Зарегистрироваться

DIY Модуль TPA6120 и сборка на его основе усилителя для наушников


Привлек внимание своей ценой, сопоставимой с ценой довольно неплохой микросхемы, на которой он сделан, DIY модуль усилителя для наушников. Был заказан 11.11 и получен прямо перед самым Новым годом.
О том как собрать на его основе простой усилитель с неплохими параметрами и рассказано под катом.

Покупка. Доставка. Как обычно. Посему опускаем.
Дополнительная информация
Тема усилителей для наушников одна из самых популярных в сети.
Я увлёкся данной тематикой года два назад, когда стал задумываться почему мне не нравится звук с выхода довольно приличного звукового интерфейса Emu 0204. Как выяснилось, не нравился он не только мне, но многим его обладателям, и, не только им но, и, другие пользователи почти всех других звуковых карт и интерфейсов сталкивались с данной ситуацией. Почитайте форумы. Самые популярные вопросы: Раскачает ли выход устройства такие-то наушники? И почему звук такой мерзкий? Почему-то считается что низкоомные наушники больше подходят к портативным устройствам. А высокоомным требуется внешний усилитель. В поисках ответов читал литературу и форумы. Самостоятельно собрал несколько усилителей и для себя сделал определённые выводы.
Если вкратце, то для того чтобы усилитель «раскачал» наушники (они должны создать определённое звуковое давление, измеряемое в дБ) необходимо чтобы его выход обеспечивал определённый уровень (напряжение) выходного сигнала в вольтах. У хороших наушников на коробке указывается параметр чувствительность, измеряемый в Дб на 1 В. То есть какое звуковое давление создадут наушники при подведении к ним напряжения величиной в 1 В. Допустим имеем наушники с сопротивлением 24 и 100 Ом.
mySKU.pro/blog/aliexpress/21426.html
Соответственно с чувствительностью 100 и 105 дб/вольт. (именно столько указано для моих Panasonic RP-HT010 и Тактстар-671 ). Чтобы они создавали одинаковое звуковое давление (звучали с одинаковой громкостью), скажем 100 дБ, потребуется подать 1 В на Панасоник и 0,56 В для Такстар. И по фигу какое сопротивление у этих наушников. От него будет зависеть только мощность, рассеиваемая на них. Для первых потребуется 1/24=0,0417 42 мВт, а для вторых 0,56*0,56/100=0,0031 3 мВт, т.е. почти в 12 раз меньше.
Теперь о «мерзком» звуке. Кроме того что усилитель должен уметь выдавать необходимый уровень выходного сигнала в вольтах, он просто обязан делать это с заданным качеством. И это сделать намного труднее. Обычно на выходе звуковых карт ставятся операционники с нагрузочной способностью не превышающей 2 кОм, в лучшем случае 600 Ом, не способные качественно работать на низкоомную нагрузку. А что вы хотели? Производитель в погоне за прибылью удушится за 3 копейки, а маркетолог ему в этом поможет. Вот тут-то и начинаются танцы с бубном. Ищется замена выходным операционникам, устраиваются прослушивания. Составляются рейтинги микросхем. Появляются рассуждения о «светлом», «темном», размытом и т.д. и т.п. звуке. Производитель с маркетологом посмеиваясь и потирая руки в предвкушении прибыли идут на встречу жаждущим и устанавливают на выходе разъемы –кроватки, облегчающие замену операционников. И даже прикладывают последние в комплект, дабы облегчить замену, разумеется с соответствующей добавкой к ценнику.
Так есть ли выход? Есть – внешний усилитель. Но (некоторые из дочитавших, подозреваю начинают нервно хихикать или ругаться матом) не всякий усилитель справляется с этим хорошо. Встречается очень много конструкций, сляпанных всё теми же производетелем с маркетологом по той же самой концепции. Не все йогурты усилители из упоминаемых в конце статьи одинаково полезны.
Но что-то уж слишком много написал. Пора собственно и об обозреваемом.

Сам модуль собран на микросхеме TPA1620a2 (как говорят, отбраковке ADSL — драйвера THS6012) по приведённой схеме.


Мало что можно о ней сказать при таком небольшом количестве элементов, но я всё же попробую. Включение отличается от типового. В типовом это балансное подключение. Здесь же неинвертирующее непосредственное включение без разделительных конденсаторов. Ахтунг для тех у кого на выходе устройства присутствует постоянная составляющая – придётся ставить этот конденсатор. Коэффициeнт усиления модуля определяется отношением резисторов R3/R5 (R4/R6) и при установленных номиналах равен примерно 10. Я для телефонного усилителя Ку установил бы примерно 2-3 в зависимости от выхода источника и тугоухости наушников и слушателя. Причем номиналы выбрал бы из диапазона 1-3 кОм.
На выходе установлены как в типовой схеме из даташита резисторы по 10 Ом, призванные защитить микросхему с бешенным быстродействием от возбуждения и выхода из строя. Отрицательным последствием ( а кому-то наоборот – это покажется плюсом) установки этих резисторов будет некоторый подъем в НЧ области и раздемфирование излучателей наушников и как следствие более длительное затухание паразитных колебаний.
Чтобы превратить модуль в усилитель

( у меня запечатлен на фото вариант во время тестирования, окончательно не собирался и в ближайшем будущем вряд ли будет, так как есть другой, собранный по схеме с параллельным повторителем на выходе, который меня полностью устраивает)
надо добавить корпус, понижающий трансформатор (рекомендую использовать трансформаторный адаптер переменного тока на 9-12В (остаются от телефонов, модемов, роутеров и т.д. Пригодность определяем по весу (тяжелый) и надписи Output 9(12) VAC) )

стабилизированный выпрямитель (можно собрать по приведённой схеме ),

а так же пару разъёмов по вкусу исходя из аппаратуры с которой он будет использоваться на вход и выход и по необходимости потенциометр регулятора громкости 47-50 кОм. (У себя я его не ставил, так как выход для подключения наушников моей Emu 0204 уже снабжен таким потенциометром.)
Немного результатов измерений, без излишних комментариев.
Дополнительная информация
Я видел много погано звучащих усилителей,
с отличными измеренными параметрами,
но я никогда не видел хорошо звучащего усилителя,
с плохими измеренными параметрами
фраза приписываемая многим.
Кто в теме поймёт и так. Многим это просто не нужно. Если кому интересно спрашивайте.








Ну и собственно небольшая субъективная составляющая. Звучание усилителя. Сравнивалось с выходом Emu и самодельным усилителем. При сравнении использовались наушники Такстар 671, Такстар 5500, Суперлюкс HD-660, Панасоник, уже упоминавшийся в статье.
Если коротко. Усилитель отсебятины вносит очень мало. Любители «поющих» «красящих» и т.д. могут сразу проходить мимо.
При подключение наушников на выход интерфейса непосредственно или через обозреваемый усилитель улучшение звука отчетливо заметно в лучшую сторону с усилителем. При сравнении с самодельным
www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=4695.0
diyfactory.ru/forum/index.php?showtopic=2558&st=0
forum.datagor.ru/topic/10306-po-state-usilitel-dlja-naushnikov-s-parallel/page__fromsearch__1
datagor.ru/amplifiers/chipamps/2687-usilitel-dlya-naushnikov-s-parallelnym-povtoritelem.html
Лучший вариант с транзисторами 2SA1930/2SC5171 в корпусе TO-220FP

здесь сложнее – надо вслушиваться, различие очень небольшое, Но с параллельником на выходе мне нравится больше.
Вот собственно и всё.
В плюсы обозреваемого модуля можно отнести:
— Невысокую цену, сопоставимую с ценой микросхемы на которой он собран.
— Хорошие параметры. (Лучше многих устройств упоминаемых в обзорах приведённых ниже)
— аккуратность сборки. ( попробуйте сами собрать что-нибудь на этой микросхеме, требующей запайки термалпада)
В минусы отнесу пожалуй только неудачный выбор резисторов в цепи обратной связи ( Но это я придираюсь. Влияние их замены на качество требует проверки)
P/S Не утерпел — заменил резисторы R3,R4,R5,R6 на 2.7 кОм (что было подрукой). Уменьшился Ку модуля. И меньшее сопротивление этих резисторов ближе к даташитному. И на слух и по измерениям звуку существенно похорошело.
+
avatar
  • ksiman
  • 04 января 2017, 13:03
+3
по приведённой схеме.
Пожалуйста, дорисуйте на ней подключение GND со стороны питания
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 13:16
+3
Спасибо. Исправил.
+
avatar
  • Strisch
  • 04 января 2017, 14:13
+2
У вас резистор R3 два раза
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 14:35
+2
Исправил. Спасибо.
+
avatar
  • asdfgh
  • 04 января 2017, 14:14
-2
Полярность С3 и С4 верная?

Неверная. Садись, 2.
+
avatar
  • Strisch
  • 04 января 2017, 14:18
-1
Они потом так весело взрываются. Вдруг у вас фейерверка на НГ не было )))
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 14:27
0
Уличил дядю? Молодец! Спасибо! Самому-то что нибудь толковое слабо без ошибок написать?
+
avatar
  • asdfgh
  • 04 января 2017, 14:42
+7
Дядя, мог бы и словом Спасибо ограничиться.
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 14:45
+11
Если бы ты не разбрасывался двойками, так бы и было. Я вполне адекватно отношусь к юмористическим замечаниям, а вот у тебя с этим похоже проблемы.
+
avatar
+2
У С3 и С4 на схеме выпрямителя полярность перепутана.
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 14:36
+3
Исправил. Спасибо.
+
avatar
  • aleyer
  • 04 января 2017, 15:27
0
Честно говоря, так и не понял выводы, а точнее три предложения.
Сравнивалось с выходом Emu и самодельным усилителем.
Подключение на выход интерфейса сразу заметно в лучшую сторону.
Сравнение с самодельным – здесь сложнее – надо вслушиваться.
В первом предложении с emu все понятно, а вот с каким самодельным усилителем происходит сравнение — непонятно. Это может быть c-moy какой-нибудь, а может и какой транзисторный в классе А.
Второе предложение я не понял вообще
Третье, видимо, надо понимать, как «оба самодельных звучат похоже и неплохо»?

А так, собирал давно когда-то усилитель на TPA6120 (или THS, не помню уже), с тех пор мыслей о том, чтобы собрать или купить что-то другое нет. Принципиальной разницы между ним и выходом для наушников старого доброго усилителя для АС от Kenwood я не наблюдаю, как и какой-либо «отсебятины». То, что микросхема годная, и знаю давно, а вот насколько хороша эта плата, я так и не понял.
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 15:59
+3
Прошу прощения. Немного исправил. Дал ссылку на форум с описанием усилителя с которым сравнивал. Звук с любым из двух усилителей лучше, чем просто выход на наушники интерфейса. Из двух усилителей всё равно больше нравится самодельный с параллельником на выходе. Возможно из-за отсутствия резисторов на выходе.
Плата хороша отношением цена/качество в отношении большинства гуляющих по сети несложных схем и готовых усилителей для наушников. ( промышленные ценой в килобаксы не рассматриваем, так же как и самодельные с комлектацией от сотен долларов)
+
avatar
  • aleyer
  • 04 января 2017, 17:28
+2
Спасибо, так понятнее.
+
avatar
  • VladM
  • 04 января 2017, 16:05
0
Вешь-то может и хорошая, но прилагающийся трансформаторный блок питания — убивает всё желание…
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 16:14
+5
Не нравится трансформаторный — сделайте импульсный. Но что-то мне подсказывает, что ничего путного из этой затеи не выйдет.
Кстати трудно придумать что либо лучше, чем убрать из корпуса усилителя трансформатор с его электромагнитным излучением. А форм-фактор сетевой вилки не особо-то и габаритный.
+
avatar
0
А что не так с трансформаторным блоком питания? Да не технологично. Но он имеет одну особенность. Трансформатор + линейный стабилизатор дает на выходе стабильное напряжение с очень низкими пульсациями. Да возможно и при помощи импульсных БП достичь такого же качества питания. Но схема получится гораздо сложнее. А так как усилитель для наушников жрет всего ничего, то какой смысл напрягаться.
+
avatar
  • mm1348
  • 04 января 2017, 16:25
+12
Уважаемый автор. Ваш самодельный усилитель был бы более интересен. Но увидев ссылки на этот «замечательный» датагор (или как его там) огорчился. Смысла в выкладывании этих ссылок на сайт и форум для «своих» не вижу. Жаль. Извините, но факт.
За данный усилок спасибо!
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 17:11
+4
Добавил в статью ссылки на более демократичные ресурсы. Будут вопросы спрашивайте.
+
avatar
0
тогда может лучше вот эту плату. тут хоть электролиты по питанию есть.
+
avatar
  • real64
  • 04 января 2017, 21:47
0
Эта похоже для балансного подключения. Ближе к даташиту. Наверное вполне можно использовать как оконечный каскад. Только надо добавить буфер. Почитать наверно можно на Веге.
forum.vegalab.ru/showthread.php?t=47285
+
avatar
  • fatman
  • 09 января 2017, 08:42
0
В конце прошлого года получил именно такую плату. Звук очень хороший. При биполярном питании 15V на ортодинамиках по 100 ом есть небольшой нагрев TPA на макс. мощности. Когда заказывал, то у этого лавочника было одно фото (спереди), пришлось искать аналогичное на еBay, там нашел больше фоток, особенно сзади, с обозначением выводов. Сейчас у этого лавочника больше фото и пошли заказы — скорее всего после этой ссылки.
+
avatar
  • real64
  • 09 января 2017, 15:06
0
См. дополнение в конце статьи
+
avatar
  • fatman
  • 09 января 2017, 16:23
0
Я имел ввиду эту плату
+
avatar
  • real64
  • 09 января 2017, 18:12
0
Не уверен, что разводка платы удачна (входы рядом с выходами)
+
avatar
0
что за программы? где найти информацию об их использовании? ну так чтоб для чайников и побольше картинок)
+
avatar
0
спасибо тебе, добрый человек)
+
avatar
  • real64
  • 10 января 2017, 15:48
0
На здоровье!
+
avatar
  • Wava
  • 04 января 2017, 23:18
0
Может кто сталкивался с усилками 5.1? Ну не может быть просто что Китайцы не лепят их массово)
Буду рад любой информации по ним.
Заранее спасибо!
+
avatar
  • kiv69
  • 21 января 2017, 21:10
0
Две первые ссылки ни о чём. Дорого, надо радиатор прикручивать(и не маленький), блок питания размером с вагон при таком то кпд. В корпус от DVD уж точно не засунешь, как минимум корпус от видика, да ещё и с очень активным охлажением.
Если уж так хочется именно TDA, то лучше что-то типа этого:
aliexpress.com/item/Assembled-TDA7498-Class-D-AMP-6-channel-high-power-amplifier-board/32622932620.html
Тогда и аудиопроцессор прикрутить можно, а то эти усилки с китайскими переменными резисторами сразу заставляют браться за паяльник и эти самые резисторы ампутировать навсегда.
+
avatar
  • Wava
  • 05 января 2017, 00:26
0
Забыл пояснить. Дистанционное управление каналами)
+
avatar
0
неизвестно какие существуют варианты простых и доступных микросхемных усилителей для наушников (32Ом) с i2c управлением громкостью, или даже просто одним потенциометром? (не сдвоенным, а одиночным… а питание желательно однополярное, 5В или 3.3В)

просто текущий вариант усилителя собран на Sony A1034 (CXA1034) и очень уж он «звенит», а на низком уровне громкости, искажения от «звона» настолько заметны, что низкие частоты состоят из «трр» треска.
+
avatar
  • aleyer
  • 08 января 2017, 20:27
0
Могу только посоветовать глянуть что еще есть в линейке TPA-шек. К примеру, есть TPA6130, которую ставили во многие нокии. Управляется через i2c, питание однополярное, никаких разделительных конденсаторов на выходе не надо. И играет вполне неплохо, имхо (у меня Nokia E52 с такой на борту). В магазинах, которые продают запчасти для мобильных они продаются за доллар-два.
Но одно маааленькое но: они в BGA-корпусе 2х2мм. Есть другой, 4х4 мм с выводами снизу по периметру корпуса, но его или на али искать надо, или в каком-нибудь mouser'е. Но и это все равно больно мелко.