мощности. При величине сопротивления в 2 Ом устройство может выдавать до 1600 Вт максимальной мощности. Если рабочий параметр увеличивается в два раза, то пиковая мощность снизится до 1000 Вт. В случае с номинальным показателем рабочая величина составит 800 Вт при 2 Омах сопротивления.

Модель Пионер GM-D9601 оснащается фильтрующим устройством пониженных частот, которое функционирует при 40-240 Гц. Основная особенность усилителя D-категории, величина искажений которого составляет не более 0,5%, заключается в наличии удаленного регулятора баса. Данная модель оптимально подойдет для ценителей низких частот.

Преимущества модели:

• наличие защиты от замыканий;
• параметр мощности увеличен до максимальных величин;
• качественно функционирующее фильтрующее устройство пониженных частот;
• допускается работа с несколькими сабами;
• небольшие размеры корпуса, позволяющие произвести монтаж усилка в любом месте салона;
• наличие регулятора для изменения величины баса;
• устройство потребляет минимум электроэнергии при работе, что позволяет предотвратить быстрый разряд батареи.

К основным недостаткам относится завышенная стоимость, которая составляет 11499 рублей.

Mystery MR-2,75

Модель Мистери МР-2.75 обладает низкой стоимостью, но при этом мощность этого усилителя невысокая. Устройство рассчитано на работу с двухканальной акустической системой. Его использование обеспечит глубокие низкие частоты. Небольшие размеры позволяют установить девайс практически в любом месте салона. Оборудование относится к категории АВ, поэтому оно характеризуется повышенным потреблением энергии при активации магнитолы на полную мощность.

Преимущества модели:

• качественно реализована двухканальная система звучания;
• наличие защиты от скачков напряжения и коротких замыканий;
• если соединение устройства с сабом или динамиками будет мостовым, то параметр мощности может составить до 225 Вт;
• имеется возможность регулировки пониженных частот;
• наличие фильтрующих элементов басов и повышенных частот;
• параметр коэффициента гармонического искажения составляет 0,03%;
• высокий диапазон проигрываемых частот, составляющий от 20 до 20 тысяч Гц;
• доступная для многих автовладельцев цена, составляющая около 3599 рублей.

Минусы Мистери МР-2.75:

• значение номинальной мощности при сопротивлении 2 Ом составит не более 120 Вт для одного канала;
• неудобные для подключения разъемы и штекеры;
• высокая величина потребления электричества;
• минимум настроек.

Более подробно о технических особенностях и функциональных возможностях модели Мистери МР-2.75 можно узнать из ролика, снятого каналом TAZavod 42.

Pioneer GM-A5702

Стоимость этой модели устройства довольно высокая — 7910 рублей, но Пионер GM-А5702 полностью оправдывает цену. Величина номинальной мощности при сопротивлении 4 Ом составляет по 150 Вт для каждого канала. При подсоединении оборудования по мостовой схеме с аналогичной величиной сопротивления значение мощности увеличится до 1000 Вт. Если эта модель Пионер будет установлена на авто, оборудованном высококачественной акустикой, она сможет выдавать глубокие низкие частоты и чистое звучание в целом.

Модель работает с гармоническими искажениями, но этот параметр равен не более 0,05%. Есть возможность самостоятельной настройки басов. В результате того, что девайс относится к категории АВ, при функционировании на полной мощности нагрузка на АКБ будет высокой.

Преимущества:

• наличие фильтра пониженных частот, работающего в диапазоне от 40 до 500 Гц;
• возможность максимального воспроизведения звучания при частоте 70 тысяч герц, качество звука зависит от установленной аудиосистемы;
• величина максимальной мощности при сопротивлении 4 Ом составит 300 Вт на каждый канал;
• хорошее значение номинальной мощности, обеспечивающей качественное воспроизведение;
• наличие двухканальной системы, ее реализация на высшем уровне;
• минимальная величина гармонических искажений;
• наличие регулятора пониженных частот;
• компактные габариты устройства.

К недостаткам модели относится отсутствие фильтрующего устройства повышенных частот.

Kicx RTS 4,100

Эта модель стоимостью 7790 руб. позволяет «выжать» максимум из автомобильных динамиков и саба. Имеется возможность мостового подключения устройства, в результате чего число каналов снижается до 2, однако величина мощности каждого составит 190 Вт. Параметр номинальной мощности при сопротивлении в 4 Ом — 100 Вт для каждого канала. Если сопротивление составит 2 Ом, то рабочий параметр увеличится до 200 Вт.

В целом технические характеристики ничем не отличаются от других моделей. Данный девайс воспроизводит звук на частоте в диапазоне 20-20000 Гц. У потребителя есть возможность активации опции Бас Буст, что позволяет увеличить параметр пониженных частот. Имеется встроенный кроссовер, а фильтрующее устройство пониженных частот дополняется фильтрующим элементом для повышенных частот. Есть защита от скачков напряжения, перегрева и замыкания, для защиты применяются предохранительные устройства, рассчитанные на 35 ампер.

Преимущества модели Kicx RTS 4.100:

• высокое значение мощности для многоканального оборудования;
• небольшие габариты, обеспечивающие возможность упрощенного монтажа;
• различные варианты защиты прибора от выхода из строя;
• возможность усиления пониженных частот;
• наличие кроссовера;
• пониженный параметр гармонических искажений.

Минусов у этой модели нет, но некоторые потребители отмечают недостаток мощности оборудования.

Канал Team Sound Quality Rtishevo привел подробный обзор характеристик и особенностей автомобильного усилителя Kicx RTS 4.100.

Sony XM-S400D

Потребители доверяют бренду Сони, поскольку эта компания сделала себе имя именно на производстве аудиотехники. Модель Sony XM-S400D характеризуется повышенной надежностью и компактными габаритами. Пользователям не нравится дизайн устройства, выполненный в виде обычной черной коробки с несколькими выходами по бокам. Но этот недостаток незначительный, поскольку смотреть на прибор при эксплуатации никто не будет.

Установка усилителя в авто обеспечит глубокий и точный звук, что обусловлено наличием фильтрующих устройств для всех типов частот. Параметр номинальной мощности составляет по 45 Вт для каждого канала при условии, что величина сопротивления равно 4 Омам. Если тип подключения будет мостовым, то величина мощности увеличится до 100 Вт для каждого канала, при этом число каналов не снизится. К особенностям устройства относится пониженное гармоническое искажение, составляющее 0,08%. Благодаря тому, что модель принадлежит к категории D, усилитель потребляет минимум электричества при работе.

Преимущества модели:

• высокая величина номинальной мощности;
• получение глубокого и четкого звучания при подключении усилка;
• возможность воспроизведения частот в обширном диапазоне;
• наличие фильтрующих составляющих, обеспечивающих качественное звучание;
• надежная защита оборудования от выхода из строя, для этого применяются различные системы.

Минусы Sony XM-S400D:

• отсутствие возможности регулировки пониженных частот;
• потребители отмечают трудности, с которыми можно столкнуться при монтаже оборудования;
• высокая цена — 9990 руб.

Комплектация модели усилка Sony XM-S400D

Genesis Profile Four Ultra

Эта модель стоимостью 18990 руб. не может похвастаться оригинальным дизайном, но выглядит достаточно изящно, что достигается благодаря установленным внутри узким радиаторным устройствам. Параметр максимальной мощности может составить до 400 Вт, чего вполне достаточно для обустройства громкой аудиосистемы. Наличие вентилятора обеспечит эффективную защиту оборудования от перегрева, а благодаря кроссоверу можно удалить лишние частоты. Модель Genesis Profile Four Ultra считается оптимальным вариантом для установки в авто, где играет фронтальная акустика.

Преимущества усилителя Genesis Profile Four Ultra:

• повышенная мощность оборудования;
• возможность функционирования с регуляторным устройством;
• использование басового эквалайзера, позволяющего произвести регулировку параметров;
• наличие вентилятора внутри конструкции;
• небольшие габариты корпуса.

К недостаткам следует отнести диапазон чувствительности. Некоторые потребители отмечают, что он не настолько обширный, каким мог бы быть.

Audison SR 4

Данная модель стоимостью 21700 руб. считается универсальной и судя по отзывам, обладает высоким ресурсом эксплуатации. При разработке устройства производитель реализовал конфигурацию, настроенную на наиболее применяемую схему, которая позволит избавиться от проблем при монтаже. Прибор заключен в алюминиевый корпус, что предотвращает физическое повреждение оборудования. Разработчик использовал грамотную конструкцию при изготовлении, что обеспечивает качественное охлаждение девайса. Та функциональность, которой обладает данная модель, говорит о необходимости установки усилителя на фронтальную акустическую систему с сабом.

Преимущества модели Audison SR 4:

• прочный алюминиевый корпус, обеспечивающий длительную работу устройства;
• возможность гибкой настройки девайса под конкретные потребности;
• удобство управления оборудованием;
• эффективная система охлаждения, предотвращающая перегрев устройства.

Недостатки:

• модель не может похвастаться небольшими габаритами, при установке устройства возникают сложности;
• нет полосового фильтрующего устройства.

Канал Avtozvuk в видеоролике дал подробные советы по регулировке основных параметров и настройке автомобильного усилителя после установки.

В этой статье мы поговорим об усилителях. Они же УНЧ (усилители низкой частоты), они же УМЗЧ (усилители мощности звуковой частоты). Эти устройства могут быть выполнены как на транзисторах, так и на микросхемах. Хотя некоторые радиолюбители, отдавая дань моде на винтаж, делают их по старинке - на лампах. Здесь советуем посмотреть . Особое внимание начинающих хочу обратить на микросхемы автомобильных усилителей с 12-ти вольтовым питанием. Используя их можно получить довольно качественный звук на выходе, причем для сборки практически достаточно знаний школьного курса физики. Порой из обвеса, или говоря другими словами, тех деталей на схеме, без которых микросхема не будет работать, на схеме бывает буквально 5 штук. Одна из подобных, усилитель на микросхеме TDA1557Q приведена на рисунке:

Такой усилитель в свое время был собран мною, пользуюсь уже несколько лет им вместе с советской акустикой 8 Ом 8 Вт, совместно с компьютером. Качество звучания намного выше, чем у китайских пластмассовых колонок. Правда, чтобы почувствовать существенную разницу, мне пришлось купить звуковую карту creative, на встроенном звуке разница была незначительная.

Усилитель можно собрать навесным монтажом

Также усилитель можно собрать навесным монтажом, прямо на выводах деталей, но я бы не советовал собирать этим методом. Лучше потратить немного больше времени, найти разведенную печатную плату (или развести самому), перенести рисунок на текстолит, протравить его и получить в итоге усилитель, который будет работать много лет. Обо всех эти технологиях многократно рассказано в интернете, поэтому более подробно останавливаться на них не буду.

Усилитель прикрепленный к радиатору

Сразу скажу, что микросхемы усилителей при работе сильно нагреваются и их необходимо крепить, нанеся термопасту на радиатор. Тем же, кто хочет просто собрать один усилитель и нет времени или желания изучать программы по разводке печатных плат, технологии ЛУТ и травление, могу предложить использовать специальные макетные платы с отверстиями под пайку. Одна из них изображена на фото ниже:

Как видно на фото, соединения осуществляются не дорожками на печатной плате, как в случае с печатным монтажом, а гибкими проводками, подпаиваемыми к контактам на плате. Единственной проблемой при сборке таких усилителей, является источник питания, выдающий напряжение 12-16 вольт, при токе потребления усилителем до 5 ампер. Разумеется, такой трансформатор (на 5 ампер) будет иметь немаленькие размеры, поэтому некоторые пользуются импульсными источниками питания.

Трансформатор для усилителя - фото

У многих, думаю, дома есть блоки питания компьютеров, которые сейчас морально устарели, и больше не используются в составе системных блоков, так вот такие блоки питания способны выдавать по цепям +12 вольт, токи намного большие чем 4 ампера. Конечно, такое питание среди ценителей звучания считается худшим, чем стандартное трансформаторное, но я подключал импульсный блок питания для питания своего усилителя, после сменил его на трансформаторный - разница в звучании можно сказать незаметна.

После выхода с трансформатора, разумеется, нужно поставить для выпрямления тока диодный мост, который должен быть рассчитан на работу с большими токами, потребляемыми усилителем.

После диодного моста идет фильтр на электролитическом конденсаторе, который должен быть рассчитан на заметно большее напряжение, чем у нас в схеме. Например, если у нас в схеме питание 16 вольт, конденсатор должен быть на 25 вольт. Причем этот конденсатор должен быть как можно большей емкости, у меня стоят подключенные параллельно 2 конденсатора по 2200 мкф, и это не предел. Параллельно питанию (шунтируем) нужно подключить керамический конденсатор емкостью 100 нф. У усилителя на входе ставят пленочные разделительные конденсаторы емкостью от 0,22 до 1 мкф.

Пленочные конденсаторы

Подключение сигнала к усилителю, с целью снизить уровень наводимых помех, должно осуществляться экранированным кабелем, для этих целей удобно пользоваться кабелем Джек 3.5 - 2 Тюльпана, с соответствующими гнездами на усилителе.

Кабель джек 3.5 - 2 тюльпана

Регулировку уровня сигнала (громкости на усилителе) осуществляют с помощью потенциометра, если усилитель стерео, то сдвоенного. Схема подключения переменного резистора показана на рисунке ниже:

Разумеется усилители могут быть выполнены и на транзисторах, при этом питание, подключение и регулировка громкости в них применяются точно так же, как и в усилителях на микросхемах. Рассмотрим, к примеру, схему усилителя на одном транзисторе:

Здесь также стоит разделительный конденсатор, и минус сигнала соединяется с минусом питания. Ниже приведена схема двухтактного усилителя мощности на двух транзисторах:

Следующая схема также на двух транзисторах, но собранная из двух каскадов. Действительно, если присмотреться, она состоит как-бы из 2 почти одинаковых частей. В первый каскад у нас входят: С1, R1, R2, V1. Во второй каскад C2, R3, V2, и нагрузка наушники В1.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах - схема

Если же мы хотим сделать стерео усилитель, нам нужно будет собрать два одинаковых канала. Точно также мы можем, собрав две схемы любого моно усилителя, превратить его в стерео. Ниже приведена схема трехкаскадного усилителя мощности на транзисторах:

Трехкаскадный усилитель на транзисторах - схема

Схемы усилителей также различаются по напряжению питания, некоторым достаточно для работы 3-5 вольт, другим необходимо 20 и выше. Для работы некоторых усилителей требуется двуполярное питание. Ниже приведены 2 схемы усилителя на микросхеме TDA2822 , первая стерео подключение:

На схеме в виде резисторов RL обозначены подключения динамиков. Усилитель нормально работает от напряжения в 4 вольта. На следующем рисунке изображена схема мостового включения, в ней используется один динамик, зато она выдает большую мощность, чем в стерео варианте:

На следующем рисунке изображены схемы усилителя на , обе схемы взяты из даташита. Питание 18 вольт, мощность 14 Ватт:

Акустика, подключаемая к усилителю, может иметь разное сопротивление, чаще всего это 4-8 Ом, иногда встречаются динамики с сопротивлением 16 Ом. Узнать сопротивление динамика, можно перевернув его тыльной стороной к себе, там обычно пишется номинальная мощность и сопротивление динамика. В нашем случае это 8 Ом, 15 Ватт.

Если же динамик находится внутри колонки и посмотреть, что на нем написано, нет возможности, тогда динамик можно прозвонить тестером в режиме омметра выбрав предел измерения 200 Ом.

Динамики имеют полярность. Кабеля, которыми акустика подключается, обычно имеют пометку красным цветом, для провода который соединен с плюсом динамика.

Если провода не имеют пометок, проверить правильность подключения можно, соединив батарейку плюс с плюсом, минус с минусом динамика (условно), если диффузор динамика выдвинется наружу - то мы угадали с полярностью. Больше различных схем УНЧ, в том числе ламповых, можно посмотреть в . Там собрана, думаем, самая большая подборка схем в интернете.

Рассмотрим, как сделать любой усилитель звука своими руками на примере микросхемы TEA2025B.

Первым делам следует понимать, что усиление любого сигнала, в том числе и сигнала звуковой частоты, происходит за счет мощности источника питания. В качестве источника питания чаще всего применяют батарейки, они же гальванические элементы, аккумуляторы, блок питания постоянного тока.

Блок питания для усилителя звука

К блокам питания, предназначенных для работы в усилителях мощности звуковой частоты (УМЗЧ), предъявляют особые требования. И чем выше класс усилителя звука, тем выше эти требования. Важнейшие из них – это минимум пульсаций и различного рода электромагнитных излучений. По этой причине в аудиотехнике даже низкого класса применяются исключительно трансформаторные блоки питания. Импульсным блокам питания (ИБП) в аудиотехнике не место.

ИБП в процессе работы создают широкий спектр электромагнитных излучений, которые пагубно сказываются на качестве звука. Это объясняется работой полупроводниковых приборов в ключевом режиме. Вследствие чего возникают импульсы тока. Которые в конечном итоге распространяются в виде электромагнитных излучений и пульсаций. По этой причине ИБП подлежат обязательному экранированию.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в трансформаторных (линейных) блоках питания применяются электролитические конденсаторы большой емкости. Более того, для БП усилителей звука рекомендуется применять специальные конденсаторы. Однако влияние их на улучшение качества звука до сих пор остается спорным. Но стоимость таких конденсаторов явно превышает стоимость «обычных» конденсаторов.

Ключевым элементом большинства усилителей звука является операционный усилитель ОУ. ОУ зачастую питаются двухполярным напряжением, хотя могут получать питания и от однополярного источника. Но все же мощные усилители питаются, как правило, от двухполярних источников тока.

Стерео усилитель звука своими руками

И так, чтобы сделать усилитель звука достаточно понимать следующее. Любой УМЗЧ имеет как минимум один вход, один выход и два вывода для подключения питания.

Поскольку мы будем собирать стерео усилитель звука на микросхеме TEA2025B, то будет использоваться два входа. Каждый вход на отдельный канал. А соответственно будут использоваться два выхода для подключения двух динамиков: левого и правого.

Теперь мы можем сделать следующий вывод. Любая микросхема стерео усилителя звука должна иметь минимум шесть выводов. Два входа, два выхода, два питания. Как правило, микросхемы подобного типа имеют больше выводов. К ним подпаиваются дополнительные элементы: конденсаторы, резисторы, которые в народе называют “обвязкой” или “рассыпухой”.

Усилитель звука на TEA 2025 B

TEA2025B питается в широком диапазоне однополярного напряжения: 3…15 В. Выходная мощность в режиме стерео 2 по 2,3 Вт. Нагрузкой являются два динамика, сопротивлением звуковой катушки 4 Ом. Также на микросхему можно подавать и моно сигнал. Тогда нагрузкой будет служить один динамик.

Важно!!! Приучите себя проверять схемы, найденные в интернете, с типовыми схемами включения, приведенными в даташите соответствующей микросхемы. Очень часто встречают ошибки. Поэтому не лишним будет заглянуть в первоисточник. Поскольку производители микросхем в технической документации ошибок не допускают, в отличие от сайтов радиолюбителей.

Мы будем делать стерео усилитель.

Прежде всего, для подключения к выходу звуковой карты компьютера или смартфона или просто к аудиовыходу другого устройства, например приемника или тюнера, нам понадобится аудио штекер.

Аудио штекеры бывают для моно сигнала (однопиновый), стереосигнала (2-х пиновый), стерео с микрофоном (4-х пиновый). В нашем случае необходимо использовать аудио штекер 2-х пиновый и без микрофона.

Один пин – это левый канал. Второй пин – правый канал. Третий контакт – это общий провод для двух каналов.

Во избежание ошибки, место пайки проводов проще всего прозвонить с соответствующими пинами.

И так, штекер готов, но пока что мы его никуда не припаиваем.

Также нам понадобятся два самых простых, но одинаковых по характеристикам динамика. Вполне подойдут динамики, мощность по 3 Вт, сопротивлением звуковой катушки 4 Ом.

Обратите внимание, динамики также имеют полярность, которая обозначает начало и конец звуковой катушки. В дальнейшем нам ее также необходимо придерживаться.

Следующий обязательный компонент любого усилителя звука – это блок питания. Подойдет блок питания на 9 В или 12 В, мощностью от 9 Вт. Чтобы узнать, как сделать такой блок питания, перейдите по .

Я буду применять блок питания с регулировкой выходного напряжения, который я показывал, как сделать в своем .

Собираем усилитель звука на TEA 2025 B

Теперь, когда все дополнительные элементы собраны, мы можем сосредоточить внимание на микросхеме TEA2025B.

Посмотрев внимательней на схему, мы обнаружим один положительный момент. Шесть электролитических конденсаторов имеют одинаковый номинал – 100 мкФ. Это замечательно, ведь часто во многих микросхемах «обвязка» состоит из радиодеталей разного номинала, что создает некоторое неудобство.

Обратите внимание, хотя микросхема и рассчитана на питания максимум 12 В, но электролитические конденсаторы следует применять с напряжением не менее 25 В.

Для регулировки уровня громкости одновременно обоих каналов применяют сдвоенный переменный резистор с логарифмической зависимостью. Тогда постоянные резисторы, которые приведены на фото выше — не нужны.

– 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 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.

В этом УМЗЧ проявляются еще 2 хитрости: во-первых, в очень мощных усилителях каскад раскачки мощного выхода тоже нужно охлаждать, поэтому VT3 ставят на радиатор от 100 кв. см. Для выходных VT4 и VT5 нужны радиаторы от 400 кв. см. Во-вторых, УМЗЧ с двухполярным питанием совсем без нагрузки не балансируются. То один, то другой выходной транзистор уходит в отсечку, а сопряженный в насыщение. Затем, на полном напряжении питания скачки тока при балансировке способны вывести из строя выходные транзисторы. Поэтому для балансировки (R6, догадались?) усилитель запитывают от +/–24 В, а вместо нагрузки включают проволочный резистор 100…200 Ом. Кстати, закорючки в некоторых резисторах на схеме – римские цифры, обозначающие их необходимую мощность рассеяния тепла.

Примечание: источник питания для этого УМЗЧ нужен мощностью от 600 Вт. Конденсаторы сглаживающего фильтра – от 6800 мкФ на 160 В. Параллельно электролитическим конденсаторам ИП включаются керамические по 0,01 мкФ для предотвращения самовозбуждения на ультразвуковых частотах, способного мгновенно сжечь выходные транзисторы.

На полевиках

На след. рис. – еще один вариант достаточно мощного УМЗЧ (30 Вт, а при напряжении питания 35 В – 60 Вт) на мощных полевых транзисторах:

Звук от него уже тянет на требования к Hi-Fi начального уровня (если, разумеется, УМЗЧ работает на соотв. акустические системы, АС). Мощные полевики не требуют большой мощности для раскачки, поэтому и предмощного каскада нет. Еще мощные полевые транзисторы ни при каких неисправностях не сжигают динамики – сами быстрее сгорают. Тоже неприятно, но все-таки дешевле, чем менять дорогую басовую головку громкоговорителя (ГГ). Балансировка и вообще наладка данному УМЗЧ не требуются. Недостаток у него, как у конструкции для начинающих, всего один: мощные полевые транзисторы много дороже биполярных для усилителя с такими же параметрами. Требования к ИП – аналогичные пред. случаю, но мощность его нужна от 450 Вт. Радиаторы – от 200 кв. см.

Примечание: не надо строить мощные УМЗЧ на полевых транзисторах для импульсных источников питания, напр. компьютерных. При попытках «загнать» их в активный режим, необходимый для УМЗЧ, они или просто сгорают, или звук дают слабый, а по качеству «никакой». То же касается мощных высоковольтных биполярных транзисторов, напр. из строчной развертки старых телевизоров.

Сразу вверх

Если вы уже сделали первые шаги, то вполне естественным будет желание построить УМЗЧ класса Hi-Fi, не вдаваясь слишком глубоко в теоретические дебри. Для этого придется расширить приборный парк – нужен осциллограф, генератор звуковых частот (ГЗЧ) и милливольтметр переменного тока с возможностью измерения постоянной составляющей. Прототипом для повторения лучше взять УМЗЧ Е. Гумели, подробно описанный в «Радио» №1 за 1989 г. Для его постройки понадобится немного недорогих доступных компонент, но качество удовлетворяет весьма высоким требованиям: мощность до 60 Вт, полоса 20-20 000 Гц, неравномерность АЧХ 2 дБ, коэффициент нелинейных искажений (КНИ) 0,01%, уровень собственных шумов –86 дБ. Однако наладить усилитель Гумели достаточно сложно; если вы с ним справитесь, можете браться за любой другой. Впрочем, кое-какие из известных ныне обстоятельств намного упрощают налаживание данного УМЗЧ, см. ниже. Имея в виду это и то, что в архивы «Радио» пробраться не всем удается, уместно будет повторить основные моменты.

Схемы простого высококачественного УМЗЧ

Схемы УМЗЧ Гумели и спецификация к ним даны на иллюстрации. Радиаторы выходных транзисторов – от 250 кв. см. для УМЗЧ по рис. 1 и от 150 кв. см. для варианта по рис. 3 (нумерация оригинальная). Транзисторы предвыходного каскада (КТ814/КТ815) устанавливаются на радиаторы, согнутые из алюминиевых пластин 75х35 мм толщиной 3 мм. Заменять КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не стоит, звук заметно не улучшается, но налаживание серьезно затрудняется.

Этот УМЗЧ очень критичен к электропитанию, топологии монтажа и общей, поэтому налаживать его нужно в конструктивно законченном виде и только со штатным источником питания. При попытке запитать от стабилизированного ИП выходные транзисторы сгорают сразу. Поэтому на рис. даны чертежи оригинальных печатных плат и указания по наладке. К ним можно добавить что, во-первых, если при первом включении заметен «возбуд», с ним борются, меняя индуктивность L1. Во-вторых, выводы устанавливаемых на платы деталей должны быть не длиннее 10 мм. В-третьих, менять топологию монтажа крайне нежелательно, но, если очень надо, на стороне проводников обязательно должен быть рамочный экран (земляная петля, выделена цветом на рис.), а дорожки электропитания должны проходить вне ее.

Примечание: разрывы в дорожках, к которым подключаются базы мощных транзисторов – технологические, для налаживания, после чего запаиваются каплями припоя.

Налаживание данного УМЗЧ много упрощается, а риск столкнуться с «возбудом» в процессе пользования сводится к нулю, если:

• Минимизировать межблочный монтаж, поместив платы на радиаторах мощных транзисторов.
• Полностью отказаться от разъемов внутри, выполнив весь монтаж только пайкой. Тогда не нужны будут R12, R13 в мощном варианте или R10 R11 в менее мощном (на схемах они пунктирные).
• Использовать для внутреннего монтажа аудиопровода из бескислородной меди минимальной длины.

При выполнении этих условий с возбуждением проблем не бывает, а налаживание УМЗЧ сводится к рутинной процедуре, описанной на рис.

Провода для звука

Аудиопровода не досужая выдумка. Необходимость их применения в настоящее время несомненна. В меди с примесью кислорода на гранях кристаллитов металла образуется тончайшая пленочка окисла. Оксиды металлов полупроводники и, если ток в проводе слабый без постоянной составляющей, его форма искажается. По идее, искажения на мириадах кристаллитов должны компенсировать друг друга, но самая малость (похоже, обусловленная квантовыми неопределенностями) остается. Достаточная, чтобы быть замеченной взыскательными слушателями на фоне чистейшего звука современных УМЗЧ.

Производители и торговцы без зазрения совести подсовывают вместо бескислородной обычную электротехническую медь – отличить одну от другой на глаз невозможно. Однако есть сфера применения, где подделка не проходит однозначно: кабель витая пара для компьютерных сетей. Положить сетку с длинными сегментами «леварем», она или вовсе не запустится, или будет постоянно глючить. Дисперсия импульсов, понимаешь ли.

Автор, когда только еще пошли разговоры об аудиопроводах, понял, что, в принципе, это не пустая болтовня, тем более, что бескислородные провода к тому времени уже давно использовались в технике спецназначения, с которой он по роду деятельности был хорошо знаком. Взял тогда и заменил штатный шнур своих наушников ТДС-7 самодельным из «витухи» с гибкими многожильными проводами. Звук, на слух, стабильно улучшился для сквозных аналоговых треков, т.е. на пути от студийного микрофона до диска нигде не подвергавшихся оцифровке. Особенно ярко зазвучали записи на виниле, сделанные по технологии DMM (Direct Meta lMastering, непосредственное нанесение металла). После этого межблочный монтаж всего домашнего аудио был переделан на «витушный». Тогда улучшение звучания стали отмечать и совершенно случайные люди, к музыке равнодушные и заранее не предуведомленные.

Как сделать межблочные провода из витой пары, см. след. видео.

Видео: межблочные провода из витой пары своими руками

К сожалению, гибкая «витуха» скоро исчезла из продажи – плохо держалась в обжимаемых разъемах. Однако, к сведению читателей, только из бескислородной меди делается гибкий «военный» провод МГТФ и МГТФЭ (экранированный). Подделка невозможна, т.к. на обычной меди ленточная фторопластовая изоляция довольно быстро расползается. МГТФ сейчас есть в широкой продаже и стоит много дешевле фирменных, с гарантией, аудиопроводов. Недостаток у него один: его невозможно выполнить расцвеченным, но это можно исправить бирками. Есть также и бескислородные обмоточные провода, см. далее.

Теоретическая интермедия

Как видим, уже на первых порах освоения звукотехники нам пришлось столкнуться с понятием Hi-Fi (High Fidelity), высокая верность воспроизведения звука. Hi-Fi бывают разных уровней, которые ранжируются по след. основным параметрам:

1. Полосе воспроизводимых частот.
2. Динамическому диапазону – отношению в децибелах (дБ) максимальной (пиковой) выходной мощности к уровню собственных шумов.
3. Уровню собственных шумов в дБ.
4. Коэффициенту нелинейных искажений (КНИ) на номинальной (долговременной) выходной мощности. КНИ на пиковой мощности принимается 1% или 2% в зависимости от методики измерений.
5. Неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе воспроизводимых частот. Для АС – отдельно на низких (НЧ, 20-300 Гц), средних (СЧ, 300-5000 Гц) и высоких (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звуковых частотах.

Примечание: отношение абсолютных уровней каких-либо величин I в (дБ) определяется как P(дБ) = 20lg(I1/I2). Если I1

Все тонкости и нюансы Hi-Fi нужно знать, занимаясь проектированием и постройкой АС, а что касается самодельного Hi-Fi УМЗЧ для дома, то, прежде чем переходить к таким, нужно четко уяснить себе требования к их мощности, необходимой для озвучивания данного помещения, динамическому диапазону (динамике), уровню собственных шумов и КНИ. Добиться от УМЗЧ полосы частот 20-20 000 Гц с завалом на краях по 3 дБ и неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ на современной элементной базе не составляет больших сложностей.

Громкость

Мощность УМЗЧ не самоцель, она должна обеспечивать оптимальную громкость воспроизведения звука в данном помещении. Определить ее можно по кривым равной громкости, см. рис. Естественных шумов в жилых помещениях тише 20 дБ не бывает; 20 дБ это лесная глушь в полный штиль. Уровень громкости в 20 дБ относительно порога слышимости это порог внятности – шепот разобрать еще можно, но музыка воспринимается только как факт ее наличия. Опытный музыкант может определить, какой инструмент играет, но что именно – нет.

40 дБ – нормальный шум хорошо изолированной городской квартиры в тихом районе или загородного дома – представляет порог разборчивости. Музыку от порога внятности до порога разборчивости можно слушать при наличии глубокой коррекции АЧХ, прежде всего по басам. Для этого в современные УМЗЧ вводят функцию MUTE (приглушка, мутирование, не мутация!), включающую соотв. корректирующие цепи в УМЗЧ.

90 дБ – уровень громкости симфонического оркестра в очень хорошем концертном зале. 110 дБ может выдать оркестр расширенного состава в зале с уникальной акустикой, каких в мире не более 10, это порог восприятия: звуки громче воспринимаются еще как различимый по смыслу с усилием воли, но уже раздражающий шум. Зона громкости в жилых помещениях 20-110 дБ составляет зону полной слышимости, а 40-90 дБ – зону наилучшей слышимости, в которой неподготовленные и неискушенные слушатели вполне воспринимают смысл звука. Если, конечно, он в нем есть.

Мощность

Расчет мощности аппаратуры по заданной громкости в зоне прослушивания едва ли не основная и самая трудная задача электроакустики. Для себя в условиях лучше идти от акустических систем (АС): рассчитать их мощность по упрощенной методике, и принять номинальную (долговременную) мощность УМЗЧ равной пиковой (музыкальной) АС. В таком случае УМЗЧ не добавит заметно своих искажений к таковым АС, они и так основной источник нелинейности в звуковом тракте. Но и делать УМЗЧ слишком мощным не следует: в таком случае уровень его собственных шумов может оказаться выше порога слышимости, т.к. считается он от уровня напряжения выходного сигнала на максимальной мощности. Если считать совсем уж просто, то для комнаты обычной квартиры или дома и АС с нормальной характеристической чувствительностью (звуковой отдачей) можно принять след. значения оптимальной мощности УМЗЧ:

• До 8 кв. м – 15-20 Вт.
• 8-12 кв. м – 20-30 Вт.
• 12-26 кв. м – 30-50 Вт.
• 26-50 кв. м – 50-60 Вт.
• 50-70 кв. м – 60-100 Вт.
• 70-100 кв. м – 100-150 Вт.
• 100-120 кв. м – 150-200 Вт.
• Более 120 кв. м – определяется расчетом по данным акустических измерений на месте.

Динамика

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

1. 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.
2. Прочие серьезные музыкальные жанры – 75 дБ отлично, 80 дБ «выше крыши».
3. 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):

1. Готовят разбавленный вдвое акриловый лак или, по старинке, шеллак;
2. 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;
3. Когда окно каркаса заполнится, накладывают скобы и туго стягивают болтами;
4. Через 1-3 мин, когда выдавливание лака из зазоров видимо прекратится, добавляют пластин снова до заполнения окна;
5. Повторяют пп. 2-4, пока окно не будет туго набито сталью;
6. 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.