Construiți-vă propriul amplificator pentru căști Sub 30 USD-Kuosch ns-01
un ghid pas cu pas pentru asamblarea unui amplificator de înaltă performanță într-o după-amiază pentru Sub 50 USD.
ce este NS-01?
NS-01 este un mic amplificator pentru căști DIY. Nu este cel mai simplu proiect posibil, deoarece a fost proiectat având în vedere dimensiunea și performanța. Versiunea prezentată aici ar trebui să poată emite 90 mA la 7 volți RMS și să funcționeze chiar și cu căști cu impedanță redusă.
pentru a menține dimensiunea fizică mică, placa este proiectată folosind componente de montare pe suprafață. Acestea sunt destul de mici, astfel încât este necesară o anumită îngrijire pentru a nu pierde din greșeală nicio parte, însă ansamblul în sine ar trebui să fie relativ simplu. Din motive de simplitate, numărul de piese este menținut minim. De exemplu, configurația implicită utilizează numai două valori diferite ale rezistorului.
amplificatorul în sine este compus din două etape:
- o etapă de amplificare a tensiunii,
- o etapă tampon.
această abordare în două etape ar trebui să îmbunătățească teoretic performanța distorsiunii, deoarece același dispozitiv nu trebuie să se ocupe atât de amplificarea tensiunii, cât și de cea a curentului. Restul circuitelor alcătuiesc sursa de alimentare. Consiliul prezentat aici este revizuirea D. revizuirile ulterioare pot introduce mici modificări, dar structura generală ar trebui să rămână aceeași.
se vorbește mult în rândul comunității pasionaților despre modul în care SMT/SMD este dificil de utilizat, dar experiența mea personală este că SMT este de fapt mai ușor de asamblat manual decât componentele prin gaură. Cel mai mare obstacol este dimensiunea componentelor, dar care poate fi ajutat pur și simplu prin utilizarea unei lupe sau a unui microscop. Pentru a menține lucrurile simple, cele mai mici componente din NS-01 au dimensiunea 0805 sau 2,0 x 1,2 mm.
metode de lipire
există multe metode diferite pentru lipirea componentelor SMD. Unele sunt mai ușor de făcut, dar ar putea necesita echipamente specializate. Cele mai multe dintre acestea folosesc pastă de lipit, care este în esență o pastă lipicioasă din bile mici de lipit și flux care ajută lipirea topită să curgă. De la cea mai ușoară la cea mai dificilă metodă:
cuptor Reflow
de la Prăjitoare de pâine convertite la sisteme industriale mari, acestea încălzesc placa până când pasta de lipit se topește și tensiunea superficială trage componentele în loc. Placa este răcită într-un mod controlat pentru a împiedica îmbinările de lipit să devină fragile.
placă fierbinte / tigaie
practic versiunea unui om sărac a cuptorului reflow. Placa de circuit este încălzită de dedesubt până când temperatura este suficient de mare pentru a topi lipirea și a reîncărca componentele. Răcirea plăcii este dificil de controlat. Faptul că plăcile de circuit din fibră de sticlă sunt fabricate este un bun izolator termic face ca această metodă să fie ineficientă. Perioada inițială de încălzire este destul de lungă și nu se întâmplă nimic, iar apoi brusc totul se întâmplă imediat.
hot air reflow station
suflă aer cald pentru a încălzi componentele și a topi pasta de lipit. Stațiile de aer cald sunt excelente atunci când sunt necesare mici remedieri, deoarece puteți focaliza căldura pe o suprafață mică, spre deosebire de un cuptor, dar puteți încălzi întreaga componentă simultan, spre deosebire de un fier. Din păcate, fluxul de aer poate deplasa componente mici, deci este necesară îngrijirea.
fier de lipit
modul de modă veche de a face lucrurile. Este nevoie de mai mult efort pentru a produce rezultate frumoase. Singura metodă capabilă să lucreze cu lipire solidă. Chiar și un fier ieftin este suficient, dar asigurați-vă că este controlat de temperatură.
pentru metodele cuptorului și ale plăcii fierbinți, așezați mai întâi toate componentele înainte de încălzire. Cu metoda aerului cald, lucrați în grupuri mici de componente și, cu fierul de lipit, așezați doar câteva componente simultan, astfel încât să aveți loc pentru a lucra.
pentru a plasa o componentă, puneți o pată mică de pastă de lipit pe fiecare dintre plăcuțele de pe PCB și puneți componenta în poziție cu pensete. În funcție de dimensiunea componentei, poate fi o idee bună să țineți componenta ușor în jos atunci când lipiți cu un fier de călcat.
în acest ghid, voi folosi un fier de lipit și o pastă de lipit. În parte pentru că vreau să arăt cum se face „calea grea”, dar mai ales pentru că aceste instrumente sunt ceea ce am acces ușor.
ghid pentru construirea propriului amplificator pentru căști
- lucruri de care veți avea nevoie
- ordinea lipirii
- Pasul 1: Conector USB
- Pasul 2: etapa de câștig
- Pasul 3: etape tampon
- Pasul 4: Putere
- Pasul 5: Curățarea
lucruri de care veți avea nevoie
Iată o listă scurtă de instrumente și piese necesare pentru construire. Există multe alternative și mai mulți furnizori, deci luați următoarea listă doar ca sugestie. Dacă nu intenționați să construiți mai multe electronice, merită să vă gândiți să împrumutați instrumentele sau să vizitați un spațiu de producție.
Unelte
- fier de lipit. Atâta timp cât temperatura este controlată, vei fi bine. Folosesc Weller-ul meu de 20 de ani, dar TS100 a primit recenzii bune.
- pastă de lipit. Am folosit acest produs ChipQuick, dar alte mărci funcționează la fel de bine.
- multimetru. Atâta timp cât poate măsura rezistența și tensiunea, ar trebui să fii bine. De exemplu, ANENG are modele decente ieftine.
- pensete (nemagnetice). Drept sau curbat în funcție de preferințe.
- lupă sau microscop pentru inspecție
- alcool pentru frecare
componente
mai jos este o listă de componente electronice sugerate. Există mai mulți distribuitori, dar din motive de claritate am adăugat link doar la unul. De asemenea, în cazul rezistențelor și condensatoarelor etc. este posibil să le înlocuiți cu un alt produs atâta timp cât valoarea și ambalajul se potrivesc. Uneori, distribuitorii rămân fără stoc pe anumite articole, așa că uneori se recomandă găsirea de alternative.
| descriere | cantitate | legătură | Preț (aprox.) |
|---|---|---|---|
| placă de circuit NS-01 | 1 | Tindie | $10 |
| amplificator operațional, OPA1656 | 1 | Mouser | $2.95 |
| amplificator operațional, OPA1678 | 2 | Mouser | $1.66 |
| convertor DC / DC | 1 | Mouser | $4.28 |
| mufe Audio | 2 | Mouser | $1.80 |
| regulator de tensiune, pozitiv | 1 | Mouser | $0.70 |
| regulator de tensiune, negativ | 1 | Mouser | $0.90 |
| LED (opțional) | 1 | Mouser | $0.28 |
| conector USB | 1 | Mouser | $0.43 |
| comutator | 1 | Mouser | $0.52 |
| rezistor, 10 kOhm | 11 | Mouser | $0.65 |
| rezistor, 1 Ohm, 0805 | 4 | Mouser | $0.40 |
| condensator, 2.2, 0805 | 2 | Mouser | $0.54 |
| condensator, 1nF, 0805 | 1 | Mouser | $0.44 |
| condensator, 100nF, 0805 | 6 | Mouser | $0.60 |
| condensator, 1, 1206 | 11 | Mouser | $0.74 |
| condensator, 68pF, 1206 | 4 | Mouser | $0.84 |
| condensator, 4.7 inktiff, 0805 | 2 | Mouser | $0.38 |
| Inductor, 6,8 x-x, 0805 | 1 | Mouser | $0.14 |
| $28.25 |
rețineți că cantitățile de mai sus sunt componentele populate în amplificatorul completat. Uneori se întâmplă greșeli, deci poate fi înțelept să cumpărați o componentă suplimentară sau două. Pentru mai multe regiuni, distribuitorii oferă, de asemenea, transport gratuit dacă comanda dvs. este suficient de mare, deci verificați dacă au ceva ce doriți, puteți utiliza pentru a vă tampona comanda. De multe ori cumpăr LED-uri de culoare diferite și diverse conectori audio.
ordinea lipirii
ordinea în care componentele sunt cel mai bine lipite diferă considerabil între ansamblul SMD și ansamblul prin orificiu. În mod tradițional, circuitele integrate au fost Ultimele componente de lipit, dar cu montare pe suprafață, IC-urile ar trebui să fie unele dintre primele componente pe care le montați. Acest lucru se datorează faptului că IC-urile tind să fie mai plate și mai largi decât majoritatea celorlalte componente și, prin urmare, este mai ușor să le montați mai întâi.
Pasul 1: Conector USB
NS-01 utilizează un conector micro-USB pentru intrarea de alimentare. Conectorul este cea mai dificilă parte a construcției, deci este un loc bun pentru a începe. Așez un pic de pastă de lipit pe plăcuțe sau, dacă folosesc sârmă de lipit, pre-tin plăcuțele cu cât mai puțin lipit posibil.
odată ce conectorul este lipit, verific dacă există scurtcircuite între pinii de alimentare cu un multimetru. Dacă nu există scurtcircuit între pinii centrali ai comutatorului SW1, totul este bun și construcția poate continua. Dacă știfturile sunt scurtcircuitate împreună, verificați lipirea și măsurați din nou. În cel mai rău caz, scoateți conectorul și lipiți-l din nou.
Pasul 2: etapa de câștig
după ce conectorul de alimentare este montat în siguranță, voi începe cu etapa de câștig, deoarece este cea mai Centrală parte a plăcii și are cele mai multe componente.
etapa de câștig preia semnalul de intrare și îl amplifică, crescând nivelul de tensiune al semnalului audio. Cu alte cuvinte, această etapă se aplică câștig semnalului. De asemenea, efectuează o filtrare pentru a elimina zgomotul din semnalul care ar putea perturba sistemul, cum ar fi frecvențele radio. Amplificarea este efectuată de un OPA1656, care este de fapt două amplificatoare operaționale într-un singur pachet, unul dintre ele fiind utilizat pentru stânga și celălalt pentru canalul drept.
încep prin plasarea amplificatorului operațional (op-amp) , asigurându-vă că orientarea este corectă. Uneori, pentru ICs este mai ușor să utilizați o metodă numită lipire prin tragere, dar pentru aceste amplificatoare op, pasul pinului este suficient de mare încât este ușor să lipiți un știft la un moment dat. Țin IC-ul ușor în jos cu pensete, aleg unul dintre știfturile de colț și îl lipesc. Apoi am lipit colțul opus, apoi restul picioarelor.
nu este niciodată o idee proastă să verificați dacă niciunul dintre pini nu este scurtcircuitat înainte de a continua. Dacă ați folosit prea multă pastă de lipit, este posibil să fi trecut sub componentă și ar putea cauza probleme.
apoi adaug condensatoarele de decuplare . Acestea sunt condensatoare 100nF 0805, deci aveți grijă să nu le pierdeți. Acești condensatori servesc la netezirea sursei de alimentare pentru amplificatorul op și funcționează ca rezervor de energie în caz de cerere bruscă. Fără ele, există un risc crescut ca amplificatorul op să înceapă să oscileze.
următoarele sunt rezistențele . Acestea sunt toate rezistențele 10 kOhm 0805. După acestea, lipiți în 1 condensatoare de dimensiuni 1206 de la 0FF, urmate de patru Condensatoare de 68pF .
condensatoarele 68pf formează două filtre lowpass diferite pentru fiecare canal, unul la intrarea semnalului și celălalt în bucla de feedback. Filtrul de intrare împiedică zgomotul de frecvență radio să intre în amplificator, iar filtrul de feedback limitează lățimea de bandă a amplificatorului, reducând zgomotul general al sistemului.
frecvența de colț (frecvența la care filtrul determină nivelul semnalului să fie -3 dB) a filtrului de feedback este de aproximativ 230 kHz. Ar putea fi ajustat mai mic prin creșterea valorii condensatorului, dar am vrut să folosesc aceeași componentă ca în celălalt filtru și nu am vrut să aud nicio plângere că amplificatorul „rulează de pe capătul înalt”.
cei 1 condensatori de la 0FF formează filtre highpass pe fiecare intrare a canalului, blocând posibila polarizare DC în semnalul de intrare, precum și reducând zgomotul subsonic. Frecvența de colț a acestui filtru de trecere înaltă este de 16 Hz.
în continuare instalez 10 rezistențe kOhm , urmate de 1 condensatoare de la unfcf . Rezistoarele formează bucla de feedback cu, iar condensatorii creează filtre de trecere înaltă, reducând câștigul amplificatorului la DC la unitate. Acest filtru are, de asemenea, o frecvență de colț de 16 Hz.
câștigul amplificatorului este determinat de raportul dintre R3 și R5 pentru canalul stâng și raportul dintre R4 și R6 pentru canalul drept. Deoarece toate aceste rezistențe au o valoare egală, câștigul amplificatorului este de 2 sau +6 dB. Este posibil să reglați raportul rezistențelor pentru câștigul dorit, dar trebuie avut grijă să păstrați semnalul maxim amplificat sub tensiunea de funcționare de 10 volți.
pentru utilizarea mea, 6 dB este mai mult decât suficient câștig cu surse moderne, dar nevoile dvs. pot fi diferite. Rețineți că ajustarea câștigului afectează și frecvențele de colț ale tuturor acestor filtre, astfel încât poate fi necesară ajustarea valorilor condensatorului.
nivelul liniei de consum are totuși o amplitudine de vârf de 0,447 volți, permițând factorul maxim de câștig de 22 sau 20 pentru a-l juca în siguranță. Cu toate acestea, acest lucru este probabil prea tare pentru a asculta pe majoritatea căștilor.
Pasul 3: Etape tampon
etapa tampon preia semnalul amplificat din etapa de câștig și îl trimite la căști. În esență, este un amplificator cu un câștig de unul. Astfel, acesta oferă nici un câștig de tensiune, dar poate oferi câștig curent. Acest lucru devine important mai ales atunci când se utilizează căști cu impedanță redusă.
fiecare canal are propria etapă tampon cu 2 op-amperi paralele (un pachet IC complet pe canal). Amplificatoarele op paralele înseamnă că amplificatorul poate furniza mai mult curent căștilor decât ar putea un singur amplificator op.
deoarece secțiunile sunt identice, ele sunt ușor de asamblat simultan
din nou, voi începe cu ICs .
următoarele în linie sunt condensatori . Acestea funcționează ca blocante de curent continuu, eliminând orice prejudecată pe care ar fi putut-o crea etapa de câștig de tensiune. Sunt identice din punct de vedere funcțional cu cele din faza de câștig. Acestea pot fi, de asemenea, înlocuite cu legături zero-ohm, dar acest lucru ar trebui făcut numai dacă sunteți destul de sigur că amplificatorul de intrare nu introduce o părtinire semnificativă.
următoarele sunt capacele de decuplare op-amp de 100nf , urmate de rezistențe care asigură calea de masă pentru amplificatoarele tampon.
componentele finale din etapa tampon sunt rezistențele de ieșire de 1 ohm . Acestea ajută la echilibrarea diferențelor mici în etapele tampon și asigură că amplificatoarele op nu încearcă să se conducă reciproc.
Pasul 4: Putere
când calea semnalului este gata, este timpul să abordați secțiunea de alimentare. Voi începe cu indicatorul LED și este limitarea rezistor . Din experiența mea, curentul nominal de 20 mA face de obicei LED-urile prea luminoase. Ideea este de a indica faptul că dispozitivul este pornit, nu de a lumina camera.
R15 este de 10 kOhm, ceea ce este o valoare destul de mare, dar deoarece LED-ul este conectat la șina de putere-10V, limitează fluxul de curent la aproximativ 1 mA, ceea ce ar trebui să fie suficient. O valoare mai mică pentru R15 oferă un LED mai luminos. Orice peste 1 kOhm ar trebui să funcționeze bine. Sau dacă nu aveți nevoie de indicații, puteți lăsa D1 și R15 nepopulate cu totul.
după indicator, populez condensatoarele sursei de alimentare . Aceste condensatoare 2.2 de la centif funcționează ca rezervoare de energie și mențin stabilitatea reglării tensiunii.
acum este timpul să plasați regulatoarele de tensiune liniară cu abandon scăzut (LDOs). Încep cu regulatorul de șină pozitiv, urmând-o cu omologul de tensiune negativă . Acestea sunt componente diferite cu pinouts diferite, deci aveți grijă să nu le schimbați.
urmează cele trei condensatoare de decuplare/filtrare a puterii . Lipirea acestor 1 capace de la 7FF ar trebui să fie de rutină până acum.
este destul de ușor să puneți prea multă pastă de lipit pe plăcuțe și să provocați un scurtcircuit în LDO, deci verificați cu un multimetru. Am făcut această greșeală și a trebuit să înlocuiesc unul dintre LDOs. Din fericire am cumpărat componente de rezervă, deoarece sunt ușor de rupt în timp ce încerc să repar lucrurile.
voi lăsa convertorul DC/DC pentru mai târziu datorită dimensiunilor sale mari și, în schimb, voi lipi mai întâi restul componentelor.
pornind de la componenta cea mai interioară din linia a patru amprente, așez și lipesc inductorul . Aceasta filtrează curentul de intrare și elimină zgomotul de la sursa de alimentare. Apoi instalez condensatoarele 4.7 irakf . În cele din urmă am lipit în condensatorul 1NF . Aceste patru componente fac parte din filtrarea EMI a convertorului DC/DC.
acum este timpul să lipiți convertorul . Pachetul este mai mare decât restul, dar găsirea unghiului corect pentru lipirea plăcuțelor nu ar trebui să fie dificilă.
după convertor, am lipit mufele de intrare și ieșire . La cumpărarea componentelor, tipul fără comutator utilizat în acest circuit (SJ-3523-SMT-TR) era în stoc, așa că am folosit modelul cu comutator (SJ-3524-SMT-TR) și am îndoit picioarele suplimentare cu clești, astfel încât să nu atingă alte componente .
comutatorul de alimentare
ultimul este comutatorul de alimentare . Acest lucru este cel mai bine pus în cele din urmă, deoarece este o parte prin gaură, iar picioarele pot provoca placa să se clatine după instalare (în funcție de suprafață). Dacă preferați să aveți dispozitivul mereu pornit, puteți conecta conexiunile permanent. Conectați placa centrală a ambelor rânduri la placa cea mai apropiată de conectorul usb. Plăcuțele de pe partea mufei de intrare nu sunt conectate și pot fi ignorate.
Pasul 5: Curățarea
după ce totul este lipit împreună, este timpul să curățați placa. Folosesc izopropanol și o perie moale sau un mugur de bumbac pentru a îndepărta reziduurile de flux și pastă de lipit de pe placă. Alcoolul denaturat funcționează, de asemenea, ca înlocuitor pentru izopropanol, nu este la fel de frumos de utilizat și ar putea lăsa niște reziduuri pe tablă. Nu utilizați acetonă sau alți solvenți, acestea pot deteriora componentele.
apoi folosesc multimetrul pentru a mă asigura că nu există scurtcircuite între șinele de alimentare. O modalitate ușoară de a face acest lucru este măsurarea rezistenței pe condensatoarele C1, C6, C9, C22, C23, C24 și C26. Datorită acțiunii condensatorului, contorul arată că rezistența se schimbă în timpul măsurării, dar nu ar trebui să fie niciodată mai mică de aproximativ jumătate de megaohm (valoarea crește pe măsură ce condensatorii se încarcă).
măsurați, de asemenea, rezistența dintre canalele stânga și dreapta și între fiecare canal și masă, atât pentru intrare, cât și pentru ieșire. Toate acestea ar trebui să fie citite ca circuite deschise sau cel puțin să aibă o rezistență ridicată.
fără pantaloni scurți în circuit, am conectat cablul USB și am pornit comutatorul. LED-ul indicator se va aprinde. Am folosit multimetrul pentru a verifica toate tensiunile și totul a fost ok. VCC ar trebui să fie +10 și VEE -10, cu 20 de volți între pinii 4 și 8 ai fiecărui IC.