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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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Message » 12 Sep 2024 21:36

Bonjour

J'ai réalisé pour un forumeur de HCFR , heureux possesseur d'un Sunfire HRS 12, mais dont son ampli a malheureusement lâché, une évolution de cet ampli sub, en intégrant cette fois la puce TPA3255, la plus puissante de cette gamme chez TI (jusqu'à 600 W @ 2 Ohms).
J'ai conservé le caisson et le HP d'origine (qui est en 8 Ohms), et juste remplacé la partie électronique.
L'architecture n'a pas changé, mais il a fallu revoir quelques parties du schéma pour pouvoir accepter une tension d'alimentation plus importante (51 Volts pour le rail d'alim de puissance). Les selfs de sorties ont également été remplacées pour tenir compte des courants plus importants.
J'en ai profité pour améliorer quelques détails: principalement sur les alimentations secondaires avec l'utilisation de convertisseur buck plus actuels, une gestion plus précise du reset de l'ampli pour supprimer tout "ploc" à l'allumage/extinction, et remplacé la carte Arduino par un µC standalone Atmel328P, cadencé à 16 MHz (similaire à la carte arduino).
J'ai également ajouté un circuit de contrôle de température, via une thermistance logée dans le dissipateur du TPA suivi d'un circuit comparateur adapté, permettant de piloter un ventilateur 12 V. Cette option n 'a pas été implémenté dans cette réalisation, car il s'agit d'un Sub Clos.
L'alimentation de puissance a été remplacée par une Mean Well RSP-500-48. Cette alim est bien adaptée, mais il faut prévoir de changer le ventilateur d'origine, car il est très bruyant (çà se fait très facilement).

Je rappelle donc brièvement les caractéristiques de cet ampli sub:
Allumage/extinction par détection automatique
Affichage sur écran LCD des paramètres de réglages, grâce à un unique encodeur numérique (un bouton quoi):
- gain en entrée de -27 à +20 dB (ce qui permet une adaptation assez universelle à tout rendement des enceintes principales)
- Fc de 44 à 250 Hz
- Déphasage de +/- 60 Deg (permet de gérer une avance ou retard de phase, suivant le placement du sub dans le plan vertical par rapport aux enceintes principales)
- Affichage température de la puce ampli (c'est juste une information, car la puce TI intègre plusieurs protections, dont un dépassement de la température de la puce)

Puissance je l'ai dit. Niveau de bruit pondéré A mesuré = 118 µV. THD+N à 100 Hz sous 4 Ohms à 1W = 0,03%. Bande passante 0/-3dB = 3 Hz-250 Hz. 0/-0,5 dB = 6Hz-150Hz (avec Fc réglée à 250 Hz pour les 2 mesures). Donc conformes aux spec. de TI, modulo l'apport de THD et de bruit de la partie traitement du signal en entrée.

Son nouveau propriétaire nous fera peut être un compte rendu d'écoute. Pour ce qui me concerne, j'ai pu le tester chez moi sur mon home cinéma quelques heures: pour la partie purement technique, tout est parfaitement au point. D'un point de vue subjectif (mais qui dépend pour beaucoup du HP et de son caisson), les basses sont particulièrement puissantes, malgré sont Qts élevé le HP fait des excursions impressionnantes à fort volume. Moi qui ne fréquente plus les festivals rock d'été, je me suis régalé avec 3 concerts d'affilé de Rock en Seine enregistrés ;-). Je me suis rappelé le plaisir des basses qui vous frappent à l'estomac...
Objectivement, ce sub n'est pas approprié à ma pièce d'écoute qui est très petite (12m2), car il devient vite envahissant. Mais il doit pouvoir s'exprimer totalement dans un volume de pièce approprié, ce qui est le cas de son propriétaire.

Voici une image de l'ensemble montée sur la plaque de substitution de l'originale, usinée sur du HPL 3mm. Ce n'est pas impressionnant par sa taille vu la puissance annoncée, mais c'est tout l'avantage de l'efficacité de la classe D 8)
Il aura fallu étancher l'ensemble des composants montés sur cette carte avec de la colle/joint polyuréthane pour conserver les propriétés clos du Sub.
Image
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Message » 17 Sep 2024 22:22

fiscal a écrit:Bonjour

J'ai réalisé pour un forumeur de HCFR , heureux possesseur d'un Sunfire HRS 12, mais dont son ampli a malheureusement lâché, une évolution de cet ampli sub, en intégrant cette fois la puce TPA3255, la plus puissante de cette gamme chez TI (jusqu'à 600 W @ 2 Ohms).

Son nouveau propriétaire nous fera peut être un compte rendu d'écoute. Pour ce qui me concerne, j'ai pu le tester chez moi sur mon home cinéma quelques heures: pour la partie purement technique, tout est parfaitement au point. D'un point de vue subjectif (mais qui dépend pour beaucoup du HP et de son caisson), les basses sont particulièrement puissantes, malgré sont Qts élevé le HP fait des excursions impressionnantes à fort volume. Moi qui ne fréquente plus les festivals rock d'été, je me suis régalé avec 3 concerts d'affilé de Rock en Seine enregistrés ;-). Je me suis rappelé le plaisir des basses qui vous frappent à l'estomac...
Objectivement, ce sub n'est pas approprié à ma pièce d'écoute qui est très petite (12m2), car il devient vite envahissant. Mais il doit pouvoir s'exprimer totalement dans un volume de pièce approprié, ce qui est le cas de son propriétaire.


Salut à tous,
Il s'avère que cet heureux forumeur, c'est moi. :lol:
Pas simple de faire un CR d'un caisson dans une pièce à vivre... Pour info, il est associé à une paire de monitoring amplifiées (K&H O300) et l'ensemble nous sert à écouter de tout : TV, films et musique (tout type).
Ce que je peux dire, c'est que toute la famille est ravie du retour du caisson : nous avions tous un manque.
J'ai commencé par être un peu "timide" avec le gain les premiers jours puis poussé de plus en plus.
Je pense que j'ai retrouvé le niveau d'"avant" et je n'ai absolument pas l'impression d'avoir perdu en qualité ou puissance.

Et ravi d'avoir pu rencontrer fiscal : des échanges très intéressants, des explications toujours claires et un boulot hyper soigné. Je ne savais pas trop dans quoi je mettais les pieds (ça fait toujours bizarre de laisser son caisson en panne à un forumeur rencontré IRL 10min plus tôt... :lol: ) et de le retrouver quelques semaines plus tard avec un nouvel ampli aux fesses développé en local et adapté à son matos.
Je vais continuer à écouter un peu de musique pour le régler, mais je suis vraiment ravi.
Merci @fiscal
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