Amplis casques - Yuli_Roger - Yuli_Jumper - Yuli_Bully

[Yuli_35]

Bonjour à tous, vous trouverez ci après les développements de 2-3 amplis casques basés sur un AOP de type NE5532.

Le premier ampli casque : "Yuli_Roger" est celui qui est décrit ci-après dans le post original.
Ampli en classe AB avec un "VBE"
Appréciation : Ampli qui fonctionne assez bien, mais souffre de défauts a l'écoute. 5est ce lié a mon implantation ? Est-ce lié a d'autre phénomènes ?

Le second ampli casque : "Yuli_Jumper" est un ampli qui m'a été proposé par JIM - composé d'AOP en buffer de sortie)
Appréciation : La grande classe. Rien d'autre a dire. Excellent ampli et d'un prix modique !

Le Troisième ampli casque : "Yuli_Bully" est un ampli proposé par J-C.B et aussi par JIM avec l'utilisation d'un Diamond Buffer, et d'un AOP en entrée.

Les 3 amplis montrent des caractéristique très impressionnantes à la simulation.

bonne Lecture - Gilles.

- - - - - Post Original - - - - -
Bonjour a tous,

Me revoilà avec un projet moins ambitieux que mon ampli de puissance (le Gran torino)
et oui ... une fois que l'on a gouté aux joies du DIY et que ca marche bien ... on ne peut plus s'en passer.

Bref tout ca pour dire que je me suis lancé il y a quelques semaines dans la création d'un ampli casque. Actuellement j'ai un Seinheiser HD570 et un HD650 (impédances respectives de 32 et 300Ohms).

L'objectif était de faire un ampli simple (peu de composants) et performant.

Il y a un an et demi , j'ai réalisé un ampli casque a base d'aop, mais j'étage de sortie était composé d'un seul transistor Bipolaire polarisé en classe A. A l'époque j'avais commencé par faire l'ampli proposé ici : http://sound.westhost.com/project113.htm" onclick="window.open(this.href);return false;, mais le son ne m'allait pas. Alors je l'ai bidouillé simplifié et là j'étais arrivé a quelque chose de meilleur au niveau son, mais par contre cela nécessitait un bon radiateur vu que c'était un classe A.
La classe A c’est bien, mais on peut certainement faire tout aussi bien autrement surtout pour un ampli casque.

Depuis mes connaissance en électronique ont évoluées, et j'ai donc repris le concept, mais cette fois ci j’ai adopté un Vbe pour pouvoir faire varier le courant de repos.
Actuellement j’ai fixé le courant de repos à 50mA (j’aime bien quand ca chauffe quand même un peu )

Le Schéma de principe :


L’alimentation est confiée a un transfo R core de 120VA en 15V / double pont de diodes BYW-98, et filtrage en CRCRC à la mode yuli le fou… ; vous verrez plus tard pourquoi (c’est peut être une erreur de faire de la sorte ou plutot pas très « PRO »)

Je vais poster plus tard les photos et mesures liées a ce montage.

Il est a noter que l’AOP utilisé actuellement est un NE5532, mais j’ai aussi d’autres types d’aOP (AD826 / OP275 / OP …) . Le choix du NE 5532 pour l’instant est assez arbitraire, j’essayerai le stock d’OP pour voir si cela a un quelconque impact sur le son.

Si vous avez des suggestions d’amélioration OU des questions j’essayerais d’y répondre. L’objectif est de partir d’une base de travail et de peaufiner.

a+ yuli!

[Yuli_35]

L'ampli casque "yuli Roger" a été modifié plusieurs fois.

Voici la version finale des plans de cet ampli casque :

Les composants utilisés sont "Basiques" ... Aucune étrangeté (donc peu cher et facile a trouver), De plus la simplicité des schéma en font d'excellent candidats pour débuter.

L'alimentation de l'ampli casque est réalisée comme suit :

NDLR :
1. Les valeurs utilisées pour cette régulation ont été optimisées pour sortir de +15V / -15V avec une tension en entrée de l'ordre de 22-23V filtrée.
2. La dite régulation est adaptable a n'importe quelle tension jusqu 'à 36V en sortie a condition de modifier le portentiomètre, mais il faudrau aussi revoir les valeurs des Résistances de 1k (il faut 1mA pour le TL431) en fonction de la tension d'alimentation
3. La tension de sortie se calcule de la manière suivante : Vout = (1 + (R4 + pot)/R5) * 2.5 => ici Vout = (1 + (10k+1k)/2k)*2.5 = 16.25 V environ en considerant le potar a mi-course.
4. la conséquence de la formule précédente, est qu'en l'état la régulation est ici variable de 15V à 17.5V (environ) .

L'ampli en lui même:


La protection (DC protection/antiploc...)

NDLR :
1. Ce schéma est théorique, et ne représente que la moitié de la protection (car il faut dupliquer la section "DC protection" pour la seconde voix de l'ampli.


Le schéma vue de dessus (ordi) :


photo vue de dessus:


la réalisation vue de dessous : bien entendu il faut opérer un flip pour que cela corresponde (cequi est a gauche sur un schéma est a droite sur la photo


NDLR : Les 4 résistances 6.8K ont été rajoutées a postériori (ce sont celles de la polarisation des bases des transistors).
NDLR : Les 2 résistances de 2200Ohms (rouge rouge rouge) ont été rajoutées en aprallèle de l'une des résistances du VBE, car le fait d'avoir changé les Résistance d'émetteur de 0.1Ohm a 1 Ohm, faisait que mon VBE ne pouvait plus polariser au-delà de 16mA. En réduisant la résistance talon dans le VBE, cela me permet d'avoir une polarisation jusqu'à 100mA environ.

Un Petit zoom sur la carte de protection (a gauche avec le Relai en blanc) et la régulation de l'alim (sur la carte de droite avec les 2 radiateurs.)

[Yuli_35]

L'ampli Yuli Jumper a changé de design depuis la première évocation de son nom plutot comique.

Quitte a rester comique autant garder le principe d'un ampli bien singulier en adoptant une architecture massivement parallèle (si je peux dire)
Vu la complexité du montage (pour moi), j'ai du passer aux choses plus sérieuses, dans le sens ou maintenant je me suis équipé pour faire les PCBs.

l'ALIMENTATION :
L'ampli utilisera une simple alimentation filtrée par 2x4700µF pour chaque rail et régulée a l'aide de l'alimentation mentionnée ci-dessus (TL431+MOS)- j'ai tout intégré sur un même PCB 96x53mm.
L'alim comprend Le redressement/filtrage et régulation et peut sortir +15V/0/-15V - et en fonction du radiateur .... jusqu'a 2.5A (lié a la limitation en courant_ autrement il n'y aurait comme limite que le SOA du MOS/capacité du radiateur)

Bref, cela m'a pris du temps, mais j'y suis arrivé et voici les premières photos de cette "petite alim", mais qui est costaud d'un point de vue perfs.
En fonctionnement :


Vue de dessus :


Vue de 3/4 arrière :


Vue de 3/4 avant :


Le dessous:



L'ampli

Schéma de principe :


Le PCB vue de dessous avent implantation des composants :



L'ampli en version light (avec 2 AOP NE5532 en buffer par voie - permet de driver des charges de 300Ohms sans aucun souci.)

[Yuli_35]

Laissé vide

[Bidoux]

Ca fait un bout de temps que je me demande la différence entre la tension de biais (fixé par le VBE) et le courant de biais fixé par R4. Est-ce que tu fixes le courant de biais pour pouvoir faire fonctionner le VBE et ensuite ça ne vaut plus le coup de le toucher, on ne fait que varier le VBE pour faire varier le courant de repos ? Dans le même genre de question, comment tu calcules le courant de repos de l'étage push pull avec seulement le VBE ? (ou justement tu as besoin aussi du courant de R4 ?)

Ma petite remarque qui ne vaut pas grand chose : j'aurais mis R2 à l'intérieur de la boucle de feedback.

Pour l'alimentation, je suis curieux de la voir, mais tu n'utilises pas un LM317 / LM337 ?

[Yuli_35]

(electroniciens chevronés n'hésitez pas a me reprendre si j'écris des boulettes)

R4 Me permet d'avoir toujours grosso modo 10mA - assurant un courant de base sur les transistors de puissances suffisamment élevé pour bien fonctionner. cela permet aussi de forcer l'AOP a bosser lui aussi !
Le Vbe Crée une différence de potentiel entre les 2 BD139/BD140 qui fait la polarisation de l'étage de sortie.

la polaristaion de l'étage de sortie c'est LT spice qui me la calcule .... non je rigole.
J'ai les formules quelque part, mais avec LTspice on s'en passe.

Regarde là :
http://www.masterge.110mb.com/cours_ele ... olaire.pdf

En connaissant les caractéristiques du BD139, avec ces résistances on aura une DDP entre les BD139 et BD140 d'environ 1.35V, on arrive a déterminer la polaristion de l'étage de sortie .... C'est pas Ultra mega top précis, mais en général on mets un petit potar... c'est ce que j'ai fait mais on ne le voit pas. en fait j'ai 1Kohm + Potar d'1Kohm ... là c'est résumé en 1136Ohms.... J'espère que ce sera plus clair.

Pour R2 C'est assez sioux. En fait j'ai vu que sur charge capacitive il y avait des oscillations à la simulation.
Donc en mettant une résistance en sortie comme ca on pren en peu de puissance mais ca c'est pas grave, par contre la résistance en question fera un beau RC avec la capacité de la charge, et donc les oscillations disparaissent. C'est un peu comme les R//L que l'on voit en sortie d'ampli en général, sauf que là pour un ampli casque on se fout de perdre quelques mW.

Si on mets R2 dans la feedback cela n'a aucun intérêt a priori - donc autant ne pas la mettre.

J'ai oublié de préciser que le+15V est en fait un +22V.

Pour l'alimentation les transistors sont alimentés en 22V et l'AOp en 15V (utilisation actuellement d'une Zener pour faire le travail - je sais c'est pas trop audiophile, mais c'est simple et ca marche.)
J'envisage de mettre plus tard des LM7815/7915 si a l'écoute cela se passe pas trop bien - uniquement pour l'AOP.

L'alimentation est en fait un 2200µF - R - 4700µF - R - 22000µF (Je n'ai plus les valeurs des résistances, mais elle sont assez élevée par rapport a ce que l'on voit habituellement)

voilà

[Bidoux]

22000µF pour un ampli casque Bon ok là c'est "Yuli le Fou" !

Merci pour l'explication par rapport à R2, je vais peut-être faire pareil sur mon ampli casque ; elle sert aussi de protection contre les courts-jus (toi c'est moins important, les BD1** sont solides !)

Sinon, je suis curieux, quels dissipateurs tu mets ?

[Yuli_35]

22000µF c'est pas délirant - comme ça on est certain que ça tiendra la route - il ne faut pas oublier que le proto original était un ampli en classe A, et les amplis en classe A ont besoin d'une grosse alimentation.

Oui effectivement R2 sert aussi de protection.
Mais attention il ne faut pas qu'elle soit trop importante sans quoi cela devient un vrai filtre passe BAS, ce qui explique que certains ont l'impression de ne plus avoir d'aigus/dynamique.
Jusqu'a 10Ohms cela doit être ok.
100Ohms par exemple est vraiment la limite ! (pour moi c'est carrément excessif) Et en plus si le casque un un 32Ohms ou moins, je ne parle par de la perte de puissance.... bon c'est vrai qu'avec un output swing de +/-13V ... ca peut le faire !
Sur les schéma elktor par exemple ils s'arrêtent a 60Ohms.

Il faut aussi relativiser la charge capacitive d'un casque, cependant les câbles de 3m des casques n'arrangent pas les choses.

Pour les dissipateurs détrompe toi il ne sont pas si énormes, car au final avec 50mA de polarisation les Transistors dissipent 1W. a l'extrème le BD139/140 peut dissiper jusquà 1W a l'air libre sans radiateur. En clair j'ai mis ca comme radiateurs : http://www.atlantique-composants.fr/sit ... _langue=fr
ils font 15°C/W et effectivement ils chauffent très peu.

voilou .... en attendant j'ai posté plus haut les premières mesures faites hier soir ! très encourageant !

[Yuli_35]

Hier J’ai avancé un peu sur cet ampli casque.

Ai testé le comportement sur signal carré (je me suis fait un petit circuit pour cette fonction), et je n’ai détecté aucun problème a 10Khz/ pleine puissance. Pas d’instabilité ni de dépassement ni d’oscillation. Bref parfait.

Cependant sur la voie de gauche j’ai observé un comportement étrange en ce qui concerne le courant de repos. En fait le courant de repos augmentais lorsque je mettais l’ampli a pleine puissance. Passant de 50mA à 100mA en 30secondes.
Pourtant le courant de repos sans signal en sortie est très stable, et ce même si j’applique un signal raisonnable.

Partant de là j’ai pensé que la compensation en température ne fonctionnait pas bien.
J’ai donc décidé de changer le transistor qui faisait office de VBE multiplier.
Résultat des courses, le courant de repos réagissait toujours de la même manière.

Et là …. Pshittt… l’étage de sortie de l’autre ampli est parti en fumée.
Bon il faut dire que l’ampli était au max de sa puissance en sortie, mais rien de bien méchant en soit.
Comme je voulais voir ce qui se passait sur l’ampli gauche, mon multimètre et oscillo était branché sur l’ampli de gauche, et comme c’est le droit qui a cramé… je n’ai aucune idée de ce qui a pu se passer.

Bref au final :
J’ai un ampli avec un courant de repos qui augmente alors qu’il ne devrait pas (emballement thermique possible si je laisse tourner indéfiniment et a pleine puissance !!!)
Un ampli avec les transistors de sortis grillés.

Je vous reviens une fois que j’aurais investigué le problème.
Ou si vous avez des idées… je suis preneur.

Cdlt Gilles.

[catsiano]

oui c'est normal puisque le transistor vbe est soumis a un courant non fixe
et qui est proportionel a la tension sur r4

si le courant augmente par exemple dans t'on schema sur une alternance positive
la tension base emetteur augmente et donc lla tension de polarisation aussi

et comme tu a un condensanteur de decouplage sur ce vbe il va garder un peut de cette tension crete


une solution simple a mon avis est de bootstraper la charge de l'aop pour faire voir un courant
constant au transistor vbe , de + benefique a l'aop puisque comme tu a qu'une resistance de charge
vers un des rail d'alim la sortie de l'aop travail en mono transistor

[Yuli_35]

Mince mon message s’est effacé !!!!

merci catsiano,

ok, je vois que mon problème est plutot conceptuel.
Je vois que tu conserves a peu près le même courant de polarisation que ce que j’avis mis a l’origine (environ 10mA). Confirmes tu que c’est la bonne valeur dans le cas présent ?

une solution simple a mon avis est de bootstraper la charge de l'aop pour faire voir un courant
constant au transistor vbe , de + benefique a l'aop puisque comme tu a qu'une resistance de charge vers un des rail d'alim la sortie de l'aop travail en mono transistor

Qu’entends tu par plus bénéfique pour l’AOP …
Je ne comprends pas ce que tu veux dire (Merci d’avance)

Ok, donc je note ta solution.
Autrement en regardant ce midi dans les schémas d’elektor, j’ai trouvé celui ou la polarisation est assurée par les FEts de manière symétrique.
Alors j’ai fait un autre schéma en remplaçant les Fets par des résistances (c’est moins propre en source de courant, mais c’est aussi plus simple).
J’ai aussi trouvé un schéma avec un générateur de courant a base de bipolaire, mais cela ajoute encore des composants. Bref … voilà les schémas.



A la simulation cela donne de bons résultats, mais est-ce que cela fonctionnera correctement d’un point de vue thermique ? that is the question ?

Et si on compare ces schéma à ta proposition, quels sont les avantages/inconvénients des diverses solutions. La disto a la simulation est la même, ainsi que de nombreux autres paramètres techniques.

Merci par avance.

[JM Plantefeve]

Bonjour Gilles,

Quand l'Aop bufferisé est destiné à une charge comme un casque, donc avec peu de courant et une tension d'alimentation réduite, on peut s'autoriser un procédé de polarisation différent qu'avec un amplificateur de puissance pour 8 Ohms, le rendement étant moins crucial.



Le résultat d'écoute est bluffant en préamplification. Pourquoi pas pour un casque. La stabilité thermique est irréprochable.

Bien à toi, Jean-Marc.

PS : sur ton montage, je trouve les 0.1R d'émetteurs bien faibles. Pour écarter le risque d'emballement thermique, il faut Re > (0,002.V1.Rth). Rth est la résistance thermique de dissipation pour Q1, V1 est la tension d'un rail d'alimentation). Avec 15°/W, il faut Re > 0.45R.

[Yuli_35]

Bonjour Jean Marc,

Ton schéma est celui que j'avais fait il y a un an, a la différence que je polarisais en classe A le transistor avec une résistance simple.
L'ampli casque fonctionnant ainsi est très bien, mais je cherchais a faire quelque chose de quasiment aussi performant ou même mieux mais en classe A/B, et surtout pouvant driver n'importe quel casque (16/32Ohm par exemple).

Je ne doute en aucun cas qu'un montage de la sorte en pré amplification (ou ampli de ligne) est extra vu les faibles charges qu'il doit gérer.

De plus j'aimais bien l'idée de mettre une VBE a contrario de ce que l'on voit souvent pour les amplis casques (c'est a dire des Diodes 1N4148 pour assurer la polarisation). Et l'avantage du Vbe était d'écouter la différence entre le rendu avec un courant de repos quasi nul jusqu'à un courant de repos de 100mA ou plus.

J'ai mis des radiateurs a 15°C/W (1 par transistor de sortie). le vbe attaché au radiateur de l'un des transistors de sortie.

le BD139 est donné pour 10°C/W, masi que dois-je prendre ? 10°C/W ou 10+15°C/W pour le calcul

Que me conseilles tu pour le Remetteurs ? 0.47Ohms (J'ai calculé 0.4Ohms) - 1 Ohm ?

Cordialement Gilles.

[JM Plantefeve]

Gilles,

(10+15)x15x0.002=0.75.
1 Ohm, oui.

Pour un ampli casque (même de 16 Ohms), il est dommage de se passer de la linéarité de la classe A. Quel niveau de tension maximum as-tu besoin en sortie d'ampli ?

[Yuli_35]

Re bonjour Jean Marc,

Effectivement, coté linéarité il n'y a pas grand chose a dire. C'est même parfait.
Coté amplitude de signal Je n'ai pas trop d'idée, mais déjà avec un Pic a pic de 2V cela fait pas mal de bruit il me semble dans un casque, disons que 4V en output swing doit satisfaire tous les besoins (même pour les sourds .

Je ressortir mon ancien circuit pour regarder et le modifier en ce sens, puis comparer les 2 a l'écoute

Cordialement Gilles.