СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

   Главная - Аудио - Плата усилителя для наушников: сильные и слабые стороны (обзор)

Плата усилителя для наушников: сильные и слабые стороны (обзор)

Предисловие

В продаже имеется множество усилителей для наушников. Эти устройства могут быть предназначены как для собственно усиления сигнала, так и для его тональной коррекции (подъём/снижение низких и/или высоких частот и т.п.).

Устройства эти - полезные, но часто они стоят не вполне адекватных денег.

В этой статье разберёмся в сильных и слабых сторонах очень недорогой готовой платы усилителя для наушников с Алиэкспресс.

Оглавление

1. Плата усилителя для наушников - конструкция, характеристики и схемотехника
 

2. Тест платы усилителя для наушников
 

3. Окончательный диагноз

Плата усилителя для наушников - конструкция, характеристики и схемотехника

Плата усилителя для наушников содержит все необходимые компоненты усилителя, кроме питания. О питании придётся позаботиться отдельно.

На верхней стороне платы расположены: главный чип усилителя (заявлен MAX4410 фирмы Maxim), стабилизатор питания (AMS1117) на 3.3 В, необходимые разъёмы и обвязка.

Слева расположен сдвоенный переменный резистор регулировки громкости (2*10 K), совмещённый с выключателем питания.

Здесь надо отметить, что на главном чипе нет никакой маркировки. Возможно, что изготовитель её затёр; но более вероятны другие версии: либо этот чип изготовлен по лицензии компании Maxim каким-либо китайским чипмейкером, либо является его функциональным аналогом. Если изготовлен по лицензии, то это ещё более-менее ничего; а если является функциональным аналогом - то хуже, поскольку внутренняя схема может быть попроще, а качество - похуже. Но будем надеяться на лучшее.

Кстати, приведём здесь основные технические характеристики чипа MAX4410:

Максимальная выходная мощность: 80 мВт (16 Ом);

Нелинейные искажения + шум: 0.003%;

Напряжение питания: 1.8 - 3.6 В.

Со всеми характеристиками полностью можно ознакомиться в datasheet MAX4410.

Особое внимание в характеристиках следует обратить на максимально-допустимое напряжение питания: оно составляет 3.6 В, в то время, как максимальное напряжение полностью заряженного литий-ионного аккумулятора составляет 4.2 В. То есть, напрямую питать чип усилителя от литиевого аккумулятора нельзя; и потому стабилизатор напряжения на 3.3 В там установлен очень кстати.

Для подключения наушников к выходу усилителя на плату напаян разъём 3.5 мм; а задачу "как подключать вход" производитель любезно свалил на пользователя. На плате есть прямоугольные разъёмчики для подключения входного сигнала и питания, но кабелей под эти разъёмчики в комплект платы не положили. То есть, придётся либо самому добывать разъёмы и паять кабели; либо же припаивать нужные кабели прямо к контактам на плате (это проще, и именно это и будет сделано).

Для порядка посмотрим на обратную сторону платы:

Здесь с чувством глубокого удовлетворения отметим, что почти всё свободное место занято проводником земли. Это полезно для уменьшения влияния помех и наводок "по воздуху".

Из особенностей схемотехники усилителя надо отметить, что микросхема усилителя имеет два канала, работающих в режиме операционного усилителя по инвертирующей схеме с резистором на входе 1 кОм и резистором обратной связи 10 кОм. Итого, расчётный коэффициент усиления составляет ровно 10.

К возможным недостаткам такой схемы надо отнести её низкое входное сопротивление (1 кОм), что может искажать кривую регулировки громкости и АЧХ усилителя, так как вход собственно усилителя подключен к среднему контакту переменного резистора, управляющего громкостью, без буферных каскадов. В результате при изменении громкости изменятся и эквивалентное сопротивление входной цепи, что изменяет её постоянную времени, и, соответственно, АЧХ в области нижних частот.

По этой же причине изменяется и форма кривой регулировки громкости (но не факт, что оба этих эффекта будут заметны для слушателя).

В заключение этой главы надо отметить, что тестируемая плата усилителя для наушников предназначена только для усиления звука, регулировки тембра здесь нет. В связи с этим лучше всего применять усилитель с теми устройствами, которые имеют собственную регулировку тембра или эквалайзер.

Тест платы усилителя для наушников

В тесте проверим характеристики аудио-тракта платы усилителя для наушников и её потребление - это важно при питании платы от аккумулятора.

Начнём с проверки характеристик. Характеристики проверялись с помощью программы RMAA, в качестве источника сигнала выступал смартфон с заранее проверенной "плоской" АЧХ в диапазоне 15 Гц - 18 кГц.

Регулировка громкости находилась в положении, обеспечивающем усиление сигнала в 2 раза.

АЧХ усилителя получилась весьма неплохой:

По кривым АЧХ видно, что расхождение в усилении каналов имеется, но оно находится на уровне около 0.1 дБ (приемлемо).

Остальные характеристики усилителя для наушников согласно программе RMAA - в следующей таблице:

Как можно видеть по данным этой таблицы, очень маловероятно, что на плате применён подлинный чип от компании Maxim.

Ещё здесь надо обратить внимание на один параметр, который, в какой-то мере, будет смягчающим вину производителя обстоятельством. Самый провальный параметр в таблице - это "Взаимопроникновение каналов", оценённый на уровне "Очень плохо"; но он как раз наименее заметен для пользователя.

И дело тут в чисто психологическом эффекте. Сам факт проникновения сигнала из канала в канал слушатель легко заметит; но при прослушивании реальных треков слушатель вряд ли сможет осознать, является ли это проблемой аппаратуры, или же "так и было задумано" исполнителем. :)
 

Потребление по питанию в состоянии покоя составило 5.2 мА (при напряжении источника питания 5 В). Это - небольшая величина, но при питании от автономного источника даже при таком потреблении надо не забывать выключать плату.

На холостом ходу отрицательное напряжение, формируемое чипом усилителя, в точности равно положительному напряжению его питания. Вероятно, при формировании отрицательного напряжения используется синхронное выпрямление; иначе бы из-за падения на выпрямительном диоде отрицательное напряжение оказалось бы меньше положительного.

Дополнительно касательно питания надо указать, что минимальное падение напряжения на стабилизаторе AMS1117 составило 1.1 В. В результате, если входное напряжение падает ниже, чем 4.4 В, то стабилизатор не может удерживать требуемое напряжение 3.3 В, выходит из режима стабилизации, и напряжение питания усилительного чипа тоже снижается. То есть, при питании от литий-ионного аккумулятора (номинальное напряжение 3.7 В, максимальное - 4.2 В) вместе со снижением напряжения питания будет снижаться и максимальная выходная мощность усилителя. Это - проблема, которую как-то придётся решать при конструировании автономных усилителей для наушников на основе этой платы (либо не решать, а согласиться на это снижение; ибо всё равно выходная мощность останется выше, чем у смартфонов и плееров без усилителя).

Теперь посмотрим на несколько осциллограмм, чтобы оценить особенности работы тестируемой платы усилителя для наушников.

1. Осциллограмма при питании 5 В и выходном сигнале, достигшем уровня клиппинга (нагрузка 16 Ом на каждый канал, частота 1 кГц):

Здесь надо обратить внимание, что на отрицательной полуволне клиппинг уже наступил, а на положительной - ещё нет. Это связано как раз с тем, что отрицательное питание получается преобразованием из положительного, и потому оно не может быть таким же "сильным", как и положительное (начинает просаживаться раньше).

"Бахрома" в нижней части отрицательной полуволны - это не самовозбуждение усилителя, а проникновение пульсаций преобразователя, формирующего отрицательное напряжения питания.

Выходная мощность в таком режиме составила 195 мВт на канал - намного больше обещанного в характеристиках чипа (а это - гораздо лучше, чем наоборот). Но длительное использование такого режима  не рекомендуется, т.к. это превышение предельно-допустимой мощности.

Но если этот режим использовать с наушниками импедансом не 16, а 32 Ом (которые встречаются гораздо чаще), то превышение допустимой мощности будет небольшим, и потому вряд ли вредным для чипа.

Теперь посмотрим, что при этом происходит на отрицательном плече питания (только переменная составляющая):

При таком масштабе на осциллограмме "бахрома" заметна ещё лучше.

Далее - осциллограмма пульсаций собственно преобразования (на отрицательном плече питания):

Осциллограф определил, что преобразование работает на частоте 444 кГц (частота - высокая; и это - хорошо).

В порядке эксперимента на плату усилителя было подано напряжение питания 3.7 В (номинальное для литиевых аккумуляторов). В результате напряжение питания усилительного чипа снизилось до ±2.6 В, а выходная мощность на канал упала до 105 мВт, что всё равно очень хорошо и превышает данные в характеристиках чипа. При нагрузке 32 Ом мощность на канал составила 68 мВт (что тоже одобряем).

В заключение можно добавить, что при максимальном положении регулировки громкости коэффициент усиления составил ровно 10 (как и было рассчитано изначально).

Окончательный диагноз

На плате усилителя для наушников установлен, определённо, не тот чип, который заявлен в характеристиках. А что Вы хотели, да ещё и за такие деньги?! Это же Китай! Хотя, как ни странно, на некоторых фотографиях, сделанных покупателями платы, присутствует чип с маркировкой MAX4410. Возможно, автору обзора просто не повезло.

Но вернёмся именно к протестированной плате.

Для аудиофилов такой усилитель точно не подойдёт. Но для общегражданских применений пользоваться этим усилителем можно и нужно!

К его достоинствам отнесём довольно высокую выходную мощность и высокий коэффициент усиления. Это позволит не только "вытянуть" до нормальной громкости тихие треки, но и даже прослушивать их в шумных помещениях.

Кроме того, можно похвалить частотную полосу усилителя: басы и верхи он не "задавит".

Для его питания можно использовать стандартное напряжение 5 В (сетевой адаптер или повербанк). Что касается питания напрямую от литиевого аккумулятора, то оно тоже возможно, но с потерей максимальной выходной мощности. В большинстве случаев потеря будет не критична, но случаи бывают разные.

К недостаткам усилителя в наибольшей степени можно отнести его комплектацию (точнее, полное отсутствие таковой). В комплекте нет не только кабелей для подключения входа и питания, но и даже банальной ручки для регулятора громкости.

Купить протестированную плату усилителя можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца (а также у многих других). Цена на дату обзора - около $3.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

  Ваш Доктор.
 09 апреля 2024 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них