Самодельный комбоусилитель

Изготовление кабинета

В 2008 году нам в голову пришла идея сделать самим комбоусилитель. Причин было несколько: самая первая, естесственно, нехватка наличных, но были и другие... Нам нужен был не гитарный или басовый комбоусилитель, как это обычно бывает, а универсальный кабинет с универсальным усилителем, способный воспроизводить как гитарный звук, так и звук микрофона. К тому же мы хотели иметь одно устройство для всех - то есть при выезде мы хотели иметь минимум необходимого оборудования для звучания (имеется ввиду не концертное выступление, а музицирование в узком кругу, для своих). В то время у нас была акустическая гитара с пьезодатчиком, электрогитара с цифровым процессором и микрофон. То есть усилитель должен был содержать в себе еще и микшер... Если вы попробуете найти подобные устройства, вы будете разочарованы. Таких почти нет. Действительно, "почти". У Ерасова (www.yerasov.ru) мы нашли подобное устройство. Оно называется универсальный комбоусилитель KEYamp R2 (есть еще модификация R3 — отличается мощьностью). Имеет три канала, двухполосную акустику... В принципе, нас бы оно вполне устроило, если бы не два "НО": во-первых оно довольно громоздкое (440х620х305 мм), а во-вторых — цена!... Может, еще какие есть — не знаю!

За основу проекта были взяты размеры ерасовского же комбоусилителя Repetitor R1-50w. При проектировании была проштудирована книга Г.С.Гендина "Конструирование и расчет радиолюбительских акустических систем". Некоторые рекомендации, касательно создания акустических систем были перенесены на наш проект. Например, изоляция передней несущей стенки (на которой крепится динамик) от боковых ограждающих стенок резиной. Также для изготовления была применена 19-тимиллиметровая фанера, а не ДСП или еще какой материал. Все соединения были проклеены специальным влагостойким клеем для дерева Titebond II Premium Wood Glue (сделано в США), что обеспечило им хорошую герметичность. В итоге после установки овального динамика Pioneer TS-A6990 8x6 дюймов китайского производства, мы получили почти hi-fi звук... (На фото видно, что сначала на динамике спереди закреплена декоративная панель, на дальнейших снимках ее нет — ее пришлось оторвать, потому что она страшно дребезжала, к тому же малюсенькие динамики на ней оказались фальшивыми; еще пришлось закрепить на герметик конденсатор на среднем динамике по той же причине; стойку на которой крепиться средний динамик от вибраций постоянно сворачивало — налили суперклей на крепежный винт с обратной стороны и закрутили от души...). По крайней мере, это акустическое оформление выжимает максимум из этого динамика. На некоторых снимках видно, что фанера растрескалась во врема обработки, но это все было замаскировано обтяжкой из кожезаменителя. Внутреннее заполнение — синтепон.

Электроника собрана в коробке из-под компьютерного блока питания (виден на последнем фото). В качестве микшера мы взяли 5-тиканальный Lilliput опять же Ерасова. Более подробно читайте далее.

В заключение добавлю — мы начали этот проект в надежде достигнуть две цели: сэкономить деньги и получить именно то, что нужно. Второй цели мы достигли полностью. Насчет первой цели можно сказать так: если есть увлечение, желание и некоторый фанатизм что ли в этом деле, то это то, что нужно. Если нет — лучше потратить деньги. По цене, конечно, получилось дешевле, но здесь не учтены время и силы, затраченные на реализацию проекта. Поэтому я бы не рекомендовал этим заниматься только из-за экономии. Большой выгоды не почувствуете.

Разметка деталей на листе фанеры. Разметка деталей на листе фанеры. Распил деталей электролобзиком.
Готовые детали. Сборка кабинета. Сборка кабинета.
Монтаж динамика. Монтаж динамика. Тестовое подключение.
Обработка ребер напильником. Обработка ребер напильником. Обработка ребер напильником.
Готовый кабинет. Обработка передней панели марганцовкой и покрытие яхтным лаком. Передняя панель с динамиком и резиновыми уплотнителями.
Синтепон на передней панели. Передняя панель вставленная в кабинет. Кабинет в сборе (вид сзади).
Кабинет в сборе. Кабинет с установленным микшером и панелью управления. Панель управления: выключатель, разъемы для подключения питания от автомобильного аккумулятора, тумблер mute, гнездо линейного выхода, разъем для шнура питания 220В (позже она была изменена).
Обтяжка кабинета кожзамом с использованием мебельного степлера. Обтянутый кабинет. Сохнет. Вырезание защитной сетки из листа при помощи электроножниц по металлу.
Примерка защитной сетки. Окрашивание защитной сетки черной эмалью из баллончика. Комбик изнутри.
Комбик с защитной сеткой без защитных уголков. Готовый комбоусилитель. Готовый комбоусилитель (установлены защитные уголки, ножки, ручка для переноски).
Комбик со стороны микшера. Комбоусилитель (вид сзади).  

Электронная начинка комбоусилителя

Так как за основу проекта был взят ерасовский комбик Repetitor R1-50w, обладающим эффективной мощностью 50 Вт, а в гараже завалялся трансформатор типа ТПП307-127/220-50, имеющий по 1,5 А во вторичных обмотках и напряжение на них 2×22 В, при последовательном включении, было принято решение — в качестве УМЗЧ использовать микросхему TDA7295 (datasheet TDA7295.pdf). Питание микросхемы может быть в пределах ±40 В. Источник питания на таком трансформаторе может выдать два напряжения по 26 В и ток, примерно, 1,5 А в плечо. Следовательно, можно раскачать в нагрузке до 60 Вт, что вполне достаточно.

В ПП PCAD 2002 была разработана топология печатной платы, спасибо за помощь в создании топологии Андрею Митяеву и Виталию Запевалову, преподавателям ЮУрГУ.

Топология печатной платы УМЗЧ.

Топология печатной платы УМЗЧ.

После первых испытаний пришли к выводу — необходимо использовать предоконечный усилитель. Принимая во внимание, что нам нужно иметь регулируемый линейный выход и микрофонный компрессор, родилась следующая функциональная схема.

Функциональная схема электроники комбоусилителя.

Функциональная схема электроники комбоусилителя.

Предоконечный усилитель собран на микросхемах NE5532 (datasheet NE5532.pdf), с питанием ±15 В. Схема достаточно простая, поэтому накидав элементы в PCAD, была сразу создана топология, минуя этап проектирования схемы.

Топология предоконечного усилителя.

Топология предоконечного усилителя.

Проштудировав немало литературы и просмотрев немало схем по построению компрессоров было принято решение использовать готовую микросхему компрессора/лимитера типа SSM2166 (datasheet SSM2166.pdf), которую пришлось приобретать в московском магазине радиодеталей.

Схема компрессора/лимитера.

Схема компрессора/лимитера.


Топология компрессора/лимитера.

Топология компрессора/лимитера.

Печатные платы УМЗЧ и предоконечного усилителя удалось заказать на предприятии ООО «Планар», за что огромное спасибо Владимиру Кузнецову, а плату компрессора пришлось выполнять по лазерно-утюжной технологии.

Печатные платы со впаянными элементами.

Печатные платы со впаянными элементами.


Внутренний вид комбика после установки узлов.

Внутренний вид комбика после установки узлов.

Компрессор подключили к точке, показанной на схеме микшера LILIPUT (pdf).

Точка включения компрессора на схеме микшера LILLIPUT.

Точка включения компрессора на схеме микшера LILLIPUT.

В процессе эксплуатации устройства были проведены некоторые доработки и найдены ошибки:

  • Питание микшера увеличено до +15 В, чтобы отодвинуть точку компрессии сигнала.
  • В микшере заменены микросхемы с большим входным сопротивлением TL062 на микросхемы NE5532, что снизило уровень шумов устройства.
  • Подключение канала линейного выхода предоконечного усилителя необходимо было сделать до регулятора общего выходного уровня микшера, хотя этот недостаток компенсируется наличием собственного регулятора.
  • Уровень выходного сигнала с компрессора слишком велик, его пришлось гасить большим резистором (150 кОм), отчего появился сильный подъем на НЧ, поэтому пришлось уменьшить разделительный конденсатор до 50 нФ.
  • Четыре регулятора компрессора усложняют настройку вокала и согласование его уровня с инструментами. Возможно, лучше применить микросхему типа SSM2167 с двумя изменяемыми параметрами и добавить регулятор выходного уровня.


Фильтр высоких частот

Поскольку собранный нами комбоусилитель — универсальное устройство, мы его используем также и для вокала. Используемый для вокала микрофон очень хорошо передает низкие частоты, компрессор помогает их вытягивать за пределами нормальной АЧХ микрофона. Чтобы вокал перестал «бубнить», необходимо снизить уровень НЧ сигналов после компрессора. Для этого необходимо собрать и установить фильтр высоких частот (Статья из Википедии о фильтре высоких частот (ФВЧ)) и подключить его после компрессора.

При выборе фильтра можно руководствоваться следующей таблицей.

Тип фильтра Бесселя Линквица-Райли Баттерворта
Порядок фильтра      
1      Каким бы ни был фильтр первого порядка, его главным достоинством является возможность одновременного достижения идеальной (плоской) АЧХ и идеальной (нулевой) ФЧХ. Недостаток всех фильтров первого порядка – слабые фильтрующие (частотно-разделительные) свойства.
2      Хорошие фильтры с хорошим звуком: отличительная особенность — великолепные импульсные характеристики.      Обеспечивает гладкую АЧХ при очень хороших ФЧХ и импульсных характеристиках.      Дает выброс 3 дБ на частоте раздела.
3      Фильтры третьего порядка отличаются тем, что обеспечивают достаточно высокую степень разделения при все еще приемлемых ФЧХ и ГВЗ. Наиболее перспективны в большинстве устройств.
     Применяется редко, имеет небольшое отклонение АЧХ от идеала в районе частоты раздела. Обладает улучшенными импульсными характеристиками.      Применяется редко.      Является основным среди фильтров третьего порядка, так как единственный обеспечивает плоскую АЧХ. Широко применяется в системах d’Appolito.
4      Независимо от типа фильтры четвертого и более высоких порядков применяются только в специальных случаях, когда по каким-то причинам требуется очень жесткое частотное разделение. ФЧХ и импульсные характеристики на грани допустимого.
     Практически не имеет отличий от фильтра Линквица-Райли.      Обладает гладкой АЧХ.      Используется редко.
5 Используются чрезвычайно редко.

Было решено применить активный ФВЧ Баттерворта 3-го порядка (требуется два ОУ — один корпус микросхемы NE5532). Для расчета номиналов фильтров использовалась программа Texas Instruments FilterPro (FilterProSetup.exe). ФВЧ Баттерворта является основным среди фильтров третьего порядка, так как единственный обеспечивает плоскую АЧХ. Широко применяется в профессиональных системах, например d’Appolito.

Получилась следующая схема ФВЧ:

Схема ФВЧ.

Схема ФВЧ.

Разработана следующая топология:

Топология ФВЧ.

Топология ФВЧ.

Далее проведена проверка работы ФВЧ с использованием двухканального осциллографа, собранная схема заработала сразу, с расчетными характеристиками.

Тестирование ФВЧ.

Тестирование ФВЧ.

На осциллограммах показаны входной (не изменяющийся по амплитуде) и выходной («зарезанный») сигналы.

Входной сигнал. Выходной сигнал. Выходной сигнал.

Полученные значения выходного напряжения на выходе ФВЧ сведены в таблицу и для наглядности построена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (ЛАЧХ).

Спад характеристики около 40 дБ/октава.


F, Гц U, мВ K, дБ
20000 870 -1
19000 950 0
18000 1000 0
10000 1000 0
1000 1000 0
500 990 0
190 700 -3
24 8 -42
0 5 -46

Получилась маленькая плата, которая легко интегрировалась в корпус компрессора. Однополярное питание +5 В взято с этого же компрессора. Во как это выглядит:

Реализация.

Реализация.

Собираем, тестируем в комплексе.

Тестирование.

Тестирование.

Цель достигнута, вокал перестал «бубнить».


Предоконечный усилитель

Предоконечный усилитель предназначен для создания необходимого уровня сигнала для оптимального усиления в УМЗЧ и формирования выходного линейного сигнала. Используется инвертирующее включение операционного усилителя и двуполярное питание. Коэффициент усиления по напряжению DA1:1 подбирается от 3 до 7 (K=1+R8/R4). Важно, чтобы при максимальном сигнале не происходило ограничение.

Схема предоконечного усилителя.

Схема предоконечного усилителя.

Комментарии   

0 # Percy 19.05.2015 10:37
Hi, just wanted to mention, I enjoyed this blog post.

It was inspiring. Keep on posting!

My website: unusual presents: https://www.etsy.com/shop/BronzeCentury?section_id=16827639&ref=shopsection_leftnav_1
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
-1 # Oskar 16.05.2013 02:16
:oops: что за х.....
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
-1 # Super User 20.07.2011 04:39
Вот вы брали за основу Repetitor R1, у меня такой комб, как его к аккамулятору машины подключить? Чтоб не через трансформатор если можно то в асю 471665506
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
+2 # Super User 22.02.2011 04:38
Ребятки дорогие, действительно, гитарный комбик это предусилитель, довольно своеобразный и правильный динамик, совершенно не обязательно что весь он там урезанный , зарезанный а правильный, со своей грбато не простой ЧХ. Что касается данного переносного усилителя с динамиком. то можно конечно и в него играть, но как правильно отметил автор, он был предназначен для усиления не только гитары а группы инструментов, но коль так, тогда ве в порядке, но в данном бы случае я поставил 4-ку динамиков с легким подвесом, самыхх примитивных всяких 4гд35, и пищалку к ним приличную тоже с высокой чувствительност ью. Усилителя мощности было бы достаточно ватт на 25 - 30, и лучше таки на дискрете, а не на \"кирпиче\". Вот это будет хорошая колонка с широким диапазоном, с возможностью питания для переносной работы от аккумулятора, и с неменьшим звуковым, а скорее большим звуковым давлением чем авто динамик. p.s. автодинамик скорее всего \"задохнется\" в таком объеме, низа ожидать там не прходится. На счет динамиков, только что купил себе 12 дюймвый дженсен для кабинета, 1900 рублей, звук потрясающий!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 05.12.2010 04:37
ну что то получилось вродебы усиляет но очень сложно!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 13.03.2010 04:36
to благонеблагоман амажелатель: вы все верно написали и про коаксиальный динамик и про гитарные дины и про широкополосный динамик с бумажным подвесом. Только вовсе это не зло. Во-первых, если вы внимательно посмотрите, мы делали не гитарный комбик, а универсальный, чтобы и вокал и гитара и синтезатор туда. Согласитесь, для таких целей стандартный гитарный комбо немного не подходит, я бы даже сказал, совсем не подходит. Во-вторых, этот комбик честнее выдает звук. Это усилитель с очень хорошей частотной характеристикой , а если вы знаете, гитарные усилители и динамики \"заточены\" именно под гитарный звуковой диапазон. Т.е. верхи и низы зарезаны, остается широкая середина. Поэтому никто не мешает на этом комбике \"зарезать\" низ и ширину и получить тот же звук. К тому же, гитарные усилители (если это не лампа) делаются на подобных микросхемах. Не верите - проверьте! В гитарных комбиках 80% звука делает динамик, здесь - акустическое оформление. И поверьте, звучит он не \"кое как\", а очень даже прилично. В-третьих, это был своего рода эксперимент, скажем так, что будет, если... И действительно, не у всех есть нужные суммы денег, чтобы купить хороший, подчеркиваю, хороший комбик. А это фуфло за дешево даже комбиком язык не поворачивается назвать. Разбирал я тут один беринжер. Корпус сделан даже не из ДСП, а из прессованного картона!!! Какой звук может быть у такого аппарата?! Как нибудь выложу статью про это с фотографиями. Вот, пожалуй, и все. С наилучшими пожеланиями :)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 04.03.2010 04:34
Нельзя такие ужасы рекомендовать к сборке и статьи писать.Схемы гитарные весьма специфические.И х полно и изобретить велосипед глупо.А коаксиальный динамик) совсем ересь.Не так то дорого стоят нормальные гитарные дины.А ето получился не комбоусилитель а чепуха.И звук мож и прикольный но не тот что ждешь от гитары.От бедности народ гитару во всякую бытовую технику пихает.Это зло и с этим нужно бороться.Хотябы динамик нужно широкополосный с бумажным подвесом и колпак на него из папье маше чтобы срезать лишний верх.Это чтоб хоть кое как звучало.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 28.02.2010 04:34
Читать много
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 05.02.2010 04:33
дай схему простейшего ФВЧ и ФНЧ
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 22.01.2010 04:32
спасибо, пошел за бутылкой))
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 21.01.2010 04:31
to Олег: Материал из Википедии — свободной энциклопедииЛаз ерно-утюжная технология (ЛУТ) — прижившееся среди радиолюбителей название технологии производства печатных плат в домашних условиях, использующей лазерный принтер для создания рисунка печатных проводников, и утюг для его переноса на плату. Метод основан на том обстоятельстве, что слой расплавленного тонера устойчив к действию травящего раствора (обычно Хлорное железо). В этом смысле он заменяет фоторезист, используемый в промышленности для предохранения слоя меди, находящегося непосредственно под рисунком проводящих дорожек, нанесенных с помощью фоторезиста, от действия травящего реактива.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 21.01.2010 04:30
Я извиняюсь, но научное название лазерно-утюжной технологии есть?))
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 21.01.2010 04:29
to Олег: Печатные платы изготовлены ООО «Планар», за что огромное спасибо Владимиру Кузнецову, а платы компрессора и фильтра пришлось выполнять по лазерно-утюжной технологии.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 20.01.2010 04:28
Кстати, а печатные платы сами делали или где-то заказывали?
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 18.11.2009 04:27
Спасибо за статью, очень познавательно. Сам тоже делаю комбоусилитель типа вашего с питанием от 12V АКБ, получится переносная система, к весу комбика прибавится вес аккумулятора. Для усиления голоса - двух герметичных аккумуляторов типа 1207 хватает на 1 час, для музыки надо уже посерьёзнее, например автомобильный на 60-70а*ч, подключаем к клеммам аккумулятора, прикуриватели - нагреваются. Ну и провода - 4мм^2Ещё обязательно надо делать схему контроля разряда акб до критического уровня
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 16.11.2009 04:27
К157УП1А-ВАМ в помощь(запитать через 9вольнтую кренку)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 16.11.2009 04:26
to Анатолий Восточный: Отличная идея! Мы сами задумывались о том, что два маломощных источника звука лучше, чем один мощный, к тому же усилитель, построенный по предложенной Вами схеме, можно подключать к сети автомобиля. Попробую уговорить Praetoriana сделать мобильный вариант комбоусилителя.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 16.11.2009 04:24
to Vitalik: Добавлена информация по предоконечному усилителю.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Super User 14.11.2009 04:22
а ещо как вариант можно было поставить в роли оконечного усилителя TDA1552Q (2*22W) от 12вольт.Входы УНЧ запаралелить,(у верен микшер от 12в тоже можно немного доработав подключить),вме сто одного динамика поставить пару отечественных 10гдш-1м+25гд(и ли подобный низовичок на 25ватт)подключи в каждый на свой выход УНЧ(на низовичок простейший L-C фильтр,а на широкополосник С=500мкф).благо даря этому былабы возможность использовать ВАШЕ *детище*в автомобиле(выез д на природу-питание от бортовой сети автомобиля)!а мощьности 44-50ватт хватилобы за глаза.сам использую такой усилитель,а при домашнем использовании подключаю питание 12в от старого компьютерного блока питания.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
+1 # Super User 13.11.2009 04:21
А можно принципиальную схему предоконечного усилителя ????
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
+1 # Super User 11.10.2009 04:20
отличный усилитель
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
+1 # Super User 10.08.2009 04:18
to eddik72: могу дать только это: http://www.badband.ru/files/handmade_combo/sheme_combo.vsd. Как видно, в жизни пришлось сделать немного по-другому, чем планировалось по схеме. :)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
+1 # Super User 09.08.2009 04:16
а можно схему и размеры ящика?
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
-1 # Super User 28.07.2009 04:14
я к своим 60Bt колонкам прицепил четыре блина и шесть пищялок по 10ват(все колонки сняты с машин уселок тоже машинный), кроме 60ватных, орёт так что мало не покажется. раскидал их по комнате акустика такая что стул по комнате катается на все ушло 10 тысяч рублей но это того стоит
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
-1 # Super User 17.06.2009 04:12
В прошлом году, совершенно случайно, имел возможность оценить в походных условиях звук проистекающий из этого чемодана. Прыыыкольнинько ...
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить