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(Petit) Ampli Casque à ampli-op

Message » 06 Juil 2010 8:16

Bonjour à tous,

j'aimerais réaliser un ampli casque à base d'ampli opérationnel, avec un étage de sortie classique en push-pull BJT. Le seul intérêt de cette réalisation serait de faire un ampli classe A pour les petites puissances (peut-être jusqu'à 10mA ?) et ensuite classe AB. Il ressemblerait à cet étage :
Image
inclus dans la boucle d'un OPA2134, mais avec plusieurs modifications.

Pour ne pas trop allumer le budget, j'aimerais utiliser des composants que j'ai déjà en stock. Donc je changerais les BC par des 2sa1015 et 2sc1815, je ne pense pas qu'il faille changer quoi que ce soit d'autres, ces transistors se ressemblent beaucoup. Pareil pour les Jfets en source de courant, s'ils sont vraiment avantageux par rapport à des simples résistances, je les remplacerais par des J271 (j'en ai 20...). On pourrait aussi rajouter des petites résistances d'émetteur, pour la stabilité ?

La petite astuce pour changer de classe d'opération, selon qu'il soit alimenté par une batterie ou par le secteur, serait de mettre des résistances entre la 220Ohm et les émetteurs ; elles font ainsi une petite chute de tension grâce aux courant fixés par les sources de courant. Et pour changer le biais du push pull, on les bypasse grâce à un potentiomètre ou un interrupteur, comme ça on peut réduire le courant qui les traversent et donc le biais (voir même bypasser une diode en même temps). Par exemple si on utilise l'ampli à la maison, branché sur le secteur, on peut le faire passer un peu plus en classe A en augmentant la valeur du potentiomètre ou en ouvrant l'interrupteur.

Les vagues calculs que j'ai fait me demandent 22mA de courant max et 3.5V à fournir pour qu'il soit capable de piloter un casque forte impédance ou faible impédance avec beaucoup de marge, je ne sais pas si c'est trop pour de simples 2SC1815 et 2SA1015... Peut-être je pourrais en mettre deux en parallèle. Pour avoir de la marge, je pensais l'alimenter en 4.5V symétrique (batterie 9V) et 9V symétrique (régulateur de type LM78**).

L'alimentation serait celle du Mini^3 (ici pour les détails http://www.amb.org/audio/mini3/). Pour la masse, j'hésite encore sur la voie à suivre, j'ai deux trois options comme un TLE2426 suivit par l'étage de sortie de l'ampli, un peu comme ici (http://www.koalakits.net/projects/mic_b ... hannel.png)) ou plutôt ici (http://www.koalakits.net/projects/mic_b ... ijosae.png).

Merci d'avance pour d'éventuels conseils.

A+
Bidoux
 
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Message par Google » 06 Juil 2010 8:16

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Message » 06 Juil 2010 14:58

avec ce schema tu a que 2,7mA de polarisation pour un fonctionnement en classe A

si tu drive du 33 ohm pour un tension crête de 3,5V ca fait 105mA si tu veut assurer cette tension en veritable classe A
(puissance 0,2Watts)

la différence entre generateur ou resistance :

les resistances charge l'aop, l'impédance de charge = la somme en // des 2 resistances + le courant base des transistors de sortie
avec générateur l'aop ne voit que le courant base
catsiano
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Message » 06 Juil 2010 21:23

Merci pour ta réponse. :wink:

Par rapport à la puissance que je compte avoir, c'est au maximum 50mW (ça reste un ampli transportable, donc pas très gros et limité sur l'alimentation t l'autonomie). Et les 50mW sont en classe B, pour ne pas trop forcer les transistors de sortie, ni l'alimentation.

Est-ce que la différence entre classe A et classe B se fera au niveau du courant base (fixé par les JFets donc) ou bien au niveau de la tension de biais entre les deux bases ? En fait je suis peut-être parti dans une mauvaise direction avec mon idée de résistance en plus des deux diodes (comme ici un peu : http://djgardner.com/headphone/gilmore/ ... _rev_c.pdf).

A ce moment là pour rester avec les deux transistors qui conduisent en même temps jusque 10mA il faut que je réduise un peu la résistance, voir que je sélectionne des transistors avec IDSS appairés à 10mA ?
Bidoux
 
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Message » 06 Juil 2010 23:57

bon pour des puissance de 50mW c'est de l'ordre de 4V cac dans 33 ohm

les fet en generateur sont superflus vue qu'un aop peut driver des charge jusqu'a au moin 100 ohm pour 4V cac
il peut debiter un courant de 20 a 40mA suivant le type d'aop

il suffit d'assurer un courant de polarisation qui soit 10x le courant crete de sortie ( 40mA) / par le gain des transistors
bon assurer une faible disto de transfert
des resistances de 3k3 c'est tres bien avec courant de polarisation vers 2,5mA

en faite c'est un push collecteur commun ya pas de probleme de passage de courant
et meme en cas de court circuit les transistors grille !

je de donne un schéma

j'ai modifié celui que tu a joint

viré les fets , resistance 3k3 ( pour 2,5mA)
ajout de 2 resis de 22 ohm en serie pour augmenter le courant a 10mA sur les transistors de sortie
bon tu peut laisser a 2,5mA et donc pas les implanter

j'ai mis des resistances de protection en cas de court circuit 2 x 10 ohm et 4,7 ohm
la aussi facultatif ( ici en cas de court circuit la sortie a la masse et un signal de 8V cac a l'entrée les
transistor vont accuser une puissance crete max de 800mW )

il faut coupler thermiquement ensembles les 2 transistors pnp et aussi les 2 npn entre eux ....

Image
catsiano
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Message » 07 Juil 2010 12:43

Pour coupler thermiquement les transistors, j'imagine que l'on fait la technique standard, les deux demi cercle en face et un collier rilsan?

Pourquoi pas les résistances de 10 Ohm, en conditions normales d'utilisations, elles ne font qu'une petite chute de tension (0.4V?), je ne sais pas si c'est significatif ; peut-être mettre du découplage aux collecteurs ? Par contre, la résistance de 4.7Ohm, c'est possible de la mettre en résistances d'émetteur plutôt ? Avec 2x2.2ohm sur chaque émetteur ou peut-être ça ne sert à rien. A ce moment là, autant la mettre dans la boucle de l'ampli-op.
C'est une bonne idée en général ces protection, les prises jack sont un peu vaches sur les courts-circuits...

Maintenant, est-ce que ce schémas tiendrait avec une batterie 9V ? J'ai peur qu'elle ne dure pas bien longtemps. A ce moment là, c'est peut-être possible de mettre un petit dispositif pour réduire diminuer les courants de polarisation. C'est ce à quoi je pensais au début ; on inverse l'ordre des diodes puis on met un interrupteur entre les résistances de 22 Ohm, comme ça le courant qui les parcourt est nul. Qu'est-ce que tu en penses ?

Merci pour le schémas et l'aide !
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Message » 07 Juil 2010 13:36

hello,

de mon coté je regarde un schéma de ce type (voir image jointe)
il faut aussi coupler les 1N4148 avec les BD139/140 en sortie
La résistance 3.3K assure la polarisation de l'étage de sortie et en ajoutant un potar a cet endroit on peut facilement faire varier les courant de repos.
A la simulation cela donne de beaux résultats, mais je vais tester d'ici a quelque jours / Semaines le schéma.
en guise d'AOp je pensais mettre un NE5532 pour commencer.

il ne faut pas oublier de mettre des compensations si on ne veux pas que ca oscille.
Image


autrement il y a les schémas classiques comme ceci :
http://www.sonelec-musique.com/electron ... e_002.html

Heu mon schéma n'est pas fait pour tenir avec une batterie !!!! et en général on ne fait pas de grosse polarisation avec une batterie sous peinne de la voir se vider en quelques heures.
Le schéma de Sonélec est plus "conservateur" et consomme assez peu.


Cdlt Gilles.
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Message » 08 Juil 2010 22:38

Merci Yuli pour le lien vers sonelec, c'est un bon site avec des schémas fiables. L'ampli casque 002 me fait penser à la figure 3 ici (http://gilmore2.chem.northwestern.edu/i ... pamp11.gif) avec des biais différents bien sur. Je passerais bien sur ce genre de montage mais j'aimerais bien apprendre la consommation de celui de catsiano d'abord, j'ai déjà fait un de ses amplis, il a bien fonctionné.

Pour un petit schémas d'explication, celui-ci serait la version portable :
Image

Uploaded with ImageShack.us

Celui-là la version sédentaire :
Image

Uploaded with ImageShack.us

un simple switch passe de l'une à l'autre ; j'ai aussi rajouté des résistances d'émetteurs à la place de la 4.7ohm. Je ne sais pas si c'est nécessaire.
Bidoux
 
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Message » 09 Juil 2010 1:35

avec les resistance d'emetteur on a un peut plus de distorsion mais le courant de repos augmente moins si
les transistors de sortie chauffent , dans le cas de la polarisation par diode on a plutop intérêt d'avoir recourt a ses resistances

ici il suffit de coupler les transistors de polarisation aux transistors de sortie ( un peu de colle superglue et c'est ok )
pour compenser la variation de vbe provoquée par la temperature sur les transistors de sorties

par exemple dans le schema de base sans les resistances de 22ohm
et donc sans couplage thermique entre les transistors
a froid on a 2,5mA et si la temperature des transistors de sortie grimpe de 30° on passe a 10mA !

avec le couplage
ont va observer qu'une legere aumentation et meme normalement une reduction de courant pour la polarisation sous 10mA
du fait que le courant qui traverse les transistors de polarisation est plus faible que ceux de sortie
(exemple : coeficient sous 10mA = 1,9mV° et sous 2,5mA = 2,1mV°)

ah oui tu peut mettre aussi un condo genre 22 a 47uf comme gille entre les 2 bases des transistors de sortie
ca réduit les non linéaritées des 2 transistors de polarisation
comme la charge est résistive par les 3k3 ont a un variation de courant sur ses transistors
et donc une petite variation d'impédance non linéaire ( qui reste quand meme 2 a 3 x plus faible qu'une diode genre 1n4148 )

voila en gros ...
catsiano
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Message » 09 Juil 2010 11:46

Les résistances d'émetteurs sont pour prévoir les différences entre les jonctions PN des diodes de polarisation et des transistors de sortie si je comprends bien. Ici elles sont suffisamment proche et surtout garderont les même températures ; on les supprime donc dans notre montage.

J'ai fait le schémas auquel j'arrive. C'est à peu près le même que le tien, je pense que je vais tout de même rajouter la résistance 4.7ohm dans la boucle de rétroaction. Comme tu peux le remarquer, l'alimentation est donnée par une pile 9V "coupée" en deux, pour avoir + et -4.5V. Grâce à l'alimentation du Mini^3 d'AMB que j'ai linké plus haut, je vais pouvoir augmenter cette tension d'alimentation lorsque l'ampli sera branché sur le secteur (LM7824 peut-être).
Image


Le schémas du ground sera l'étage de sortie que je viens de donner (s'il n'est pas incorrect) ou plus généralement l'étage de sortie de l'ampli en général, précédé un TLE2426.

Je ne vais pas être là les 15 prochains jours, j'espère commencer le plus vite possible lorsque je rentrerai. Merci pour ton aide Catsiano !
Bidoux
 
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Message » 09 Juil 2010 13:40

quitte a utiliser un NPN en diode autant se servir d'un seul NPN pour faire un VBE.
en le couplant thermiquement comme l'a explique catsiano cela ira très bien.

un truc comme ca : et avec un potar ou un switch tu peux changer le bias.
Image

note : Ce schéma est dérivé d'un ampli d'elektor il me semble. simple et efficace.
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Message » 09 Juil 2010 14:09

Un multiplicateur de tension comme ça, pourquoi pas, mais je ne sais pas si l'on garde au même degré l'aspect de "tracking" entre transistor de polarisation et transistor d'amplification, à voir. L'intérêt comme tu le dis est de passer d'un ampli petit consommateur de courant (utilisation portative) à un ampli proposant des meilleurs performances mais consommant plus (utilisation sédentaire) en mettant un simple potentiomètre double en série avec R29.
Bidoux
 
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Message » 09 Juil 2010 14:20

Hello bidoux
Cette methode est utilisée sur les ampli de puissance pour le tracking en température ... on en trouve partout (sauf avec certains totors qui n'en n'ont pas besoin)
Le schéma ci-dessus fait passer le même courant dans les transistors de sortie. il suffit donc de coupler le VBE a l'un des transistors de sortie et le tour est joué.

Tu peux effectivement metre un pot en série avec R29. ou mettre un interrupteur avec une résistance en parallèle de R29. Si c'est bien calculé, tu pourras avoir un ampli casque avec un biais quasi nul en écoute nomade et un biais de 20ma ou plus en fonction du besoin pour l'écoute sédentaire.

Dans les semaines a venir je vais me faire cet ampli. J'ai acheté ce matin le matos. il ne me reste plus qu'à monter ca, et a tester.

a+ Gilles
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Message » 09 Juil 2010 15:24

Sinon, comme multiplicateur de VBE, on peut utiliser deux transistors, un NPN et un PNP et les monter en configuration similaire. La tension à ses bornes est plutôt facile à calculer (similaire à l'autre) et on peut coupler thermiquement un NPN à un PNP. Pour un exemple voir ici (http://www.amb.org/audio/beta22/, dans "schémas"). Cette méthode devient un peu compliqué c'est vrai, mais elle fait aussi assez envie je trouve.

J'imagine que tu ne veux pas utiliser le tien en nomade, surtout vu l'alimentation et le courant de biais utilisé. Enfin j'espère qu'il fonctionnera bien. J'aime bien cette philosophie, pas cher et efficace.
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Message » 09 Juil 2010 18:28

He He ... tu as raison ... il ne sera pas nomade du tout mon truc .... en plus Transfo de 120VA / 30000µf par rail
a la simulation j'ai un optimum a 30-50mA de courant de repos. Je verrais a l'écoute ce que ca donne.

Pour la solution avec les 2 VBE... ca complique, et l'intéret est je pense limité (mais je ne suis pas un expert.)
J'ai Déjà fait un ampli casque avec AOP et Sortie directe sur BD139 polarisé en classe A. Ca marchait très bien, mais là je veux moins dissiper de Watt dans l'air.
et maintenant j'ai de quoi mesurer les perfs donc je ne vais pas me priver.
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Message » 27 Juil 2010 23:04

J'ai commencé aujourd'hui. Pour l'instant, seule la partie alimentation (copié sur le schémas du Mini^3 avec quelques améliorations) est terminée et fonctionne. Petite modification (contrainte, pas voulue celle-là), j'ai du abaisser le courant qui traverse la Zener, je n'ai trouvé que des résistances de 86Ohm, ils n'avaient pas de 75ohm.
Bidoux
 
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