Pokusil jsem se navrhnout sluchátkový zesilovač s věrným zvukem, malými rozměry a jednoduchou konstrukcí. Zvolil jsem integrovaný obvod TPA6120 od firmy Texas Instruments. Mechanickou konstrukci jsem navrhnul tak, aby se desky daly jednoduše zasunout do krabičky Hammond a většina konektorů a ovladačů byla přímo na desce. V zesilovači je obsažen i kompletní zdroj na samostatné desce, takže se zesilovač připojuje přímo na 230V.
Obvod TPA6120 obsahuje dva výkonové operační zesilovače s velice nízkým zkreslením a velkým odstupem signálu od šumu. Vstupní signál je přiveden na dvojitý potenciometr R1 a dále přes rezistory R8 a R9 na neinvertující vstupy zesilovače. Pomocí rezistorů R4 a R2, případně R5 a R3 je zavedena zpětná vazba z výstupů na invertující vstupy zesilovačů. Jejich stejné hodnoty nastavují zesílení 2. Zvětšením rezistoru R4 a R5 na 2k získáme zesílení 3. Součástky pro žádané zesílení volíme tak, aby hodnota těchto rezistorů nepřesáhla 10k. Výstupy zesilovačů jsou zapojeny přes rezistory R6 a R7 kvůli oddělení zesilovače od kapacitní zátěže a zabránění oscilací. Co nejblíže pouzdru obvodu jsou umístěny na napájení blokovací kondenzátory C1 až C4, které zajišťují stabilitu zesilovače. Na přívodu napájení do desky zesilovače jsou osazeny kondenzátory C5 až C8 pro další vyfiltrování napájecích cest.
Zdrojová deska obsahuje kompletní zdroj. Síťové napětí 230V je přivedeno na konektor J1 a dále pokračuje na síťový vypínač S1, pojistku F1 a toroidní transformátor 2x 15V TR1. Jeho výstup je přiveden na můstkový usměrňovač B1 a dále vyhlazen kondenzátory C1 a C2. Vyhlazené kladné a záporné napětí pokračuje do napěťových stabilizátorů IC1 a IC2, které jsou z důvodu stability zablokovány kondenzátory C5 až C8. Stabilizovaný výstup je ještě vyhlazen kondenzátory C3 a C4. Výstup je přiveden na konektor SV1. Deska také obsahuje vstupní cinch konektory X2 přivedené na propojovací konektor SV2.
schéma zesilovače ve formátu Eagle 6
schéma zdroje ve formátu Eagle 6
Na desce zesilovače začneme osazením obvodu TPA6120. To je dost problém, protože má pouzdro PowerPAD, které má zespodu plošku, kterou se připájí na plošný spoj, aby se obvod dostatečně chladil. Díky tomu pak nepotřebuje přídavný chladič, ale musí se pájet pomocí pájecí pasty a horkého vzduchu, případně v malé peci na plošné spoje. Pokud se nám to podaří, tak osazování ostatních součástek je už jednoduché. Pokračujeme osazením rezistorů, kondenzátorů, konektorů a nakonec potenciometrem.
Desku zdroje osazujeme od nejmenších součástek po největší. Dáme si pozor u konektorů, aby byly osazeny rovně a souběžně s hranou desky, abychom později neměli problémy při instalaci do krabičky.
Obvod zesilovače vyžaduje oboustranný plošný spoj s prokovenými dírami, protože se pomocí měděné plochy obvod chladí. Spoje jsou navrženy s důrazem na co nejmenší rušení a dobré stínění. Pod integrovaným obvodem je množství prokovených děr dle doporučení z aplikačních poznámek pro pouzdro PowerPAD. Z horní strany je měď v blízkosti vývodů vynechána, aby se zabránilo kapacitní vazbě, která by mohla způsobovat nestabilitu zesilovače. Po stranách měď chybí, aby nedošlo k vodivému propojení s kovovou krabičkou. Plošný spoj jsem si nechal vyrobit u firmy Seeed Studio. Teoreticky by šlo plošný spoj vyrobit jednostranný s jedinou drátovou propojkou a chlazení obvodu vyřešit jiným způsobem, např. nalepením malého chladiče, nebo vyvrtáním díry pod obvodem a připájením chladiče.
Deska zdroje je velmi jednoduchá a je pouze jednostranná. Je potřeba dbát na přesný ořez desky, aby se nám přesně vešla do krabičky. Lze ji vyrobit v amatérských podmínkách. Já si ji nechal vyrobit u pana Kohouta. Desky jsou navrženy tak, že se zasunou do krabičky a přesně na sebe dolehnou konektory. V případě použití delší krabičky 160mm, 220mm místo 120mm se mezi desky dají propojovací kablíky.
Obvod TPA6120 jsem koupil u firmy Farnell. Síťový transformátor je toroidní typ kvůli malému vyzařování magnetického pole do okolí od firmy Talema. Ten jsem koupil u firmy FK Technics. Krabičku HAMMOND 1455N1202 u nás nabízí firma FK Technics a SOS Electronics. Stejná krabička s hliníkovými čely místo plastu má označení 1455N1201 a krabičky v černém provedení mají příponu BK. Potenciometr jsem použil kvalitní japonský od firmy ALPS. Lze použít hodnotu 10-50k v dvojitém logaritmickém provedení. Elektrolytické kondenzátory jsem použil typy s nízkým sériovým odporem (low ESR) a na 105 stupňů celsia. Fóliové kondenzátory jsou kvalitní typy od firmy WIMA a rezistory 1%. Konektor na sluchátka je od firmy Neutrik. Zjistil jsem následně, že se vyrábí podobné levné čínské konektory, které mají ovšem přehozené všechny spínací kontakty s rozpínacími. Kromě součástek ze seznamu je potřeba koupit krabičku, knoflík na potenciometr, síťový konektor, nebo kabel dle požadavku a případně jiný síťový vypínač a k němu také konektor. Na stabilizátory napětí je vhodné našroubovat miniaturní chladiče, protože se trochu hřejí.
| označení | hodnota a typ | počet |
|---|---|---|
| R1 | 10k-50k/G dvojitý potenciometr ALPS-RK27 | 1ks |
| R2-R5 | 1k 1% | 4ks |
| R6, R7 | 10R 1% | 2ks |
| R8, R9 | 50R 1% | 2ks |
| R10 | 820R | 1ks |
| C1-C4 | 100nF/63V fóliový RM5 | 4ks |
| C5, C6 | 100uF/25V elektrolytický low ESR 105°C RM2.5 | 2ks |
| C7, C8 | 10uF/63V elektrolytický low ESR 105°C RM2 | 2ks |
| IC1 | TPA6120 | 1ks |
| LED1 | Zelená 2mm s plochým čelem | 1ks |
| SV1, SV2 | Jumper lišta 3 piny 90 stupňů | 2ks |
| X2 | Zdířka 6.3 stereo NTR-NYS215 | 1ks |
| označení | hodnota a typ | počet |
|---|---|---|
| B1 | Diodový můstek 1.5A/100V | 1ks |
| C1, C2 | 4700uF/25V elektrolytický low ESR 105°C RM7.5 | 2ks |
| C3, C4 | 100uF/25V elektrolytický low ESR 105°C RM2.5 | 2ks |
| C5-C8 | 100nF/63V fóliový RM5 | 4ks |
| F1 | Pojistka radiální T63mA do PCB | 1ks |
| IC1 | 7812 pouzdro TO220 | 1ks |
| IC2 | 7912 pouzdro TO220 | 1ks |
| J1 | Konektor se zámkem PSH02-02 + protikus | 1ks |
| S1 | P-KNX125 | 1ks |
| SV1, SV2 | Dutinková lišta 3 piny 90 stupňů | 2ks |
| TR1 | Transformátor TALEMA 2x 15V 10VA | 1ks |
| X2 | Dvojitá cinch zdířka do PCB SCJ-1020-2P zlacená | 1ks |
Touto konstrukcí zesilovače jsem se snažil dosáhnout vysoké kvality reprodukce v kombinaci s jednoduchou mechanickou konstrukcí a nízkou cenou. Obával jsem se, že blízkost síťového transformátoru by mohla vnášet brum či šum do signálu, ale to se naštěstí nepotrvrdilo. Zesilovač hraje opravdu pěkně bez slyšitelného zkreslení a kvalita reprodukce předčila moje očekávání.
-
English
Česky