Близость к истине
В ходе тестирования я нашел песню, которая идеально подходит демонстрации этой разницы в звучании: «Everything» – Wasis Diop из саундтрека фильма «Афера Томаса Крауна». Моменты, где бэк-вокалисты выдают нечто вроде «оу-оу-о» в левом и правом канале перекликаясь с основным вокалом.
Без переходников обладателю балансных наушников никак не обойтись
На балансном подключении громкость, слышимость и разборчивость основного и бэк-вокала практически равнозначны, а бэк-вокалисты располагались широко
На небалансном внимание фокусируется на основном вокале, который звучит четче, бэк-вокалисты находятся ближе к центру и растворяются где-то в общем музыкальном фоне
Фирменный кабель от наушников Sennheiser. Чтобы вы не подумали, что балансные наушники — удел твикеров, самодельщиков и прочих энтузиастов
Определить, какой из двух вариантов больше соответствует истине помогла референсная система из ЦАП Schiit Audio Yggdrasil, усилителя Schiit Audio Ragnarok и акустики Sonus Faber Olympica III. На совершенно различных по характеру записи треках звуковая сцена, которая выстраивалась при балансном подключении наушников, максимально близка к той, которую я слышал при прослушивании музыки с помощью акустики.
Между двумя мирами
Принцип работы балансного предусилителя применительно к Hi-Fi-системе в целом понятен. В XLR разъем приходят три сигнальных проводника «плюс», «минус» и «земля». Сигнал попадает в симметричный тракт и после усиления оказывается на выходе с тем же самым трехконтактным разъемом. Все выглядит логично, но что происходит в начале и в конце звукового тракта? К балансному усилителю мощности класса Hi-Fi подключаются колонки с двумя, а не тремя контактами. У балансных наушников также используется по два, а не по три контакта на каждый канал. Источник сигнала тоже не обязательно будет балансным. Как работает балансная схема в этом случае?
Каждый выходной усилитель усиливает одну полуволну сигнала, а складываются они в динамике наушников
Схемотехника оконечного балансного усилителя в целом аналогична остальным, только в финале акустика или наушники подключаются к «плюсовому» и «минусовому» выходам, а «земля» попросту не используется. Соответственно, один канал балансного усилителя мощности — это эквивалент двух каналов в небалансном включении. Более того, схема подключения нагрузки получается точно такая же, как при работе усилителя в мостовом режиме.
Две симметричных зоны позади разъемов — это не два стерео-канала, а два балансных канала. Почувствуйте разницу!
В качестве примера реализации входов балансного усилителя рассмотрим опциональные модули апгрейда, которые можно интегрировать в балансную схемотехнику усилителя Jotunheim. Один из них — USB-ЦАП, и глядя на плату нетрудно заметить, что его схемотехника также полностью балансная.
Два ЦАПа и два симметричных канала после них
В нем используются две микросхемы ЦАПа, каждая из которых воспроизводит «плюсовое» и «минусовое» плечо одного канала, а далее следует узнаваемый симметричный аналоговый тракт. Второй опциональный модуль — фонокорректор, и тут уже возникают вопросы. Фонокорректор по умолчанию имеет небалансные входы, но на плате фонокорректора мы видим симметричный балансный тракт. Как это происходит?
Небалансный вход с помощью операционных усилителей превращается в балансный, далее по той же схеме
Подобно тому как балансный сигнал можно превратить в небалансный, используя лишь «плюсовое» плечо сигнала, можно создать виртуальную среднюю точку между «плюсом» и «землей» небалансного сигнала, и тем самым дать начало балансному тракту.
А кто у нас певец?
Напоследок хочется высказать некоторые субъективные замечания по поводу использования компьютера в качестве источника сигнала. Естественно, что собирать схему №3 или №5 для того, чтобы подключить к выходу звуковой карты типа ESS688 особого смысла не будет — разницу в качестве звука не будет слышно из-за особенностей этой весьма старой «звучалки».
Данные схемы просто напрашиваются на работу с картами типа SB Live! и более поздними моделями. Конечно, если у вас в компьютере стоят девайсы, создающие кучу наводок при обращении к ним – качественную музыку придется слушать только в минуты отдыха.
Другой вопрос –— как слушать музыку в наушниках? Лично я использую набор Winamp+DFX. Может, мне просто не встречалось других проигрывателей, качество которых меня устроило? Наверное…
Но дело вот в чем: включите эквалайзер, визуализацию установите в виде анализатора спектра — «тонкие полоски» с максимальным качеством кадров в секунду, «огненный» стиль (когда на пиках верхушки полосок становятся красными). И что вы увидите? Скорее всего, практически все полоски одновременно будут доставать до максимальной отметки… (Интересно, многие ли считают это нормой?)
А теперь попробуйте левый ползунок («preamp» — «предварительное усиление») немного сдвинуть вниз, так, чтобы до верхней отметки цветные полоски доставали только иногда.
Если у вас хорошая акустика и битрейт записи не ниже 160, разницу почувствуете сразу (громкость звука понизится, но это легко компенсировать регулятором громкости). В случае, когда разницу в изменении качества звучания услышать не удается — вы, вероятно, уже давно пользуетесь наушниками при езде в общественном транспорте (прослушивание музыки сокращает дорогу, но при этом сильно ухудшает слух).
Если вы считаете, что при воспроизведении музыки все частоты должны звучать одновременно и на полную громкость — вынужден вас разочаровать. В этом случае такой сигнал не будет иметь к музыке никакого отношения, и в радиотехнике для него даже есть специальное название — «белый шум». Подобной смесью частот проверяют, сколько времени могут выдержать динамики без необратимых механических (и прочих) повреждений. Расслышать при этом все ньюансы звучания инструментов вряд ли получится… Так что, если для вас самое главное при прослушивании музыки — громкость, даже усилители вышего класса могут не оправдать возлагавшихся на них надежд.
Между прочим, изготовление высококлассных усилителей для личного пользования не менее увлекательное занятие, чем разгон процессоров и видеокарт. По крайней мере, мне так кажется…
Чутких вам ушей!
Сделай сам усилитель за 500 рублей →
← Классы усилителей
Усилитель для наушников на ОУ
Наиболее удобным вариантом являются схемы на операционных усилителях (ОУ). В таком случае количество элементов сводится к минимуму, а схема не требует никакой наладки.
Большим плюсом операционных усилителей является то, что все они, за исключением специализированных, выпускаются в корпусах DIP8 (Minidip) и SO-8 ( он же SOIC).
Будем ориентироваться на корпус DIP8. По размерам он больше
Поэтому во первых его проще паять, а во вторых он лучше охлаждается, что тоже важно для усилителя. А а для тех микросхем, которых в DIP8 не выпускают можно воспользоваться переходником из SO-8 в DIP8
Назначение выводов ОУ стандартизовано и они взаимозаменяемы. Поэтому можно один раз впаять панельки под микросхемы и просто вставлять микрухи без помощи паяльника. Это не только упростит замену микросхем но и убережет их от возможного перегрева при пайке.
Рейтинг лучших моделей
Beyerdynamic A 2
Возглавляет ТОП популярных усилителей. По мнению некоторых пользователей, был признан лучшим в 2019 г. Модель отнюдь не новая, но всё ещё не утратившая своей актуальности. Это стационарный усилитель, который с легкостью справляется с полной нагрузкой. При сопротивлении 600 Ом он даёт комфортные для человеческого слуха 100 мВт на канал. Имеется пара разъёмов типа RCA на вход, а также 2 аудиоджека с разъемом на 6,3 мм и линейный выход.
Звучание этого усилителя объёмное, точное, хлесткое, имеет хорошую динамику, четкость и естественность. А за стильный дизайн оборудования производитель даже получил награду.
Fostex HP- A3
Транзисторный усилитель для современных наушников, который считается оптимальным с позиции цена/качество. Питание осуществляется через USB, оборудование имеет компактные размеры и небольшой вес, что делает модель удобной для использования в полевых условиях. Этот портативный усилитель можно без проблем брать с собой на работу, в поездку или в путешествие. Впрочем, при желании его можно использовать и стационарно, для этого достаточно просто подключить технику к компьютеру и наслаждаться звучанием любимых треков.
Внутри установлен надежный ЦАП, поддерживаются аудиофайлы типа PCM размером до 96 кГц/24 бит. Нативный DSD отсутствует. Звучание довольно приятное, детальное, линейное, создает не совсем широкую, но при этом четко прорисованную аудиосцену. Конечно, в сравнении с первой моделью, дизайн достаточно простой и в чем-то уже устаревший, но никаких негативных ассоциаций он не вызывает.
Fiio Olympus 2-E10K
Относительно бюджетный и очень компактный звукоусилитель, можно даже сказать, что это полностью карманный вариант, который практически не занимает места. Однако при подобных габаритах этот прибор способен выводить звук не только в сами наушники, но и через коаксиальный разъем, а также через задний выход в обход усилителя. Подключение и питание исключительно по USB.
Производитель создавал такой усилитель в качестве альтернативы штатной аудиокарте ноутбуков и персональных компьютеров, с этой целью он справляется на все 100%. Звучание довольно качественное и детальное, без выраженных басов, как это зачастую бывает у дешевых моделей. Общий почерк можно назвать скорее нейтральным.
Рейтинг усилителей для наушников
Среди самых популярных моделей выделяют:
- S.M.S.L Idol+. Бюджетная модель, имеющая хороший динамический диапазон и приличное звучание, и все это по доступной цене. Несомненное достоинство – небольшие габариты, позволяющие носить агрегат в кармане. Мощность стандартная, а вот по громкости имеются ограничения.
- Fiio BTR3. Это усилитель для блютуз наушников. Портативный аппарат с качественным звучанием, отличающийся повышенным временем работы. Относится к среднему ценовому сегменту. Из минусов меломаны отмечают наличие собственного микрофона, делающего бесполезным встроенный электроакустический прибор.
- Cayin C5. Специалисты отмечают высокое качество сборки, хорошие материалы и невероятную работоспособность – 11 ч. без подзарядки. Даже далекие от мира музыки люди замечают, как преобразовывается звук, становится глубже, энергичнее, мощнее. Отличный вариант по соотношению цены и качества.
Зачем нужен усилитель для наушников?
Действительно, ведь любое мобильное устройство, способное воспроизводить музыку, имеет собственный усилитель звука для наушников. Однако производители стремятся повысить автономную работу гаджета, поэтому данное приспособление обладает низким напряжением на выходе и небольшой мощностью. Если человек использует «высокоомные» наушники, он не получит от звучания всего того, что мог бы.
Экономия производителей не самым лучшим образом отражается на качестве и силе мелодии, а усилитель звука для наушников устраняет все эти недочеты, обеспечивая достаточный уровень громкости и при этом убирая шумы, искажения и другие помехи. Люди, имеющие опыт прослушивания с таким устройством, не хотят отказываться от полученного удовольствия в дальнейшем.
Перейдем от сухих цифр к более «вкусным» вещам.
Обычно электронные конструкторы представляют некий «полуфабрикат», который самостоятельно без корпуса использовать нереально. Но «Гамма» не такая. Ей можно пользоваться сразу после сборки. Для этого мы предусмотрели набор модулей (и даже не один) для подключения наушников, регулятора громкости и прочих «нужностей». Именно модули делают из «Гаммы» полноценное готовое устройство. А использование сетевого адаптера позволяет уйти от высоких напряжений на плате и делает использование без корпусного варианта довольно безопасным.
А если Вы решите поместить усилитель в корпус, то и здесь Вас будет ждать небольшой бонус. Часть платы, на которую устанавливаются модули, можно легким движением руки отделить от основной платы усилителя. Это позволит сэкономить на габаритах корпуса. А оставшуюся «лишнюю» часть можно использовать как макетную платку.
Конструкция
Все элементы конструкции (кроме силового трансформатора) размещаются на одной печатной плате. Если вы решите использовать внешний блок питания или собрать его по другой схеме, около 70% печатной платы останутся свободными.
Схема расположения элементов представлена на рисунке:
Увеличение по клику
На рисунке представлен чертёж печатной платы со стороны деталей:
Увеличение по клику
На рисунке представлен чертёж нижней стороны печатной платы:
Увеличение по клику
Чертежи печатных плат в народном формате SLayout можно забрать здесь.
Главная особенность монтажа: на корпусе с нижней стороны TPA6120A2 есть контактная площадка примерно 3×4мм. Она должна быть припаяна к площадке на печатной плате под микросхемой, которая служит теплоотводом.
Фотография готовой конструкции:
При первом включении следует вынуть два предохранителя на выходе источника питания и убедиться в его работоспособности. Если выходные напряжения в норме, верните предохранители на место. Сам усилитель в наладке не нуждается.
Разместить плату можно в корпусе подходящих размеров, желательно металлическом для экранирования от внешних помех.
DC-DC преобразователь
Уже были рассмотрены две интересных микросхемы dc-dc преобразователей, это MAX660 и TPS16533. Чтобы не мучиться сборкой лишних схем, мы воспользуемся готовым дешевым и очень вкусным модулем DC-DC преобразователя.
Изначально планировалось использовать этот модуль с очень интересными заявленными характеристиками. Но были некоторые сомнения, с питанием от аккумулятора, да и цена в 9 долларов немного напрягала. На днях был получен другой модуль, который превзошел все ожидания.
Стоит такое чудо всего 3 доллара. На АлиЭкспресс очень много продавцов торгующих этим модулем. При заказе просто ориентировался на самую низкую сторону. Уже после получения понял, что это был официальный магазин производителей модуля. Поэтому заказывать рекомендую именно в магазине eletechsup Outlet Store.
Модули продаются под готовые напряжения ±5, ±6, ±9, ±12, ±15 или ±24 вольта. В случае необходимости оно может быть изменено перепайкой резистора R1.
Параметры зависят от выбранного выходного напряжения. Для интересующего нас модуля на ±5 вольт входное напряжение должно составлять 3-4.5 В. При этом выходной ток может достигать 1А для положительного напряжения и 200мА для отрицательной полярности. Что для нас в самый раз.
Реальные характеристики и подробное описание возможностей модуля в скором времени будут рассмотрены в отдельной статье. Пока же могу сказать, что этот модуль потянул 6 сдвоенных ОУ, два из которых составляли описываемый в статье усилитель. Фона нет, да и просадка по напряжению минимальна. Так что модуль своих денег точно стоит.
Следующим шагом станет выбор корпуса.
На данный момент разработка схемы завершена, модуль питания ожидает испытаний, а я нахожусь в ожидании корпуса и других составных частей.
Следите за новостями проекта в Твиттере Follow @AudioGeek_ru
Принцип работы
Чтобы понять принцип работы усилителей, рассмотрим часть.
По делятся на:
- Низкоомные.
- Высокоомные.
Сопротивление наушников называют «импеданс». Что это означает? Данное слово подразумевает, что имеется в виду полное сопротивление – активное и реактивное в целом. Производители обычно указывают только активное сопротивление, поэтому импеданс сложно узнать. От импеданса зависит чувствительность наушников.
Для :
- Сопротивление низкоомных – доходит до 100 Ом.
- Значение Ом у высокоомных начинается от 100.
Для внутриканальных (классических вкладышей):
- Низкоомные — до 32 Ом.
- Высокоомные – более 32 Ом.
Звучание из вкладышей сложно улучшить. Наушники с шумоподавлением имеют встроенный усилитель. Однако полноразмерные наушники могут выдать больше качества и громкости, если использовать их с усилителем для наушников.
С помощью усилителя для наушников можно проконтролировать уровень напряжения, идущий на них. Сопротивление наушников определяет, сколько тока они тратят. От этого и зависит конечный уровень мощности.
Напряжение образуется, когда сила поступающего тока сталкивается с сопротивлением наушников. Мощность образуется из столкновения показателей силы тока и напряжением на выходе усилителей для наушников.
Низкоомные наушники, нуждаются в подаче низкого напряжения с высоким уровнем тока. Для высокоомных наушников подходит, напротив, высокое напряжение. Однако уровень тока должен быть пониже. Выбор усилителя для высокоомных наушников должен осуществляться с учетом этого.
Чувствительность наушников составляет 96 дБ/мВт, это общее значение для устройств такого типа при подаче на них напряжения в 1мВт.
При низком сопротивлении, выше чувствительность дБ/В. При высоком сопротивлении получается низкая чувствительность. Громкость наушников определяется чувствительностью к напряжению.
При высоком сопротивлении работает дольше. У большинства дешевых плееров и смартфонов низкое напряжение на выходе. Поэтому при использовании высокоомных наушников звук получается очень тихим. В низкоомных же звук становится «грязным» и слушать его может быть неприятно. Конечно, люди привыкают к плохому качеству звука и даже нахваливают его перед знакомыми. Просто делают громкость выше и полностью погружаются в звуковые вибрации. Любители такого времяпровождения (если у них не разовьется какое-нибудь нарушение слуха), могут быть сильно удивлены при прослушивании своих любимых композиций, доведись им воспользоваться подходящими усилителями.
Если ваше звукопроигрывающее устройство выдает напряжение на выходе в 200-300 Ом, можно рассматривать не только упомянутый выше вариант. Такие модели имеют возможность хорошо проигрывать звук на высокоомных наушниках с низкой чувствительностью. Высокоомные наушники подходят для прослушивания музыки и речи с мощной техники. Они являются предпочтительным вариантом при работе со стационарным устройством – таким как домашний компьютер или аудиосистема.
Если вы недовольны тем, что ваши наушники с высоким сопротивлением дают небольшую громкость от плеера или телефона, попробуйте использовать их с усилителем. Он снизит энергопотребление вашего устройства и позволит четче слышать звуки. Усилитель должен располагать аккумулятором, чтобы обеспечить автономное питание. Стационарные усилители питаются от сети.
Внешние усилители также очищает звук и позволяет ощущать гамму полнее. Становится проще различить оттенки вибраций. Прослушивание музыки с помощью усилителей для наушников позволяет по-новому взглянуть на возможности своей техники и любимые композиции.
А зачем он вам???
А нужен ли вам прецизионный усилитель? Это зависит от ваших музыкальных пристрастий и привычек. Если вы привыкли слушать музыку «на бегу», то есть с портативных устройств на прогулке, пробежке, в тренажерном зале и других подобных местах, то описываемый ниже проект не для вас. Просто постарайтесь подобрать к своему аппарату максимально подходящие по характеристикам и звучанию наушники.
Точно также следует поступить, если вы любите музыкальные стили, где присутствуют сильные искажения сигнала, типа рока, хеви-металла и подобные.
Тем не менее, если вы предпочитаете слушать музыку в тихой уютной обстановке у себя дома или в офисе, и ваши вкусы тяготеют к живой и натуральной музыке типа классической, джазовой, или чистому вокалу, вот тогда вы сможете по достоинству оценить качество звучания и точность связки прецизионный усилитель плюс высококачественные наушники.
Полная симметрия
А теперь предлагаю заглянуть внутрь балансного устройства. В качестве испытуемого возьмем уже знакомый нам Schiit Audio Jotunheim, который является полностью балансным предварительным усилителем, балансным усилителем мощности и имеет дополнительные модули в виде балансных ЦАПа и фонокорректора. Таким образом, мы можем наблюдать все возможные варианты балансного тракта.
Начнем с простого. Подключение к балансному усилителю происходит при помощи трехконтактных входов и выходов на разъемах XLR. Схема балансного соединения подразумевает наличие трех сигнальных проводников: «плюс», «минус» и «земля» (расположена посередине). Фактически мы видим удвоенную небалансную схемотехнику.
Как видите — у левого и правого каналов в балансном включении мало общего, а при небалансном они были бы связаны «земляным» проводом
В небалансной схеме полезный сигнал проходит между «плюсом» и «землей», а в балансном появляется еще одна сигнальная линия между «минусом» и «землей» —зеркальное отражение «плюсового» сигнала. Таким образом, удваивается амплитуда сигнала. Однако главный положительный эффект возникает благодаря тому, что различного рода помехи, проникающие в звуковой тракт извне, являются однополярными. Поэтому когда помеха приходит на «плюсовое» плечо в фазе, то в «минусовом» плече она оказывается в противофазе, и в итоге мы получаем взаимное погашение.
Вся суть балансной схемотехники: ведем параллельно положительные и отрицательные ветви сигнала и полностью устраняем все помехи при сложении сигналов на выходе
С точки зрения схемотехники один канал в балансном усилителе по сути своей представляет два обычных небалансных канала. Вместо одного транзистора или операционного усилителя, работающего между «плюсом» и «землей», используются симметричные пары транзисторов или операционных усилителей, один из которых работает в «плюсовом», другой в «минусовом» плече, а земля является средней точкой между ними. Условно говоря, мы можем взять один стереофонический усилитель и сделать из него монофонический балансный, усиливая «минусовое» плечо, скажем, левым каналом и «плюсовое» правым.
В цифровой балансной схеме используются два ЦАПа, оба канала одного заняты левым, а другого — правым каналом
Соответственно, заглянув внутрь балансного устройства, мы увидим два звуковых тракта с симметричным расположением элементов. Важный момент: в балансной схеме каждый канал имеет свою «землю», которая не связана с «землей» другого канала, в то время как в небалансной схеме «земля» общая и очень часто усиление обоих каналов происходит в одной микросхеме или одной лампе.
Разделение по классам
На основании характеристик режима работы и зависимости выходного тока устройства от параметров электродвижущей силы входящего сигнала, все устройства разделяют по нескольким классам.
Класс «А»
В данном случае усиление звука производится на линейном участке вольт-амперной характеристики, где отсутствуют какие-либо искажения. Приборы этой группы отличаются самой лучшей линейностью усиления, их отличает полное отсутствие каких-либо искажений получаемого сигнала, но коэффициент их полезного действия крайне низок – он находится в диапазоне от 15 до 20%.
Такие приборы считаются неэкономичными, поскольку расходуют совсем много энергии и практически всегда впустую. Ещё один минус устройств данного класса состоит в том, что во время работы они сильно нагреваются.
Класс «В»
Здесь усилитель звуковой волны происходит исключительно во время полупериода прохода звука. То есть можно отметить, что усилитель работает с небольшой отсечкой, таким образом, для всех полуволн действует собственный усилитель группы А. В итоге на выходе значение тока понижается, а КПД многократно увеличивается, доходя до отметки в 60-70%.
Класс «АВ»
Это промежуточное звено между А и В, подобные усилители могут снижать искажения звукового сигнала. Параметр КПД у этих приборов также промежуточный и соответствует 40- 50%.
Усилитель для колонок своими руками: пошагово
После того как макет платы готов, необходимо сделать отверстия в текстолите. Это можно сделать при помощи простой дрели с очень узким диаметром.
Когда были просверлены все необходимые отверстия, лучше начать с лужения детали. Процесс лужения достаточно лёгкое и занятное дело. Если и в этом занятии нет опыта, следует обратиться к более знающим специалистам.
В первую очередь начинаем паять резисторы. Они устанавливаются с целью того, чтобы уменьшался фоновой шум. Конечно, можно обойтись и без них, но качество может пострадать.
После этого устанавливаем все входы и выходы усилителя, припаиваем светодиод. Устанавливаем микросхему вместе с панелью.
В конце уже можно установить конденсаторы.
В случае если работа произошла успешно, следует протестировать, подключившись к своим любимым трекам или аудиокнигам. Сделать усилитель самому не сложно.
C.E.C. HD53R Ver.8.0, Scythe KamaBay Amplifier SDA-1000, Behringer UB502, Audiotrak Dr.Dac2, Laconic LunchBox Pro, E-MU 1616m PCI, Audiotrak Prodigy7.1, Auzen X-Fi Prelude, Asus Xonar D2 и усилитель на базе AD815
Условия тестирования
Тест выхода на наушники
Усилители подключались к роутеру на галетном переключателе с возможностью мгновенного переключения. Уровень громкости у всех выставлялся одинаковым. Усилители подключались к линейным выходам профессионального интерфейса E-MU1616m. Благодаря гибкости внутренней панели управления PatchMixDSP была возможность использовать один плеер, воспроизводящий звуковые треки, а далее склонировать звуковой поток на аналоговые выходы. Управление треками в плеере осуществлялось через пульт ДУ. Из наушников были задействованы высокоомные аудиофильские Senheiser HD650 и низкоомные изодинамические Fostex T50RP.
Для каждого усилителя приведен график максимальной выходной мощности в зависимости от сопротивления.
График мощности Audiotrak Dr.Dac2
Общая линия построена одной кривой, как минимум по 5-ти значениям. Промежуточные значения являются довольно условными.
Внизу видна полоска, которая может быть красной, оранжевой или зеленой.
- Красный участок показывает, что уровень мощности ограничен ростом искажений, т.е. усилитель может дать еще больше мощности, но при этом звучание будет со слышимыми искажениями в виде хрипа. Выше этого уровня в спектре сигнала начинается рост гармоник высших порядков.
- Желтый участок показывает, что при дальнейшем росте громкости искажения растут плавно и поймать порог, когда их будет реально слышно в зависимости от звукового материала невозможно. Показатель уровня мощности здесь весьма условный. При увеличении мощности спектр может изменится за счет роста гармоник низких порядков, или может наблюдаться рост всех гармоник, но без изменения распределения гармоник и их относительных уровней.
- Зеленая область это значит, что громче усилитель играть уже не может и при этом искажений нет.
Тест выхода на АС (для C.E.C. HD53R Ver.8.0 и Scythe KamaBay Amplifier SDA-1000)
На все усилители сигнал одновременно подавался с профессионального звукового интерфейса E-MU1616m. Благодаря гибкости внутренней панели управления PatchMixDSP была возможность использовать один плеер, воспроизводящий звуковые треки, а далее склонировать звуковой поток на аналоговые выходы. Управление треками в плеере осуществлялось через пульт ДУ.
Переключения между усилителями осуществлялось через роутер на электромагнитных реле через проводной пульт ДУ. Это позволило переключать усилители между собой не привлекая ассистента, сделать переключения мгновенными и именно в тот момент, когда это наиболее удобно для тестирующего, плюс никаких отвлекающих факторов.
В качестве акустических систем высшего уровня выступили акустические системы на базе Eton8-800/37HEX + Vifa XT25. Такой же вуфер используется в ADAM S2.5A, а аналогичный твиттер в сателлитах BlueSky SAT 6.5 MK II. Для тех, кто ориентируется «качество=цена» стоимость аналогичных пассивных колонок на аналогичных комплектующих составит примерно $2000-2500 пара. Импеданс АС составляет 6 Ом. Альтернативные АС широкополосные Fostex FE103 в оформлении закрытый ящик (стоимость данных динамиков без корпуса $100). Третьи АС для теста пассивные колонки Jetbalance JB381 MK2 ($100).
Усилители сравнивались с усилителем на базе LM3886. Это сделано для того, чтобы оценить потенциал усилителей и спрогнозировать, не является ли покупка активной акустики выгоднее, либо отдельного усилителя для пассивных АС. Усилитель на базе LM3886 сделан Ерофеевым Иваном по заказу iXBT.com для тестов усилителей в максимально простом исполнении, специально без выжимания максимального качества из LM3886. Подробно об усилителе на базе LM3886.
- общее качество звучания на умеренной громкости
- зависимость изменения качества звучания при увеличении громкости
- резкий или плавный переход в искажения
- хватает ли мощности для низкочувствительных наушников
Четыре контакта
О балансных наушниках мы знаем два факта. Первый — балансными могут стать обычные наушники, если к ним подключить специальный кабель. Более того, даже наушники изначально не заявленные производителем как балансные, превращаются в таковые при использовании соответствующего кабеля стороннего производителя. Как правило, речь идет о внутриканальных наушниках или полноразмерных с Y-образным подключением кабеля, у которых динамики левого и правого каналов не связаны общим «минусовым» кабелем. Примеров тому может быть масса, начиная от High-End наушников типа Audeze и Astell&Kern AK T5p, включая добротные модели Hi-Fi вроде Sennheiser HD660 и заканчивая копеечными «затычками» QKZ с Aliexpress.
Вот так (буквально) подается сигнал на правый и левый канал наушников при балансном подключении. Для передачи сигнала используются по два контакта из трех
Второй факт — балансный кабель и выход балансного усилителя имеют не три, а четыре контакта. Причина все та же — у каналов нет и не должно быть общих проводов. И вновь, можно найти немало примеров и среди техники High-End, и среди бюджетного китайского Hi-Fi. В качестве примеров можно привести усилители Bryston BHA-1F как High-End решение, хорошим примером среднебюджетного Hi-Fi является Musical Fidelity MX-HPA, а ультрабюджетный класс вполне можно оценить по SMSL SAP-10.
«А что делать если что-нибудь пойдет не так и я не смогу собрать усилитель?»
Признаться честно, конструктор получился не самым простым. Основная плата (без модулей) содержит более 70 компонентов. Но мы постарались сделать все, чтобы усилитель собирался легко и интересно.
На плате уже обозначены все позиционные места компонентов. А чтобы не мучать Вас поиском нужного компонента при сборке, мы заранее разложили детали в разные пакеты. Все это существенно облегчает установку деталей и уменьшает вероятность ошибок при сборке радиоконструктора усилителя.
А чтобы у Вас было к кому обратиться в трудную минуту, мы подготовили красочный иллюстрированный «путеводитель» по сборке и настройке усилителя.
Он поможет пошагово собрать усилитель и подскажет, на что обратить внимание при проверке и запуске усилителя. Благодаря «путеводителю» собрать усилитель сможет не только опытный, но и начинающий радиолюбитель
Немного математики
Наш орган слуха воспринимает громкость чуть иначе, так увеличение громкости на 10 dB мы воспринимаем как в 2 раза более громкий звук. Например, громкость в 70 dB для нас звучит в 2 раза громче, чем 60 dB и в 4 раза громче, чем 50 dB. Это непривычно, но, если задаться целью, вы быстро освоитесь с логарифмической шкалой.
Для вычислений можно выбрать базовой громкостью значение 85 dB, потому что это довольно громко, но при этом недостаточно громко, чтобы было возможно повредить слух краткосрочным прослушиванием звука с такой громкостью.
Чуть выше я предложил вам узнать значение чувствительности ваших наушников и это н случайно. Это значение покажет нам как громко будут звучать наушники если подать на них сигнал мощностью один милливат.
Обычно, если мы говорим о наушниках, которые предназначены для прослушивания музыки, это значение довольно громкое и слушать на таком уровне музыку я не советую, т.к. можно безвозвратно повредить слух. Но это значение поможет нам произвести необходимые подсчёты для того, чтобы понять нужен нам усилитель или нет.
Для того, чтобы увеличить громкость на 10 dB нам нужно подать на наушники в 10 раз более мощный сигнал. Верно и обратное, чтобы уменьшить уровень громкости, нам нужно уменьшить мощность сигнала в 10 раз.
Но как сюда вписывается напряжение?
Для расчётов будем использовать следующую формулу: Voltage(Vrms)=√
И не забудьте, что все расчёты для наушников ведутся в милливаттах, поэтому не забудьте разделить указанную мощность на 1000 перед вычислениями.
Хорошо, теперь давайте разберём пару примеров, чтобы вам было более понятно, как происходит расчёт.
Наушники 1. Имеют сопротивление 300 Ом и чувствительность 85dB/mW. Это значит, что для того, чтобы звучать на уровне 85 dB нужно подать ток мощностью 1mW с напряжением 0.55Vrms. Однако, чтобы увеличить громкость на 10 dB нам уже понадобиться сигнал с параметрами 10 mW и 1,73 Vrms. Это достаточно высокие параметры и обычный телефон с этим никак не справится. В этом случае отдельный усилитель нам необходим.
Наушники 2. Имеют сопротивление 32 Ом и чувствительность 105dB/mW. Для того, чтобы они достигли уровня громкости 85 dB нужен сигнал с параметрами 0.01mW и 0.02Vrms, что легко достижимо силами обычного телефона. Поэтому таким наушникам отдельный усилитель не нужен, они могут звучать с максимальной громкостью даже будучи подключенными к обычному телефону.
Заключение
Субъективно усилитель звучит на одном уровне с профессиональным студийным оборудованием. При сравнении с LM386 эта конструкция показала более ровное, чистое и детальное звучание.
Схема получилась довольно гибкой и легко настраиваемой под различные нужды. Так, например, сам автор собрал два экземпляра усилителя. Один по приведённой схеме для эксплуатации совместно с ламповым предусилителем. Второй экземпляр был рассчитан на работу со смартфоном и гитарным усилителем, потому был дополнен на входе фильтром высокочастотных помех и регулятором громкости. Кроме того, для повышения усиления (смартфон выдавал недостаточный уровень сигнала) были изменены номиналы резисторов R6 и R14 на 2кОм.
Изменяя номиналы этих резисторов, вы можете менять коэффициент усиления в широких пределах.
Вариант печатной платы усилителя от наших «друзей-марсиан», рассчитанный на установку элементов в «стандартных» корпусах (используемых в конструкции микросхем в DIP-корпусах не существует):
- в формате SLayout
- в формате DipTrace
- в формате Gerber
Анимированная демонстрация платы во всех ракурсах здесь (gif-файл 14Mb).
