Si vous recherchez le schéma d’un amplificateur n’ayant pas seulement été conçu sur le papier mais qui, effectivement réalisé et mis au point, fonctionne parfaitement et peut être reproduit en étant assuré de la réussite … eh bien vous l’avez trouvé et il deviendra certainement l’ampli Hi-Fi stéréo principal de votre appartement : étages finaux de puissance à FET et MOSFET, sorties 2 x 100 Wrms, protection anti cloc des enceintes … et le look pro habituel avec les deux énormes dissipateurs “peignes” constituant les côtés du rack.
CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
[Mais vos oreilles vous en diront bien plus]
- Tension de fonctionnement 2 x 55 V
- Puissance de sortie sur 8 ohms 100 Wrms par canal
- Courant à 100 Wrms 1,6 A par canal
- Courant de repos 100 mA
- Gain en tension maximal 30 dB
- Tension d’entrée 1,4 Vrms
- Impédance d’entrée 47 k
- Rapport signal/bruit 98 dB
- Distorsion 0,04 %
- Réponse en fréquence 10 Hz à 100 kHz (plate de 20 à 20 000 Hz)
Un amplificateur Hi-Fi stéréo de plus, mais pourquoi faire ? Celui-ci n’a rien à voir avec les amplificateurs à circuits intégrés du commerce : rien que des composants discrets, en l’occurrence des FET et des MOSFET (dont on sait que leur son se rapproche de la chaleureuse sonorité des lampes … sans nécessiter les ruineux transfos de sortie ultralinéaires). Les quelques transistors au silicium ne sont utilisés que pour l’anti cloc, là où ils ne risquent pas d’intervenir sur la sonorité.
Ça va sans dire mais tellement mieux en le disant
Bon, en plus il est temps de refouler quelque peu notre habituelle pudeur et de vous dire les choses comme elles sont : sur Internet et dans les revues d’électronique circulent des schémas qui n’ont connu que le papier ou l’écran mais qui n’ont jamais été réalisés concrètement ; théoriquement ils devraient fonctionner (en général il n’y a pas d’erreur grossière dans la conception), mais lorsque quelqu’un s’y risque –généralement un lecteur téméraire– eh bien l’une des deux voies auto-oscille ou l’autre a un taux de distorsion de près de cent pour cent ou la courbe de réponse ne “répond” plus au dessous de 100 Hz (l’amplificateur était annoncé pour 5 Hz à 1 MHz ! même si c’était vrai, quelle oreille entend quelque chose en dessous de 20 Hz et au dessus de 15 kHz ?).
Et les kits : un double “single” (!) à lampes (c’est-à-dire deux amplis mono) en solde (pardon : promotion, nuance !) à près de deux mille euro et avec des caractéristiques à faire rêver quelqu’un qui préfère les chiffres à la qualité effective du son ; on achète, on le monte correctement, le son est minable et les deux canaux ne sont pas du tout au même niveau (les composants, les tubes en particulier, n’ont pas été appariés), on appelle le fournisseur, fin de non recevoir “nous ne garantissons pas les erreurs de montage”, pas d’assistance réelle, fin du rêve, matériel rangé dans un coin dans l’attente de la poussière et de l’oubli (seules vraies consolations de l’électronicien naïf).
Vous savez que ce n’est pas notre façon de voir les choses, nous ne faisons rien dans l’urgence et ne sommes pas prêts à “vendre” n’importe quoi pour faire du chiffre dans l’immédiat : nous visons le long terme et la sérénité de nos relations avec nos lecteurs : notre “hot line” ne laisse jamais tomber personne et si vous vous adressez à un annonceur de la revue vous avez l’assurance que votre projet aboutira.
Notre réalisation
Par conséquent l’amplificateur Hi-Fi stéréo à FET et MOSFET dont vous voyez les caractéristiques techniques ci-dessus (un taux de distorsion 250 fois meilleur qu’un taux inaudible, une courbe de réponse plate dans sa partie utile, une puissance que vous n’utiliserez le plus souvent qu’à 10 %) a ceci de “neuf”, c’est qu’il vous coûtera moins du tiers d’un ampli tout monté haut de gamme du commerce, que son look à la fois pro et un brin rétro vous ravira ainsi que vos amis et que vous aurez la joie de vous dire et d’annoncer à vos visiteurs que vous l’avez construit vous-même.
Si vous préférez fabriquer deux amplis mono indépendants à placer chacun près de l’enceinte qu’il attaque, vous n’aurez qu’à vous procurer deux dissipateurs, deux transformateurs et réaliser deux platines amplificateurs, deux platines alimentations et (facultatif) deux platines vumètres et mettre tout cela dans deux boîtiers métalliques ad hoc.
Deux câbles blindés venant du préampli en passant sous la moquette pour atteindre les enceintes trônant au beau milieu de la pièce et voilà votre salon transformé en studio ! Dans tous les cas, le son sortant de notre nouveau bébé va déboucher les oreilles même les plus cartonnées.
Les schémas électriques
L’étage amplificateur
Le schéma électrique de la figure 1 est celui d’un canal (l’autre est identique). Le signal provenant de la prise BF d’entrée est appliqué à C1 qui, avec R2, se comporte comme un filtre passe-haut pour des signaux de fréquence supérieure à 4 Hz. C1 est un condensateur polyester servant en outre à éviter qu’une composante continue éventuellement présente à la source (sortie du préamplificateur ou du lecteur de CD, etc.) ne vienne perturber l’amplificateur. Un FET ayant par nature une impédance de plusieurs mégohms, pour obtenir une impédance d’entrée de 47 k, nous avons relié à la grille de FT1 la résistance R2. Pour qu’aucun signal RF ne vienne perturber cette entrée, nous avons également limité la bande passante de l’ampli au moyen d’un filtre passe-bas R1/C2.
Le signal est donc appliqué à la grille de FT1 au sein duquel commence le processus d’amplification.
Les deux premiers étages à FET et MOSFET
L’ampli comporte d’abord deux étages à gain en tension : l’un est à FET (FT1-FT2-FT3-FT4) et le suivant à MOSFET (MFT1-MFT2-MFT3-MFT4).
Le premier étage à FET
Le premier étage à gain, constitué des quatre FET, est un amplificateur différentiel chargé par un générateur de courant constant qui permet d’exploiter tout le gain disponible des FET. En particulier, FT2-FT3 avec DZ1 et les composants alentour constituent des mirroirs de courant c’est-à-dire que les courants traversant les deux FET sont identiques.
FT1-FT4 amplifient le signal audio appliqué en entrée, lequel est acheminé vers l’étage suivant par les drains de FT2-FT3.
Sur la grille de FT4 on applique, à travers R16/C12, le signal de contre-réaction provenant de la sortie de l’amplificateur.
Le pont R16/R10 détermine le gain de l’ampli tout entier, gain que l’on peut calculer avec la formule :
G = (R16 : R10) + 1
R étant toutes deux en ohms ou en k, ce qui fait avec nos valeurs choisies :
G = (68 : 2,2) + 1 = 32
Le trimmer R7, monté entre les sources de FT1-FT4, sert à compenser les composantes continues “offset” présentes à la sortie de l’ampli ; en fait ce trimmer doit être réglé pour zéro volt en sortie (en l’absence de charge).
L’étage suivant à MOSFET
L’étage suivant à MOSFET de moyenne puissance MFT1-MFT2-MFT3-MFT4 est également à gain en tension : il sert, bien entendu, à donner au signal audio une amplitude suffisante pour piloter les transistors MOSFET finaux de puissance.
Il s’agit ici aussi d’un amplificateur différentiel chargé avec un générateur de courant constitué de MFT3-MFT4.
Les MOSFET MFT1-MFT2, en revanche, amplifient le signal provenant de l’étage précédent. Le trimmer R14, monté sur le drain du transistor MFT2, sert à régler le courant de repos de l’étage final.
L’étage final de puissance à MOSFET
L’amplification en puissance du signal est réalisée par les quatre MOSFET finaux MFT5-MFT6-MFT7-MFT8 qui constituent un étage à symétrie complémentaire, soit une amplification en classe AB. MFT5-MFT6 sont montés en parallèle et ils amplifient la demi onde positive du signal. Reliées aux sources de ces MOSFET, R21-R22 compensent les différences entre les deux.
Les MOSFET MFT7-MFT8 sont eux aussi montés en parallèle et ils amplifient la demi onde négative du signal. Reliées aux sources de ces MOSFET, R23-R24 compensent les différences entre les deux. Les résistances R17-R18 et R19-R20, montées en série dans les grilles des quatre MOSFET, ont pour rôle d’éviter toute auto-oscillation.
Enfin R25-C21-R26 et L1 (L1 est bobinée sur R26) assurent la stabilité de l’amplificateur en présence de charges (d’enceintes) présentant une composante réactive importante.
L’étage de protection des enceintes anti cloc
Notre amplificateur est doté d’un système de protection évitant le fort “cloc” retentissant dans les haut-parleurs au moment de la mise sous tension de l’appareil et qui est, sans compter le désagrément encouru quand on s’apprête à écouter de la musique, capable d’endommager les enceintes acoustiques.
Cet étage connecte les enceintes avec un certain retard à partir de la mise sous tension de l’ampli et les déconnecte dès qu’une tension continue est présente sur les sorties (ce qui implique que l’amplificateur soit défectueux ).
Il s’agit de ne pas détruire aussi les enceintes. La tension de 10 VAC, prélevée sur le transfo d’alimentation, est redressée par le pont RS1 et lissée par le condensateur électrolytique C23 pour alimenter cet étage de protection (suivez sur le schéma électrique de la figure 1). Le relais RL1, à un contact normalement ouvert, en série dans la sortie, est piloté par le PNP TR2 : quand la base de ce dernier est au niveau bas (à la masse), le relais colle ; ce sont TR1-TR3-TR4 qui s’occupent de modifier l’état de la base de TR2, c’est-à-dire de faire coller ou de mettre au repos le relais.
Quand la mise sous tension a lieu, C24 est déchargé et la base de TR1 est mise à la masse à travers R29 : le transistor est ainsi saturé. Étant donné que l’émetteur de TR1 est aussi au niveau bas, TR2 conduit et le relais colle. R28 et C24 déterminent par leur constante de temps le délai pendant lequel le relais va rester collé, nous avons choisi les valeurs des composants pour un délai d’environ 10 s.
En cas de dommage, si une composante continue est présente à la sortie de l’ampli, qu’elle soit positive ou négative, cela risque fort de nuire à l’intégrité des enceintes. Le signal de sortie des MOSFET de puissance, avant d’atteindre les haut-parleurs, est prélevé au niveau du pont R32/R33 et appliqué à la base de TR3 et à l’émetteur de TR4. Si la tension de base de TR3 est positive et dépasse 0,6 V, le transistor est saturé et fait coller le relais (l’enceinte est immédiatement débranchée). De même, si la tension qui atteint l’émetteur du transistor TR4 dépasse –0,6 V, le transistor est saturé, le relais colle et l’enceinte est débranchée.
Les électrolytiques C25-C26, en série vers la masse, et R33 constituent un filtre passe-bas interdisant à la protection d’intervenir à des fréquences plus basses que le signal audio capable de mouvoir nos tympans.
L’étage d’alimentation
Le schéma électrique de l’alimentation est visible figure 3 : cette alimentation est dimensionnée (ainsi que le transfo de 170 VA –ou plus, ça ne gâche rien ; en revanche si vous optez pour la méthode des deux amplificateurs mono autonomes évoquée plus haut, optez pour deux transfos de 100 VA chacun) pour faire fonctionner les deux canaux, c’est-à-dire deux platines ; une seule platine donc à prévoir si vous construisez un amplificateur stéréo dans un seul rack.
Cette alimentation fournit une tension double symétrique d’environ 2 x 55 V ou +55/0/–55 V environ car cela dépend de la tension secteur disponible qui peut aller de 220 à 240 V (230 V typique). En effet, le secondaire principal du transfo T1 donne environ 40 + 40 VAC qui, une fois redressés par RS1 et lissés par quatre électrolytiques C3-C4 et C9-C10 de 4 700 μF, deviennent 55 + 55 VCC. Les condensateurs C5-C6-C7-C8 montés sur le pont RS1 servent à filtrer les parasites du secteur.
R2-R3 comme R4-R5, montées en parallèle avec les condensateurs de filtrage, servent à décharger ces condensateurs quand on éteint l’appareil. Pour protéger l’ampli en cas de dommage, nous avons utilisé quatre fusibles F1-F2-F3-F4 de 5 A.
T1 comporte en outre un petit secondaire de 2 x 5 V (utilisé en 10 V) : cette tension sert à alimenter les deux ampoules des deux vumètres (facultatifs) des deux canaux et l’étage de protection des enceintes contre le “cloc” de mise sous tension.
L’étage vumètre
Voir son schéma électrique en figure 15 : si on opte pour cet accessoire, indiquant la puissance de sortie de chaque canal, il faudra prévoir deux exemplaires.
Ce vumètre analogique comporte une platine fort simple pilotant un galvanomètre à aiguille (microampèremètre de 150 μA). La platine ne fait rien d’autre que prélever avec C1 une toute petite partie du signal de sortie sur les douilles desservant l’enceinte acoustique, à la redresser au moyen de DS2 et à la lisser avec C2 qui en plus amortit toute déviation brutale de l’aiguille en conférant une certaine inertie à son débattement. Le trimmer R2 sert à régler le fond d’échelle pour la puissance maximale d’écoute souhaitée (pas forcément 100 Wrms : ce qui fait beaucoup de bruit !). L’indication qu’il donne est relative et suit, comme il se doit, une progression logarithmique.
Figure 1 : Schéma électrique d’un canal de l’ampli Hi-Fi stéréo 2 x 100 Wrms. L’étage final de puissance utilise les deux paires de MOSFET MFT5-MFT6 et MFT7-MFT8 montés en classe AB.
Liste des composants pour un canal
(x 2 pour un ampli stéréo)
R1 : 1 k
R2 : 47 k
R3 : 3,9 k
R4 : 6,8 k 1/2 W
R5 : 3,9 k
R6 : 220
R7 : 100 trimmer
R8 : 15 k
R9 : 220
R10 : 2,2 k
R11 : 6,8 k 2 W
R12 : 100
R13 : 330
R14 : 2 k trimmer
R15 : 100
R16 : 68 k
R17 : 100
R18 : 100
R19 : 100
R20 : 100
R21 : 0,22 5 W
R22 : 0,22 5 W
R23 : 0,22 5 W
R24 : 0,22 5 W
R25 : 3,3 1/2 W
R26 : 10 2 W
R27 : 1 k
R28 : 100 k
R29 : 22 k
R30 : 100 k
R31 : 47 k
R32 : 100 k
R33 : 1 M
C1 : 1 μF polyester
C2 : 47 pF céramique
C3 : 220 nF 100 V polyester
C4 : 100 μF 100 V électrolytique
C5 : 220 nF polyester
C6 : 100 μF électrolytique
C7 : 33 nF polyester
C8 : 15 pF céramique
C9 : 15 pF céramique
C10 : 100 μF 100 V électrolytique
C11 : 220 nF 100 V polyester
C12 : 4,7 pF céramique
C13 : 220 nF 100 V polyester
C14 : 100 μF 100 V électrolytique
C15 : 220 nF 100 V polyester
C16 : 100 μF 100 V électrolytique
C17 : 100 μF 100 V électrolytique
C18 : 220 nF 100 V polyester
C19 : 100 μF 100 V électrolytique
C20 : 220 nF 100 V polyester
C21 : 100 nF polyester
C22 : 100 μF électrolytique
C23 : 470 μF électrolytique
C24 : 47 μF électrolytique
C25 : 100 μF électrolytique
C26 : 100 μF électrolytique
L1 : 15 spires sur R26
RS1 : pont redresseur 100 V 1 A
DS1 : 1N4007
DS2 : 1N4148
DZ1 : 15 V 1 W
TR1 : PNP BC557
TR2 : PNP BC557
TR3 : NPN BC547
TR4 : NPN BC547
FT1 : FET BC264
FT2 : FET BC264
FT3 : FET BC264
FT4 : FET BC264
MFT1 : MOSFET IRFD9110
MFT2 : MOSFET IRFD9110
MFT3 : MOSFET IRFD110 ou IRFD1Z0
MFT4 : MOSFET IRFD110 ou IRFD1Z0
MFT5 : MOSFET IRF520
MFT6 : MOSFET IRF520
MFT7 : MOSFET IRF9530
MFT8 : MOSFET IRF9530
RL1 : 12 V 1 contact
HP : haut-parleur/enceinte 4 à 8 ohms
Note : Toutes les résistances sont des quart de W sauf spécification différente.
Figure 2 :
Brochage des MOSFET finaux de puissance vus de face.
IRF 520 - IRF 9530
Brochage des MOSFET de moyenne puissance vus en perspective et de dessus.
IRFD 110 - IRFD 9110
Brochage des transistors vus de dessous.
BC 547 - BC 557
BC 264
Figure 3 : Schéma électrique de l’alimentation double symétrique 2 x 55 V. Elle alimente les étages de puissance à FET et MOSFET des deux canaux. L’enroulement 10 V du transformateur alimente l’éclairage des deux vumètres analogiques et le pont redresseur alimentant les relais de protection des enceintes. La LED DL1, dont le brochage est donné à gauche, sert de voyant de M/A.
Liste des composants une platine suffit pour un ampli stéréo
R1 : 1 k
R2 : 100 k
R3 : 100 k
R4 : 100 k
R5 : 100 k
C1 : 100 nF 250 V polyester
C2 : 100 nF 250 V polyester
C3 : 4 700 μF 100 V électrolytique
C4 : 4 700 μF 100 V électrolytique
C5 : 100 nF 250 V polyester
C6 : 100 nF 250 V polyester
C7 : 100 nF 250 V polyester
C8 : 100 nF 250 V polyester
C9 : 4 700 μF 100 V électrolytique
C10 : 4 700 μF 100 V électrolytique
C11 : 100 nF 250 V polyester
C12 : 100 nF 250 V polyester
DL1 : LED
DS1 : 1N4148
RS1 : pont redresseur 400 V 6 A
T1 : transformateur mod. T170.1 / 170 VA 230 V/2 x 40 V 3 A + 2 x 5 V 1 A
S1 : interrupteur
F1 : fusible 5 A
(.......................)
F4 : fusible 5 A
F5 : fusible 2 A
Note : Toutes les résistances sont des quart de W.
La réalisation pratique
La réalisation pratique de cet amplificateur Hi-Fi stéréo sera peut-être un peu longue et minutieuse mais en aucun cas insurmontable, même par un débutant ; débutant ou chevronné, tout le monde devra cependant être vigilant quant aux valeurs de tous les composants et à l’orientation des composants polarisés, ainsi qu’à la qualité de ses soudures et ne pas essayer de terminer le travail trop rapidement. Rassurezvous, la seule self à bobiner, L1, 15 spires de fil émaillé de 1 mm de diamètre sur une résistance R26 de 2 ohms 2 W (voir figure 4a), n’a rien de critique : n’oubliez pas de décaper les extrémités du fil avant de les souder à l’emplanture des sorties de la résistance.
On va d’abord monter les deux platines identiques des deux canaux d’amplification ; puis la platine d’alimentation associée à T1 et (facultatif) les deux petites platines vumètres associées à leurs deux galvanomètres.
Les deux platines amplificatrices pour les canaux gauche et droit
Pour cette platine, reportez-vous aux figures 1-2 (avec liste des composants) et 4 à 8. Quand vous avez réalisé le circuit imprimé double face à trous métallisés dont la figure 4b-1 et 2 donne les dessins à l’échelle 1:1 ou que vous vous l’êtes procuré, enfoncez tout d’abord les deux picots à souder (soudez-les) et les quatre MOSFET de moyenne puissance MFT1-MFT2-MFT3-MFT4, comme le montrent les figures 4a, 5 et 2, mais ne soudez pas ces derniers.
Continuez avec les résistances les plus petites (attention aux valeurs, ne pas les confondre), les diodes et la zener (attention à la polarité, bague de DS1 vers TR1, celle de DS2 vers RL1, celle de DZ1 vers C3) et les condensateurs céramiques ; poursuivez avec les condensateurs polyesters, les transistors et les FET en boîtiers demi lune (attention à la polarité, tous les méplats “regardent” vers le relais).
Montez les quatre grosses résistancessucres (maintenez-les à deux millimètres environ du plan du circuit imprimé, afin de leur assurer une ventilation).
Faites de même pour les composants R21 et R26/L1, montez les deux trimmers et le pont de diode RS1 (attention à la polarité, le – est en bas, le + vers TR3) ainsi que les électrolytiques (attention à leur polarité, le – est en principe inscrit sur le boîtier).
Comme le montre la figure 5, montez le boulon dans le trou situé entre les quatre MOSFET, serrez bien cet écrou avec une clé à pipe ; prenez le dissipateur en U percé, enfilez-le dans la tige du boulon et vissez le second écrou de manière à ce que la surface inférieure du U vienne s’appuyer sur les quatre boîtiers des MOSFET (serrez alors l’écrou modérément) ; retournez la platine et soudez les broches des quatre MOSFET. Montez le relais puis enfin les cinq borniers.
Quand c’est fait, vérifiez la bonne orientation de tous les composants polarisés et la qualité de toutes les soudures. Soyez sans pitié, vous ne le regretterez pas ! Réalisez la seconde platine de la même manière.
Prenez maintenant le premier gros dissipateur formant le côté du boîtier métallique de l’amplificateur et fixez-y les quatre MOSFET de puissance, au moyen de boulons avec canons isolants, sans oublier d’interposer des feuilles de mica isolantes entre les semelles des MOSFET et la surface du dissipateur (voir figure 7 à gauche).
Note : recouvrez les deux faces de chaque feuille de mica d’une fine couche régulière de graisse au silicone blanche (en vente chez les revendeurs de composants électroniques), elle permet une meilleure dispersion calorifique.
Solidarisez ce dissipateur du fond du boîtier métallique de l’ampli, montez deux entretoises autocollantes dans les deux trous de la platine, enfilez les 4 x 3 pattes des MOSFET dans les douze trous de la platine, fixez la platine sur le fond au moyen des deux entretoises et enfin soudez les douze pattes des MOSFET après avoir ajusté la position en hauteur de la platine (voir figures 7 à droite et 8). Tout cela demande un peu de doigté et beaucoup de soin, mais n’est en rien insurmontable.
Faites la même chose avec le second dissipateur et la seconde platine ampli. Votre amplificateur commence à ressembler à quelque chose !
La platine d’alimentation
Pour cette platine, reportez-vous aux figures 3 (avec liste des composants) et 9 à 11. Quand vous avez réalisé le circuit imprimé double face à trous métallisés dont les figures 10b-1 et 2 donnent les dessins à l’échelle 1:1 ou que vous vous l’êtes procuré, commencez par enfoncer et souder les six picots.
Puis insérez par le dessous (en fait par le côté soudures !) le gros pont de Graetz en ayant soin de bien faire correspondre les indications (prenez le + et le – diagonalement opposés) gravées sur le boîtier avec celles inscrites sur l’autre face du circuit imprimé (patience, mais ce n’est pas difficile). Soudez les quatre broches, insérez et soudez les quatre condensateurs associés (voir figures 9-10-11).
Montez les résistances et la diode (bague vers R1) et les condensateurs polyesters restants. Montez les quatre supports de fusibles (n’insérez pas encore les fusibles, voir le paragraphe Essais et réglages) et les sept borniers.
Montez enfin les quatre gros électrolytiques (attention à la polarité, tous les + “regardent” vers le haut de la platine).
Quand c’est fait, vérifiez la bonne orientation de tous les composants polarisés et la qualité de toutes les soudures.
Les deux petites platines vumètres pour les canaux gauche et droit
Pour cette platine, reportez-vous aux figures 15 (avec liste des composants) à 18. Si vous avez choisi d’équiper votre amplificateur Hi-Fi stéréo de vumètres, fabriquez tout d’abord deux circuits imprimés simples faces (au moyen du dessin à l’échelle 1:1 donné par la figure 16b) ou procurez-vous les. Montez les quelques composants : la résistance, les deux diodes (bagues de DS1 vers R2 et de DS2 vers R1), le trimmer R2 et les deux électrolytiques (C2 + vers le haut et C1 + vers le bas de la platine). Quand c’est fait, vérifiez la bonne orientation de tous les composants polarisés et la qualité de toutes les soudures.
Attention, c’est quand tout est facile qu’on se trompe par manque de vigilance !
Prenez maintenant le galvanomètre et enfilez ses deux cosses dans les fentes du circuit imprimé (attention à la polarité les + et les – de la platine et de l’arrière du galvanomètre doivent correspondre) mais ne les soudez pas encore. Attention aussi : le galvanomètre est à insérer côté composants.
Enfilez, toujours côté composants, deux entretoises autocollantes dans les deux trous ad hoc.
Faites la même chose avec le second galvanomètre et la seconde platine vumètre.
Figure 4a : Schéma d’implantation des composants d’un canal de l’ampli Hi-Fi stéréo 2 x 100 Wrms. Pour un amplificateur stéréo il en faut deux comme celui-ci. Pour la réalisation pratique, aucune difficulté particulière : attention au sens d’insertion des composants polarisés, en particulier les MFT1-MFT2-MFT3-MFT4 dont le drain, reconnaissable à sa double broche (voir figure 2), est à insérer vers le D central.
Figure 4b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine d’un canal de l’ampli Hi-Fi stéréo 2 x 100 Wrms, côté soudures.
Figure 4b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine d’un canal de l’ampli Hi-Fi stéréo 2 x 100 Wrms, côté composants.
Figure 5 : Après avoir inséré les MOSFET MFT1-MFT2-MFT3-MFT4 à leur place et dans le bon sens, avant de les souder, appuyez sur eux le dissipateur en U et serrez délicatement le boulon ; soudez ensuite toutes les broches.
Figure 6 : Photo d’un des prototypes de la platine d’un canal de l’ampli Hi-Fi stéréo 2 x 100 Wrms; il ne manque que les quatre MOSFET finaux que vous monterez d’abord sur le gros dissipateur à ailette au profil “peigne” (voir figure 7).
L’installation dans le boîtier métallique
Eh bien elle a commencé avec les deux platines amplis montées au fond du boîtier métallique et contre les dissipateurs.
La mise en place des platines et du transformateur
Prenez la face avant et, derrière, insérez les deux galvanomètres solidaires de leurs platines (ils s’emboîtent parfaitement dans les fenêtres) ; collez derrière la face avant les quatre entretoises autocollantes des deux platines vumètres.
Soudez alors les deux cosses de chaque galvanomètre sur les platines comme le montre la figure 19.
Montez sur cette même face avant l’interrupteur M/A en bas à droite et la LED voyant de marche dans son support chromé en haut à droite.
Comme le montrent les figures 12 et 20, enfilez une vis par le dessous du boîtier métallique de l’amplificateur, dans le trou prévu à cet effet (vers l’avant du boîtier métallique) et, sur cette vis, enfilez la platine d’alimentation par le trou du pont de Graetz (la surface libre de ce dernier aura été recouverte d’une fine couche régulière de pâte blanche au silicone).
La platine d’alimentation est également fixée au fond du boîtier métallique par quatre entretoises métalliques. Serrez en dernier, avec une clé à pipe, l’écrou que vous aurez vissé sur la vis centrale, entre les condensateurs C5-C6-C7-C8.
Prenez le panneau arrière (démontezle si ce n’est déjà fait) et, comme le montrent les figures 13 et 14, montez les quatre douilles rouges/noires pour les sorties vers les enceintes, les deux RCA “cinch” pour les entrées BF ; comme le montre la figure 10a, montez enfin la prise socle secteur à fusible incorporé (avec réserve).Fixez le transformateur T1, à l’aide de boulons, au fond du boîtier métallique, vers l’arrière (voir figure 20).
Le câblage des interconnexions
Il ne vous reste qu’à réaliser les interconnexions : accordez à cette phase beaucoup de soin et ordonnez bien les fils avant de les souder ou de les visser dans les borniers (inspirez-vous de la photo de la figure 20).
Commencez par le panneau arrière, sans le fixer au reste du boîtier métallique.
Comme le montre la figure 10a, câblez d’abord la prise secteur 230 V : un fil venant du primaire de T1 à souder sur une cosse (amenez l’autre fil du primaire vers l’interrupteur de la face avant) ; de cet interrupteur tirez un fil à souder à l’autre cosse ; soudez sur la troisième cosse de terre deux fils, l’un allant se visser dans l’un des borniers arrières de la platine d’alimentation, l’autre étant soudé sur une cosse à enfiler dans l’un des boulons de fixation de la prise (enfilez et ajoutez un écrou supplémentaire). Comme le montrent les figures 4a, 13 et 18, reliez les deux paires de douilles rouges/noires aux borniers des platines amplis des deux canaux (soudez sur les douilles, vissez sur les borniers) et soudez deux paires de fils à acheminer vers les deux platines vumètres de la face avant : attention à la polarité et, pour ce faire, servez-vous de paires de fils rouges et noirs.
Comme le montre la figure 4a, reliez au moyen de morceaux de câble blindé les deux RCA “cinch” aux picots des platines amplis des deux canaux (soudez sur les RCA et sur les picots) : attention à la polarité, l’âme au point chaud et la tresse à la masse. C’est tout pour le panneau arrière mais ne le fixez toujours pas au reste du boîtier métallique. Songez par contre à mettre deux fusibles de 2 A dans la prise secteur à tiroir.
Poursuivez par la platine d’alimentation, les platines amplis et le transfo, comme le montrent les figures 4a et 10a. A partir des deux platines amplis, reliez les fils –55 V, les fils +55 V et les fils de masse à la platine d’alimentation (fils vissés de borniers à borniers) ; tirez à partir des borniers 10 V ces deux platines amplis deux fois deux fils (pas de polarité, c’est du CA) et venez les visser sur les deux borniers 10 V de la platine d’alimentation. C’est terminé pour les deux platines amplis.
Du petit secondaire 10 V du transfo, amenez deux fils vers l’un des borniers arrière de la platine d’alimentation ; du secondaire 2 x 40 V, amenez trois fils (attention à la bonne correspondance du fil central) vers deux autres borniers arrière. Les autres connexions sont avec la face avant.
Prenez enfin la face avant, soudez d’abord les paires R/N venant des douilles de sortie sur les platines vumètres (attention à la polarité) ; puis soudez les deux paires de fils torsadés (pas de polarité) venant des picots avant de la platine d’alimentation aux ampoules d’éclairage des galvanomètres (cosses à souder) ; enfin reliez la LED par une paire torsadée R/N aux points A (fil rouge) et K (fil noir) de l’avant de la platine d’alimentation. Si ce n’est déjà fait (voir panneau arrière), soudez sur les cosses de l’interrupteur les deux fils venant du primaire de T1 et de la prise secteur (voir figure 10a).
Vérifiez ces interconnexions, au moins trois fois en reprenant toute la description ci-dessus. Fixez le panneau arrière et la face avant au reste du boîtier métallique et arrangez bien les fils, regroupez-les par origine et aboutissement et solidarisez-le avec de fins colliers nylon.
Séparez ceux du canal droit et ceux du canal gauche (la géométrie de la platine d’alimentation, des vumètres et des deux platines amplis s’y prêtent) ; regroupez tous les fils où passe du CA et plaquezles contre le fond du boîtier métallique tout en les éloignant des câbles BF et des fils acheminant du CC.
Ne refermez pas le boîtier métallique de l’amplificateur car vous allez devoir procéder aux essais et réglages.
Figure 7 : Les quatre MOSFET finaux sont d’abord vissés sur le dissipateur, sans oublier la feuille de mica isolante et le canon en nylon ; on enfile ensuite les 4 x 3 pattes dans les douze trous du circuit imprimé préalablement fixé au fond du boîtier métallique au moyen d’entretoises autocollantes.
Figure 8 : Photo d’un des prototypes de la platine d’un canal solidarisé avec le dissipateur par les quatre MOSFET boulonnés et soudés. On voit aussi le petit dissipateur en U monté sur les autres MOSFET de moyenne puissance. Bien sûr, la platine de l’autre canal est fixée de la même manière sur l’autre dissipateur formant l’autre flanc du boîtier métallique.
Figure 9 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’alimentation (une seule platine d’alimentation pour les deux canaux) ; ne montez pas les fusibles dans leurs supports car, pour les essais et réglages, vous devriez les enlever.
Figure 10a : Schéma d’implantation des composants de la platine de l’alimentation. Les fils de sortie du transformateur pouvant être de couleurs différentes de celles que l’on peut voir ici, avant toute connexion, identifiez bien grâce à l’étiquette le primaire et les secondaires.
Figure 10b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine de l’alimentation, côté soudures.
Figure 10b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine de l’alimentation, côté composants.
Figure 11 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’alimentation vue côté soudures où est monté le gros pont redresseur ; attention, les symboles de polarité gravés sur le boîtier du pont doivent correspondre avec ceux gravés sur l’autre face du circuit imprimé (voir figure 12).
Figure 12 : Le pont RS1, inséré sur la face soudures de la platine et fixé par un boulon sur le fond du boîtier métallique (pour assurer un refroidissement suffisant des jonctions des diodes), doit être correctement orienté avant soudures (voir figure 11).
Figure 13 : Les quatre douilles de sortie vers les enceintes doivent être isolées du châssis métallique avec le canon et la rondelle épaisse en plastique.
Figure 14 : Vue du panneau arrière du boîtier métallique où sont montées les quatre douilles rouges/noires alimentant les enceintes des deux canaux ; les deux RCA “cinch” d’entrée des deux canaux et la prise secteur 230 V à fusibles intégrés.
Les essais et les réglages
Vérifiez tout d’abord que la platine d’alimentation fournit bien les deux tensions +55 V/–55 V (environ) par rapport à la masse qui représente le zéro volt. Enlevez les quatre fusibles de la platine d’alimentation et mettez l’appareil sous tension.
Prenez un multimètre réglé sur Vcc et appuyez les pointes de touche l’une (fil noir du multimètre) sur le pôle de masse d’un des borniers de la platine d’alimentation et l’autre (fil rouge du multimètre) alternativement sur le pôle + et sur le pôle – du pont RS1.
Vous devez lire environ +55 V dans le premier cas et –55 V dans le second.
Si vous ne mesurez pas ces tensions, avant de poursuivre, remontez jusqu’aux secondaires du transformateur et vérifiez ses connexions (notamment le fil central de l’enroulement secondaire principal) ; vérifiez aussi l’insertion correcte des électrolytiques. Eteignez l’appareil et laissez se décharger les électrolytiques.
Quant au réglage du courant de repos, rien de plus facile si vous suivez bien les indications de la figure 21 (nous ne traitons que le canal gauche, pour le droit la procédure est identique et symétrique) : court-circuitez les entrées des deux canaux et ne branchez aucune charge sur les sorties.
Réglez le trimmer R7 à mi course et tournez l’axe de R14 dans le sens antihoraire. Insérez le fusible F2 (tension négative) de 5 A et reliez un multimètre réglé sur le calibre 200 mA CC fond d’échelle, comme le montre la figure 21 (utilisez des pinces crocos, le positif est en haut à gauche).
Allumez l’amplificateur et le courant indiqué devrait être de 10-20 mA ; si ce courant atteint ou dépasse 200 mA, éteignez tout de suite l’appareil, il doit y avoir une erreur de montage ou une inversion de polarité de l’alimentation.
Tournez le trimmer R14 dans le sens horaire jusqu’à lire un courant d’environ 50 mA et laissez l’ampli se stabiliser thermiquement pendant au moins cinq minutes ; après ce délai ou davantage, retouchez R15 pour lire un courant de 80 mA. Ce canal est alors réglé. Il ne vous reste qu’à régler l’offset de sortie : reliez le multimètre réglé sur le calibre 2 V fond d’échelle aux douilles de sortie du canal que vous êtes en train de régler (le gauche avons-nous dit) et réglez le trimmer R7 pour lire environ 0 V (zéro volt) ou très peu de mV en + ou en –.
Si le multimètre n’indiquait rien, cela pourrait provenir de l’intervention de la protection : dans ce cas, tournez l’axe du trimmer jusqu’à mettre le relais au repos, puis recommencez ce réglage. Eteignez l’amplificateur et, lorsque vous êtes certain que les électrolytiques sont bien déchargés, ôtez le fusible F2. Pour régler l’autre canal, le droit donc, insérez F4 et reliez le multimètre au support de fusible F3, comme le montre la figure 21 et reprenez toutes les opérations sus indiquées.
Ces réglages terminés, éteignez l’amplificateur, laissez les électrolytiques se décharger, placez les fusibles de 5 A dans les quatre supports et remettez en place les quatre couvercles. Refermez aussi le couvercle du boîtier métallique.
Branchez sur les sorties des deux canaux deux enceintes d’impédance entre 4 et 8 ohms. Reliez aux entrées droite et gauche une source (préamplificateur ou lecteur de CD) et procédez aux essais en commençant par un bas niveau. Pour régler les vumètres, réglez le niveau de sortie de l’amplificateur au plus fort niveau souhaité (attention, les enceintes doivent pouvoir le supporter !) et réglez les trimmers R2 des vumètres pour une déviation de l’aiguille en fond d’échelle.
Mais cela est bien plus facile à faire en remplaçant la source par un générateur BF réglé à 1 kHz (signal sinusoïdal) et avec une amplitude compatible avec la puissance que les enceintes peuvent supporter et ne dépassant pas (limites maximales de l’amplificateur) 1,4 Vrms (voir caractéristiques techniques au début de l’article).
Figure 15 : Schéma électrique du vumètre à ajouter (si l’on veut) à chaque canal de l’amplificateur.
Liste des composants pour un canal (x 2 pour un ampli stéréo)
R1 : 10 k 1/4 W
R2 : 10 k trimmer
C1 : 10 μF électrolytique
C2 : 4,7 μF électrolytique
DS1 : 1N4150
DS2 : 1N4150
μA : galvanomètre 150 μA
Figure 16a : Schéma d’implantation des composants de la platine vumètre.
Attention à la polarité des diodes et des électrolytiques.
Figure 16b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la platine vumètre.
Figure 17 : Photo d’un des prototypes de la platine vumètre.
Figure 18 : Les cosses du galvanomètre s’insèrent dans les fentes du circuit imprimé ; l’ensemble se fixe derrière la face avant au moyen d’entretoises autocollantes.
Figure 19 : Photo d’un des prototypes de deux platines vumètres montées derrière la face avant du boîtier métallique de l’amplificateur.
Figure 20 : Photo d’un des prototypes de l’amplificateur avec toutes les platines et le transformateur installés dans le boîtier métallique (interconnexions réalisées).
Réalisez ce câblage avec beaucoup de soin (voir figures 4a, 10a et 16a).
Figure 21 : Pour régler le courant de repos du canal gauche, insérez le seul fusible F2 dans son support et reliez la pointe de touche du multimètre au support de F1, comme le montre la figure. Quand ce réglage est terminé, éteignez l’appareil et attendez que les électrolytiques soient déchargés, avant d’enlever le fusible F2 et d’insérer F4, afin de procéder au réglage du courant de repos du canal droit (procédure identique).
Note : pour régler le courant de repos de chaque canal, mettez le multimètre sur le calibre 200 mA CC fond d’échelle et tournez dans le sens horaire le trimmer R14, situé sur la platine ampli, jusqu’à lire un courant de 80 mA.
Conclusion
Vous voilà en possession d’un amplificateur à la sonorité incomparable que vous aurez obtenu au tiers du prix et avec la joie de l’avoir réalisé vous-même.
Comme nous le disions au début de l’article, vous pouvez aussi réaliser deux amplificateurs complètement autonomes (avec un transformateur et une alimentation pour chaque voie) et les placer très près de chaque enceinte acoustique.
