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Ma nouvelle réalisation intégré classe D

Message » 08 Oct 2022 12:34

Bonjour

Après avoir réalisé un ampli sub à partir de la puce TI TPA3221, voici un intégré stéréo à base du TPA3251 ou TPA3255 (seule la taille du radiateur doit changer), même famille que le précédent (PurePath ultra HD de chez texas instrument), en plus puissantes. Le TPA3251 peut être alimenté en 36V, et peux donc aller jusqu'à 2x 175 W sous 4r, le TPA3255 monte jusqu'à 2x315W alimenté sous 53V, et même 600W en montage PBTL. C'est en tout cas ce qui est annoncé par le constructeur, mais en réalité il faut se contenir à plus de modestie si on veut rester sous un taux de distorsion acceptable.
Celui présenté est réalisé avec un TPA32551 alimenté en 36V.
La classe D, bien qu'encore boudée par les audiophiles puristes, a fait d'immense progrès ces dernières décennies, notamment grâce à l'emploi de Mosfet toujours plus rapide et de Rds (on) de plus en plus faibles. La technologie propriétaire TI, notamment de correction d'erreurs des drivers de gate (PurePath) permet d'atteindre des niveaux de distorsion très faible, inférieur à 0,01%.
L'avantage bien connu de la classe D est son efficacité énergétique, son emploi généralisé contribue donc à l'environnement ( :lol: ), et est très économique quant à sa réalisation. Petit, léger, il contribue efficacement au WAF.
L'inconvénient est que la linéarité de la courbe de réponse dépend de l'impédance du HP. Il faut donc soigner le filtre passe bas en sortie d'ampli, qui doit être adapté aux HP utilisés.

Il existe des tas de modules tout fait sur le net, à vils prix, souvent importé de Chine. Mais on est jamais mieux servi que par soi même (pas tellement plus cher finalement, et on est sûr de la provenance des composants), et puis c'est autrement plus intéressant de tout faire soi même (DIY or not?)


A l'écoute, cet ampli se montre surprenant de fidélité, au delà de ce que j'en attendais, et dans tous les registres (tenue en puissance dans les graves, détails des aigus, etc.). Ceci devra être confirmé par une série de mesures sur banc, que je n'ai pas encore réalisées (je fais durer le plaisir de la découverte à l'écoute :P ).

Techniquement, le schéma de la partie amplification autour du TPA suit exactement les préconisations de TI. La partie gestion du volume est assurée par un PGA2310. L'alimentation est une connexelectronic SMPS300 RS (seule partie non DIY), et toutes les alimentations secondaires sont embarquées sur ma carte à l'aide de buck converter ou de LDO plus classiques (les alimentations secondaires de la connexelectronic ne sont pas suffisamment qualitatives de mes expériences passées).
Il y a trois entrées, deux analogiques asymétriques (RCA) et une bluetooth que j'ai réalisé avec un module Feasycom à partir de la qualcomm QCC3034 (donc aptX HD). C'est donc minimaliste mais suffisant pour mon utilisation (je n'écoute quasiment plus qu'en bluetooth depuis la sortie du Codec aptX HD).
J'utilise une carte arduino nano pour la partie microprocesseur, et un encodeur rotatif, unique bouton de contrôle (marche/arrêt, changement d'entrée et volume). Un afficheur LCD tout simple permet de savoir ce qu'il en est.

J'ai également soigné le design (WAF disais-je :grad: ): l'ampli est bien sûr dans un chassis métallique, mais le tout est emboité dans une boite en CP plaqué érable, avec des motifs usinés à la CNC, remplis d'époxy que je colore avec des pigments métalliques. Les façades sont soit en Vkor, soit en plexi (ici en plexi). J'adapte la couleur de la façade en fonction de l'essence de bois de placage, et des motifs de la boite. Je m'amuse comme un petit fou.

Voilà, si çà vous intéresse, on peut rentrer dans les détails de la conception. Je publierai les mesures quand elles auront été réalisées (il faudra être patient)

Quelques photos de l'ampli (au dessus d'une pile d'autres protos du même ampli)


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fiscal
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Message » 08 Oct 2022 13:17

J'en suis baba.
Mon admiration est sans borne pour ce genre de travail, bravo !
HoberM
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Message » 08 Oct 2022 14:01

La vache ! Splendide travail Fiscal. Bravissimo !

Si je puis me permettre, ce ne sont pas les "puristes de la hifi qui rejettent la classe D" se sont les audiophiles piquousés à la doxa audiophile... les puristes justement croient dans les vertus des études sérieuses et au verdict des mesures...

Personnellement, il y a 15 ans que j'ai deux blocs stéréos de classe D Gemincore dont je suis très content et récemment j'ai acheté un petit machin Ayiama qui utilise je crois cette puce TPA 32... et il est excellent...
haskil
 
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Message » 08 Oct 2022 16:24

Beau boulot.
J'utilise un ampli classe D depuis quelques années avec beaucoup de plaisir.
Ce sont deux modules 1ET400 de Purify avec alim à découpage.

OUI, donne nous plus de détails.
Alain07
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Message » 08 Oct 2022 17:41

@Fiscal
Beau boulot! Tu as eu de la mise au point à faire ou c'est tombé en marche :lol: du premier coup?
La classe D m'évoque toujours des souvenirs de jeunesse: à l'école, mon projet de fin d'études était la réalisation d'un ampli classe D de 2 KW (pas audio)
C'était au printemps ...1971 :oldy: :oldy: :oldy:
A+
Robert64
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Message » 09 Oct 2022 0:22

Merci :thks:

Depuis 1971 les choses ont changées :lol: Avec les puces intégrées, c'est bien plus facile... Je m'étais fait la main avec l'ampli sub, du coup çà a été beaucoup plus simple pour celui ci. En particulier j'ai galéré avec la gestion numérique du PGA2310, avant de comprendre que c'était la carte nano every qui ne supporte pas bien la bibliothèque SPI. Avec la nano classique c'est impec. Egalement quelques déboires avec les alims secondaires , c'est là que j'ai décidé de les réaliser moi même plutôt que celles embarquées sur la carte connexelectronic (bruyantes à faible charge).
J'avais vu effectivement que le purifi avait excellente presse, le Ayiama (TPA3251) dans la bonne moyenne des essais sur audiopress, et plébiscitée sur certains forum. Les Hypex, novateurs en la matière, sont également d'excellents produits.

Si vous voulez je posterai les schémas et autres explications techniques si vous voulez vous lancer, c'est très abordable pour ceux qui ont un minimum de connaissances.
fiscal
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Message » 09 Oct 2022 9:03

Voici l'essentiel du schéma:

La partie ampli (TPA3251), copie du l'EVM de TI, avec en plus un petit circuit de contrôle de reset à l'aide d'un LM809 piloté par le µc. Ceci permet de piloter finement les délais de reset à l'allumage et à l'extinction, pour supprimer les éventuels "pop". La valeur du condo "Cstart" est très importante, et peut être amenée à changer en fonction des configurations.

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Ensuite la partie gestion du volume et symétrisation des sorties du PGA2310 à l'aide de NE5532 (le schéma indique des OPA2134)

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Puis les alims secondaires principales. A partir du 36V de sortie de la carte d'alim de puissance, j'attaque un buck converter (LM2574) pour obtenir du 15V , suit un régulateur 78L12 ballasté pour obtenir le 12V avec une réserve de courant suffisante pour alimenter la partie logique du TPA3251, les ampli op de symetrisation , le PGA2310 et la carte bluetooth. Un autre LM274, configuré en inverseur boost buck complète le tout pour obtenir le -12V pour le PGA2310 et les ampli op.

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Manque ici l'alimentation permanente indépendante 12V, qui permet d'alimenter la carte arduino, les relais d'entrées et le relai d'alimentation de l'alim SMPS

Le PCB final, sur lequel se plugguent la carte arduino et bluetooth. Les plans de masses numériques et analogiques sont séparés (non visibles ici pour plus de clarté)

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Message » 25 Oct 2022 9:55

Salut Fiscal, bravo pour cette réalisation, belle intégration , y a du boulot!
ca change de l'UP et de l'UGS ! sauf peut être le coté différentiel/symétrique de ces amplis, mais que tu n'as pas poussé jusqu'à la partie preamp/volume.
tu t'etais fait une religion sur le Post Fileter Feedback ?
https://www.ti.com/lit/an/slaa788a/slaa788a.pdf
sinon, pas de plops au démarrage ou à l'extinction ?
bonnes écoutes
maxidcx
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Message » 26 Oct 2022 8:47

Bravo Fiscal, bel ouvrage.
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Message » 26 Oct 2022 19:33

Merci JCB, ça me touche venant de toi.

Pour maxidcx:
Pour la partie préamp, je me suis contenté de la puce PGA2310, que j'utilise depuis longtemps avec grande satisfaction, mais il est vrai qu'elle ne fonctionne qu'en asymétrique. Il y a un très léger ploc à l'allumage, pas très franc, qui je pense peut être encore atténué en augmentant la valeur de C start, il faudrait que j'essaie. Rien à l'extinction, grâce la mise en reset low quelques milliseconde avant de couper l'alimentation.
Pour ce qui est du PFFB, je vais le tenter avec une nouvelle version (TPA3255 cette fois). Je pense que celà ne peut qu'améliorer les choses, bien que le PCB en devienne un peu plus complexe (nécessité de long parcours pour boucler la boucle...). Je ne vais pas le mettre en oeuvre tout de suite (j'ai un autre projet en cours...)
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Message » 27 Oct 2022 21:03

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razzortec
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Message » 02 Mai 2023 14:20

Un petit dernier sorti tout frais. Il me reste des PCB et les composants critiques pour ceux que ça intéresse

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Message » 02 Aoû 2023 22:17

En cours d'essais à la mézon.

Malheureusement sur des enceintes dont le grave est amplifié : Atohm Khamsin avec ampli S120.
J'entre donc sur l'entrée haut niveau des amplis basses pour le grave et tout ce qui est au dessus de 120Hz passe dans les filtres passifs.
C'est une situation peu commune et qui cause un problème à l'ampli qui se met en protection au démarrage. Il faut donc démarrer sans les amplis basses puis les connecter ensuite. J'ai mis quelques heures à trouver le truc… J'ai bien cru que j'avais flingué le bel ampli de Fiscal…
A l'arrêt il faut également se méfier du BOUM dans le grave et donc déconnecter les amplis basses avant extinction.
Comme source analogique je n'ai plus que la sortie analogique de mon streamer Sonos Connect, pas vraiment top, mon lecteur CD étant HS (lampes et courroies à remplacer mais qui écoute des CD aujourd'hui ???). Qobuz est définitivement mon seul ami.

Verdict premières écoutes :

1) Pas de souffle même à haut niveau.
2) Ca ne chauffe pas. Vive la classe D ! Vive les économies d'énergies !
3) Ca envoie très suffisamment pour mes enceintes et mon auditorium de 36,2 m2. J'ai sonorisé un peu la rue aussi, histoire de vérifier si mon voisinage appréciait.
4) C'est propre sur l'aigu. Rien de crispant.
5) Ca me semble neutre.

Les écoutes d'amplis sont toujours très difficiles. Je me rappelle de séances comparatives, en aveugle avec un switch et après réglage des niveaux, sur plusieurs amplis du commerces. Bon comment dire, heu... c'est subtile. Là je ne peux pas comparer sans faire un brassage énorme de câbles et puis la mémoire auditive quelques secondes et pfffft envolée.

C'est au final tout bon pour moi avec juste une réserve sur la capacité de l'ampli à délivrer du grave à fort niveau du fait de ma configuration.

Reste plus qu'à tester l'entrée Bluetooth.
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Message » 18 Nov 2023 17:52

Je n'ai pas noté de différence entre l'entrée bluetooth et l'entrée RCA alimentée par mon Sonos, en basculant d'une entrée à l'autre sur le même morceau Qobuz.
J'avais pris soin initialement de trifouiller dans mon S9 pour rendre disponible l'APTX, sans savoir au final si c'est bien ce codec qui est utilisé.

Honnêtement je ne vois pas à quoi sert le bluetooth sur un ampli de salon. D'autant que le bluetoooth, aussi évolué qu'il soit, compresse le signal avec des perte d'informations. Sans parler du coup de téléphone qui passe dans la Hifi et qui fout le bordel (on sent le vécu).

Par contre une entrée numérique avec un convertisseur est à mon avis indispensable désormais sur un intégré.

Le mieux ce serait d'embarquer un streamer wifi mais là c'est bien plus complexe.
El ninio
 
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Message » 21 Nov 2023 12:08

Hello

Merci pour ces comptes rendu d'essais objectifs
Je connais ta répulsion pour le bluetooth, moi je n'utilise plus que çà à la maizon...

Depuis j'ai fait quelques mesures rapides avec mon nouveau jouet (QA403).
THD 1kHz à 1W sous 8r: 0.0008%
THD 1kHz à 50W sous 8r: 0.003%
THD 1kHz à 75W sous 8r: 0.6%

J'ai bien l'idée de réaliser une carte pour entrée numérique (SPDIF ou I2S) avec DAC, mais j'ai encore pas mal de boulot sur la partie programmation. Pas évident pour quelqu'un qui ne maitrise pas le C++.
fiscal
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