Réalisation ampli hifi audiophile 100W simple

Plusieurs réalisations différentes d'un ampli classe AB de qualité audiophile sont présentées ici, accompagnées du schéma de l'ampli et d'explications sur le fonctionnement. La réalisation concrète, l'assemblage des transistors sur les radiateurs et le montage final sont également présentés ici dans cet article. Un des schémas les plus simples est détaillé ici avec un minimum de composants, un choix de composants parmi les plus standard et les plus faciles à trouver : étage d'entrée, amplificateur en tension et transistors Darlington pour l'étage de sortie.

Schéma de l'ampli hifi audiophile 100W simple

Avant de présenter les réalisations et le typon de l'ampli, on peut voir le schéma de l'ampli ci-dessous :

ampli audiophile schéma 100w

Ampli hifi audiophile 100W : schéma simple

Ce schéma a l'avantage d'une grande simplicité, ne présente pas une originalité particulière et il existe de nombreux schémas proches de celui-ci dans des revues d'électronique.

Principe de fonctionnement de l'ampli

L'ampli s'alimente avec une tension d'alimentation de +/-25 V à +/-45 V et peut fournir de 30 à 100 Watts. En tension alternative, un transformateur de 2 x 24 à 2 x 30 Volts AC convient. Sa puissance devra être entre 100 et 200 VA idéalement, mais une puissance plus faible conviendra aussi si vous n'avez que cela sous la main.

Etage d'entrée : une paire différentielle classique

L'étage d'entrée se fait autour de la paire différentielle T1 et T2 qui sont tous les deux des BC556B. On peut aussi utiliser des 2N5401 ou des MPSA92.

R1 définit l'impédance d'entrée et C1 fixe une fréquence de coupure à 3 Hz environ. Le potentiomètre de volume sera monté juste avant l'entrée de l'ampli.

Le gain de l'ampli est défini par R10 et R11 selon la relation :

Gain = 1 + R11 / R10 = 48

Sachant que la tension de sortie avoisine les 20 Volts efficaces (100 W efficaces à 4 Ohms), cela revient à un niveau d'entrée de 20 / 48 = 417 mV. Ce niveau est tout à fait compatible avec un niveau ligne et permettra de se passer de préamplificateur.

C2 bloque l'amplification de la composante continue et fixe aussi une fréquence de coupure avec R10 autour de 3 Hz.

Amplificateur en tension et limitation en courant

L'amplification en tension est confiée à T3 et à la source de courant formée par le montage bootstrap basée sur C4. Ce montage est classique et R9 a pour but d'améliorer la dérive en température de T3 et permet une limitation du courant collecteur de T3 en combinaison avec R4.

Idéalement, ce courant maximum doit être environ le double de celui issu de la source de courant (qui vaut 7 mA pour une alimentation de +/-35 V).

Le condensateur C3 forme le pôle dominant et atténue ainsi le gain en boucle ouverte pour garantir une bonne stabilité de l'ampli, surtout vis à vis des charges capacitives. C3 bénéficie de l'effet Miller dans son rôle.

Le courant de repos est réglé par P1 et le transistor qui sert de capteur de température est T4. Pour la facilité du montage, cela peut être un BD139, mais on peut aussi coller au radiateur un BC547 ou tout autre transistor bipolaire pourvu que le couplage thermique soit bon.

Si accidentellement P1 s'ouvre, la tension de polarisation aux bornes des bases de T5 et T6 repassera à une valeur plus faible, proche de 1 Volt seulement. Il ne faut jamais mettre P1 entre la base et le collecteur (là où se trouve R7) sinon le moindre faux contact dans P1 entraînerait une destruction quasi immédiate de l'étage de sortie.

C7 lisse la tension de polarisation des bases et contribue aussi à la fiabilité des Darlington vis à vis de transitoires rapides sur les tensions de base.

Etage de sortie de l'ampli : transistors Darlington

Les deux transistors TIP142 (T5) et TIP147 (T6) sont des transistors Darlington qui offrent de belles perspectives : 100 Volts, 10 Ampères, 125 Watts. Leur faible prix (2 euros ou moins) leur donne un avantage supplémentaire.

Si vous n'avez pas de TIP142 et TIP147, vous pouvez choisir des BDW83C et BDW84C ou d'autres équivalents :

Transistors équivalents aux Darlingtons TIP142 et TIP147

R12 et R13 servent à réguler le courant de repos et sont utilisées si on souhaite mettre en place la protection (tous les composants bleus sur le schéma).

Courant de repos et offset de l'ampli

Avant de mettre sous tension l'ampli, il faut placer P1 à sa plus grande valeur ! On doit mesurer au multimètre qu'il y a environ 1 kOhm entre les bornes de P1. Si le potentiomètre est en butée du mauvais côté (valeur minimum proche de 0 Ohm), le courant de repos risque d'être trop grand ce qui entraînera la destruction des Darlington. Ce serait bien malheureux.

Lorsqu'on met l'ampli sous tension, on commence par vérifier les tensions d'alimentation. On vérifie ensuite la tension de sortie qui doit être approximativement nulle (+/-500 mV max). Si ce n'est pas le cas, il y a des erreurs dans le montage de l'ampli.

R4 peut être légèrement modifiée pour atteindre une tension de sortie continue aussi proche de zéro que possible (+/-100 mV max). On pourra jouer sur R4 en mettant en parallèle différentes valeurs. L'ordre de grandeur se situe entre 1,5 kOhm et 2 kOhms.

On peut maintenant revenir au réglage du courant de repos.

Le réglage du courant de repos se fait en mesurant la tension entre les émetteurs de T5 et T6 aux bornes des résistances 0,22 Ohm 3 W). Cette tension ne doit pas dépasser 20 mV. Si le courant de repos est nul, une distorsion de croisement sera audible. Pour mettre cela en évidence, on peut injecter un sinus à 30 Hz ou 40 Hz à l'entrée de l'ampli et écouter au haut-parleur. En effet, comme le haut-parleur reproduit très peu cette basse fréquence, on entendra facilement les harmoniques liés à la distorsion de croisement.

Si on souhaite augmenter le courant de repos, on s'expose à un risque d'emballement thermique. Le pire cas est obtenu en poussant l'ampli à sa puissance maximum sur charge fictive (4 Ohms), puis en coupant le signal d'entrée d'un coup : on mesure alors, lorsque les transistors de puissance sont encore chauds, le courant de repos. Sa valeur doit diminuer rapidement au cours des secondes qui suivent l'essai à pleine puissance.

Réalisation d'amplificateurs basés sur ce schéma

Plusieurs amplificateurs sont présentés ici, regroupant en quelques images de nombreuses heures de travail.

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Réalisations d'amplis hifi avec alimentation

Modules d'amplificateur audiophile avec alimentation

La revendication audiophile de ces amplis repose sur la simplicité, l'absence de préampli et une approche ainsi minimaliste de ce que peut être l'ampli hifi.

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Ampli hifi 2 x 80 Watts RMS avec transformateur

Le circuit imprimé comporte aussi le redressement de l'alimentation et une temporisation à l'enclenchement des haut-parleurs pour éviter le "ploc" à la mise sous tension.

Schéma de la temporisation pour haut-parleur :

Temporisation pour haut-parleur : schéma

Le détail du montage des transistors sur le radiateur anodisé noir :

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Isolants silicone pour les transistors de puissance TIP142 et TIP147

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Détail du montage des transistors TIP142 et TIP147

Les transistors en petit boitier TO92 (BC547) doivent être plaqués au radiateur avec de la pâte thermoconductrice pour améliorer le couplage thermique. Le potentiomètre a été remplacé par une valeur fixe de résistance.

Voici un autre exemple avec un transistor BD139 :

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Ampli hifi 2 x 80 Watts RMS avec transformateur d'alimentation

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Montage du BD139 sur le radiateur : c'est lui qui capte la température

On peut également monter l'ampli sur une grande plaque en aluminium pour la dissipation. Cela offre un autre design :

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Ampli monté sur une plaque en aluminium simple

Pour la dissipation, la plaque devra être verticale.

ampli audiophile classe a

Montage des transistors sur une plaque en aluminium : un ampli au design étonnant

Autres prototypes d'ampli classe AB

D'autres prototypes ont été montés et ont fait leurs preuves dans des boitiers en contreplaqué pas très esthétiques :

ampli hifi audiophile simple

Ampli hifi 4 canaux réalisé avec une alimentation à découpage +/-40 Volts

ampli audiophile prototype schéma

Ampli hifi 2.1 (200 W + 2 x 100 W) réalisé avec 4 canaux dont 2 pontés (une réalisation de l'été 2004 !)

Ce modèle intègre deux alimentations (sur un des deux transformateurs, la tension a été abaissé en débobinant des spires), un égaliseur et filtre actif pour caisson de basse avec fréquence de coupure variable :

Filtre actif pour caisson de basse avec réglage de fréquence

Pour réduire la tension de sortie d'un transformateur, on doit débobiner des spires :

Abaisser la tension de sortie d'un transformateur

Ampli classe AB audiophile : ébénisterie

L'ébénisterie peut aussi accompagner la conception soignée et minimaliste qui satisfera de nombreux audiophiles. Les connecteurs dorés contribuent à l'impression audiophile que donne, sans hésiter, cet ampli justement simple.

ampli audiophile schéma classe a

Amplificateur audiophile réalisé en partenariat avec un ébéniste qualifié

Vu de derrière, l'ampli ressemble à ceci :

amplificateur audiophile 100 w

Connectique de l'ampli audiophile : borniers dorés et dissipation de chaleur optimisée (hors de l'ampli)

Un dernier exemple est présenté ci dessous, intégré dans un boitier métallique :

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Prototype d'ampli audiophile (toujours le même) dans un boitier métallique

Typon de l'ampli

Ci dessous, le typon de l'ampli :

typon ampli 100W audiophile

Amplificateur audiophile classe AB : le typon (qui doit faire 140 x 100 mm)

typon ampli 100 W audiophile simple

Détail des composants montés sur le circuit imprimé

Mot de la fin

L'amplificateur présenté ici repose sur une simplicité parfaite et peut se connecter directement à une entrée ligne : lecteur CD, tuner ou tout autre source de son. Il ne faut qu'un potentiomètre stéréo entre la source et l'amplificateur dont le typon est donné ici. Bonnes réalisations à vous !