Topic Spécial DFA16

Comme promis le schéma d'un ampli 2W classe A 

http://www.se2i.fr/doc_audio/dfa16_ampli_casque1.jpg

comme vous le constatez j'ai préféré utiliser un petit ampli OP
j'ai choisi le OP275GP de ANALOG DEVICES

actuellement l'un des ampli OP offrant le plus faible souffle du marché, seulement 6nV/V²Hz pour un temps de montée de 22V / µS et une faible distorsion = à 0.0006%, spécialement fait pour l'audio, à mes yeux l'un des meilleurs du marché sinon le meilleur.

maintenant on va calculer les valeurs des composants

d'abord définir la puissance et l'impédance souhaitées
pour un casque on veut 2W
pour l'impédance on veut 8 ohms
sachant que sur un casque de 60 à 600 ohms on restera en classe A, le contraire n'étant pas vrai (par exemple => calculer pour 200 ohms on ne serait plus en classe A sur 8 ohms)

 rappel des différentes formules de calcul de puissance

 en fonction de la tension et de l'impédance

http://www.se2i.fr/doc_audio/puissance_uz.jpg

en fonction du courant et de l'impédance

en fonction de la tension et du courant

http://www.se2i.fr/doc_audio/puissance_ui.jpg

pour simplifier le texte j'utiliserai le V majuscule pour dire Racine carrée et CR pour courant de repos puisque nous connaissons la puissance et l'impédance il faut déterminer la tension CQFD
donc on inverse la première formule (P=U²/Z) ce qui nous donnera racine de P*Z
vous l'aviez compris

soit V de 2 * 8 = V de 16 = 4 Volts RMS

pour 4V RMS l'alimentation doit faire 4 * 2V2 soit 4 * 2.828 = 11.31V auxquels il faut ajouter les pertes du montage (tension de polarisation des transistors etc..)

j'ai choisi d'alimenter la carte par + et – 12V soit 24 Volts
compte tenu des pertes l'appareil pourra sortir environ 7.5 Watts à fond sur une enceinte 8 ohms

mais comme on limite la classe A à 2 Watts la puissance supplémentaire sera en classe B

rappelez vous, je disais plus haut que on pouvait parfaitement travailler en classe A avec un push-pull classique, tout réside dans le courant de repos du push-pull

voici comment définir le courant de repos

http://www.se2i.fr/doc_audio/puissance_cr.jpg

comme vous voyez le CR = ½ V de 2 * puissance/impédance
ce qui nous donne ½ V2*2/8 = soit ½ V 4/8 = ½ V 0.5 = ½ 0.707 A = 0.353 A = 353 mA

la puissance développée par les transistors de puissance Q4 et Q6 = 2 I*U = 8.5 Watts
j'ai choisi des MJE340 et MJE350 qui font 20W à 25°C, bien entendu il faut les monter sur un petit refroidisseur, car à 60°C ils ne sortent plus que 12W et à 100°C 8W

pour 353 mA on définit les valeurs de R1 et R2 à 1 ohm ce qui nous donne 0.353²*1 = 0.1245 W
R1 = R2 = 1 ohms / 0.25W c'est suffisant

On définit les diodes D1 et D2 = 1N4148 dont la tension est stable à partir de 1mA
La résistance R10 ayant 12V - 2*0.7V dans les 2 diodes soit 10.6 V ce qui nous donne la valeur de
R10 = 10 Kohms pour 1.06 mA 

Pour gérer les transistors de puissance (qui ont un gain moyen de 100) à 353mA un courant de 5mA suffit
donc on définit la valeur de R4 qui à les 1.4 V des 2 diodes D1, D2 – ta tension de polarisation du transistor Q1 (0.65V ~) soit 0.75V/0.005A = 150 ohms

Pour Q1 et Q2 à 5mA j'ai pris des transistors BC337 (600mW) très courants et pas chers
Pour la résistance de contre réaction R5 j'ai choisi, compte tenu de la très grande impédance de l'ampli OP, une valeur de 100 Kohms et pour un gain en tension de 10 soit 7.75 V pour 0dBu en entrée cela nous donne R6 à 10 Kohms

L'ampli OP ayant un temps de montée très rapide je limite la capa C1 à 22pF suffisant pour éviter que l'ensemble rentre en résonance, donc ce petit ampli monte à +de 100 KHz -3dB

Le plus dur => le CR
Nous devons avoir 353mA de CR, ce qui nous donne 353mV dans 1 ohm
Donc 0.353 V en R1 + 0.353 V en R2 + 0.65 V (à 353 mA) de polarisation base/émetteur de Q4 + 0.65 V idem pour Q6 = 2.006V entre la base de Q4 et la base de Q6

Donc 2.006V entre collecteur et émetteur de Q2 CQFD
Etant donné que nous avons un courant de 5 mA circulant dans Q2 on garde un très petit courant dans son circuit de polarisation et réglage

j'ai défini ce courant à environ 0.65 mA (base/émetteur de Q2) ce qui pour 0.65V sur R8 nous donne 1 Kohm

donc 2.006 V / 0.65 mA cela nous donne un total de 3.17 Kohms pour R8 + P1 + R9 (le calcul avec des mA nous donne directement des Kohms), - le 1 Kohms de R8 cela nous laisse 2.17 Kohms pour P1 + R9 (en vrai on ne fait pas le calcul comme ça mais tout le monde peut suivre)

le trimer P1 de 1 Kohm étant monté en rhéostat, en définissant R9 à 1.5 Kohms cela nous permet d'avoir 1.5 Kohms lorsque que P1 est fermé et 2.5 Kohms lorsque P1 est ouvert
cela nous permet de régler le CR entre 163 mA et 487 mA
cela nous permets aussi de nous affranchir des tolérances de composants

le condensateur C4 aurait pu être éliminé étant donné que le point milieu est à 0V avec la précision donnée par l'ampli OP, mais vu le prix de certains casques (plus de 300€) je le laisse par sécurité

j'ai défini 1000 µF pour C4 ce qui nous donne une impédance de 4 ohms à 40 Hz, on peut pas dire qu'on perd beaucoup dans les graves, surtout si le casque fait 60 ohms et plus, mais certains puristes …..

la résistance R3 de 4.7 Kohms sert en polarisation de Q2 et charge de l'ampli OP, cela fonctionne sans, mais il est préférable de la laisser et je l'ai définie à la moitié du courant circulant dans Q1 et Q2 soit environ 12V/2.5 mA = 4K7

la résistance R7 de 1 Kohms est la pour charger le push-pull => si vous débranchez le casque cela permet de ne pas avoir de claqk sur celui-ci au moment de le rebrancher

les condos C2 et C3 de 0.1µ/63V (63V parce que c'est le plus standard et le moins cher donc) sont en découplage alim et doivent être placés sur le ci au plus prés des pattes 4 et 8 de l'ampli OP, mais vous le savez

ci-dessous le schéma de la partie ampli canal droit avec ses valeurs

http://www.se2i.fr/doc_audio/dfa16_ampli_casque2.jpg

pour monter en puissance je ne donnerai pas tous ces détails de calculs
l'essentiel est de comprendre grosso modo qu'on calcule quand même un peu

quand l'un d'entre vous pourra poursuivre le sujet j'aurai gagné