Amp56 - Amplificatore cuffie - Headphone amplifier

FIGURA 1: Amp56 con SENNHEISER HD 201

Introduzione

Il seguente progetto è un amplificatore per cuffie a batteria che rappresenta una miglioria del precedente amplificatore SbombAmp 1.1 che si trova pubblicato su questo blog al seguente link: https://tecjams.blogspot.it/2012/11/sbomb-amp-1.html. 

Raccomandazioni

Come sempre quando si parla di amplificazione audio per cuffie si raccomanda di non esagerare con il volume e di utilizzare un amplificatore di questo tipo solo quando necessario, cioè quando si ha a che fare con una scarsa qualità audio e un volume che non raggiunge un livello di ascolto accettabile. Ascoltare musica con un volume troppo elevato comporta danni all'udito a breve, medio o lungo termine. Quindi se ne raccomanda un uso responsabile. 

Descrizione del progetto

Lo schema elettrico riportato in figura 2 rappresenta una tipica applicazione dell'integrato ne5532 della Texas Instruments, che vede l'operazionale in configurazione non invertente.

Figura 2: schema elettrico per entrambi i canali più alimentazione duale.

Come si nota in figura l'alimentazione necessaria per un corretto funzionamento è di tipo duale e viene realizzata tramite i due condensatori elettrolitici C5 e C6 e le resistenze R8 ed R9 che dimezzano esattamente il valore di tensione in due, in tal modo ai piedini 8 e 4 dell'integrato si avranno rispettivamente +9 V e -9 V.

In ingresso sono posti due condensatori a film di policarbonato metallizzato (MKC) da 0,56 uF, da qui il nome Amp 56. Questi condensatori insieme alle resistenze R1 e R4 da 100K creano un filtro RC passa alto con una frequenza di taglio pari a 2,84 Hz, in particolare:

Ft = 1/(2*pi*RC) = 1/(2 * 3,14 * 100*10^3 * 560*10^-9)= 2,84 Hz

Con una scelta di questo tipo il contributo alle basse frequenze del segnale di ingresso viene enfatizzato e all'ascolto in cuffia la presenza di bassi molto corposi è evidente. Inizialmente erano stati montati condensatori ceramici da 100 nF che con la stessa R da 100k generavano una F di taglio pari a circa 15 Hz del tutto accettabile in termini di suono. Quindi la scelta dei 560 nF è relativa ad un gusto personale di ascolto. 

Il guadagno dell'amplificatore per entrambi i canali è dato da:

Gain R= 1+(R6/R5)= 3,12

Gain L= 1+(R3/R2)= 3,12

I guadagni per entrambi i canali sono ovviamente uguali. 

In uscita sono stati inseriti due condensatori elettrolitici C3 e C4 da 470 uF 16 Volt che bloccano eventuali componenti in continua che possono danneggiare le cuffie in uscita. La resistenza di polarizzazione del Led è di 1k e 1/2 watt in quanto si è scelto un led giallo con tensione di soglia di 2.2 Volt e una corrente nominale di 15mA, in formule:

Rled= (18-2.2)V/(15*10^-3)A = 1053 Ohm

I watt dissipati da questa resistenza da 1053 Ohm con 15mA (valore matematico no commerciale) sono 0.236 W cioè 236 mW. In questo caso teorico siamo al limite del funzionamento se consideriamo un valore in watt dissipabili di 250mW. Commercialmente abbiamo a disposizione un valore di 1000 Ohm e i watt dissipati con questo valore resistivo commerciale sono 249mW in quanto la corrente sale a 15,8 mA, scegliamo quindi una resistenza da 1k ohm con 500mW dissipabili per restare in un range di funzionamento sicuro (1/2 watt).

I pin IN_R e IN_GND_R sono l'ingresso e la massa del canale R, i pin IN_L e IN_GND_L sono l'ingresso e la massa del canale L. Questi ingressi condividono la stessa massa (un unico pin nel jack) e vanno saldati al jack femmina di ingresso da 3,5 mm che ha appunto 3 pin : R, L e massa.

I pin OUT_R e OUT_GND_R sono l'uscita e la massa del canale R, i pin OUT_L e OUT_GND_L sono l'uscita e la massa del canale L. Queste uscite, come per gli ingressi, condividono la stessa massa sul jack e vanno saldati ai tre pin R,L e massa del jack femmina da 3,5 mm di uscita.

Si raccomanda di far convergere tutte la masse ad una stella di massa, cioè in un unico punto e poi di portare quel punto al nodo GND che si trova tra le due resistenze R8 ed R9, che è appunto il riferimento di massa. Poi portare questo riferimento di massa al contenitore metallico.

L'alimentazione è realizzata da due batterie da 9 volt poste in serie per ottenere 18 volt, il verso di polarizzazione una volta collegate in serie è il seguente: il positivo al 18 (sullo schema) ed il negativo allo 0 (sullo schema). Il micro interruttore connette/disconnette l'alimentazione dalla parte del positivo dei 18 volt.

Elenco componenti

C1        0.56 uF     MKP
C2        0.56 uF     MKP
C3        470 uF 16V  Elettrolitico
C4        470 uF 16V  Elettrolitico
C5        220 uF 25V  Elettrolitico
C6        220 uF 25V Elettrolitico
C7        2200 uF 25VElettrolitico
IC1       NE5532   DIL08   Dual Operational Amplifier
LED     standard giallo
R1        100k  1/4 Watt
R2        4.7k   1/4 Watt
R3        10k    1/4 Watt
R4        100k  1/4 Watt
R5        4.7k   1/4 Watt
R6        10k    1/4 Watt
R7        1k      1/2 Watt
R8        4.7k   1/4 Watt
R9        4.7k   1/4 Watt
2xJack femmina da 3.5mm
2xClip batteria 9 volt
Micro interruttore
Contenitore metallico

Note: l'unica resistenza da 1/2 Watt è la R7 fare attenzione a questo valore.

Realizzazione

Il cablaggio è stato realizzato in aria vista la semplicità del circuito. 

Conclusioni

Questo amplificatore è stato realizzato testandolo su cuffie da 24 ohm di impedenza e il guadagno, che può sembrare basso, è stato regolato secondo i gusti personali di ascolto per ottenere un suono più ricco e con un volume di ascolto medio. Non si riscontrano fenomeni di saturazione nemmeno al massimo del volume vista l'alimentazione a 18 volt. In definitiva nonostante la semplicità del circuito l'amplificatore suona molto bene soprattutto nella parte bassa dello spettro sottolineandone le sfumature.

Alessandro