Schéma d'un amplificateur audio 120 watts

Cet amplificateur a été initialement conçu pour être intégré dans des enceintes acoustiques amplifiées, équipées en principal d'un boomer de 4 ohms et de 120 watts de puissance nominale.

Sur le présent schéma, en version de base, les circuits auxiliaires de sécurité ne sont pas représentés.

L'étage de sortie est équipé de transistors complémentaires de type Darlington BDW93C (NPN) et BDW94C (PNP) câblés en parallèles et appariés en gain à ± 5 % près pour 4 ampères crête.

Ces transistors ont été particulièrement conçus pour ce type d'application et permettent de grandes performances s'ils sont correctement utilisés.

Le montage en parallèle des transistors permet le partage de la puissance dissipée et offre une marge de sécurité thermique suffisante pour la puissance demandée.

De plus, le courant est lui aussi partagé et les transistors qui ont typiquement un gain (750 min.) optimal à 5 ampères, travaillent avec un courant crête de 3,9 ampères environ. Ceci améliore la caractéristique de transfert de l'amplificateur de manière très significative.

Les transistors de sortie sont utilisés en collecteur commun (amplification de courant). L'utilisation en collecteur commun est idéale dans la mesure ou les transistors ont un gain en tension légèrement inférieur à l'unité et présentent une impédance de sortie minimale.

Les résistances d'émetteur (R1 à R4) permettent une répartition correcte des courants si les transistors ont été convenablement appariés (à ± 5 %).

A la sortie haut-parleur (jonction R1, R4), une charge pour les fréquences élevées est constituée par un réseau RC, C1 et R5. Ce réseau est indispensable pour charger l'amplificateur aux fréquences élevées et garantir sa stabilité.

Les diodes D1 et D2 ont pour fonction de limiter d'éventuelles surtensions transitoires sur la ligne de sortie. Si toutes les précautions sont prises pour éviter des surtensions (y compris une protection contre un régime de saturation), ces diodes peuvent être supprimées.

Les condensateurs C2 et C3 découplent l'alimentation près des transistors de sortie pour réduire l'effet d'inductance et la résistance des fils d'alimentation.

Le transistor T9 (BD140) est monté en émetteur commun (amplification de tension). Il est alimenté par son complémentaire T8 (BD139) utilisé en générateur de courant via le transistor T1 (BC172B).

Les transistors T8 et T9 ont des diodes dans leur circuit de polarisation. Ces diodes (D3, D4 et D7, D8), associées aux résistances d'émetteur (R8 et R22) forment un circuit de limitation de courant en régime de limitation de charge de la sortie (ou de court-circuit).

Le condensateur C7 de 50 pF limite la bande passante de T9 pour éviter l'entrée en oscillation de l'amplificateur. Il ne doit surtout pas être supprimé.

T1 est le capteur/régulateur thermique de l'amplificateur. Le potentiomètre P1 permet d'ajuster le courant de repos de l'étage de sortie à 50 mA (ce qui correspond à une puissance dissipée au repos d'environ 4 watts). T1 doit être monté sur le radiateur principal entre les transistors de sortie (au point le plus chaud).

Le radiateur est dimensionné pour dissiper une puissance de 60 watts avec une température maximale de 80 degrés en son centre et dans une température ambiante de 25 degrés (valeurs du cahier des charges initial).

Les transistors T8 et T9 doivent être montés aussi sur le même radiateur pour une meilleure stabilité du courant de repos (soit 7 transistors montés sur le radiateur).

La limitation de courant de sortie est assurée par les transistors T4 et T5 qui doivent être équipées de petits radiateurs nécessaires quand le point de surcharge est atteint.

Le courant de base de ces transistors est prélevé aux bornes des résistances d'émetteur R2 et R3 via les résistances de limitation R6 et R7. Ce circuit donne une protection de durée temporaire contre les surcharges.

La commande de T9 s'effectue par l'amplificateur différentiel T10, T11 disposant de son propre circuit de contre-réaction R11, R13. Cet étage fournit une amplification en tension intermédiaire nécessaire, que l'amplificateur opérationnel CI1 ne peut pas fournir du fait de sa tension de sortie maximale limitée à environ 20 Volts PP. Il augmente en plus le gain interne global de l'amplificateur de manière très significative.

A l'origine, dans la toute première version de ce circuit (juin 1988), l'amplificateur d'erreur était réalisé autour d'un circuit relativement complexe de 13 transistors, très performant. Cet amplificateur d'erreur, jugé relativement trop complexe a été remplacé par un UA741, d'un fonctionnement satisfaisant mais trop bruyant. Selon une dernière modification, un OP27 s'est révélé parfait à tout point de vue. Cette dernière modification a donné une pureté surprenante à l'écoute.

L'OP27 est alimenté par un circuit résistance/zener ± 12V. Les zeners n'ont pas été spécifiées sur le schéma mais peuvent être des BZX85C/12V par exemple ou bien un équivalent.

Le potentiomètre P2 permet l'équilibrage fin de l'amplificateur. Il doit être ajusté (au repos) pour que la tension à la sortie haut-parleur soit nulle.

A l'entrée de l'OP27, un condensateur (C6) garanti l'élimination de toute tension continue sur l'entrée.

L'impédance de cette entrée, essentiellement résistive, est déterminée principalement par les résistances R18, R19, soit environ 50 Kohms. Cette valeur convient très bien à tous les préamplificateurs.

Téléchargement
Schéma au format Word pour impression A4 - (220 Ko)
Spécifications OP27 en format pdf - (394 Ko)
Spécifications BD139 en format pdf - (42 Ko)
Spécifications BD140 en format pdf - (42 Ko)
Spécifications BDW93 en format pdf - (40 Ko)
Spécifications BDW94 en format pdf - (44 Ko)