Усилитель для наушников на apa3541

Зачем нужен усилитель для наушников

Вопрос о том, нужно ли усиливать звук в головных телефонах, волнует многих пользователей наушников. Ведь практически в каждом устройстве, воспроизводящем аудиосигналы (плеер, магнитола, персональный компьютер, смартфон и пр.) имеется встроенный усилитель, оснащенный отдельным выходом для подключения наушников. Мало того, измерение параметров встроенных усилителей, проведенные без подключения нагрузки (на холостом ходу), показывает, что все они отвечают требованиям, необходимым для качественного звучания головных телефонов. Однако все дело в том, что при подключении к воспроизводящему устройству ситуация кардинально меняется, причем не в лучшую сторону. И проблема заключается именно в согласовании этих устройств между собой.

При несоответствии выходного сопротивления звуковоспроизводящего устройства импедансу головных телефонов возможны следующие последствия:

• высокая чувствительность низкоомных наушников способствует появлению фонового шума;
• при подключении высокоомных головных телефонов к низкоомному входу источника звука громкость звучания фонограммы может значительно снизиться и т. д.

Избежать означенных проблем можно, если подключать наушники к источнику звука через внешнее усилительное устройство с достаточно большим (свыше 20 кОм) входным сопротивлением. Такой прибор прекрасно взаимодействует с любым встроенным усилителем, поскольку функционирование последнего на высокоомную нагрузку мало чем отличается от его работы на холостом ходу. О сопротивлении наушников подробнее можно узнать из нашей статьи.

В работе

Вообще, несмотря на веселую кнопку, цвет которой менялся при изменении громкости (всего 7 вариантов, из которых красный — самый «громкий»), поначалу управление xDSD даже раздражает. Чтобы сменить входы, надо выключить усилитель, зажать кнопку настройки, отпустить кнопку громкости… Кстати, статус и тип подключения тоже будет промаркирован определенным цветом LED-индикатора.

Например, USB будет белым, Bluetooth логично синим, а SPDIF — зеленым. Другой LED-диод будет гореть зеленым до 96 кГц включительно, потом поменяет цвет на желтый и наконец засияет белым на DSD. Ох, ни слова в простоте, но потом понимаешь, что к чему, тем более, что вариантов реального применения оказывается не так уж и много. А вот автовыключение при отсутствии входящего сигнала, к сожалению, не предусмотрено. Кстати, статус заряда батареи показывает еще один светодиод.

Звук усиливается ОУ W990VST и полевыми транзисторами OV4627A. По сравнению с прошлыми моделями iFi, у xDSD нет отдельных RCA-выходов, но все же можно установить режим линейного выхода в обход аналогового потенциометра

При этом традиционно имеется поддержка MQA (прошивка v5.30) и появился Bluetooth aptX для тех, кому это важно

Вход USB тип А выполнен с ориентацией на портативные источники, для подключения к компьютеру пригодится переходник из комплекта. Зарядка осуществляется через отдельный mini-USB. Считается, что так будет полезно для аудиосигнала. Но при работе с компьютером я бы предпочел возможность питания по одной шине вместо дополнительного провода зарядки, извините за еретические соображения.

xDSD использует все тот же излюбленный компанией iFi чип Burr-Brown DSD1793. В iFi Micro с аналогичным конвертером было три варианта фильтрации. В данном случае убрали NOS режим, который у Micro назывался «bitperfect» и теперь их всего два — Measure и Listen.

Совместимость

Несмотря на наличие определенных «любимых» жанров, в целом X1 Pro отыгрывает все направления музыки, у него нет явно «провальных» вариантов.

Kennerton Algiz. Из-за высокого импеданса в 100Ω, топовые «затычки» у Kennerton получились достаточно тугими, поэтому они являются почти идеальной нагрузкой для данного устройства. Общее совпадение по характеру звучания подчеркивает достоинство обоих устройств, предлагая насыщенное и живое звучание.

AKG K702. Думаю, эти наушники являются одним из основных вариантов покупки для любого ценителя музыки, ограниченного бюджетом. На вторичном рынке полно предложений этой модели по весьма гуманной цене. Их необычная подача, характеризующаяся очень большим для наушников объемом и высокой детальностью, выгодно дополняется хорошим запасом мощности X1 Pro, столь необходимым K702. В результате это дает хороший эффект присутствия, особенно на живых записях.

Fischer Audio FA-011 LE. Я по-прежнему считаю, что это лучшие из наушников, сделанных компанией Fischer Audio. Энергия, с которой они играют, делает их несомненным выбором для любителей рока и не только, а X1 Pro уверенно помогает им раскрыть свои лучшие стороны.

Упаковка и комплект поставки

Над этим пунктом в последней версии X1 Pro как следует поработали. Упаковка у «комбайна» двухслойная, внешняя коробка — транспортная, из обычного картона. Ее задача — оберегать изделие от повреждений при транспортировке. Внутри скрывается основная коробка — из черного картона с белыми принтами на ней. Верхняя крышка содержит минимум информации, только название модели и основные «фичи», на обратной же стороне находится блок-схема узлов X1 Pro, показывающая, как все устроено.

В общем, многие куда более дорогие устройства и упакованы проще, и поставляются с меньшим набором аксессуаров.

Качество компонентов

Не обязательно сразу закупать дорогие детали . Для начала можно поставить что-то из ассортимента ближайшего магазина радиодеталей, а постепенно заменить их более качественными компонентами. Плата будет работать на любых деталях.

Конденсатор С1 должен быть неполярным. Лучше полипропиленовый или пленочным. Конденсатор С2 лучше использовать керамический. Точность конденсаторов не очень важна. но лучше использовать с точностью не хуже 5%. 

Цены на операционные усилители лежат в широких пределах и не всегда дороже значит лучше для звука. Для начала можно будет установить что-то недорогое и доступное, например любимую многими NE5532(0.3$). Очень желательно чтобы она была производства Филлипс.

В последствии с заменой ОУ можно будет играться сколько хотите. Если рассматривать ОУ классом повыше, то для звука хорошо себя зарекомендовали OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397…. 

Звук

Для прослушивания использовалось следующее оборудование.

• Apple MacBook Pro Retina 2016 в роли источника
• Fidelia в роли плеера
• Наушники: Meze 99 Classics, Audio Zenith PMx2, Noble Kaiser Encore, Kennerton Odin, ZMF Atticus и Eikon и другие.
• Записи высокого разрешения в Lossless-форматах (Dr. Chesky The Ultimate Headphone Demonstration Disc и другие)

Первое, что сходу понимаешь, включив этот ЦАПоусь, — это его мощь. Для редких наушников ручку придётся поворачивать больше чем на 9 часов, а многим даже этого будет много. Конечно, зря Yulong не оснастили свой комбайн переключателем gain, но, к счастью, в Audirvana очень хорошо реализована цифровая регулировка громкости, поэтому убавив звук хотя бы на 10-15 дБ можно получить уже комфортный диапазон регулировки.

Общая подача Canary — нейтральная и быстрая, с небольшими акцентами на мидбасе и нижних ВЧ. Естественно, рассматривать его надо в первую очередь с учётом цены, но и без этого все неплохо.

НЧ слегка акцентированы в области мидбаса, что добавляет подаче весомости, которая в основном нивелируется ВЧ, поэтому ощущения раздутости этого диапазона не возникает. Разрешение баса неплохое, атаки, конечно, не суперскоростные, но эффекта слабости или размазанности нет, как и ощущения нехватки мощности (не удивительно). НЧ не самые текстурные, но инструменты не сваливаются в кучу, оставаясь разброчивыми.

ВЧ также несут на себе печать холодной мониторной подачи, Canary не пытается их смягчать или прятать, отыгрывая то, что есть в записи. Поэтому обладателям ярких наушников или людям, чувствительным к верхней части диапазона стоит послушать устройство перед покупкой. Положительной стороной выступает то, что «верх» тут хорошо уравновешивает низ, придавая звучанию баланс и обеспечивая хорошую воздушность.

Близнецы с характером

Следующие насколько часов прошли в непрерывном сравнении треков разных жанров с каждыми наушниками попеременно на обоих аппаратах. Руки едва успевали переключать штекеры и USB-разъемы, однако щелкнуть тумблером Gain в сторону подъема так и не понадобилось — даже на относительно высокоомных динамических моделях.

Новая вентиляционная решетка представляет собой единое целое с крышкой, раньше она была чуть была чуть утоплена и монтировалась отдельно

Дабы не расползаться мыслью по древу, описывая весь процесс полностью, заострю внимание лишь на существенных деталях. Прежде всего, мне показалось, что Asgard 3 в дельта-сигма и мультибитном исполнении при прочих равных по звучанию ближе к более дорогому Jotunheim, нежели к начальному Modi

Однако разница между «дельтой» и мультибитом у Asgard 3 не столь явная, как у старшей модели.

Переключатели уровня сигнала и цифрового/аналогового входов на лицевой панели появились только в третьем поколении аппарата

Обе модификации Asgard 3 демонстрируют подчеркнуто широкую воздушную сцену и здесь они переигрывают некоторые ЦАП-усилители раза в два дороже. Особенно это заметно на аудиофильских открытых Audeze LCD-Х и LCD-3 — и даже закрытые Beyerdynamic DT250, у которых сцена не была сильной стороной, зазвучали заметно «шире». Эти же «Байеры», с их чуть притемненным звуком, удачно сочетались с «дельта-сигмой», а более яркие Sennheiser HD 650 лично мне понравились с мультибитом.

Джазовые композиции в новых магнито-планарах Audeze LCD-1 в паре с мультибитным ЦАПом охарактеризовались чуть раздутым и гудящим контрабасом и более сбалансированным звучанием на «дельте». Это же можно сказать и о ряде рок-мелодий, хотя тут снова вступает в игру личное восприятие. А в целом именно LCD-серия, особенно две старшие модели (из тестового набора), без проблем справлялись с любым предложенным музыкальным материалом.

По жанровым предпочтениям версии Asgard 3 соблюдают паритет, но если быть особо въедливым, то на примере работы с «ровными» наушниками Audeze LCD-Х, можно отметить, что электронная музыка живее и бодрее звучит на AK4490 G2, а «старый добрый рок» — равно как и отдельные «металлические» композиции — эмоционально приятнее слушать на True Multubit.

Что касается джаза, эстрады и классики, то явных предпочтений нет — есть нюансы и собственное настроение. У меня оно, главным образом, «мультибитное», но это вовсе не рекомендация, а лишь констатация факта — компания предоставила нам возможность выбора.

Звучание

Что касается сравнительных эпитетов звучания, то здесь очевидно сознательное решение компании не тревожить статус собственных продуктов Micro iDSD. У них и циферки в измерениях будут повыше, и, главное, Micro iDSD мог заменить солидный CD-проигрыватель. Его спокойно можно было подключать в стационарную аудиосистему. С xDSD этот номер, к сожалению, не пройдет — наверное, оно и не надо.

По сравнению со старшим аппаратом, xDSD демонстрирует энергичную, но при этом более «темную» подачу. Можно ли назвать такой звук «теплым»? Ну, все-таки нет: он «нормальный», просто ему не хватает лоска, прозрачности, по которым мы причисляем аудиотехнику к самой высшей лиге.

Встреча по одежке

По сравнению с прошлыми продуктами iFi радикально изменилась отделка нового устройства. Все помнят целый ворох алюминиевых «пеналов» компании — от усилителей до USB-регенераторов. Видимо, феномен Chord Mojo дал свои всходы, причем не только в виде цветомузыки органов управления, но и по форм-фактору. В случае iFi xDSD он действительно весьма удачен и готов к выездным кампаниям.

Это не ЦАП-флешка, который элементарно посеять в дороге. Но и гораздо меньше в сравнении с Micro, для которого непонятно было, как городить место в рюкзаке. Вместо матового алюминия теперь мы имеем ребристую поверхность с темным хромом. Подобное решение, правда, довольно быстро собирает отпечатки, но также оперативно от них избавляется при протирке — никаких разводов. К тому же в комплекте, помимо мягкого чехла, представлены различные переходнички — от USB до оптического 3,5 мм.

На фотографиях стараются снять цветной глазок громкости xDSD покрупнее в макро, но на самом деле блочок весьма компактен и легок. На торцах устройства находятся пары USB и универсальных разъемов, в частности, от старшей модели сохранена реализация балансного подключения наушников. И, судя по спецификациям, мощности получится предостаточно.

Через xDSD не получится усилить аналоговые сигналы — все поступает только через USB или SPDIF. Причем последний можно подавать на один универсальный мини-джек, который «понимает» как оптический, так и коаксиальный кабели.

Для предотвращения от скольжения по столу в xDSD предусмотрены четыре крохотные опоры.

Совместимость

Так как в Canary нет переключателя коэфициента усиления, он будет не лучшим выбором для самых чувствительных IEM. Его стезя — полноразмерные модели, включая самые тугие (без фанатизма в лице топовых изодинам, конечно). Впрочем, владельцам особо чувствительных затычек стоит обзавестись адаптером-аттенюатором, он часто решает все проблемы с излишне мощными источниками.

Традиционные треки-примеры

Slayer — Not of This God. Одни из столпов и легенд жанра треш-метала давно и уверенно оседлали тему антирелигиозной пропаганды и придерживаются её в с своём творчестве. Впрочем, любим-то мы их не за глубокой содержание, а за тот плотный и техничный фирменный звук, который они раз за разом обеспечивают. Daart Canary вполне уверенно справляется с этим треком, предлагая и агрессивные гитары и плотные драйвовые ударные.

John Carpenter — Obsidian. Кто бы мог подумать, что один из лучших режиссёров фильмов ужасов окажется ещё и прекрасным композитором? Я намеренно не стал выбирать что-то из саундтреков, которые он пишет для кино, а взял композицию с независимого альбома «Lost Themes». Младшее из детищ Yulong хорошо справляется с гнетущей и тревожной атмосферой этого трека, передавая все его нюансы и мелкие детали.

Wardruna — RunaljoD. Завершающий трек эпической трилогии от норвежских мастеров северного фолка. Рагнарок остался позади, всё разрушено и что ждёт впереди — неизвестно. Весь альбом вообще и этот трек в частности получились атмосферными: глубокие ударные, интересные мелодии, хоровое пение — всё это переливается и сверкает, увлекая слушателя за собой. Герой сегодняшнего обзора умело расставляет акценты, добавляя композиции внушительности.

«А что делать если что-нибудь пойдет не так и я не смогу собрать усилитель?»

Признаться честно, конструктор получился не самым простым. Основная плата (без модулей) содержит более 70 компонентов. Но мы постарались сделать все, чтобы усилитель собирался легко и интересно.

На плате уже обозначены все позиционные места компонентов. А чтобы не мучать Вас поиском нужного компонента при сборке, мы заранее разложили детали в разные пакеты. Все это существенно облегчает установку деталей и уменьшает вероятность ошибок при сборке радиоконструктора усилителя.

А чтобы у Вас было к кому обратиться в трудную минуту, мы подготовили красочный иллюстрированный «путеводитель» по сборке и настройке усилителя.

Он поможет пошагово собрать усилитель и подскажет, на что обратить внимание при проверке и запуске усилителя. Благодаря «путеводителю» собрать усилитель сможет не только опытный, но и начинающий радиолюбитель

Перейдем от сухих цифр к более «вкусным» вещам.

Обычно электронные конструкторы представляют некий «полуфабрикат», который самостоятельно без корпуса использовать нереально. Но «Гамма» не такая. Ей можно пользоваться сразу после сборки. Для этого мы предусмотрели набор модулей (и даже не один) для подключения наушников, регулятора громкости и прочих «нужностей». Именно модули делают из «Гаммы» полноценное готовое устройство. А использование сетевого адаптера позволяет уйти от высоких напряжений на плате и делает использование без корпусного варианта довольно безопасным.

А если Вы решите поместить усилитель в корпус, то и здесь Вас будет ждать небольшой бонус. Часть платы, на которую устанавливаются модули, можно легким движением руки отделить от основной платы усилителя. Это позволит сэкономить на габаритах корпуса. А оставшуюся «лишнюю» часть можно использовать как макетную платку.

Идеи и схема

При проектировании данной схемы брались в расчёт следующие моменты:

• Усилитель должен работать с относительного высокоомным выходом лампового предусилителя или усилителя электрогитары. Другими словами, входное сопротивление должно быть легкоперестраиваимое для источников с разным выходным импедансом.
• малое количество компонентов. Поэтому были выбраны микросхемы вместо транзисторов.
• небольшие усиление и мощность. Требуется раскачать чувствительные динамические наушники, а не акустическую систему.
• усилитель должен справляться с высокоомными наушниками. Автор использует Sennheiser HD 600 (сопротивление 300 Ом).
• получить максимально низкие шумы и искажения.

Принципиальная схема прецизионного усилителя для наушников представлена на рисунке:

Увеличение по клику

При разработке этой конструкции рассматривались микросхемы таких производителей как National Semiconductor, Texas Instruments и другие. Масса полезной информации была найдена на ресурсах Headwize и форумах DiyAudio.

В результате, выбор пал на прецизионный драйвер для наушников от Texas Instruments TPA6120A2 и операционные усилители AD8610 от Analog Devices  для входного буфера.

Схема получилась относительно простой, с двухполярным питанием. Если вы уверены в отсутствии постоянной составляющей на выходе вашего источника сигнала, то разделительные конденсаторы (С24 и С30) могут быть исключены из тракта с помощью перемычек Н1 и Н2.

Блок питания обеспечивает на выходе напряжения ±12В при нагрузке до 1А. Его схема представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Часто в аудиофильских конструкциях стоимость блока питания в несколько раз превышает стоимость самой усилительной части. Здесь получилось немного лучше — стоимость элементов для блока питания составляет примерно 50$ и самые дорогие элементы здесь трансформатор и электролитические конденсаторы. Можно немного сэкономить, если заменить тороидальные трансформатор на обычный Ш-образный, отказаться от светодиодов и предохранителей на выходе блока.

Была опробована версия с отдельными стабилизаторами для каждого канала TPA6120A2 (микросхема имеет отдельные выводы питания для каждого канала). Разницу ни услышать, ни измерить не удалось, что позволило существенно упростить блок питания.

Так как все, используемые в усилителе микросхемы, имеют низкую чувствительность к шумам и помехам по цепям питания, а также высокий уровень подавления синфазных помех, то применение в блоке питания типовых интегральных стабилизаторов оказалось достаточным для получения высоких характеристик.

Настоятельно рекомендуется избегать в этой конструкции применения импульсных блоков питания, которые генерируют высокие уровни шумов и помех в звуковом диапазоне.

Степени совершенства

Из этого можно сделать один крайне интересный вывод: устройство с балансным выходом для наушников не обязательно должно быть балансным на всей протяженности звукового тракта. В ситуации с Schiit Audio Jotunheim можно проследить всю схемотехнику и увидеть собственными глазами, что это устройство — действительно балансное от начала и до конца. Но ничто не мешает сделать USB-ЦАП с балансным усилителем для наушников на одной стереофонической микросхеме ЦАПа и с небалансным трактом внутри. Достаточно установить на выходе два мостовых усилителя, и вот мы уже имеем балансный выход для наушников на небалансном устройстве. Отсюда возникает вполне логичный вопрос: имеет ли это смысл или же является бесполезным суррогатом?

Единого представления о балансном разъеме у производителей усилителей и источников нет, поэтому производители наушников подстраиваются сразу под всех

Рассмотрим оба варианта работы. Во-первых, полностью балансная схемотехника имеет неоспоримое преимущество, выраженное в низком уровне искажений, которое обеспечивает симметричная схема. Во-вторых, в полностью балансном включении схемотехника симметрична от начала и до конца. Оба звуковых канала после ЦАПа или аналогового балансного входа не имеют общей «земли» и никак между собой не связаны, что гарантирует максимальное разделение каналов. В схеме, у которой только выходной каскад будет балансным (мостовым), разделение каналов окажется меньше, чем в полностью балансной схеме, но все же больше, чем в небалансной.

Наушники Sennheiser имеют два штатных кабеля: балансный (подключен, с большим “джеком”) и небалансный (лежит рядом с маленьким 4-контактным “джеком”)

При этом в обоих вариантах используется сдвоенное включение усилителей, что подразумевает удвоение выходной мощности. Таким образом, для получения того же уровня громкости усилитель будет в два раза менее нагружен, нежели обычный. Двукратный запас мощности положительно отразится и на динамике звучания, и станет дополнительным средством повышения качества, ведь при малой нагрузке усилитель имеет меньший уровень собственных искажений и шумов, то есть будет звучать чище и детальнее.

Инженеры TEAC решили, что даже имея небалансный источник, грех не воспользоваться сдвоенными усилителями

Хорошим примером реализации выходов в балансном усилителе служит модель TEAC UD-503. Фирменная схемотехника позволяет максимально эффективно использовать все возможные варианты использования в любой ситуации. При балансном подключении тракт получается полностью балансным.

Балансную схемотехнику легко узнать в любом устройстве: все та же симметрия

При небалансном по-прежнему есть прибавка в качестве звучания балансных наушников благодаря фирменной технологии с активной «землей», когда сигнал превращается в балансный на входе усилителя мощности. Наконец, при подключении обычных трехконтактных наушников каждый канал усиливается в мостовом режиме.

Вывод

Новый интегрированный ЦАП-усилитель/предусилитель Asgard 3 показал, что может достойно работать с аудиофильскими компонентами: наушниками и сетевым транспортом. С каждым из двух предлагаемых чипов он демонстрирует качественное, детальное и при этом очень музыкальное звучание. Он отлично сработается с компьютером, выдавая сигнал на Hi-Fi-наушники или на активные мониторы. Но варианты использования в составе домашней стереосистемы ограничены единственным цифровым USB-входом.

Достоинства: звук, который не разочарует требовательных меломанов. Возможность работы с «тугими» высокоомными наушниками. Выбор между нюансами подачи с помощью разных ЦАПов.

Недостатки: существенно ограниченные варианты подключения к цифровым источникам. Неудобный тумблер включения.

Цена: усилитель/предусилитель без модуля ЦАП – 25 000 рублей, с модулем AK4490 G2 – 39 000 рублей, с модулем True Multibit – 49 000 рублей.

Выводы

Существует такое выражение «прекрасно играет на свои деньги». Вот на этот принцип и закладывались разработчики, а способность англичан грамотно планировать финансы известна всему миру.

iFi xDSD нельзя назвать giant killer в том понимании, что это не High End или элита портатива. Но он сумеет выручить в дороге, поможет качнуть наушники с низковатой чувствительностью, поймает по Bluetooth сигнал и отправит его на древнюю аудиосистему на даче. Словом, xDSD реально сумеет подсобить по хозяйству и не займет много места.

Достоинства: высокая мощность при компактных габаритах, поддержка широкого спектра наушников, декодирование MQA

Недостатки: со временем все равно захочется перейти на усилитель более высокого класса

Цена: 38 710 рублей

Выводы

Если вы хотите потратить совсем немного денег и получить драйвовый и энергичный звук, X1 Pro — это просто находка для вас. Дополненный подходящими наушниками (я выше привел несколько примеров), он даст вам невероятную синергию. Живая и очень музыкальная подача в сочетании с доступной ценой и хорошим запасом по мощности делают его отменным выбором для меломанов, не желающих тратить огромные деньги на постоянные поиски несуществующего идеала. Если же вы решите произвести апгрейд своей системы, заменив ЦАП или усилитель на что-то другое — универсальность X1 Pro придется вам тоже кстати.