M³ Kopfhörerverstärker DIY

Auf die Idee mit dem Kopfhörerverstärker kam ich über die cnet-Seite. Dort wird der M³ Kopfhörerverstärker von amb.org nachgebaut. Dies ist ein drei-kanaliger Verstärker. Es gibt also einen Kanal für links, einen für rechts und einen für die Masse.

M³ Kopfhörerverstärker: Beschreibung

Der Massekanal erzeugt eine von den Operationsverstärkern im Vorverstärkerbereich unabhängige Masse. Dadurch sollen die Rückwirkungen der Endstufe auf den Vorverstärker möglichst gering gehalten werden. Die Endstufe läuft im Class-A Betrieb. Das originale Schaltungskonzept sieht eine unsymmetrische Spannungsversorgung vor. Davon bin ich abgekommen. Mein Aufbau verwendet eine symmetrische Spannungsversorgung.

Der M³ Kopfhörerverstärker benötigt ein Netzteil. Dieses arbeitet mit 230V Wechselstrom. Das ist lebensgefährlich! Arbeiten dürfen nur im spannungslosen Zustand durchgeführt werden.

Aufbau M³ Kopfhörerverstärker

M³ Kopfhörerverstärker: leere Lochrasterplatine
leere Lochrasterplatine

Der Verstärker wird auf einer Lochrasterplatine im Euro-Format aufgebaut. Dies hat den Vorteil, dass er dann später in ein Standartgehäuse passt.

M³ Kopfhörerverstärker: Massekanal Bestückungsseite
Massekanal Bestückungsseite
M³ Kopfhörerverstärker: Massekanal Lötseite
Massekanal Lötseite

Ich habe einen Kanal nach dem anderen aufgebaut. So konnte ich diese nach und nach prüfen. Das war von Vorteil, weil zwei Kanäle nicht auf Anhieb liefen. Auf dem Bild sieht man den fertigen Masse-Kanal und einen Teil des linken. Die Verbindungen werden auf der Unterseite mit Draht hergestellt. Dieser wird mit einer Zange in die entsprechende Form gebogen und anschließend verlötet. Bei längeren Strecken wird immer mal wieder ein Lötpunkt gesetzt. Hier muss man sehr gewissenhaft vorgehen, um keine Kurzschlüsse oder kalte Lötstellen zu produzieren. Es empfiehlt sich alle Lötstellen am Ende nochmals nachzulöten.

M³ Kopfhörerverstärker: Kopfhörerverstärker Bestückungsseite
Kopfhörerverstärker Bestückungsseite
M³ Kopfhörerverstärker: Kopfhörerverstärker Lötseite
Kopfhörerverstärker Lötseite

Hier sieht man den fertigen Aufbau. Ich habe die positive und negative Versorgungsspannung der Operationsverstärker mit den entsprechenden Anschlüssen der Endstufe verbunden. Die Masse wird herausgeführt.

M³ Kopfhörerverstärker: erster Test
erster Test

Jetzt kann der erste Funktionstest gemacht werden. Hierzu habe ich die Platine mit meinem Labornetzteil verbunden. Die Strombegrenzung habe ich auf 500mA gestellt, damit es keine bösen Überraschungen gibt. Der Ruhestrom für die Operationsverstärker und die Endstufe wird laut AMB-Seite eingestellt. Für die Endstufe habe ich niedrige Werte gewählt, da die entsprechenden Transistoren noch keinen Kühlkörper haben.

M³ Kopfhörerverstärker: Vorder- und Rückseite
Vorder- und Rückseite
M³ Kopfhörerverstärker: Vorderseite
Vorderseite
M³ Kopfhörerverstärker: Rückseite
Rückseite

Die Vorder- und die Rückseite werden gebohrt. Eventuell muss das Loch noch nachgearbeitet werden. Alle Löcher werden entgratet. Anschließend können die Cinchbuchsen, der Anschluss für des Netzteil, das Lautstärkepoti und die Kopfhörerbuchse eingebaut werden. Die Netzteilbuchse ist von Lemo. Die hatte ich noch in meiner Bastelkiste. Hier findet sie eine würdige Verwendung.

M³ Kopfhörerverstärker: verdrahtet
verdrahtet

Die Platine wird in das Gehäuse eingeschoben. Die Löcher für die Befestigung der Transistoren werden angezeichnet und anschließend gebohrt. Zum Schluss wird in alle Löcher noch ein Gewinde geschnitten. Die Platine wird montiert und die Transistoren werden isoliert mit dem Kühlkörper verschraubt. Es empfiehlt sich diese Isolierung anschließend mit einem Multimeter zu überprüfen. Die Buchsen und das Poti werden mit der Platine verbunden. Hier ist darauf zu achten, dass der linke Kanal der Cinchbuchsen auch links am Kopfhörer rauskommt.

M³ Kopfhörerverstärker: Ruhestromeinstellung
Ruhestromeinstellung

Der Ruhestrom für die Operationsverstärker und die Endstufe wird überprüft und eventuell nachgestellt. Für die Endstufe habe ich 80mA gewählt.

Aufbau Netzteil

Jetzt fehlt noch das passende Netzteil. Dies wird in der gleichen Art und Weise wie der Verstärker aufgebaut. Als Vorlage habe ich das hier beschriebene (welches wiederum auf dem zerosoft EB-802 bassiert) verwendet.

M³ Kopfhörerverstärker: Netzteil Bestückungsseite
Netzteil Bestückungsseite
M³ Kopfhörerverstärker: Netzteil Lötseite
Netzteil Lötseite

Das Netzteil wird wie der M³ Kopfhörerverstärker auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Das war ein bisschen schwieriger, da ich hierfür kein fertiges Layout hatte. Aber die Schaltung ist nicht so kompliziert. Ein Operationsverstärker vergleicht ständig die Ausgangsspannung mit einer Referenzspannungsquelle. Wenn sich die Ausgangsspannung ändern sollte, wird sie über einen FET nachgeregelt. Als Referenzspannungsquelle kommt ein LM336Z in der 5.0V Ausführung zum Einsatz. Über ein Präzisionspoti kann die Ausgangsspannung sehr genau eingestellt werden. Einige Kondensatoren und Spulen dienen zur Glättung der Spannung. Als Gleichrichter habe ich Schottky Dioden verwendet.

M³ Kopfhörerverstärker: Ringkerntrafo
Ringkerntrafo

Der Trafo ist ein kleiner Ringkern mit 2*15V und 30VA. Um ihn und die FETs am Gehäuse zu befestigen habe ich Bohrungen mit einem Gewinde versehen.

M³ Kopfhörerverstärker: Netzteil Ausschnitte der Rückseite
Netzteil Ausschnitte der Rückseite
M³ Kopfhörerverstärker: Netzteil verdrahtet
Netzteil verdrahtet
M³ Kopfhörerverstärker: Netzteil Vorderseite
Netzteil Vorderseite

Die Vorder- und Rückseite brauchen noch ein paar Ausschnitte für die beiden Buchsen und die LED. Dazu werden einfach Löcher in das Blech gebohrt. Die entstandenen Stege werden mit der Schlüsselfeile rausgefeilt. Das entstandene Loch wird dann auf das entsprechende Maß vergrößert. Für die zweite Buchse und die LED müssen einfach Löcher in der entsprechenden Größe gebohrt werden. Das Loch für den Schutzleiteranschluss sollte auch nicht vergessen werden.

Das Netzteil wird auch für meinen DIY Phono Vorverstärker verwendet.

Fazit

M³ Kopfhörerverstärker: Kopfhörerverstärker und Netzteil von hinten
Kopfhörerverstärker und Netzteil von hinten
M³ Kopfhörerverstärker: Kopfhörerverstärker und Netzteil von vorn
Kopfhörerverstärker und Netzteil von vorn
M³ Kopfhörerverstärker: Kopfhörerverstärker und Netzteil von vorn
Kopfhörerverstärker und Netzteil von vorn

Vor dem Zusammenbau wird nochmals alles kontrolliert. Danach kann ein Probelauf gemacht werden. Der Klang mit M³ Kopfhörerverstärker ist wesentlich besser, als wenn der Kopfhörer direkt am Handy betrieben wird. Das liegt einfach an der geringen Ausgangsleistung der Endstufe im Handy. Außerdem lässt sich die Lautstärke stufenlos regeln. Die erzielbare Lautstärke ist auch um einiges höher.

2 Gedanken zu „M³ Kopfhörerverstärker DIY“

  1. Ich bin sehr beeindruckt vom M³ und spiele selber mit dem Gedanken einen zu bauen.
    Jedoch brauche ich zwingend einen guten DAC davor. Ich habe erst überlegt, wie sich ein Musical Fidelity V90-DAC schlagen würde. Sehr gut, jedoch etwas zu teuer für meine Zwecke. Ich brauche nur eine sehr gute Umwandlung von USB auf Analog.
    Nun kam ich auf den Gedanken, einen solchen D/A Wandler gleich im M³ zu integrieren. Mit entsprechenden Chips von Texas Instruments. Nunmal finde ich dort nur USB to Audio Chips mit 48khz. Wie ist es dann möglich, bei aktuellen DAC’S eine sample rate von 96khz oder sogar 192khz über USB zu ermöglichen?

    Nun zwei Fragen an dich:
    1. Weißt du, wie ich einen solchen Chip im M³ anbinden kann?
    2. Kennst du Chips bzw. Schaltungen aus aktuellen DAC’s, die eine höhere sample rate als 48khz haben?

    Viele Grüße

    1. Hallo Philipp,

      leider habe ich mich mit dem Thema DAC noch nicht so richtig beschäftigt. Wenn Du so etwas selber bauen möchtest, solltest Du mit SMD umgehen können, da es aktuelle DAC-ICs nur als SMD gibt (soweit ich das recherchieren konnte).
      Zu Deinen Fragen:
      1. Der DAC hat einen Audio-Ausgang. Diesen verbindest Du mit dem Eingang vom M³. Außerdem muss der noch mit Spannung versorgt werden. Hierfür kannst Du auch das Netzteil des M³ nehmen oder ein komplett eigenständiges verwenden. Die Massen der beiden Netzteile sollten dann verbunden werden.
      2. amb.org bietet auch Schaltungen für DACs an. Der γ1.5 (miniature high resolution USB DAC) in Verbindung mit ζ1 (Audio Widget asynchronous USB-I²S module) ist wahrscheinlich genau das was Du suchst. Er bietet 24 bits, 192KHz über USB. Alternativ kannst Du Dich auch im Profi-Bereich umsehen. Thomann ist eine gute Adresse.

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