Dieser Verstärker-Bausatz mit Steckplatine und allen
erforderlichen Bauteilen ist ganz ohne Löten einfach und schnell zusammenzubauen
und macht dabei jede Menge Spaß. Hören Sie Ihre Lieblingsmusik mit dem eigenen
Verstärker. Einen fertiges Produkt kaufen kann jeder, aber Sie bauen Ihren
Verstärker nach Ihren eigenen Anforderungen. Mehrere Schaltungsvarianten werden
vorgestellt und erklärt. Auch spezielle Anwendungen sind machbar. Und am Ende
haben Sie nicht nur ein Erfolgserlebnis sondern auch einige neue Erfahrungen im
Bereich der Elektronik.
Wir wünschen viel Spaß und Erfolg!
Der Schnellstart
Für alle, die sich mit den Bauteilen schon gut auskennen,
geht es hier gleich zur Sache. Bauen Sie die komplette Schaltung auf und schalten
Sie das Gerät ein. Schießen Sie dann mit dem beiliegenden Stereokabel Ihre
Audioquelle an und genießen Sie die Musik!
Das Komplettschaltbild zeigt alle Bauteile von der
Stereo-Eingangsbuchse bis zum Lautsprecher. An einigen Stellen sind Variationen
möglich. So können Sie zum Beispiel die Widerstände austauschen um die
Lautstärke anzupassen. Gestrichelte Verbindungen deuten an, dass diese
Bauteile optional verwendet werden können. Die möglichen Varianten werden
weiter unten genauer vorgestellt.
Montagearbeiten
Im Bausatz gibt es ein Potentiometer (Poti) für die
Einstellung der Lautstärke und mit einem Schaltkontakt zum Ausschalten.
Montieren Sie das Poti und den Lautsprecher in das Gehäuse. Sichern Sie den
Lautsprecher mit einem Tropfen Klebstoff. Kleben Sie dann die Steckplatine
zwischen das Potis und den Lautsprecher. Sie hat dazu eine doppelseitige
Klebefolie, die mit einer Schutzfolie abgedeckt ist. Ermitteln Sie zunächst die
optimale Position der Steckplatine. Entfernen Sie dann die Schutzfolie und
kleben Sie die Steckplatine ein. Achtung, die Position muss beim ersten Versuch
stimmen und ist dann nur noch zu schwer korrigieren. Schrauben Sie als letztes
noch die Stereo-Klinkenbuchse in das Gehäuse. All diese Bauteile besitzen
angelötete Drähte. Vermeiden Sie es, diese Drähte übermäßig oft zu biegen,
damit sie nicht abbrechen.
Schaltungsaufbau
Kern des Bausatzes ist der integrierte
Lautsprecherverstärker LM386 im achtpoligen Gehäuse. Die acht Beinchen sind
zunächst noch etwas gespreizt und müssen parallel ausgerichtet werden. Erst
dann lässt sich das IC problemlos in die Steckplatine einsetzen. Beim Einsatz
in eine Schaltung muss unbedingt auf die korrekte Einbaurichtung geachtet
werden. Eine Markierung an der linken Seite kennzeichnet den Pin 1 und den Pin
8. Wenn Sie es wieder herausnehmen möchten, sollte es vorsichtig mit einem
Schraubendreher ausgehebelt werden, damit die Anschlüsse nicht umknicken. Setzen
Sie den Baustein nach Möglichkeit gleich an der richtigen Stelle ein, die nicht
mehr verändert werden muss.
Für den Aufbau der Schaltung benötigen Sie einige kurze
Drähte. Verwenden Sie dafür den isolierten Schaltdraht. Schneiden Sie mit einer
Zange passende Stücke ab und entfernen Sie an den Enden die Isolierung auf
einer Länge von etwa 8 mm. Zum Abisolieren der Drahtenden hat es sich als
praktisch erwiesen, die Isolierung mit einem scharfen Messer rundherum
einzuschneiden. Achtung, dabei sollte der Draht selbst nicht angeritzt werden,
weil er sonst an dieser Stelle leicht bricht.
Testen Sie die Schaltung mit einer 9-V-Batterie. Verwenden
Sie im Interesse der Sicherheit beim Experimentieren eine normale
Zink-Kohle-Batterie. Eine Alkali-Batterie ist deshalb problematisch, weil sie
im Falle eines Kurzschlusses sehr viel Strom liefern kann. Sobald alles
erfolgreich getestet ist soll die Batterie mit doppelseitigem Klebeband im
Gehäuse befestigt werden.
Der erste Versuch zeigt, dass nur sehr wenige Bauteile rund
um den LM386 erforderlich sind um einen kompletten Verstärker zu bauen. Der
Pin 4 des ICs liegt am Minuspol der Batterie, der Pluspol ist mit Pin 6
verbunden. Am Pin 5 liegt der Ausgang. Der Lautsprecher wird hier über einen
Elektrolytkondensator (Elko) mit 100 µF angeschlossen. Am Pin 5 des LM386 liegt
eine mittlere Ausgangsspannung von ca. 4 V. Deshalb muss der Pluspol des Elkos
zum IC weisen, der mit einem weißen Balken markierte Minuspol zum Lautsprecher.
Am Pin 2 des ICs liegt der Eingang. Hier ist ein Koppelkondensator
mit 100 nF (Beschriftung 104) angeschlossen. Berühren Sie das freie Ende des
Drahtes. Aus dem Lautsprecher hören Sie dann leise Störgeräusche wie z.B. ein
Brummen oder Summen. Es stammt von den elektrischen Leitungen und Geräten im
Raum und wird von Ihrem Körper wie von einer Antenne aufgefangen, verstärkt und
hörbar gemacht. Dieser einfache Brummtest ist hilfreiche bei der Überprüfung
eines Verstärkers und kann auch später am fertigen Gerät zur Fehlersuche
eingesetzt werden.
Lautstärkeregler und Schalter
Schließen Sie nun den Lautstärkeregler und die Klinkenbuchse
an. Achtung, verwenden Sie nur zwei Anschlussdrähte der Stereobuchse, GND und L.
Der R-Eingang muss frei bleiben. Tatsächlich verwenden Sie nur einen der beiden
Stereokanäle, der zweite kommt erst später hinzu. Achten Sie darauf, dass die
Drähte an den Anschlüssen R und L sich niemals berühren, denn dabei könnte Ihr
angeschlossenes Gerät überlastet werden.
Beachten Sie die Masseverbindung am Pin 3 des Verstärkers.
Der erste Versuch hat zwar gezeigt, dass es prinzipiell auch ohne sie geht,
aber der Anschluss des zweiten Eingangs am Pin 3 verhindert Verzerrungen und
sorgt für einen besseren Klang.
Beim ersten Versuch wurde die Batterie direkt angeschlossen,
was aber für den täglichen Einsatz nicht sehr praktisch ist. Nun soll auch der
Schalter am Poti eingebaut werden. Er liegt in diesem Fall in der Minusleitung,
weil damit die Verbindungen kurz bleiben. Zusätzlich soll das Batteriekabel
eine einfache Zugentlastung erhalten. Zwei kurze Drahtstücke halten das Kabel
in Position. So können Sie verhindern, dass das Batteriekabel sich
unbeabsichtigt löst.
Der Verstärker ist wahrscheinlich in dieser Schaltung noch
zu empfindlich und kann leicht übersteuert werden. Später wird eine Anpassung
der Verstärkung hinzugefügt. Vorerst aber sollten Sie den Lautstärkeregler nur
weinig aufdrehen. Zu viel Aussteuerung bringt starke Verzerrungen.
Stereo-Eingang
Für den richtigen Klang müssen der rechte und der linke
Kanal zusammengeführt werden. Bauen Sie dazu zwei Widerstände von 33 kΩ (Farbringe:
Orange, Orange, Orange) ein. Damit reduziert sich zugleich die Verstärkung des
Geräts. Ob die Aussteuerung nun gerade richtig ist, hängt vom angeschlossenen
Gerät ab.
Eine weitere Verbesserung erreichen Sie mit einem zweiten
Elko von 100 µF, der parallel zur Spannungsversorgung angeschlossen wird.
Beachten Sie die korrekte Polung. Der weiße Balken markiert den Minuspol des
Elkos.
Anpassungen
Ob Sie nun einen MP3-Player, ein Smartphone oder ein anderes
Gerät anschließen, kann zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. In einem Fall
ist der Verstärker vielleicht zu leise, in einem andern Fall neigt er zur
Übersteuerung. Dem Bausatz liegen daher unterschiedliche Widerstände bei.
Testen Sie alle drei Varianten und finden Sie die beste Einstellung für Ihren Zweck:
10 kΩ (Braun, Schwarz, Orange): Laut
33 kΩ(Orange, Orange, Orange): Mittel
100 kΩ(Braun, Schwarz, Gelb): Leise
Parallel zum Poti liegt ein optionaler Kondensator mit 10 nF
(103). Damit können Sie den Klang verändern. Mit eingesetztem Kondensator
erhalten Sie eine leichte Absenkung der Höhen. Dies kann den Klang verbessern,
weil der relativ kleine Lautsprecher zu einer Überbetonung der Höhen neigt. Der
Klang kann übrigens auch durch das Gehäuse beeinflusst werden, das mehr oder
weniger geschlossen wird. Testen Sie den Verstärker mit offenem, geschlossenen
und teilweise geschlossenen Gehäuse und jeweils mit und ohne den zusätzlichen
10-nF-Kondensator. Finden Sie die für Sie beste Einstellung.
Ein weiterer Elko mit 10 µF soll am Pin 7 des LM386
angeschlossen werden. In den meisten Fällen führt dies zu keiner Veränderung
des Klangs. Der Kondensator verhindert jedoch Verzerrungen und Nebengeräusche,
die mit einer schwachen Batterie oder bei Verwendung eines externen Netzteils
auftreten können. Nachteile gibt es nicht, sodass Sie den Kondensator in jedem
Fall eingebaut lassen können.
Mehr Verstärkung
Für angeschlossene MP3-Player oder Smartphones reicht die
Verstärkung in jedem Fall. Sie können aber auch ganz andere Dinge mit dem Gerät
tun und z.B. ein Mikrofon oder eine andere Signalquelle mit geringem Pegel
anschließen. Für solche Fälle kann es sinnvoll sein, die Verstärkung noch
einmal um den Faktor 10 zu erhöhen. Schließen Sie dazu den 10-µF-Elko zwischen
Pin 1 und Pin 8 an. Zusätzlich wird in dieser Schaltung auf die Eingangswiderstände
verzichtet, sodass eine reine Mono-Quelle angeschlossen werden muss.
Schaltungstechnik
Wenn man den Verstärker genau verstehen will hilft ein Blick
ins Datenblatt. Die Innenschaltung zeigt einen Gegentaktverstärker mit einer
Differenzverstärker-Vorstufe. Die beiden Ausgangstransistoren bilden die
Gegentaktendstufe, wobei bei hoher Aussteuerung immer nur einer der beiden
Transistoren leitet. Ohne Aussteuerung fließt nur ein geringer Ruhestrom,
sodass die Batterie geschont wird. Der optionale Bypass-Kondensator am Pin 7
glättet die Betriebsspannung für die Vorstufe.
(Quelle: National Semicinductor)
In der Eingangsstufe arbeiten zwei PNP-Darlington-Paare in
einer Differenzstufe. Die mittlere Eingangsspannung ist Null, der
Eingangswiderstand beträgt 50 kΩ. Man erkennt, dass ein Eingang offen
bleiben darf. Die Spannungsverstärkung ergibt sich aus der Gegenkopplung über zweimal
15 kΩ vom Ausgang im Verhältnis zu 1,5 kΩ zwischen den Emittern der
Eingangsstufe und beträgt 20-fach (26 dB). Überbrückt man die Anschlüsse 1 und
8 mit einem Kondensator ergibt sich ein weiterer Faktor 10 (1,5 kΩ / 150
Ω). Die Verstärkung beträgt dann 200-fach (46 dB).