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Electronique > Réalisations > Amplificateurs > Ampli BF 010

Dernière mise à jour : 26/03/2017

Caractéristiques principales

Puissance : 50 W
Tension : +/-30 V
Technologie : Circuit intégré TDA7293

Présentation

Ce module amplificateur, capable de délivrer plusieurs dizaines de watts à un HP d'impédance 4 ou 8 ohms, est de
type monophonique et doit être réalisé en deux exemplaires pour une application stéréo.

Il met en oeuvre un circuit intégré TDA7293, rendu célèbre par ses nombreux utilisateurs aussi bien amateurs que
professionnels. La puissance maximale qu'il peut délivrer dépend de la tension d'alimentation appliquée au circuit
intégré, elle peut dépasser les 100 W si on accepte une distorsion de 10%. Ici, le choix de limiter la puissance de sortie
à 50 W (sous 8 ohms) est délibéré, je préfère dire que l'ampli est "moins costaud" mais qu'il fonctionne bien (et avec
une distorsion très faible) jusqu'en haut. Ce n'est pas ce qu'on appelle un ampli très haut de gamme (on peut faire
mieux), mais ses performances sont vraiment très honorables.

Avertissements

Que les choses soient claires, je n'ai pas réalisé cet ampli et je n'ai pas l'intention de le construire. Alors pourquoi cet
article, puisqu'on trouve déjà sur le net moult projets basés sur le TDA7293 ? Pour une simple raison : je reçois
plusieurs fois par an des demandes d'assistances ou de conseils pour la réalisation d'un ampli de quelques dizaines
de watts et de bonne qualité, et ceux que j'ai décrits auparavant sur mon site ne répondent pas à cette demande.
Jusqu'alors, j'orientais les demandeurs vers le TDA7293 en leur disant qu'ils trouveraient plein de choses
intéressantes à ce sujet sur le Net, mais force est de constater que certains détails manquent quand on est néophite et
qu'on ne connaît pas l'anglais.

J'ai donc décidé de rédiger quelques lignes en l'honneur de ce fameux circuit intégré, en "traduisant" quelques lignes
du datasheet (manuel technique du fabricant) et en prenant en compte quelques remarques glannées ça et là sur la
toile. Voyez donc ce qui suit comme un petit "résumé d'expériences"... en français. Je précise que le schéma que je
propose n'est pas une bête copie d'un schéma pris au hasard, mais que j'ai essayé de le comprendre et que j'y ai
apporté ma petite touche personnelle, comme si j'avais en tête l'idée de le réaliser demain. Après tout, j'ai déjà tous
les composants (y compris ceux de l'alimentationalim), sauf le TDA7293.

Schéma
Voici à quoi ressemble la bête, alimentation secteur comprise.

Comme la section alimentation est dans la partie supérieure du schéma, on en parlera en dernier.

Alimentation

L'alimentation de cet ampli doit être au minimum de +/-12 V et au maximum de +/-45 V. Certes, la notice constructeur
du TDA7293 indique une valeur "nominale" de +/-40 V et un maximum absolu de +/-50 V (et même +/-60 V sans
modulation à l'entrée). Mais avez-vous déjà essayé de vous approcher de très près des valeurs maximales
recommandées ? Un peu angoissant, non ?

Ici, pas de risque de surcharge, le transformateur abaisseur de tension délivre sur son secondaire, deux tensions de
24 V qui après redressement et filtrage donnent une tension voisine de +/-30 V. Une telle tension permet en théorie de
pousser l'ampli à 100 W sous 4 ohms ou à 50 W sous 8 ohms. Aucun régulateur de tension n'a été prévu, c'est inutile
et tant mieux, car il faudrait de robustes composants pour supporter les courants demandés. Le transformateur est
un modèle 75 VA ou plus, cette valeur permet de garantir la puissance annoncée de 50 W. Si vraiment c'est trop gros
pour vous, vous pouvez descendre à 50 VA. Mais vous n'aurez pas le même rendu sonore à forte puissance, vous
voilà prévenu. Pour information et dans l'hypothèse où vous souhaiteriez disposer des 100 W en sortie de l'ampli, le
transfo d'alim devra être un modèle 150 VA.

Les quatre diodes du pont sont des diodes à recouvrement rapide individuelles, il est aussi possible d'utiliser un gros
pont de diodes moulé avec ses quatre broches de type cosses faston (si vous en voulez, j'en ai en rab). Les grosses
résistances de 0,1 ohm jouent deux rôles : d'une part elles limitent le courant dans les diodes de redressement au
moment de la mise sous tension (les gros condensateurs de filtrage, quand il sont déchargés, se comportent comme
de superbes court-circuits) et d'autre part elles améliorent le filtrage de l'ondulation résiduelle. Elles sont facultatives
mais il serait vraiment dommage de s'en priver. Je n'ai pas prévu de LED témoin de mise sous tension, mais vous
pouvez bien entendu en ajouter une avec une résistance série dont la valeur dépendra de la tension d'alimentation
que vous aurez au final décidé d'adopter. Pour une alimentation de 30 Vdc (valeur choisie ici), vous devrez opter
pour une résistance de 1,5 kO / 1 W, ou deux résistances en série de chacune 820 ohms / 0,5 W. Vous pouvez aussi
utiliser une diode zener en série pour limiter la chute de tension dans la résistance série de la LED, par exemple
zener de 15 V avec résistance de 820 ohms (brancher la zener dans le bon sens).

Amplificateur

Nous y voici donc, et comme promis en avant-première. Tout le gros du boulot est assuré par le TDA7293 qui
comporte tout le nécessaire pour nous simplifier la vie. Les quelques composants externes permettent d'avoir un
minimum de contrôle sur le circuit, ce n'est pas comme certains amplificateurs intégrés d'une certaine époque où on
n'avait juste à ajouter les condensateurs de liaison en entrée et en sortie (je repense au circuit hybride HY100).
L'entrée BF se fait sur le potentiomètre RV1 via le condensateur de liaison C1 qui doit être de type non
polarisé, même s'il fait 4,7 uF pour bien descendre dans les graves (je sais, c'est gros). Le curseur de RV1 prélève une
fraction plus ou moins grande du signal d'entrée et l'injecte dans le circuit amplificateur via sa broche 3 (entrée non
inverseuse, comme sur un LM741, c'est drôle). Le gain de l'ensemble est fixé par les composants de contre-réaction
R5, R2 et C2, on travaille avec un gain fixe. On aurait pu aussi utiliser un potentiomètre pour ajuster la valeur du
gain, choix retenu par certains (dans ce cas, jouer sur R2 et/ou R5).

Le TDA7293 possède deux entrées de "mise en silence", broches 9 (standby) et 10 (mute). Ces broches sont activées
après une légère temporisation à la mise sous tension, mais il est possible de télécommander ces fonctions par une
tension externe qui vient d'un circuit de contrôle de votre choix. Dans ce cas, la tension max pour activer ces
fonctions est de 1,5 V (typiquement on met à la masse) et la tension minimale pour les désactiver est de 3,5 V
(typiquement on les relie au +V via une résistance, ce qui est fait ici en dur). Le réseau RC série R1/C10 câblé en
parallèle sur la sortie HP assure une meilleur stabilité de l'amplificateur sur des signaux de forte amplitude dans les
fréquences élevées, là où l'impédance du HP tend à remonter. C'est une cellule que l'on rencontre souvent en sortie
des amplis intégrés. Les condensateurs de découplages C6 à C9 doivent être montés au plus près du circuit intégrés,
ils s'ajoutent aux gros condensateurs de filtrage déjà présents dans la section alimentation. Mais comme ils sont gros
et qu'il faut aussi caser les autres composants, on fait comme on peut. La valeur de C6 et C8 (1000 uF) peut sembler
élevée pour des composants "locaux", mais il ne faut pas oublier que le courant drainé par le TDA7293 peut atteindre
10 A - la moitié dans notre cas puisque la puissance de sortie a été "bridée" à la moitié de sa valeur nominale.

Dissipateur thermique obligatoire ?

Doit-on impérativement mettre un "radiateur" de refroidissement sur le TDA7293 ? La réponse est oui, même si vous
ne comptez pas monter le volume à fond. Ne soyez pas surpris si le circuit intégré chauffe même en absence de
modulation à l'entrée, c'est normal. L'échauffement au repos est modéré si la tension d'alimentation est faible, mais
ce n'est pas une raison. Notez qu'on trouve des kits avec le TDA7293, certains ne sont pas livrés avec un tel
dissipateur, qu'il faut donc se procurer séparement.

Démarrage en douceur (soft start)

Le TDA7293 en lui-même ne permet pas un démarrage en douceur. Quand on l'utilise dans ses retranchements
(tension d'alimentation maximale pour une puissance de sortie maximale), mieux vaut prévoir une montée
progressive de la tension d'alimentation. Cette montée en tension progressive peut s'effectuer :

- soit au primaire du transformateur, avec la mise en série temporisée (par un relais) de résistances de faible
valeur dans l'arrivée 230 Vac (par exemple 39 ohms ou 47 ohms pendant 1 à 2 secondes). A la fin de la temporisation,
les résistances sont court-circuitées et le 230 V arrive en intégralité sur le primaire du transformateur.
- soit au secondaire du transformateur, en limitant le courant de charge des gros condensateur de filtrage par la
mise en série temporisée de résistances de puissance. Cette méthode est équivalente à celle décrite pour le primaire.

Brochage du TDA7293

Ca, c'est pour les curieux.

Notez que la semelle du circuit est reliée à la broche 8 et que par conséquent il faudra s'assurer que le dissipateur
thermique ne touche pas la masse (boîtier métal). Au besoin, ajouter le nécessaire d'isolement (rondelle isolante et
mica ou plaque silicone) pour limiter tout risque d'embêtement.

Prototypes et réalisations

Comme dit en introduction, je n'ai pas réalisé cet ampli. Mais trois personnes qui se sont basé sur cette page pour
construire le leur m'en ont fait des retours, avec photos à l'appui. Et leur ampli fonctionne bien... Merci à eux pour
ces retours !
Réalisation de Frédéric H.

Version quelque peu évoluée, puisque Frédéric à modifié/amélioré l'alimentation pour permettre un démarrage en
douceur (il semblerait que certains exemplaires de TDA7293 aient tendance à l'explosion quand on les alimente
brutalement avec une tension proche de leur limite - surtout avec ceux achetés pas cher).

Le circuit imprimé principal de l'amplificateur comporte des fonctions évoluées de commutation et de réglages de
tonalité commandés par tensions continues. Ce qui explique sa taille généreuse. Un boulot de pro !

Réalisation de Lionel M.

Avec très jolie mise en coffret bois !

Commentaires de Lionel :

19/02/2017 : J'ai trouvé le projet Ampli BF 010 qui convenait parfaitement à mes enceintes de 50W. Je l'ai réalisé en
double pour la stéréo... Tout a fonctionné du premier coup, une première pour moi ! Je trouve la qualité du son
vraiment bonne, je n'y vois rien à redire !

20/03/2017 : Petit soucis: quand je débranche l'entrée audio ou que j'injecte un signal sinus de fréquence élevée (15
kHz à 20 kHz) la résistance R1 de 2,2 ohms chauffe au point d'en rougir ! J'ai mis une 1/4 W, ne serait-il pas judicieux
de préciser qu'il faut une résistance capable de dissiper une puissance plus élevée ?

Le fait que cette résistance rougisse en absence de source connectée à l'entrée audio de l'ampli, laisse penser qu'il se
produit une oscillation parasite haute fréquence (et inaudible). Cela ne peut être confirmé qu'avec un oscilloscope
branché sur la sortie amplifiée. Avec une source audio "naturelle" (non synthétique et sans compression de
dynamique multi-bandes), le contenu spectral est bien moins riche dans les aigus que dans les graves. Le réseau
R1/C10 est là pour compenser la hausse de l'impédance du HP dans les fréquences les plus élevées : plus la fréquence
du signal amplifié augmente, et plus R1 doit dissiper de puissance (à niveau d'entrée constant). En temps normal et
"en moyenne", cette résistance dissipe peu de puissance. Mais vous avez raison, un modèle 1 W est plus approprié
(même si cela ne résoud pas le problème d'oscillation parasite quand l'entrée est débranchée).

24/03/2017 : J'ai mis une résistance de 4 W, plus de soucis !

Merci Lionel pour l'ensemble de ces retours.

Réalisation de Yannick P.

Autre dessin de CI qui a donné satisfaction à Yannick, puisque l'ampli fonctionne comme attendu.
Merci Yannick !

Circuit imprimé

Réalisé en simple face. Attention, présence de deux straps qu'il ne faut pas oublier.

Circuit non testé par mes soins

Remarques :

La broche 11 du TDA7293 correspond à la liaison entre l'étage driver (préampli de puissance) et l'étage de sortie
(amplificateur de puissance). En temps normal on ignore complètement cette broche, qui ne sert que pour des
contrôles éventuels ou pour un câblage particulier de deux TDA7293 en mode "maître / esclave". Sur le circuit
imprimé, on peut donc dégager cette broche du composant pour faire de la place à une piste de cuivre. Ce n'est
pas pour autant que je l'ai fait.
Les pistes de cuivre qui véhiculent de forts courants sont celles qui sont les plus larges (masse, alims et sortie
BF). Elles seront généreusement recouvertes de soudure, et même si possible d'un fil de cuivre nu de bon
diamètre.

Typon aux formats EPS, PDF, Bitmap 600 dpi

Historique

26/03/2017
- Ajout commentaire de Lionel M. concernant sa réalisation.

19/02/2017
- Ajout photos de la réalisation de Lionel M., que je remercie pour ses retours.

29/01/2017
- Ajout retours utilisateurs et photos réalisations.

07/04/2013
- Première mise à disposition