Г. НЮХТИЛИН, г. Ковров Владимирской обл.

Миниатюрный двухканальный усилитель, по виду напоминающий USB флеш-накопитель (в просторечии — флешка), может быть полезен при проверке акустической системы от звуковой карты ПК или для громкоговорящего воспроизведения музыки или речи, когда под рукой не оказывается усилителя хотя бы небольшой мощности. В остальных случаях полезно встраивать УМЗЧ необходимой мощности непосредственно в АС, тем самым иметь возможность оптимально согласовать усилитель и громкоговоритель .

своей статье хочу развить тему построения усилителей 34 с питанием от USB-порта персонального компьютера (ПК), описанных в [1] и [2].

Предлагаю два варианта усилителя. Оба варианта оборудованы USB-вил-кой для питания, гнёздами под "мини-джек" для подключения громкоговорителей, штекерами "мини-джек" для подачи входного сигнала 34 со звуковой карты ПК. Внешне они напоминают USB-флеш-накопитель. Такой усилитель можно всегда носить с собой в кармане и использовать на любом компьютере. Усилители рассчитаны на подключение достаточно чувствительных (90 дБ и выше) громкоговорителей малой и средней мощности сопротивлением не менее 4 Ом.

В миниатюрной конструкции применена микросхема КА2209 фирмы Samsung, выполненная в корпусе DIP-8 и представляющая собой двухканальный усилитель мощности, предназначенный для аппаратуры с питанием от гальванических батарей. В микросхему встроены защита выхода от короткого замыкания в нагрузке и теплозащита. Для получения максимальной выходной мощности нет необходимости устанавливать микросхему на теплоотвод. Полные аналоги указанной микросхемы — NJM2073 (New Japan Radio), L272M, L2722, TDA2822M и TDA2822D (SGS-Thomson), U2822B и U2823B (Telefunken).

Принципиальная схема первого варианта усилителя представлена на рис. 1.

Основные технические характеристики (на один канал)

Номинальная выходная мощность, Вт.....................0,4

Коэффициент гармоник, % .......0,2

Коэффициент усиления, дБ .......62

Полоса рабочих частот, Гц . .30... 18000

Напряжение питания, В ............5

Ток покоя, мА .....................9

Номинальное сопротивление нагрузки, Ом ...............4

Использовано типовое включение микросхемы ([3], Fig. 2), но добавлены резисторы R1—R4 и конденсаторы 01, 02.

Делитель напряжения R1R3 (R2R4) уменьшает сигнал со звуковой карты ПК до 20 мВ, конденсаторы 01, 02 и 07, 08 предотвращают самовозбуждение усилителя, конденсаторы 05, 06 — разделительные, цепь L1C9 защищает от помех по питанию из ПК.

Все детали, кроме штекера ХР1, размещены на печатной плате из фольги-рованного текстолита толщиной 1 мм. Чертёж платы (со сторон печатных проводников и деталей) представлен на рис. 2.

Резисторы — МЛТ-0,125; оксидные конденсаторы — импортные, остальные — КМ, К10-17 или любые малогабаритные.

Разъёмы — ХР1 — штекер "мини-джек" диаметром 3,5 мм; XS1 — гнездо под такой штекер; ХР2 — вилка USB-A. Дроссель L1 — готовый ДМ-0,1-80. Его индуктивность не критична, она может быть в пределах 40...80 мкГн. При самостоятельном изготовлении наматывают виток к витку провод ПЭЛ диаметром 0,1 мм на всю длину феррито-вого подстроечника диаметром 2 и длиной 12 мм от контурных катушек радиоприёмников. Витки закрепляют клеем.

Схема второго варианта усилителя представлена на рис. 3. Здесь микросхема включена по мостовой схеме ([3], Fig. 3). В этом случае номинальная выходная мощность составляет 0,8 Вт, но усилитель получается одноканаль-ным и нужно собрать два одинаковых канала. Резисторы R1—R4 добавлены для снижения уровня сигнала.

Выводы 1 и 3 микросхем шунтированы конденсаторами С5, С6 для предотвращения самовозбуждения усилителя. В [3] и в других источниках для этого выход каждого плеча моста соединён через RC-цепь с общим проводом. Однако такая схема и манипуляции с номиналами этих элементов не смогли предотвратить самовозбуждение; микросхема начинала греться. Представленное на рис. 3 схемное решение сняло эту проблему. Если усилитель всё же возбуждается, параллельно резисторам R3, R4 нужно установить конденсаторы ёмкостью 50...200 пФ; для них на плате предусмотрены контактные площадки.

Цепь L1C7 служит тем же целям, что и в первом варианте.

Все детали, кроме штекера ХР1, размещены на печатной плате из фольги-рованного текстолита толщиной 1 мм. Чертёж платы и расположение деталей представлены на рис. 4.

Единственная перемычка на плате выполнена изолированным проводом диаметром 0,5 мм. Для второго устройства применяют детали тех же типов и марок, что и в первом варианте.

Так как для подключения громкоговорителя в мостовой схеме не нужен общий провод, в гнёздах XS1 и XS2 используются только по два сигнальных контакта.

У USB-вилки перед монтажом удаляют два средних контакта, а выводы двух крайних изгибают для попадания в соответствующие отверстия на плате. Вилку устанавливают металлическими лапками в два пропила, сделанные ножовочным полотном толщиной 0,8...0,9 мм, а две выступающие бобышки диаметром 1,4 мм на пластиковом корпусе должны попасть в отверстия диаметром 1,5 мм на плате (см. рис. 5). Лапки и остальную часть экрана вилки тщательно припаивают к плате по всей длине прилегания, чтобы обеспечить механическую прочность соединения. Штекер ХР1 вынесен из корпуса усилителя на гибком шнуре, длина которого зависит от взаимного расположения линейного выхода звуковой карты и разъёмов USB на корпусе ПК. Можно использовать штекер со шнуром от дешёвых китайских головных телефонов.

Плату размещают в корпусе от выключателя ночника, монтируемого на проводе. Обе половинки корпуса дорабатывают: удаляют мешающие монтажу крепёжные бобышки, подготавливают места под выход шнура, USB-вилку и отверстия под гнёзда "мини-джек" для подключения АС. После размещения платы половинки корпуса склеивают. Для придания эстетичного вида корпус красят в чёрный цвет маркером для DVD.

Фото усилителей без крышек представлены на рис. 6 и рис. 7.

В заключение следует напомнить, что в интерфейсе USB 1.0 / USB 2.0 по цепи Vbus (5 В) допускается максимальный ток 0,5 А, так что суммарный ток, потребляемый устройствами с питанием от разъёма USB, не должен превышать этого значения. Иначе может сгореть предохранитель на материнской плате компьютера.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рубан А. АС для ноутбука с питанием от USB-порта. — Радио, 2006, № 7, с. 18, 19.

2. Сапожников М. Усилители для головных телефонов с питанием через разъём USB компьютера. — Радио, 2010, № 6, с. 14.

3. Микросхема КА2209. — http://www.datasheetcatalog.com/

Журнал Радио №8 2011г http://www.radio.ru/