Réalisation d'un ampli (Mos-Fet) et pré-ampli (fet/bipolaire) presque vintage!

Passionné d'électronique et piètre praticien de musique (piano) depuis mon enfance...
J'ai réalisé quelques amplis, d'abord en KIT (Merlaud STT3000 de mémoire) jusqu'a étudier des amplis plus ou moins inspirés
de ce que je voyais dans des revues comme Le haut-Parleur, Radio-Plans, puis Elektor qui me tenaient lieu de livres de chevet!

Beaucoup de ces amplis DIY sont restés à l'état de maquette puisqu'une fois réalisés, mis au point au mieux (non toujours sans mal)
je passais à une autre étude pour le plaisir de concevoir et réaliser des "trucs" le plus souvent liés à l'audio.

En 1991, je décidais d'effectuer mon "oeuvre", un peu comme le font les "Compagnons du devoir" à l'issue de leur tour de France d'apprentissage.
Sans doute, moi aussi je considérais mon apprentissage achevé, grâce à mes lectures assidues et mes divers prototypes qui m'avaient permit
d'escalader cette montagne qu'est l'électronique analogique! Depuis ce moment, je sais que le sommet n'est toujours pas atteint et ne le sera
jamais, comme si, au fur et à mesure des progrès effectués, le nuage qui enveloppe le sommet montait avec moi... en me dissimulant le sommet,
mais quelle belle vue en regardant en bas!

Aussi, en 1991, je décidais d'étudier un "vrai" ampli et son pré-ampli, le cahier des charges global était simple; du beau, du bon, du rationnel (mais pas trop), du fiable, mais pas de délire abracadabrantesque! et un son qui me rassure sur les biens fondés de mes choix techniques.

A l'époque ma référence auditive était un bon vieux Sansui AU317, qui il est vrai est un très bon ampli et que je conserve en parfait état!

Ainsi, vint le moment des dessins, recherche des composants, maquettes, essais, jurons, colères, joies, puis enfin, les premières écoutes avec la "ronflette" dans les HP, les fusibles qui sautent, quelquefois de la fumée, des doutes, des modifications,... et le tas de transistors Mos-Fet "suicidés" qui grandit à vue d'oeil!

N'ayant pas intégré la culture de l'échec et étant plutôt d'un naturel patient et obstiné, je vins à bout des divers embûches qui ponctuent le quotidien des "créateurs" de tous poils (mais surtout les électroniciens!) qui savent ce qui doit se passer, qui pensent avoir tout prévu.. mais constatent souvent l'inverse au moment ou l'interrupteur bascule sur "ON"!

Je vous laisse découvrir ci-après, le résultat de mes élucubrations de l'époque avec des informations techniques sur ces deux appareils
que j'ai remanié légèrement en 2014 ce qui m'a donné envie de vous les faire découvrir, et pourquoi pas? de vous inspirer dans vos réalisations!

Pour visualiser au mieux les images et schémas ci-après, cliquez "gauche" dessus puis "clic droit", puis "afficher dans un nouvel onglet", puis "clic gauche" pour avoir le format maximum.

 www.abcelectronique.com

La carte enfichée au fond est le pré-ampli phono (circuit avec un plan de masse), les CI sont sur supports pour être facilement up-grader!
Les deux CI visibles au début de la carte sont utilisés pour l'ampli casque et suivi d'un push-pull en classe A
Au premier plan, l'alim de la carte frontale (sélection/relais) et récepteur IR également sur cette carte pour piloter le potentiomètre de volume motorisé (ALPS) . L'étage d'entrée est un double FET en différentiel puis un différentiel bipolaire, puis un étage push pull compound en classe A, condos MKP, et filtrage d'alim très soigné!

La sélection des sources est effectuée par des relais sur la carte entrée, des circuits logiques s'occupent de gérer les sélection avec 0.5 sec. de muting lors de chaque sélection pour éviter les bruits de commmutation.

Face avant sobre avec une LED au dessus de chaque poussoir (en fait une fibre optique qui conduit la lumière des LED soudées à la carte frontale)

Vue "aérienne" de l'ampli Mos-Fet dans son coffret bois/alu lui aussi en DIY

Gros plan d'une voie de l'ampli avec le transistor de compensation de température fixé sur une cartelette vissée sur le dissipateur.
Le transistor était un Mos-Fet identique à ceux de sortie, mais dernièrement remplacé par un bipolaire TIP31C pour une meilleure tenue thermique de l'étage de sortie (ces Mos-Fet ont une caractéristiques thermiques positives assez importante pour ensuite s'inverser mais un peu tard!)

La carte alim qui comprend les "gros" condensateurs de filtrage et l'alimentation +/-56V stabilisée des étages d'entrée de l'ampli.

Dans l'ordre (page suivante) les schémas d'une voie d'ampli, de l'alimentation, et enfin de la tempo/protection commune aux deux voies.

Ne ne demandez pas les typons qui à l'époque! ont été dessinés à la main sur du papier calque!, l'ampli à été remanié en 2014 avec notamment la révision de la compensation en fréquence (la plus légère possible) tout en assurant une bonne stabilité même sur charge complexe mais sans entacher la qualité du son!

Les circuits imprimés d'origines sont conservés et les modifs effectuées ne remettent nullement en cause ces circuits que j'essaierai de scanner
pour les mettre ici, l'implantation des composants n'y figure pas, ce sera à vous de travailler si vous souhaitez réaliser les cartes!

Le câblage des masses à subit aussi quelques améliorations, ainsi que la compensation de température des transistors de sortie qui avaient tendance
a chauffer au fil du temps...(le courant de repos est d'environ 80mA à 100mA par transistor de sortie)

La bande passante mesurée à 4W s'étend de 4Hz à 245Khz, tm:1.4µsec., la distorsion est <0.06%, rapport signal/bruit entrée en CC est >100db, P:130W/8 Ohms

Le préampli (de la même époque) est équipé de 5 entrées dont une phono MM, un sélecteur d'entrée par poussoir et relais, d'un mute activé brièvement lors des sélections (et également actionnable manuellement) d'une entrée monitor, une télécommande infra-rouge pour le volume (ALPS motorisé)

Son schéma et typons sont eux aussi "manuel" et je dois m'occuper de le re-dessiner pour le mettre ici.

Je souhaite à tous les amoureux du DIY de bonnes vacances (2014)...et un peu de patience pour les docs à venir, c'est déjà du "vintage" et il faut un peu de temps pour reprendre le dossier d'origine éparpillé dans le labo!

Schéma d'une voie de l'ampli dans sa version 2014.

Etage d'entrée sur double différentiel montés en cascode,contre réaction locale (150 Ohms) pour limiter le gain en BO, second étage en émetteur commun cascode avec résistance de charge (2X33K) et contre-réaction locale (82 Ohms), cet étage pilote les transistors de sortie Mos-Fet protégés par zener, régulation de température par T19, offset de sortie réglé par P1 légèrement positif pour la fiabilité de C14.

Un filtre coupe-haut "léger" (R2, C2) protège l'entrée des fréquences radio et de la TIM (1,6Mhz), les paires R14,C3 et R15, C4 limitent la bande passante du premier étage (242khz) afin de créer un pôle dominant et ainsi juguler les risques d'oscillations,
Deux 47pF dans les collecteurs de T12-13 évitent la naissance d'oscillations que peuvent provoquer les capacités parasites des transistors de sortie, capacités disparates et variables en fonction de l'amplitude du signal, enfin, en dernier lieu, un 15pF en parallèle de la 33K (R36) de contre-réaction globale finit de stabiliser l'ampli vis à vis des charges complexes, mission complétée par la petite self en série avec les HP et le réseau de Boucherot en sortie (R45 et 47nF) qui charge l'ampli en HF si besoin...
Les précautions d'usage sont donc prises pour assurer la stabilité de l'ampli sans altérer la bande audio qui doit être parfaitement traitée dans son intégralité et même beaucoup plus si on ne veut pas altérer les harmoniques et autres sons que nos oreilles n'entendent pas...officiellement mais qui, si on les masquent... viennent à manquer terriblement, vous avez dit psychoacoustique? ça aussi, c'était dans le vrai cahier des charges!

L'alimentation de puissance de l'ampli et la partie stabilisée pour les étages d'entrée qui ont besoin de +/-56V pour mieux driver les étages de sortie.

(Les diodes zener sont des 22V)

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Le circuit de tempo/protection est d'une efficacité redoutable! il a sauvé les enceintes suicides lors de la mise au point, il coupe également les relais de sortie dès la disparition du secteur en évitant donc les "clocs" et "scratchs" divers à l'extinction...1Vdc sur une des entrées provoque la tombée des relais. la tempo après mise sous tension est d'environ 5 sec.
Pour terminer, une LED (orange) s'allume lors de la tempo ou lors de l'activation de la protection suite à détection d'une tension continue > 1V en sortie d'un des amplis (ce dernier cas ne doit jamais arriver!)