Conception d'ampli à LM1875 1x 20W

Le LM1875 est un amplificateur facile d'utilisation qui permet de réaliser un ampli hifi mono de 20 Watts efficaces. Cet article présente le schéma, la conception et le fonctionnement détaillé de l'ampli : calculs des composants et rôle de chaque composant.

Voici donc le schéma de l'ampli avec LM1875.

Schéma avec ampli LM1875

Le LM1875 est un ampli intégré facile d'utilisation qui fournit 20W RMS à 4 Ohms ou à 8 Ohms en fonction de la tension d'alimentation.

Schéma de l'ampli à LM1875

Principe de fonctionnement et choix des composants

R2 définit l'impédance d'entrée et peut être choisie librement (10k ... 100k typiques). C1 supprime l'éventuelle composante continue du signal d'entrée et forme un filtre passe haut avec R2. Ici, la fréquence de coupure fc vaut :

fc = 1 / (2.Pi.R2.C1) = 7 Hz

Le gain en tension est défini comme pour un ampli op non inverseur et vaut : 1 + R4/R3 = 21 ici. Le gain doit être de 10 minimum pour éviter des oscillations dues à une instabilité interne de l'ampli. On peut choisir 20 à 100 sans problème mais on ne peut pas utiliser le LM1875 en suiveur (gain=1). C2 rend le gain unitaire pour l'offset et forme une fréquence de coupure avec R3 mais ne gêne pas la stabilité. Si C2 est remplacé par un fil, l'offset sera multiplié par le gain. Au lieu de 5mV par exemple, il y aura 5mV x 48 = 240mV en sortie... C2 est donc conseillé, bien que non impératif.

R5 et C5 servent à stabiliser l'ampli, c'est un réseau de Boucherot classique. Si on l'oublie, l'ampli aura tendance à osciller et on entendra des souffles et des bruits étranges ainsi que des grésillements très audibles dans le son, parfois augmentés si il y a deux LM1875 dans un ampli stéréo...

C5 est relié à la masse et la piste qui relie C5 à la masse ne doit pas passer à proximité des signaux d'entrée sous peine de créer des oscillations et des instabilités. Cela est dû à la tension qui apparait dans la piste de masse : cette tension est très faible, mais si elle est amplifiée, il peut apparaître l'équivalent d'un effet Larsen d'un point de vue électrique.

Performances de l'ampli LM1875

Voilà les performances typiques du LM1875. La limitation interne en courant fixe la puissance de sortie à 4 Ohms.

• 25WRMS à 8 Ohms (alim stabilisée = +/-25V)
• 32WRMS à 8 Ohms (alim stabilisée = +/-30V)

Puissance totale dissipé : 41W (boitier à 25°C)

Alimentation symétrique : de +/-8V à +/-30V max.

Courant de sortie : limité à 4A dans le LM1875 (minimum 3A)

Placement des composants de l'ampli LM1875

Voici un placement des composants sur une carte à trous standard, au pas de 2.54mm (distance entre 2 trous consécutifs).

Circuit imprimé de l'ampli à LM1875 (vue côté pastilles)

La borne - du haut parleur peut revenir directement à la masse de l'alimentation plutôt que la masse de la carte, pour éviter que le courant qui circule dans le haut parleur ne passe dans les autres fils de masse, en particulier côté signal. On forme ainsi une masse en étoile.Le +V et le -V se soudent directement sur les pattes du LM1875. Les condensateurs 100nF sur l'alimentation sont montés au plus près du LM1875 pour former une réserve d'énergie très locale. Leur rôle est complémentaire des gros condensateurs chimiques d'alimentation (réserve d'énergie importante pour le 100Hz).

Contrairement au TDA2030, il n'est pas nécessaire d'ajouter les diodes ("catch diodes") qui écrêtent la tension de sortie si charge est inductive (moteur, haut parleur quand l'ampli sature). Ces diodes sont déjà prévues de façon interne.

Alimentation de l'ampli à LM1875

Pour alimenter l'ampli à LM1875, un transfo 2x18V est idéal (ce qui donne +/-25V). Sa puissance doit être de 20VA minimum pour obtenir 20W environ. Les audiophiles surdimensionnent volontiers les transfos d'alimentation.

Alimentation symétrique +/-25V pour ampli LM1875

Il est possible d'utiliser un transfo qui donne une tension simple, 1x18V par exemple. Le redressement est fait par deux diodes. Il faut doubler la valeur des condensateurs de filtrage dans ce cas (4700uF/35V au lieu de 2200uF/35V par exemple).

Alimentation symétrique +/-25V pour ampli LM1875 à partir d'une tension simple

Pour davantage de détails sur l'alimentation des amplis audio à base transfos 50Hz :

Alimentation à base de transfo

Alimentation symétrique à partir d'une tension simple

Ampli hifi stéréo 2x20W : LM1876 ou 2 LM1875

On peut utiliser la même alimentation pour alimenter 2 LM1875 pour réaliser un ampli stéréo. Il est recommandé de doubler les condensateurs (4700uF/35V au lieu de 2200uF/35V). Ce sont des valeurs minimales : "abondance de bien ne nuit pas". Le transformateur doit faire au moins 30VA pour un ampli stéréo.

Il est possible d'utiliser un LM1876 pour un ampli stéréo. Le LM1876 possède la fonction "veille" et la fonction "silencieux".