Ampli audiophile simple à LM1875

Parfois mystérieuse ou même ésotérique, la conception d'un amplificateur audiophile repose sur la simplicité et le minimum de connexions, mais peut-être aussi sur une sorte de secret qui rendra le son bien flatteur sans l'exagérer. Vous pourrez réaliser un ampli de cette sorte en suivant le schéma basé autour de deux LM1875, mais qui peut s'appliquer à la plupart des amplis intégrés. Qu'appelle-t-on audiophile si ce n'est un son plaisant ? Flatterie et simplicité pour certains, hérésie pour d'autres. A chacun son avis, les critiques sont ouvertes.

La conception et la réalisation de cet ampli avait pour but de satisfaire un audiophile amateur tant de vinyles des années 1970 que de sons plus modernes. Le principe repose sur une alimentation simple, un câblage réalisé au plus court et sur une légère correction de tonalité quelque peu dissimulée.

Réalisation d'ampli audiophile à LM1875 : quel est son secret ?

Il est possible de ne pas mettre en place cette correction de tonalité.

Réalisation de l'ampli audiophile avec LM1875

Parlons d'abord de la réalisation de cet ampli dont la taille est réduite au minimum. Les dimensions de l'ampli ont été fixées par celles du radiateur destiné à être sur le côté de l'ampli :

Conception d'un ampli audiophile : ultra simple

Les potentiomètres gauche et droite sont séparés. Ce sont deux potentiomètres simples (mono) qui pilotent séparément chaque canal :

Potentiomètres de volume gauche et droite de l'ampli audiophile à LM1875

Potentiomètres de l'ampli vus de l'arrière

Ils sont montés sur une petite plaque de plastique qui est fixée sur la face avant.

Le connecteur RCA est fixé lui aussi sur une petite plaque de plastique et installé sur la face arrière :

Les liaisons entre les entrées RCA, les potentiomètres et les entrées de l'ampli sont faites en câble blindé.

Transformateur de l'ampli audiophile

Le transformateur de l'ampli donne 2 x 18 V 50 VA, ce qui, après redressement fournit +/-25V environ pour alimenter les deux LM1875. Les condensateurs de filtrage sont des 10000 uF 35 V.

Vu du dessus, le transformateur de l'ampli est tout à fait standard :

Transformateur de l'ampli audiophile avec LM1875

Le primaire et le secondaire sont séparés par une isolation électrique renforcée.

Ampli audiophile avec LM1875

Les LM1875 nécessitent des condensateurs de découplage (100 nF 50 V) au plus proche de leurs alimentations. La masse est routée en étoile pour éviter que le retour des courants ne passe par des pistes de masse de signaux faibles. Le problème n'est pas la boucle de masse mais l'impédance partagée ("shared impedance"). Il apparaît en effet une petite tension aux bornes d'une piste de masse traversée par un courant fort (retour du haut-parleur) et cette tension, si elle est amplifiée, peut générer une instabilité de type effet larsen.

C'est pourquoi le câble de modulation (signal d'entrée) est connecté au milieu du circuit de l'ampli :

Circuit de l'ampli audiophile simple à LM1875

Correction de tonalité simple de l'ampli

Réalisation de la correction de tonalité de l'ampli

Une correction de tonalité est apportée par une résistance et un condensateur supplémentaire dans la contre réaction. Elle apporte un supplément de grave discret qui ne modifie pas le médium, ce qui très appréciable pour des enceintes de taille modeste ou des enregistrements au grave écourté, en retrait.

La correction de tonalité se présente sous cette forme :

Correction de tonalité de l'ampli audiophile

Conception audiophile ou tromperie ?

De nombreux audiophiles jugeront comme hérétique d'ajouter une correction de tonalité et pour la fidélité du signal, ils ont tout à fait raison. Les critiques sont lancées. Cependant, certaines enceintes pourront rendre un son plus agréable, flatteur et enrichi en grave de façon discrète avec cette correction de tonalité simple et efficace. Cette correction ne modifie ni le médium, ni l'aigu. En comparant à l'aveugle un ampli audiophile avec ce petit montage, vous pourrez surprendre vos amis amateurs de beau son.

Amplis audiophiles à confronter à l'aveugle avec l'ampli à LM1875

Si vous êtes sceptique, cette correction a le mérite de valoir le détour. Vous pouvez toujours essayer et retirer les composants ensuite (ne conserver que R2 à la place de l'encadré orange). L'explication de la correction est donnée ci-dessous.

Schéma de l'ampli audiophile à LM1875

Le LM1875 est un amplificateur intégré performant et la qualité finale du son est surtout donnée par les éléments extérieurs. Ne multipliez pas les commutateurs, boutons, fils et autres contacts électriques. Ici, le son passe par le connecteur RCA, le fil, le potentiomètre, le fil et arrive à l'ampli directement. Pas de sélecteur de source, de bouton d'égalisation, de bouton "loudness" ou autre.

Voici donc le schéma de l'ampli audiophile avec LM1875, en version la plus simple qui soit :

Ampli audiophile avec LM1875 : schéma

Pour une version stéréo, il faut réaliser deux amplis de ce genre.

Fonctionnement de l'ampli LM1875 simple

Potentiomètre de volume de l'ampli et filtrage

Le potentiomètre P1 a une valeur de 10 kOhms et règle le volume sonore. C4 et R4 forment un filtre passe haut pour bloquer une éventuelle composante continue. C3 et R5 filtrent les parasites haute fréquence et forment un filtre passe bas à 340 kHz. Attention, cette fréquence de coupure varie selon la position du potentiomètre. A mi-valeur, le potentiomètre vaut 5 kOhms de chaque côté, ce qui fait une résistance série équivalente de 2,5 kOhms. La fréquence de coupure tombe alors à 100 kHz. La résistance de la source audio est négligée car elle est très inférieure au kOhm.

Correction de tonalité ultra simple de l'ampli (le secret)

La correction de tonalité qui augmente les graves - et seulement les graves - est dans l'encadré orange. Pour les basses, on peut considérer que C1 est ouvert. Le gain est alors défini par :

Gain pour les graves : 1 + (R1/R3) = 331

Pour les autres fréquences, C1 se comporte comme un court-circuit et ainsi, R1 et R2 se trouvent en parallèle :

Gain pour les médiums et aigus : 1 + ((R1 // R2) / R3) = 78

Le gain de l'ampli est donc de 78 (38 dB environ) et pour les basses, il atteint 49 dB à 20 Hz.

La réponse en fréquence simulée avec LTSpice IV figure ci-dessous :

Réponse en fréquence de l'ampli LM1875 avec correction de tonalité

La commande sous LTSpice IV est : ".ac dec 100 20 20k" (de 20 Hz à 20 kHz, avec 100 points par décade).

La valeur de C1 est plutôt liée à R2 et définit la fréquence en dessous de laquelle les graves sont augmentés de plus de 3 dB. Ici, C1 et R2 fixent ce seuil à 160 Hz.

C2 limite le gain à 1 pour le continu et forme un filtre passe haut avec R3. Sa fréquence de coupure à 3,4 Hz. La polarité de C1 n'a pas vraiment d'importance. On peut placer le + du côté de R3.

Montage des amplis LM1875 à isoler

Attention, les boitiers des LM1875 sont reliés à l'alimentation négative.

Les LM1875 sont fixés au radiateur par des vis et sont isolés du radiateur. Ils pourraient être tous les deux reliés directement pour gagner en simplicité de montage et un peu en performance thermique (la chaleur passe moins bien à travers un isolant silicone qu'à travers un contact direct). Cependant, le radiateur étant accessible de l'extérieur, il se pourrait qu'un câble RCA vienne toucher le radiateur et provoque alors un court-circuit de l'alimentation négative.

Amplis LM1875 isolés du radiateur

Si c'est le point chaud d'un appareil relié à l'ampli, le point chaud serait alors en contact avec la tension négative (-25 Volts), ce qui détruirait probablement l'étage de sortie de l'appareil (lecteur CD, préampli, tuner, etc).

Il est donc prudent d'isoler les LM1875 du radiateur.

On pourrait se passer d'isolation dans le cas d'une alimentation simple des LM1875, l'alimentation négative étant la masse.

Réseau de Boucherot pour la stabilité de l'ampli

C5 et R7 forment un réseau de Boucherot et stabilisent l'ampli LM1875. R7 doit être reliée à la masse en étoile et le retour du courant issu de R7 ne doit pas passer par des pistes liées aux signaux d'entrée mais doit revenir par une piste séparée vers la masse centrale.

Au sujet de la stabilité des amplificateurs audio :

Stabilité des amplificateurs audio : réseau de boucherot et autres montages

Sortie de l'ampli à LM1875

La sortie de l'ampli va vers le bornier haut-parleur et passe par la temporisation à relais. Le schéma de cette temporisation est présenté ici :

Temporisation à l'enclenchement des haut-parleurs

Les transistors de commande sont choisis en boitier SOT23 (BC847B) pour s'intégrer facilement au circuit de l'ampli :

Transistors BC847B de la temporisation à l'enclenchement des haut-parleurs.

Réalisation de l'ampli audiophile à LM1875

L'assemblage de l'ampli terminé est toujours facilement accessible par le dessous de l'ampli :

Vue de dessous de l'ampli simple à LM1875

Vu du dessous, l'ampli dans toute sa splendeur :

Ampli audiophile simple à LM1875

On fixe enfin une plaque en plastique transparent au dessus du transformateur et de la partie électrique, pas au dessus du radiateur :

Réalisation achevée de l'ampli audiophile à LM1875

Mot de la fin

L'ampli basé sur deux LM1875 rend un son plaisant, un grave généreux mais discret dépassant souvent des amplificateurs qui mettent en avant un facteur d'amortissement élevé. Simplicité et petit prix font de cet ampli une véritable force. Audiophile, à chacun de juger.