Как сделать печатную плату для усилителя

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 10.09.2024

Добрый день, друзья! Сегодня я вам расскажу, как изготовить печатную плату в домашних условиях. Есть несколько способов ее изготовления при помощи:

Лака либо эмалевого маркера
Лазерного принтера (лазерно-утюжная технология (ЛУТ))
Пленочного фоторезиста

Также данный метод изготовления печатной платы в домашних условиях полезен при изготовлении двухсторонней платы. При ЛУТ технологии сложно совместить две стороны из-за неточной сверловки отверстий, тогда-то и проще сделать разводку печатной платы в ручную, или только её вторую сторону.

Все выше перечисленные методы разводки печатной платы, не что иное, как способ нанесения рисунка на фольгированный текстолит. А принцип изготовления печатной платы в домашних условиях сводится к одному, это убрать лишнюю фольгу, а рисунок (дорожки) оставить.

Что нам потребуется:

Фольгированной текстолит
Бумага и ручка (карандаш)
Лак, эмаль, эмалевый маркер
Хлорное железо
Тара для травления платы.
Тонкое сверло (0,7..0,9)мм.

Сразу несколько слов о лаке. Использовать можно любой, можно для ногтей или цветной, чтобы было лучше видно. Когда я был совсем маленький, лет 20 назад, мой Отец разводил дорожки именно красным лаком для ногтей, которым пользовалась моя Мама. Можно использовать быстросохнущую эмаль. Я для разводки печатных плат использую цапонлак, продается он у нас в магазине радиодеталей, стоит копейки.

Заряжаю в шприц и рисую.

Сейчас в магазинах радиодеталей продаются эмалевые маркеры, очень удобная штука, для изготовления печатных плат в домашних условиях, стоит примерно 200 руб., хватает надолго. Толщина линии 0.8 мм. Вот пример моего маркера Edding 780.

Итак, для начала делаем разводку печатной платы на листочке миллиметровки или в клеточку, помечая точками отверстия под выводы элементов. Я всегда сначала закупаю все элементы, потом в зависимости от их размеров и исполнения делаю разводку. Можно не рисовать печатную плату в ручную, а развести в специальной программе (Sprint-Layout), потом распечатать на любом принтере, в том числе и струйном, как это сделал я.

При разводке печатной платы учитывайте относительно, какой стороны вы рисуете. При данном способе лучше рисовать относительно стороны, на которой будут находиться дорожки, а элементы с обратной стороны. Если рисовать относительно стороны, на которой находятся элементы, то придется рисовать зеркально. Возможно, вы ничего не поняли, это ерунда, все приходит с опытом. Попробуете, поймете!

Далее накладываем наш листочек с платой на отшлифованный, фольгированный текстолит и чем-нибудь острым (например, цыганской иглой) наносим метки для сверления отверстий. После чего сверлим отверстия тонким сверлом.

Потом я беру цапонлак или эмалевый маркер Edding 780 и рисую дорожки, срисовывая их с листочка. Данный этап наиболее простой и увлекательный.

Есть еще один вариант нанесения рисунка на фольгированный текстолит. Рисуется на прозрачной бумаге (калька) рисунок, далее аккуратно вырезается лезвием бритвы. Накладывается на текстолит и обрабатывается лаком. Короче говоря, как трафарет.

После того как лак засохнет, готовим раствор хлорного железа, для травления печатной платы, купить можно в любом радиомагазине. Как разводить раствор, написано на баночке, я обычно это делаю на глаз.

Все, опускаю плату в раствор и зубной щеткой потираю плату.

Через некоторое время, плату нужно вынуть из раствора хлорного железа и промыть в теплой воде.

Дорожки лучше облудить припоем, иначе медь очень хорошо окисляется. Далее впаиваем детали, вот и все, печатная плата в домашних условиях готова.

Вот, получилась простая двухсторонняя печатная плата для автомобильного усилителя.

Несколько лет назад я решил узнать, насколько дёшево можно сделать самому усилитель Д-класса аудиофильского качества. Тогда у меня получилось $523,43. Я смастерил достойный усилок, и статья на IEEE Spectrum всё ещё привлекает читателей и периодические вопросы о том, где можно достать запчасти.

Сожалею, но основные компоненты уже давно исчезли. Поэтому я направлял всех страждущих к наборам от Class D Audio, DIY Class D и Ghent Audio. И пару месяцев назад мне вдруг захотелось проверить, насколько лучше у меня получится сделать усилок сейчас, почти десять лет спустя. Часть мотивации возникла из-за ежегодных списков лучших стерео усилителей с сайта The Master Switch. В списке доминируют усилители стоимостью от $1000 (и десять из них стоят более $2000).

Модные аудио прибамбасы – моя слабость. Но давайте уже отложим в сторону чековую книжку и достанем паяльник. Если вы обладаете базовыми навыками пайки и работы с инструментами – сможете просверлить отверстия в алюминиевом листе? – вы может сделать высококачественное оборудование гораздо дешевле.

Вкратце, усилитель Д-класса работает, преобразуя аналоговый сигнал в переменную последовательность квадратных импульсов фиксированной амплитуды. Эти импульсы включают и выключают транзисторы, а выход транзисторов преобразуется обратно в аналоговый сигнал, более громкий. Когда я писал свою первую статью, аудиоустройства Д-класса были сравнительно новыми, и аудиофилы спорили по поводу того, могут ли они звучать так же хорошо, как устройства класса АБ или А.

Сейчас уже никто не спорит по этому поводу. На рынке представлено множество усилителей класса Д, и лучшие из них доминируют в верхних позициях списков.

Разработка и создание усилителя Д-класса – предприятие, достойное похвалы. Если вы решите пойти таким путём, я отдаю вам честь и предлагаю начать с прекрасной статьи Цезаря Чирилы на сайте All About Circuits. Но если всё, что вы хотите – это максимальное соотношение качества к цене, лучшей стратегией будет тщательно выбрать модуль усилителя и другие компоненты из огромного количества готовых вариантов. Именно это я и сделал. Не стоит благодарности.

Усилитель состоит из двух базовых компонент: источник питания и схема. После пары недель исследований и оценок я остановился на схеме EAUMT-0050-2-A усилителя Д-класса от 3e Audio, компании из Шэньчжэня. Она основана на прекрасном чипе усилителя от Texas Instruments, TPA3250, хорошо показавшем себя в сравнении с усилителями Д-класса, собранными из отдельных компонентов.

TPA3250 может работать с динамиками на 8 Ом или 4 Ом, а его эффективность составляет 92%, согласно данным от TI. Он может принимать симметричные входные сигналы (часто используемые в музыкальных студиях и других профессиональных вариантах применения) или односторонние (обычно используемые в потребительских аппаратах).

Музыкальная композиция: усилитель (вверху) использует коннекторы XLR (слева на фото) для ввода сигнала, типичные для профессиональной аппаратуры. Внутри его главные части – это трансформатор от AnTek Products Corp. (второй сверху), плата выпрямителя от Xkitz Electronics (третья сверху) и модуль усилителя от 3e Audio (внизу) на основе Texas Instruments TPA3250.

Нужно отнестись к этому критически и понять, что услышать разницу между THD+N в 0,0025% и 0,005% невозможно. Суть в том, что звуковая система, состоящая из усилителя на основе платы 3e стоимостью в $49, вместе с хорошим ЦАП и предусилителем может выдавать звук, сравнимый с high-end усилителем.

В качестве источника питания рекомендую нерегулируемый предназначенный для аудио источник от Xkitz Electronics, модели XAPS-500W ($30). На него следует подать ток 22 В от 200 ВА трансформатора от AnTek Products Corp., модели AS-2222 ($32). Если вы предпочитаете импульсный стабилизатор напряжения вместо линейного, прекрасным выбором станет SMPS300RS от Connex Electronic ($65, вместе с трансформатором). Если хотите сэкономить, на AliExpress есть плата выпрямителя HPOO всего за $15. На другом конце шкалы есть модуль Eltim PS-UN63RQ за €119. Доставка его в США обойдётся в дополнительные €81, поэтому для жителей Америки это не вариант (по ссылке представлен полный список запчастей).

Закончив с усилителем, я подключил его к 30-летним трёхканальным колонкам от Panasonic, которые я часто использую для проверок. Раздавшийся из них звук оказался таким классным, что я был поражён. За всё время я слушал через эти колонки штук 15 различных усилителей, включая ламповые стоимостью вплоть до $1200. Ни у одного из них не было такой чёткости звука и такого точного, детального, и вместе с тем плавного воспроизведения, как у модуля от 3e вместе с источником питания от Xkitz. По моему опыту, найти идеальный баланс точности, плотности басов и общей теплоты звука может очень малое количество усилителей. И данному усилителю это удалось.

Общая стоимость составила $259,01. Чуть больше половины стоимости предыдущего усилителя, выдававшего при этом звук похуже, построенного мною десять лет назад. В эту сумму входит $37,50 за профессиональную покраску корпуса порошковой краской. И я не рекомендую пропускать этот шаг, если только вы не профессионал в покраске алюминия. Усилитель класса high-end должен и выглядеть соответственно. Но, возможно, об этом можно будет как-нибудь поспорить.

В этой подборке собраны схемы усилителей звука построенных на базе широко известных интегральных микросхем. Первая в статье конструкция представляет собой очень легкую схему УНЧ на LM386 с низким напряжением питания. LM386 от компании Texas Instruments — это усилитель мощности, предназначенный для использования в низковольтных потребительских устройствах.

Схемы усилителей звука низкого напряжения

Микросхема обеспечивает коэффициент усиления 20 при небольшом количестве задействованных внешних компонентов. Добавление резистора и конденсатора между выводами 1 и 8 увеличит коэффициент усиления до любого значения от 20 до 200.

LM386 работает с напряжением от 4 В до 12 В, при этом имеет низкий ток покоя 4 мА. Интегральная схема способна обеспечить усиление по напряжению от 20 до 200. Она также может работать от батареи. Чип поставляется в корпусах разного размера.

Принципиальная электрическая схема

Схемы усилителей звука — необходимые компоненты

Схемы усилителя звука низкого напряжения. Файлы Gerber для печатной платы LM386

Схема усилителя мощностью 100 Вт

Схемы усилителей звука мощностью 100 Вт разработаны с применением микросхемы TDA7294 DMOS. Для получения громкого и глубокого звука мы используем схемы усилителей с более высокой мощностью. Следующая в статье конструкция усилка даст вам лучший результат в 100 ватт от двухполярного источника питания 35 В.

Представленная здесь схема 100-ваттного усилителя звука проста в разработке и имеет опции отключения звука/режима ожидания. Кроме этого, TDA7294 обладает очень низким уровнем искажений, малым уровнем шума, снабжена защитой от короткого замыкания на выходе.

Также, в чипе предусмотрена функцию теплового отключения в случае превышения температурной составляющей в выходном каскаде. Для усилителей звука предназначенных для работы в диапазоне 100 ватт, как правило требуется много силовых транзисторов в оконечном каскаде, здесь же, всего одна микросхема TDA7294V дает 100 ватт на выходе без каких-либо сложных компонентов.

Микросхема TDA7294

TDA7294 — это интегральная схема, поставляется в 15-ваттном монолитном корпусе. Она предназначена для использования в качестве усилителя звука класса AB в устройствах Hi-Fi. Микросхема имеет очень высокий диапазон рабочего напряжения +/- 40 В и большую выходную мощность.

Сведения о выводах микросхемы

Принципиальная электрическая схема

Необходимые компоненты (спецификация)

Печатная плата усилителя мощностью 100 Вт. 100-Watt-Amplifier-Circuit-Gerber

Схема усилителя звука мощностью 10 Вт

Простые схемы усилителей звука мощностью 10 Вт, разработанные с использованием микросхемы LM1875, способны управлять динамиком 8 Ом и обеспечивать выходную мощность 10 Вт. Также, системы с более низким уровнем выходной мощности звука могут использовать эту схему усилителя звука, для этого требуется несколько внешних компонентов и небольшая печатная плата.

LM1875 — это монолитный усилитель мощности с очень низким уровнем искажений, данная микросхема легко выдает до 30 Вт мощности при использовании напряжения смещения 30 В. Имеет тепловую защиту и внутренние выходные защитные диоды. Поставляется в упаковке ТО-220.

Принципиальная электрическая схема

Необходимые компоненты

Микросхема усилителя звука LM1875
Громкоговоритель 8 Ом
Резистор 82кОм = 2
Резистор 4,3 кОм, по 10 Ом каждый
Конденсатор 4,7 мкФ, 1000 мкФ, 0,1 мкФ

Конструктивные данные

Микросхема LM1875 имеет всего пять контактов, здесь два — входные, один — выходной, а оставшиеся два — для смещения. Принцип работы у нее такой: входной аудио сигнал подается на неинвертирующий входной вывод. Инвертирующая входная клемма подключается между резистором обратной связи R3 и заземлением через элементы R2, C1.

Распиновка микросхемы LM1875

В этом случае, используя схему усилителя звука мы рассчитываем получить выходную мощность только 10 Вт, поэтому мы подключили на выходе громкоговоритель 8 Ом и подали напряжение +9 В в качестве источника смещения. Усиленный аудиовыход подается в динамик через конденсатор C3.

ИС LM1875 обеспечивает низкий уровень искажений даже при высоких значениях выходной мощности. Она также имеет высокое усиление и быструю скорость нарастания. Эта ИС обеспечивает большой размах выходного напряжения, поэтому динамик может хорошо реагировать на выходной аудио сигнал.

Представленная здесь схема усилителя звука мощностью 10 Вт, обеспечивает стабильную работу с внутренней компенсацией при коэффициенте усиления 10 или более.

Как сделать усилитель звука?

На первоначальном этапе работы по созданию усилителя, вам необходимо найти инструменты и купить комплектующие детали. Схема усилителя изготавливается на печатной плате при помощи паяльника. Для создания микросхем используйте специальные паяльные станции, которые можно купить в магазине. Использование печатной платы позволяет сделать устройство компактным и удобным в эксплуатации.

Усилитель звуковых частот

Не забывайте об особенностях компактных одноканальных усилителей на основе микросхем серий TDA, основным из которых является выделение большого количества тепла. Поэтому постарайтесь при внутреннем устройстве усилителя, исключить соприкосновение микросхемы с другими деталями. Для дополнительного охлаждения усилителя, рекомендуется использовать радиаторную решётку для отвода тепла. Размер решётки зависит от модели микросхемы и мощности усилителя. Заранее спланируйте место для теплоотвода в корпусе усилителя.
Ещё одной особенностью самостоятельного изготовления усилителя звука, является низкое потребление энергии. Это в свою очередь позволяет использовать усилитель в автомобиле подключив его к аккумулятору или в дороге, используя питание от батареи. Упрощённые модели усилителя, требуют напряжения тока всего лишь в 3 вольта.

Основные элементы усилителя

Если вы начинающий радиолюбитель, то для более удобной работы, рекомендуем вам воспользоваться специальной компьютерной программой — Sprint Layout. С помощью этой программы вы сможете самостоятельно создавать и просматривать схемы на компьютере. Учтите, что создание собственной схемы имеет смысл, только в том случаи если вы имеете достаточный опыт и знания. Если вы неопытный радиолюбитель, то пользуйтесь уже готовыми и проверенными схемами.

Ниже мы приведём схемы и описания разных вариантов усилителя звука:

Усилитель звука для наушников

Усилитель звука для портативных наушников обладает не большой мощностью, но потребляет очень мало энергии. Это немаловажный фактор для мобильных усилителей которые питаются от батареек. Также на устройство можно поместить разъём, для питания от сети через адаптер 3 вольта.

Самодельный усилитель для наушников

Для изготовления усилителя для наушников вам понадобятся:

Микросхема TDA2822 или аналог KA2209.
Схема сборки усилителя.
Конденсаторы 100 мкФ 4 штуки.
Гнездо для штекера наушников.
Разъём для адаптера.
Примерно 30 сантиметров медного провода.
Теплоотводящий элемент (для закрытого корпуса).

Схема усилителя звука для наушников

Усилитель изготавливается на печатной плате или навесным монтажом. Не используйте в данном виде усилителя импульсный трансформатор, поскольку он может создавать помехи. После изготовления, данный усилитель способен обеспечить мощный и приятный звук с телефона, плеера иди планшета.
Ещё с одним вариантом самодельного усилителя для наушников, вы можете ознакомится в видеоролике:

Усилитель звука для ноутбука

Усилитель для ноутбука собирается в тех случаях, если мощности встроенных в него динамиков не хватает для нормального прослушивания, или если динамики вышли из строя. Усилитель должен быть рассчитан на внешние динамики до 2 ватт и сопротивление обмоток до 4 Ом.

Усилитель звука для ноутбука

Для сборки усилителя вам потребуются:

Печатная плата.
Микросхема TDA 7231.
Блок питания на 9 вольт.
Корпус для размещения компонентов.
Конденсатор неполярный 0,1 мкФ — 2 штуки.
Конденсатор полярный 100 мкФ — 1 штука.
Конденсатор полярный 220 мкФ — 1 штука.
Конденсатор полярный 470 мкФ — 1 штука.
Резистор постоянный 10 Ком — 1 штука.
Резистор постоянный 4,7 Ом — 1 штука.
Выключатель двухпозиционный — 1 штука.
Гнездо для входа на громкоговоритель — 1 штука.

Схема усилителя звука для ноутбука

Порядок сборки определяется самостоятельно в зависимости от схемы. Радиатор охлаждения должен быть такого размера, чтобы рабочая температура внутри корпуса усилителя не превышала 50 градусов по Цельсию. Если вы планируете использовать устройство вне помещения, то для него необходимо изготовить корпус с отверстиями для циркуляции воздуха. Для корпуса можно использовать пластиковый контейнер или пластмассовые коробки из под старой радиоаппаратуры.
Визуальную инструкцию вы можете посмотреть в видеоролике:

Усилитель звука для автомагнитолы

Данный усилитель для автомагнитолы собран на микросхеме TDA8569Q, схема не сложная и очень распространённая.

Усилитель звука для автомагнитолы

Микросхема имеет следующие заявленные характеристики:

Для использования в автомобиле, к схеме необходимо добавить фильтр от помех, которые создаются генератором и системой зажигания. Микросхема также имеет защиту от короткого замыкания на выходе и перегрева.

Схема усилителя звука для автомагнитолы

Сверяясь с представленной схемой произведите закупку необходимых компонентов. Далее нарисуйте печатную плату и просверлите в ней отверстия. После этого протравите плату хлорным железом. В заключении лудим и начинаем припаивать компоненты микросхемы. Учтите что дорожки питания лучше покрыть более толстым слоем припоя, чтобы не было просадок по питанию.
На микросхему нужно установить радиатор или организовать активное охлаждение с помощью куллера, иначе при повышенной громкости усилитель будет перегреваться.
После сборки микросхемы, необходимо изготовить фильтр для питания по приведённой ниже схеме:

Схема фильтра от помех

Усилитель звука на транзисторах

В качестве схемы для транзисторного усилителя используйте схему приведённую ниже:

Схема транзисторного усилителя звука

Схема хоть и старая но имеет массу поклонников, по следующим причинам:

Упрощённый монтаж из-за малого количества элементов.
Нет необходимости перебирать транзисторы в комплементарные пары.
10 ватт мощности, с запасом хватает для жилых комнат.
Хорошая совместимость с новыми звуковыми картами и проигрывателями.
Отличное качество звука.

Начните сборку усилителя с питания. Разделите два канала для стерео двумя вторичными обмотками идущими от одного трансформатора. На макете сделайте мосты на диодах Шоттки для выпрямителя. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме, мощности 2 Вт будет достаточно.

Усилитель на транзисторах

Корпус усилителя звука на транзисторах

Примерная стоимость расходных материалов для транзисторного усилителя звука:

Конденсаторы фильтра 4 штуки — 2700 рублей.
Трансформатор — 2200 рублей.
Радиаторы — 1800 рублей.
Выходные транзисторы — 6-8 штук 900 рублей.
Мелкие элементы (резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды) около — 2000 рублей.
Разъёмы — 600 рублей.
Оргстекло — 650 рублей.
Краска — 250 рублей.
Плата, провода, припой около — 1000 рублей

В итоге получается сумма — 12100 рублей.
Также вы можете посмотреть видеоролик по сборке усилителя на германиевых транзисторах:

Ламповый усилитель звука

Схема простого лампового усилителя состоит из двух каскадов — предварительный усилитель на 6Н23П и усилитель мощности на 6П14П.

Схема лампового усилителя

Как видно из схемы, оба каскада работают в триодном включении, а анодный ток ламп близок предельному. Токи выстраиваются катодными резисторами — 3мА для входной и 50мА для выходной лампы.
Детали используемые для лампового усилителя должны быть новыми и высокого качества. Допустимое отклонение номиналов резисторов может составлять плюс-минус 20%, а ёмкости всех конденсаторов можно увеличить в 2-3 раза.
Фильтрующие конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не меньше 350 вольт. На такое же напряжение должен быть рассчитан и межкаскадный конденсатор. Трансформаторы для усилителя могут быть обычными — ТВ31-9 или более современный аналог — TWSE-6.

Ламповый усилитель звука

Классификация усилителей звука

Чтобы вы могли определить к какому классу усилителей звука принадлежит собранное вами устройство, ознакомьтесь с приведённой ниже классификацией УМЗЧ :

Усилитель класса А

- Класс А — усилители этого класса работают без отсечки сигнала на линейном участке вольтамперной характеристики усилительных элементов, что обеспечивает минимум нелинейных искажений. Но за это приходится расплачиваться большим размером усилителя и огромной потребляемой мощность. КПД усилителя класса А составляет всего лишь 15-30%. К данному классу относят ламповые и транзисторные усилители.
Усилитель класса В
- - Класс В — усилители класса В работают с отсечкой сигнала 90 градусов. Для режима такой работы используется двухтактная схема, в ней каждая часть усиливает свою половину сигнала. Основной минус усилителей класса В, это искажения сигнала по причине ступенчатого перехода одной полуволны к другой. Плюсом данного класса усилителей считают высокий КПД, иногда достигающий 70%. Но не смотря на высокую производительность, современных моделей усилителя класса В, вы не встретите на прилавках.
  Усилитель класса АВ
  - - Класс АВ — это попытка объединения усилителей описанных выше классов, с целью добиться отсутствия искажений сигнала и высокого коэффициента полезного действия.
    Усилитель класса Н
    
    Усилитель класса D
    
    В заключении хотелось бы сказать, что занятие радиоэлектроникой требуют большого объёма знаний и опыта, которые приобретаются в течении длительного времени. Поэтому, если у вас что-то не получилось, не расстраивайтесь, подкрепляйте свои знания из других источников и пробуйте снова!
    
    Виды антенн для телевизоров. Какая антенна лучше для цифрового ТВ (DVB-T2). Примеры самодельных антенн: из банок, Харченко, из кабеля, спутниковые, дельта, зиг-заг.
    
    Принцип действия металлоискателей, сборка своими руками. Виды схемотехники металлодетекторов. Устройство, примеры схем типа Пират. Подводный металлоискатель
    
    Читайте также: