資料介紹
描述
請注意:我仍然認為這是一個原型。該項目將獲得第二個版本,以解決此版本出現(xiàn)的一些問題。如果您想構(gòu)建這樣的東西,請閱讀整個故事以及我對我遇到的問題的評論。
這是我第一個不制造計算機的大型電子項目。回顧我寫這篇文章時,我將在未來的項目中避免我為這個項目所做的一些設(shè)計選擇。
我最初將其設(shè)計為一種學習體驗,以自學更多有關(guān)電子產(chǎn)品,尤其是音頻放大器的知識。我在高中四年級開始設(shè)計和研究這個,直到我去上大學的前幾天才“完成”它。
我對這個項目的設(shè)計目標是制作一個功能強大的放大器,它可以接受平衡或非平衡輸入,并具有不同類型的輸出。
我在下面鏈接了放大器板和主電源的數(shù)據(jù)表,因此您可以查看深入的規(guī)格并縮短此說明。
關(guān)于零件的一些信息:
放大器/前置放大器:
- 主放大器: 3e Audio 的 TPA3255 放大器板版本聽起來非常清晰和精確,價格實惠。該板的額定功率為 2x260W @4Ohm <1% THD。它很小,具有聽不見的本底噪聲,在其額定揚聲器負載中具有極低的 THD,并且非常高效。3e Audio 還提供 1x480W @4Ohm 選項。
- 非平衡前置放大器:這是 Douk Audio 制造的前置放大器板,最初配備 NE5532 OpAmp。我用 LM4562 OpAmp 替換了 NE5532。它們是針腳兼容的,因此可以直接替換(只要確保方向正確)。
- 平衡前置放大器:我使用了 2 個 AD828 前置放大器,每個平衡通道一個。
請注意:在一些早期的圖片中,您可以看到不同的平衡前置放大器(黑色的在與 AD828 相同的位置)。我沒有使用那些,因為我在測試過程中不小心過度電壓炸了一個。
電源:
- 主電源: Connexelectronic 的 SMPS600RS 是一款噪聲極低的開關(guān)電源,可提供 600W 的連續(xù)功率。它們以不同的輸出電壓出售,48VDC 版本是最接近 TPA3255 板可接受的最大 50V 的版本。該電源還具有輔助 12V 500mA 輸出。我用它來為風扇和繼電器供電。如果您需要為某些繼電器和 12V 風扇供電,我建議您使用單獨的 12V 電源。我正在接近 500mA 限制,8 通道繼電器模塊打開,風扇打開。我注意到輔助電源的一些意外情況是,如果電源與主放大器斷開連接,或者主放大器進入復(fù)位狀態(tài),輔助 12V 電源軌會變成褐色,導致繼電器板閃爍。
- PreampSupply:這個 MeanWell +/-15VDC 電源用于前置放大器。它在每個軌上的最大輸出為 1A,對于前置放大器來說應(yīng)該足夠了,而且它具有相當?shù)偷募y波和噪聲。如果你真的想要一個,你可能會找到更好的供應(yīng),但我對這個供應(yīng)很滿意。
編輯:我沒有意識到前置放大器板接受交流輸入并對其進行整流。出于某種原因,我認為這是一個 +/-15VDC 輸入。而不是這個 SMPS,而是使用適當?shù)淖儔浩鳌?/font>我沒有注意到使用 meanwell 電源為前置放大器供電的任何問題,它可以將放大器驅(qū)動到削波就好了。但是,我真的建議避免這個錯誤并改用變壓器。感謝 Saravanan J 指出這一點!
輸入/輸出:
- BalancedInput:這里我使用了 XLR,因為它們是我使用的設(shè)備的標準配置。您也可以將它們換成 1/4" TRS 插孔。
- UnbalancedInput:我只使用了一個 3.5 毫米 TRS 插孔,因此我可以將此放大器與過去幾十年生產(chǎn)的幾乎所有消費類設(shè)備一起使用。
- SpeakonOutputs:我使用了一對 4 極揚聲器,每個都使用了 +/-1 極,另一個 4 極揚聲器使用了所有四個極。這應(yīng)該確保與揚聲器中揚聲器連接的各種布線更好的兼容性。
- SpeakerBindingPosts:這些在消費級放大器中是相當標準的。他們接受香蕉插頭或裸線。
案子:
- 我用木頭做了一個臨時外殼來制作放大器的原型。機箱的最終目標是使其適合 2U 高度的 19 英寸機架。
- 當前的“箱子”尺寸為 17.5 英寸(長度)x 3.5 英寸(高度)x 12 英寸(深度)。
雜項:
- 端子排:我使用了小端子排,以便更輕松地將來自前置放大器的輸入信號連接到主放大器。我使用較大的接線板將電源側(cè)電線連接在一起。電源側(cè)線包括 120VAC、+/-15VDC 電源輸出和來自主電源輔助電源輸出的 12VDC。我知道額定電流為 45A 的端子排對于通過這些端子排的電流量來說太過分了。如果你只使用 15A 額定的條帶,你應(yīng)該沒問題。
- 旋轉(zhuǎn)開關(guān):我希望能夠使用旋轉(zhuǎn)開關(guān)來切換輸出,它的額定電壓/電流足夠高,我可以很舒服地將它貼在放大器輸出上。這個開關(guān)很大,輸出位置比我用過的多。出于某種原因,直到我得到開關(guān)之后,我才想到使用較小的旋轉(zhuǎn)開關(guān)來控制繼電器來改變輸出。
- 繼電器:這些繼電器用于切換每個單獨的輸入線。所有平衡輸入到 8 通道板,所有非平衡輸入到 4 通道板。此方法留下空通道,并且不如其他方法有效。繼電器位于信號鏈中的前置放大器之后。
- InputSelectorSwitch:此開關(guān)是一個 ON-ON 3PDT 開關(guān)。該開關(guān)處理放大器上的輸入跳線和繼電器的控制信號。
大概步驟:
您不必按此順序執(zhí)行這些步驟。我就是這樣做的。不幸的是,我沒有拍很多構(gòu)建過程的照片,但我確實附上了接線圖。另外,我覺得我必須進一步警告您,如果您不知道自己在做什么,那么使用交流壁式電源是一個可怕的想法。如果您對更高電壓的電子設(shè)備不滿意(與我在本網(wǎng)站上常見的 5V/12V 電子設(shè)備相比),請不要這樣做。
1. 首先將所有組件布置在您想要的大致位置。我把它們放在我認為最能減少電線使用量的地方。
2. 擰下不平衡前置放大器上的金屬蓋,將 NE5532 運算放大器更換為 LM4562。確保重新蓋上蓋子。
3. 標記所有要在“外殼”中鉆孔的安裝孔,并使用支架和 M3 螺釘安裝所有板和連接器。
4. 接下來使用 45A 接線板和環(huán)形連接器連接交流電源側(cè),以對輸入火線和零線進行多個連接。確保將電源開關(guān)直接放在輸入輸入上,并為兩個電源提供交流電源。
5. 將主電源的 48V 輸出直接連接到主放大器的電源輸入。
6. 然后,使用 45A 接線盒將 +/-15V 連接到所有前置放大器,以進行多個連接。我為電源上的 COMM 引腳運行了一根電線,因為這些引腳已經(jīng)連接。非平衡前置放大器需要 +/-15V,而平衡前置放大器只需要 +15V。
7、最后需要做的電源側(cè)接線是主電源輔助電源的12V。使用 45A 接線端子作為中間連接點,將電源連接到繼電器板、繼電器信號和風扇。風扇 12V 連接到一個 33 Ohm 電阻以限制風扇的電流以及一個 100 Ohm 線性電位器來控制速度。GND 直接連接到風扇,因此風扇不能一直關(guān)閉。用于指示繼電器打開/關(guān)閉的 12V 應(yīng)連接到 3PDT 撥動開關(guān)上的一個極。切換的一個輸出到一個繼電器板,另一個輸出應(yīng)該到另一個繼電器板。每個繼電器板的信號輸入都用“U”形的小型實芯線跨接在一起。
8. 繼續(xù)說信號線,非平衡輸入是最簡單的接線,所以我選擇從那里開始。將電線從 3.5 毫米輸入連接到非平衡前置放大器。從那里,前置放大信號的每根線應(yīng)連接到 4 通道繼電器板上的單獨 COM 引腳(僅使用 4 個通道中的 3 個)。然后將每個使用的繼電器板通道的 NO 引腳連接到放大器板上輸入的相應(yīng)引腳。將信號 GND 連接到兩個放大器輸入 GND,將右通道連接到放大器 IN+ 引腳之一,將左通道連接到另一個 IN+ 引腳。我使用 15A 螺絲端子排作為中介將多根電線連接在一起。
9. 不平衡線應(yīng)首先連接到 2x 1 kOhm 對數(shù)電位器。每個鍋只能采用一個通道的音頻輸入,熱線和冷線位于同一鍋的不同桿/甲板上。罐的兩極/甲板上的 GND 可以連接在一起。將電位器的輸出連接到平衡前置放大器,然后將平衡前置放大器的輸出連接到 8 通道繼電器板,方法與連接非平衡信號的方式相同。最后,使用 15A 接線板作為中間連接,將繼電器上的 NO 引腳連接到主放大器上的相應(yīng)位置。
10. 接下來,將主放大器的跳線連接到 3PDT 撥動開關(guān)。撥動開關(guān)的每一極都應(yīng)該有一個通道,跳線的中間引腳是公共的,另外兩個引腳與繼電器板信號連接的一側(cè)匹配。我在撥動開關(guān)的頂部引腳上有所有不平衡的開關(guān)信號,在底部引腳上有平衡。然后輸入將進入中間。
11. 將主放大器輸出的每個通道的“-”連接到每個輸出的“-”。我將它們連接到接線柱,然后將其他輸出從接線柱連接,因為它們有更多的空間來焊接電線。將每個輸出通道的“+”連接到旋轉(zhuǎn)開關(guān)的一組極/面板。關(guān)閉每組旋轉(zhuǎn)開關(guān)輸出/投擲,連接每個相應(yīng)的揚聲器輸出。
12. 檢查所有連接是否牢固。我建議使用帶有連續(xù)性測試的萬用表來驗證所有電線是否正確連接并連接到正確的位置。檢查是否在主交流電源輸入中插入了具有足夠額定值的保險絲。檢查以確保您沒有任何裸線相互接觸。無論如何,裸線或電線部分可能不是一個好主意,因此請用電工膠帶或熱縮管覆蓋它們。
13. 測試啟動放大器。如果出現(xiàn)問題,請準備好(安全地)拔掉插頭。檢查主電源、繼電器板和主放大器上的 LED 指示燈是否亮起。
14. 最后,如果一切正常,請插入輸入源和揚聲器,并使用一些音頻進行測試。如果一切順利,你就完成了,你可以開始聽了!
其他信息:
問題:
- 目前不存在接地。一旦外殼由金屬制成,它將被添加。當您觸摸音量電位器時,這會導致一些奇怪的噪音問題,因為它們沒有正確接地到外殼上。
- 在平衡模式下關(guān)閉放大器時,會出現(xiàn)大量爆音。我懷疑這是由于平衡前置放大器在放大器之前關(guān)閉造成的。這是一個非常糟糕的問題,將在版本 2 中修復(fù)。
我會做什么不同/建議:
- 我會推薦一個連接到繼電器的小得多的旋轉(zhuǎn)開關(guān)來處理切換到不同的輸出。這個開關(guān)太大了,我需要的輸出太多了。
- 如果您只需要平衡或只需要非平衡輸入,那么整個設(shè)計可以簡單得多。所有用于切換輸入的組件和其他輸入類型的前置放大器都可以移除。
- 如果只需要一種輸出,設(shè)計也可以簡化一點。您可以移除煩人的旋轉(zhuǎn)開關(guān)(或我之前建議的繼電器)和其他輸出。
- 從技術(shù)上講,平衡和非平衡輸入都可以在同一組繼電器上,一組在 NO 引腳上,另一組在 NC 引腳上。
版本 2 計劃:
- 其中相當一部分正在重新設(shè)計。我完全擺脫了煩人的大旋轉(zhuǎn)開關(guān),我將簡化很大一部分接線。
- 輸入都將在同一個繼電器板上進行,NC 引腳上是不平衡的,NO 引腳上是平衡的。
- 我將放棄平衡前置放大器,轉(zhuǎn)而使用另一個 LM4562 前置放大器。希望這將消除電源關(guān)閉問題的彈出
- 我將添加一個 arduino 來控制放大器的許多方面,例如通過繼電器切換輸入和輸出。我還將添加一個小屏幕來顯示實時音頻分析器。
- 風扇將有一個連接器,因此我可以在拆開放大器時斷開它。
- 我將設(shè)計一個金屬 19" 機架式機箱來代替我拼湊的木制機箱。每當我這樣做時,我一定會包含一個 CAD 文件。那將是在構(gòu)建版本 2 之后。
- 我將拍攝放大器和構(gòu)建過程的新照片。
結(jié)論
總的來說,我對這款放大器的性能印象深刻。我用一套中檔的書架式揚聲器測試了它,我以前用的是一個平庸的 2x120w 放大器,我被這個放大器的音質(zhì)所震撼。一切聽起來清晰準確,沒有明顯的失真,即使電平接近削波。電源和放大器都不會發(fā)熱太多。他們的散熱器永遠不會變得足夠熱,以至于即使在接近限位的情況下運行了多個小時,我也無法觸摸。此外,本底噪聲幾乎不存在。我的耳朵必須離揚聲器驅(qū)動器不到一英寸才能聽到任何放大器的嗡嗡聲。
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