Ультралинейный усилитель для наушников «Omicron»

Схема компактного УНЧ для наушников со сверхнизкими искажениями без использования дорогих и дефицитных компонентов

Схема этого простого и компактного усилителя для наушников под авторством alexcp и Rus2000 одновременно засветилась на англоязычном форуме diyaudio.com и отечественном – rcl-electro.ru.
Радикального снижения нелинейных искажений до уровня -140 дБ (0,00001%) авторы добились путём введения глубоких отрицательных обратных связей, которых в усилителе две, и для которых используется, соответственно, два ОУ. Ввиду подобного схемотехнического построения, я бы не стал причислять «Omicron» к устройствам Hi-End класса, однако измеренные авторами характеристики дают им повод утверждать, что с учётом факторов простоты, доступности и достигнутой линейности, конкурентов у данного усилителя вообще не проглядывается.
Оставим это на совести разработчиков, а сами приведём наиболее интересные выдержки по работе усилителя, вычлененные с интернет-форумов diyaudio.com и rcl-electro.ru, тем более что любителей полюбоваться красивыми цифрами в графе "характеристики" у нас предостаточно.


Рис.1 Схема усилителя для наушников «Omicron»

Ключевые особенности усилителя для наушников «Omicron»:
– Обеспечивает экстремально низкие искажения на нагрузке 32-600 Ом. THD и IMD не более -140 дБ;
– Компактность: всего одна сдвоенная микросхема и два транзистора на канал;
– Недорогие, общедоступные детали.

Каждый канал «Омикрон» представляет собой инвертирующий составной усилитель, состоящий из двух ОУ (половинок NE5532) с двухтактным эмиттерным повторителем (ЭП) на выходе. Есть две петли обратной связи. Первая – общая, идёт с выхода ЭП на инвертирующий вход первого ОУ. Второй ОУ и выход ЭП охвачены местной петлей ООС. Такая топология была выбрана в результате сравнения в железе ряда альтернативных вариантов.

Напряжение питания – +/-17 вольт, что позволяет использовать как низкоомные (32..50 ом), так и высокоомные (до 600 ом) наушники. Ку составляет 2,5.
Входное сопротивление усилителя – 2кОм, с таким импедансом успешно работает большинство современных источников сигнала. В качестве регулятора громкости можно использовать переменный резистор номиналом 10 кОм с линейной характеристикой, что в сочетании с входным сопротивлением усилителя даёт довольно точную логарифмическую характеристику регулирования.

Ток покоя транзисторов выходного каскада – 25...50 мА. На 32-омных наушниках (Grado GS1000i) – разницы в звучании (между 25 и 50 мА) практически нет. Возможно, позже будет смысл сделать два варианта Омикрона:
1. Для низкоомных наушников (32...120 Ом) – с небольшим Ку (2-3) и повышенным током покоя;
2. Для высокоомных наушников (120...600 Ом) – с Ку от 3 до 5 и сниженным током покоя.

Запас по фазе у «Omicron» достаточный, но, как и у большинства усилителей с обратной связью, его можно ухудшить, подключив к выходу ёмкостную нагрузку. Для обеспечения стабильности в «Omicron на выходе был включен обычный RL/RC-фильтр.
Фазочастотная характеристика усилителя делает его малочувствительным (с точки зрения стабильности) к компоновке и паразитным помехам, что позволяет собрать его даже на макетной плате без пайки (Рис.2).



Рис.2 Реализация усилителя для наушников «Omicron» на макетной плате

Исполнение усилителя на печатной плате также никем не возбраняется:



Рис.3 Реализация усилителя для наушников «Omicron» на печатной плате

Для уменьшения индуктивности рассеяния выходной катушки L1, можно использовать тороидальную катушку с воздушным сердечником. Для этого нужно намотать 30...40 витков провода d = 0,6...0,7 мм на оправке 6...7 мм, после чего развернуть намотку в кольцо. Индуктивность L1 около 1,5 мкГн (плюс-минус – не критично). На самом деле, наличие этой катушки (вместе с R43), в большинстве случаев, не является обязательным!