HA1 / Verstärker für Kopfhörer

HA1 Kopfhörerverstärker

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

08.12.2015

Mit 15 Jahren fing ich mit dem audiophilen Hobby an und erstand meine erste Anlage. Zu der Zeit hatte ich weder das Geld noch den Platz für Lautsprecher und so hörte ich mit einem Kopfhörer – einem Jecklin Float Elektrostaten. Mit diesem außergewöhnlichen Kopflautsprecher verbinden mich sehr positive Erinnerungen und ich habe sehr viele schöne Stunden Musik damit gehört.

Auf dem Analog Forum 2013 der AAA hatte ich das Vergnügen seit längerer Zeit mal wieder einen wirklich ernsthaften Kopfhörer hören zu können – einen Sennheiser HD800 – und war sofort wieder begeistert von dieser Art der Musikübertragung. Deshalb reifte in mir der Entschluß einen eigenen Kopfhörerverstärker zu konzipieren.

Beschreibung der Hardware

17.01.2016

In den gut zwei Jahren habe ich viele Konzepte durchgedacht. Letztendlich entschied ich mich für ein relativ einfaches Design basierend auf integrierten Schaltkreisen. Auf Grund meiner sehr positiven Erfahrungen mit dem OPA627 in meiner Frequenzweiche entwarf ich die Schaltung rund um diesen Operationsverstärker. Da dieser Baustein als normaler nicht-invertierender Verstärker verschaltet ist lassen sich natürlich auch viele andere Typen einsetzen.

230V/AC Versorgung

Die 230V/AC Versorgung wird an die Flachstecker J2 und J3 angeschlossen. Die Erde wird mit J4 verbunden. Direkt am Eingang der Phase folgt die Sicherung F5. Sie ist für die Absicherung der gesamten Schaltung zuständig und sollte von der Selektivität am unempfindlichsten sein. Die X2 Kondensatoren C44, C47 und C48 dienen zur Entstörung der Netzspannung. Mit C43, C45 und BR1 werden eventuelle DC-Anteile in der Netzspannung herausgefiltert (C46 ist nicht bestückt). Mit R15, D10, D11 und C49 wird die Erde definiert mit der (Signal-) Masse verbunden. An J5 kann eine externe LED zur Betriebsspannungsanzeige angeschlossen werden.

Netzteil

Das Netzteil ist – wie in den meisten meiner Designs – völlig überdimensioniert und ist als Dual Mono Power Supply ausgelegt. Da ein üblicher Kopfhörer mit 6,3mm Stecker eine gemeinsame Masse für beide Kanäle verdrahtet hat sind allerdings die Massen der beiden Netzteile miteinander verbunden. Beide Netzteile sind identisch und so beschreibe ich hier nur den einen Kanal.

Pro Kanal kommt ein 25VA Ringkerntrafo zum Einsatz. Die sekundärseitigen Spannungen sind mit Sicherungen versehen da der Trafo nicht kurzschlußfest ist. Es schließen sich für beide Ausgangswicklungen Snubber Netzwerke an (R1, C1, C2 und R2, C11, C12) die den Schwingkreis – Induktivität der Sekundärwicklung und Sperrschicht-Kapazitäten der Gleichrichterdioden – bedämpfen. Die beiden Wechselspannungen werden dann von einem diskreten Brückengleichrichter mit Ultra-Fast Soft-Recovery Dioden gleichgerichtet.

Die symmetrische Betriebsspannung wird nach den 2× 22mF Ladeeleko’s mit klassischen Festspannungsreglern auf ±15V geregelt. Ich setze hier Typen von New Japan Radio ein (NJM7815 / NJM7915). Als Ausgangskondensatoren kommen 4× 4,7mF Panasonic FC Kondensatoren zum Einsatz. Zur optischen Kontrolle für die Betriebsspannung dienen LED’s die von der ungeregelten Betriebsspannung versorgt werden.

Verstärker

Da auch hier beide Kanäle identisch aufgebaut sind beschreibe ich im folgenden wieder nur den linken Kanal.

Es sind 2 Eingänge vorhanden. An LK1 wird eine unsymmetrische und an LK2 eine symmetrische Quelle angeschlossen. Das symmetrische Eingangssignal wird durch IC6 (INA134) in ein unsymmetrisches Signal umgesetzt. Mit Rel1 wird mit Hilfe eines externen Schalters an J6 das Eingangssignal ausgewählt.

An das Relais schließt sich die Buchse J1 an. Hiermit wird eine Hälfte eines externe Alps Stereo Potentiometer (50kΩ logarithmisch) verbunden. Mit dem Potentiometer wird die Lautstärke eingestellt. Die Verstärkung der Signalspannung geschieht mit IC5 (OPA627) und der Ausgangsstrom wird vom Buffer IC7 (LME49600) geliefert. Beide IC’s bilden eine Einheit da die Rückkopplung für IC5 hinter dem Buffer abgegriffen wird. Mit Hilfe des DIP-Schalters lassen sich unterschiedliche Verstärkungsfaktoren (hier ca. 3dB, 10dB und 20dB) einstellen. Die Schaltung rund um den OP177 (IC8) ist ein Servo-Regler der für eine DC freie Ausgangsspannung sorgt. Damit läßt sich auf einen Koppelkondensator am Ausgang verzichten.

Bestückte Leiterplatte des Kopfhörerverstärkers HA1

Bestückte Leiterplatte des Kopfhörerverstärkers HA1

Einbau in ein Gehäuse

11.04.2016

Wie immer in den letzten Jahren verwendete ich ein Gehäuse von Modushop / Hi-Fi 2000 aus Italien. Die Bearbeitung habe ich auch wieder selbst mit Hilfe einer Datron M35 Fräsmaschine durchgeführt. Auf der Leiterplatte des Kopfhörerverstärkers sind alle Komponenten untergebracht und so müssen zusätzlich in das Gehäuse nur noch die benötigten Bedienelemente und Steckverbinder eingebaut werden.

Front des Kopfhörerverstärkers

Front des Kopfhörerverstärkers

Auf dem Bild oben sieht man das ich an Stelle einer 6,3mm Klinkenbuchse eine 4-polige XLR-Buchse eingebaut habe. Meinen Kopfhörer habe ich auf einen solchen Stecker umgebaut um ihn mit einem Brückenverstärker betreiben zu können. Ansonsten ist die Bedienung entsprechend der Schaltung sehr einfach gehalten. Links auf der Frontplatte findet sich der Einschalter, direkt daneben der Drehschalter für die Eingänge und auf der rechten Seite die Einstellung der Lautstärke. In der Mitte oberhalb des Kopfhöreranschlusses ist die Betriebsspannungsleuchte untergebracht.


Rückseite des Kopfhörerverstärkers

Rückseite des Kopfhörerverstärkers

Die Rückseite ist sehr einfach aufgebaut. Die beiden Eingänge – symmetrisch und unsymmetrisch – und die Netzbuchse sind alles was der Kopfhörerverstärker benötigt.


Ansicht von hinten in das geöffnete Gehäuse

Ansicht von hinten in das geöffnete Gehäuse