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Ampli sub TPA3221 DIY

Message » 28 Oct 2021 21:34

Sinon pour répondre à quelques questions

Le plan de masse sur le TPA est une bonne suggestion. J'avais multiplié les via pour considérer la chose, mais cette solution est meilleure. D'ailleurs je l'avais prévu dans le premier proto, puis oublié ensuite... :wtf:
(pour C3 à C6 il y a 5 via au total)
Pour la dissipation thermique, effectivement. Mais pour la petite histoire, j'ai cherché le crash test en appliquant un signal sinus continu de 150 Hz, avec une sortie proche de l'écrêtage sur une charge de 8r. Sans radiateur, je n'ai pas réussi à faire monter la température de la puce au delà de 70°C....
Il est possible de déplacer C2, effectivement pas placé d'une manière optimale. Sur le module d'évaluation, ce condo est placé au même endroit, mais avec un retour au V+ qui forme une boucle.
Il est possible d'augmenter la taille des pistes de PVDD sans problème.

Les liaisons entre l'arduino et le TPA sont uniquement pour des signaux numériques, donc en principe pour des courants très faibles et ne variant pas. Néanmoins, je peux reconsidérer la chose
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Message » 29 Oct 2021 9:15

Sub218 a écrit:Les photos sont bien visibles avec Casimage.

Pas mal ce TPA3221. Suffisamment puissant sous 4 Ohms (100W en mode bridgé), distorsion maitrisée jusqu'à la limite de l'écrêtage et sans devenir mauvais à basse amplitude. Une distorsion qui augmente sensiblement au-dessus de 1kHz (pas grave pour un sub), une réjection d'alim de 60dB seulement donc attention à la qualité de l'alimentation, fortement sollicitée dans cette appli, sous peine de "pompage" dans le grave.
:bravo:


En effet, le premier proto réalisé était bruyant, avec un hum audible à 1m du HP sans signal en entrée. En cause l'alimentation. D'où l'introduction des régulateurs sur la carte de l'ampli. Plus aucun hum...
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Message » 29 Oct 2021 11:24

Problème à bas niveau (hum) mais pas seulement.
A fort niveau l'alim est très sollicitée et présente forcément une ondulation, même si elle est régulée. Par la capacité du régulateur comme par les résistances de sortie de l'alim, les résistances de routage jusqu'à l'ampli, ...
Cette ondulation va se retrouver en sortie de l'ampli, divisée par la réjection d'alim, représentant bien un signal indésirable ajouté au signal audio (une forme de distorsion donc, même si elle n'est pas visible sur une courbe de THD faite avec une alim idéale et sur sinus).
C'est assez vicieux même car du fait des capas de filtrage de l'alim, imaginez un signal "burst"; l'alim va mettre un certain temps à chuter quand l'ampli est fortement chargé, et aussi un certain temps à revenir à sa valeur initiale, ce qui revient à un signal très basse fréquence que l'on va retrouver en sortie d'ampli. Causant des débattements importants de membrane (et donc là aussi de la distorsion).

Vous pouvez d'ailleurs vous "amuser" à regarder à l'oscillo l'alim tout près du 3221 quand l'ampli est sollicité à fort niveau sur charge réelle et avec un signal musical... :)
Sub218
 
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Message » 29 Oct 2021 18:45

J'ai personnellement acheté une carte toute faite chez JLE basé sur un TPA3255 et passé bcp de temps dessus avec le concepteur.
Un fil est dédié sur un forum concurrent pour cette carte.
Par ailleurs, le concepteur a du faire de nombreuses versions de carte. Elles sont maintenant très abouties, grâce à son travail et également à l'aide du forum.
Les écueils possibles sont nombreux et il faut en effet faire très attention au plan de masse. Indépendamment des considérations d'immunités, il y a aussi une question de mode commun en configuration SE. C'est bien expliqué sur une note d'appli (slaa719).
On a aussi épluché avec soins les bénéfices du PFFB, différentes capas ici et là et notamment celles d'entrées.
Perso, j'ai développé une carte fille pour intégrer un vrai étage diff à base de OPA1632
Pour finir, attention aux selfs utilisées, qui jouent un role majeur. Ca a été quantifié en THD par certains.
Brad Pitt
 
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Message » 08 Nov 2021 12:04

Bonjour

J'ai vu le fil sur l'autre forum. Il y a également une mine d'information sur le forum de Texas instrument. Leurs ingé sont très sympa, et répondent à toutes les questions. J'y ai eu recours avec parfois des échanges en PM. C'est là qu'on se rend compte que les datasheet ne sont pas toujours à jour, et entraine des erreurs de conception. Il faut le savoir!
Par exemple sur la data sheet du TPA3221, le schéma de mise en oeuvre indique une capacité de liaison en entrée de 1µf (10µF dans la première version). Dans le texte, ils conseillent 10µf pour faire baisser la Fc. Sauf qu'avec 10µF, çà ne fonctionne pas (la puce ne s'initialise pas correctement).
J'ai du refaire deux fois ma carte pour aboutir à un résultat satisfaisant.
Concernant les self, il faut en effet vérifier leur linéarité. certaines saturent très vite, et cela crée de la distorsion.
Sinon je n'ai pas compris pourquoi tu avais du faire une carte dédiée à des entrées symétriques. La puce TPA est déjà en entrée différentielle :wtf:
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Message » 08 Nov 2021 14:02

En effet Fiscal. Je l ai fait pour ajoutef du gain, trop juste sinon.
Brad Pitt
 
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Message » 08 Nov 2021 15:16

Brad Pitt a écrit:En effet Fiscal. Je l ai fait pour ajoutef du gain, trop juste sinon.


Ok :bravo:
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Message » 03 Mar 2022 17:59

Bonjour

J'ai fait évoluer cet ampli sub en remplaçant les potentiomètres mécaniques déportés en façade par des potentiomètres numériques, et ajouté un écran d'affichage LCD en façade, le tout piloté par un unique codeur incrémental. Un appui sur celui ci permet de naviguer dans les trois menus (gain, fréquence de coupure et déphasage).
Outre "l'élégance" du schéma d'ensemble, cela apporte deux améliorations notables:
-Les boucles de réseau à forte impédance (génératrices de bruits) sont considérablement réduites, car les potentiomètres (deux doubles de 10 kr) sont à proximité immédiate de l'ampli op (un quadruple 2604), réduisant encore toutes sources potentielles de bruits. Quelque soit le paramétrage choisi, l'ampli est parfaitement silencieux.
-un réglage 10x plus précis, très utile pour le réglage de la fréquence de coupure (précision au Hz dans les valeurs basses, et max 10 Hz pour les valeurs max, c'est à dire entre 200 et 250Hz), et précise à quelques degrés pour le déphasage. De plus, le µc calcule automatiquement le déphasage global de la boucle en fonction de la fréquence de coupure choisie, c'est ce qui est indiqué sur l'afficheur. Du coup, si le sub doit être décalé du plan des enceintes principales (ce qui est mon cas), c'est très facile de caler la phase sans faire de mesures.

Ca m'a pris beaucoup plus de temps que je ne pensais, car j'ai galéré des semaines pour comprendre pourquoi les potentiomètres numériques ne fonctionnaient pas correctement. Ses valeurs "sautaient" parfois de 20 ou 40 pas d'un coup (sur 128 au total ici, j'ai pris des pot 7 bits). Je pensais évidemment d'abord à un bug dans mes programmes, ou à des problèmes de corruption des données SPI. En fait, j'utilisais ma carte arduino nano every, qui est équipée du microprocesseur ATMega4809, et il fallait savoir que la bibliothèque SPI pour arduino ne fonctionne pas bien avec cette puce, contrairement à ce qui est indiqué sur le site officiel arduino!
J'ai donc finalement refait toute la carte, et implanté un atmega328P programmable in situ (j'utilise l'IDE arduino avec une UNO en mode ISP, çà marche très bien). J'en ai profité pour améliorer deux ou trois choses, notamment sur le routage (Cf commentaires de Thierryvalk), sur le contrôle du reset, et quelques autres détails. L'ampli lui même n'a subit aucun changement.

J'ai fait quelques mesures de performances, mais je ne suis pas bien équipé pour faire des mesures de précision sur ampli classe D bridgé (aucune sortie référencée à la masse, donc mesure en boucle classique impossible), et de plus avec une BP limitée à 250Hz, je n'ai pas de générateurs de précision qui descend aussi bas. J'ai utilisé un générateur gratuit trouvé sur internet, autant dire que le signal généré est trop mauvais (disto à 150 Hz = 0.2%). Juste de quoi avoir une idée, mais surtout suffisant pour vérifier le paramétrage du préampli (gain, Fc et déphasage). Comme je le disais, c'est quasi parfait. Sinon, la disto mesurée à 100Hz et 6W donne 0.05%, avec un signal d'entrée à 0.2% de THD... (normal que ce soit inférieur, puisque les harmoniques au delà du 2ème rang sont atténuées par le filtre en entrée). On ne peut rien affirmer d'une telle mesure, mais celà donne une petite idée...

Sinon pour la partie enceinte, rien de spectaculaire, j'ai refait la même boite que la précédente, mais avec un matériaux que j'ai "inventé" pour faire un test. Il s'agit d'un sandwich CP/dibond/CP, le dibond étant une plaque de PEHD de 4mm entre deux feuilles alu de 0.3mm. Le tout assemblé avec du mastic colle polyuréthane, qui reste élastique. C'est un peu plus difficile à usiner, je l'ai fait avec une CNC et une fraise de 3mm pour alu. Le résultat est assez net, les vibrations à l'affleurement de doigt sont nettement plus faibles qu'avec l'ancien coffret, réalisé en MDF de 23 mm. Le CP utilisé est du 5mm, de qualité médiocre trouvé dans le magasin de bricolage du coin. C'était juste pour le test de faisabilité, mais on en trouve facilement de biens meilleurs sur le net.


La plaque de la carte d'affichage est réalisée dans une chute de dibond, avec une vague couche de barbouille vite fait: peux mieux faire!
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Une chute du matériaux employé pour le coffret
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Message » 04 Mar 2022 7:49

Ca fait quel budget le module complet assemblé ? A peu près ?
phil974
 
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Message » 04 Mar 2022 13:11

Salut

J'ai pas fait le compte exact, mais je dirais environ 100 € pour la carte ampli complète (PCB+composants), + l'alimentation. J'ai utilisé la SMPS300RS de connexelectronic à 70$. Une production en série reviendrai beaucoup moins cher. J'ai des cartes PCB vierges en rab si çà intéresse quelqu'un.
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