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Dernière mise à jour : 01/03/2009

Caractéristiques principales

Puissance : 10 W
Tension : +12 V à +18 V
Technologie : Circuit intégré TDA2003 (ou TDA2002)

Présentation

Cet ampli, sans grandes prétentions, est simple à réaliser, et fonctionne à l'aide d'une unique source d'alimentation comprise entre +12 V et +18 V.

Ampli BF 001 - PCB

Il repose sur l'emploi d'un amplificateur intégré de type TDA2003, capable à lui seul de délivrer une puissance de l'ordre de 10 W sur une charge (HP) de 2 ohms et avec une tension d'alimentation de 18 V, pour un taux de distorsion de 10% (pour un taux de distorsion inférieur, il convient de ne pas monter jusqu'à cette puissance, on arrive à 0,15% pour 7,5 W). Grace à l'emploi de deux circuits intégrés de ce type montés en pont, il est possible de quadrupler la puissance de sortie BF, et passer ainsi à 40 W (toujours sur 2 ohms, avec alim 18 V et pour 10% de distorsion - 30 W max pour distorsion de 0,15%), comme décrit à la page Amplificateur BF 002.

Schéma

Le schéma suivant, basé sur la note d'application de SGS-Thomson, laisse entrevoir la relative simplicité de cette réalisation. Et c'est principalement ce qui a rendu le TDA2003 aussi populaire (après le TDA2002, un peu moins puissant mais que vous pouvez aussi utiliser ici sans rien changer d'autre dans les composants).

Gain

Le gain est déterminé par le rapport des valeurs des résistances R1 et R2. Ces dernières permettent en effet de prélever une fraction du signal de sortie amplifié, pour le réinjecter à l'entrée inverseuse (borne 2). Dans le cas présent, le rapport est de 100 (220 / 2,2), le gain en tension est quasiment identique à cette valeur. Un signal BF d'amplitude 50 mV est donc suffisant pour faire "cracher" 10 W au TDA2003.

Cellule RC optionnelle

Cette cellule, composée de R4 et C7, est destinée à augmenter la stabilité de l'amplificateur dans les hautes fréquences. Cette cellule n'est pas indispensable, elle dépend en fait un peu de la façon dont vous allez câbler les composants. Je vous conseille de la mettre, car elle ne peut que faire du bien. La valeur de R4 peut être comprise entre 39 et 47 ohms. Si vous souhaitez vraiment économiser sur ces composants, prévoyez leur tout de même une petite place sur votre CI, et implantez-les dans le cas où cela s'avère nécessaire. Pour info, j'ai vu ces composants (100 ohms + 39 nF) implémentés dans un autoradio du commerce équipé de TDA2002 (Voxson GN7102).

Sortie

La sortie s'effectue sur la borne 4 du TDA2003, le raccord au haut-parleur passe par un condensateur chimique de forte valeur, ici C3. Ce condensateur évite d'appliquer au HP la tension continue présente en sortie du CI (environ moitié de la tension d'alim), qui serait néfaste à ce dernier. Sa valeur n'est pas très critique, vous pouvez éventuellement utiliser un 470 uF ou un 2200 uF. Le réseau R3/C4 permet de garantir une charge minimale au TDA2003 pour les fréquences les plus élevées. En effet, un HP présente la particularité de voir son impédance grimper aux fréquences haute du spectre sonore. Ce réseau est donc une sorte de compensation permettant au TDA2003 de voir moins de variation d'impédance sur sa sortie. Si vous ne le mettez pas en place, vous vous exposez à de possibles suroscillations et/ou à de la distorsion.

Alimentation

L'alimentation du TDA2003 s'effectue entre les pattes 3 (masse) et 5 (+V). La semelle métallique du CI est reliée à la masse, et donc à la patte 3. Le découplage d'alimentation assuré par le couple C5 et C6 est impératif ! Ces condensateurs sont absolument indispensables, et devront dans la mesure du possible être très près du TDA2003, ou être reliés avec un fil ou piste de CI de forte section. Le TDA2003 est en effet capable de délivrer un courant de 3,5 A en sortie, ce qui est loin d'être négligeable. La tension d'alimentation de +18 V est un maximum à ne pas dépasser. Le circuit supporte certes une tension supérieure (jusqu'à +28 V) mais la symétrie en sortie n'est plus assurée, de sorte qu'il est impossible de sortir plus de puissance qu'avec 18 V, sans distorsion. Notez que vous pouvez aussi opter pour une tension d'alim plus faible, +12 V par exemple, si vos besoins en puissance sont modestes et ne requierent pas les 10 W annoncés.

Impédance du HP et puissance de sortie

Vous pouvez utiliser un HP ou une association de HP dont la valeur est comprise entre 2 et 8 ohms. La puissance de 10 W indiquée pour 2 ohms (2 HP de 4 ohms branchés en parallèle par exemple) diminuera si vous optez pour un HP d'impédance plus élevée (c'est le cas pour tous les amplis BF, à ma connaissance tout du moins). Alimentation 18 V.
Avec 1,6 ohms : 12 W pour 10 % de distorsion - 9 W pour 0,15% de distorsion
Avec 2 ohms : 10 W pour 10 % de distorsion - 7,5 W pour 0,15% de distorsion
Avec 3,2 ohms : 7,5 W pour 10 % de distorsion - 5,6 W pour 0,15% de distorsion
Avec 4 ohms : 6 W pour 10 % de distorsion - 4,5 W pour 0,15% de distorsion
Avec 8 ohms : 3 W - mais le TDA2003 n'a pas vraiment été étudié pour travailler avec une charge aussi "élevée".

Vérifications

Lors de la mise sous tension (qui doit suivre une vérification rigoureuse du cablage n'est-ce pas), et sans signal BF à l'entrée, vous pouvez placer votre doigt sur le TDA2003. S'il devient très chaud ou bouillant au bout de quelques secondes, arrêtez tout, car il y a soit une oscillation parasite, soit une erreur de cablage. Si vous n'avez pas placé les composants R4/C7 et R3/C4, c'est le moment de le faire. Si le CI ne chauffe pas, vérifiez si vous le pouvez, le courant consommé au repos (donc toujours sans BF à l'entrée). Il doit être compris entre 40 mA et 100 mA au grand maximum.

Utilisation comme Booster d'autoradio

Il est possible d'utiliser ce schéma pour réaliser un booster d'autoradio, à condition d'ajouter un pont diviseur résistif en entrée, pour amener le niveau BF présent en sorties amplifiées de l'autoradio (sorties HP), à un niveau acceptable pour l'ampli. Le pont diviseur doit apporter une atténuation d'un rapport de 20 environ. Deux résistances de 220 ohms et de 10 ohms conviendront très bien. Pour un autoradio dont une des deux bornes du HP est reliée à la masse (vérification avec un ohmètre), brancher comme indiqué ci-dessous.

Pour un autoradio dont aucune des deux bornes du HP n'est reliée à la masse (amplificateur en pont, vérification avec un ohmètre), brancher comme indiqué ci-dessous.

Vous pouvez aussi prévoir un réglage de volume additionnel, comme le montre le schéma suivant.

Descriptif TDA2003 (ou TDA2002)

Le TDA2003 (ainsi que le TDA2002, un peu moins puissant) se présente sous la forme d'un boitier TO220 doté de cinq pattes : une rangée de deux pattes + une rangée de 3 pattes. Ce type de boitier est appelé "Pentawatt5" (Pentawatt modèle 5 pattes). Il existe deux sortes de TDA2003 : le modèle horizontal (TDA2003H) et le modèle vertical (TDA2003V), voir photos ci-dessous. Ils sont identiques électriquement et fonctionnellement, choisissez simplement celui qui vous convient le mieux en fonction de la disposition des composants et du radiateur. Remarquez sur les photos, que la référence du modèle horizontal est la même que celle du modèle vertical, les deux CI sont appelé TDA2003. Pensez donc à vérifier l'orientation du circuit lors de l'achat... Plier les pattes après coup est possible, mais si on peut l'éviter, cela vaut mieux.

TDA2003H

Vue de dessus

Numéro broche	Appellation	Fonction	Remarque
1	Non Inverting Input	Entrée non inverseuse	-
2	Inverting Input	Entrée inverseuse	-
3	Ground	Masse	Masse reliée à la semelle métallique du boitier
4	Output	Sortie	Sortie BF amplifiée
5	Supply Voltage	Alimentation	18 V, max 28 V (supporte 40 V mais pendant 50 ms max)

	TDA2002	TDA2003
Alimentation	8 V à 18 V (max 28 V)	8 V à 18 V (max 28 V)
Courant max en sortie	3,5 A (4,5 A en pointes)	3,5 A (4,5 A en pointes)
Puissance max dissipable	15 W	20 W
Puissance de sortie	8 W / 2 ohms / alim 14,4 V 6,5 W / 4 ohms / alim 16 V	10 W / 2 ohms / alim 14,4 V 6 W / 4 ohms / alim 14,4 V
Impédance de charge minimale	1,6 ohm	1,6 ohm

Prototype de Simon D.J.

Version double (stéréo) réalisée par Simon, sur plaque à pastilles. Notez bien comme les liaisons sont courtes, c'est un impératif pour un bon fonctionnement.

Un même radiateur peut être partagé par les deux amplis intégrés de puissance TDA200x car leur semelle est reliée à la masse. Pas besoin d'isolant au mica ou autre. Le refroidissement est peut-être moins efficace que si on dispose d'un radiateur individuel par CI, mais tant que ça ne chauffe pas trop il n'y a pas d'inquiétude à avoir. Et vu les photos, on peut penser que le système est prévu pour un usage autonome (pack batteries et jack sans doute destiné à être connecté sur la sortie casque d'un lecteur audio portable) et que la puissance ne sera pas poussée au max en continu.

Vieux circuits imprimés

Mes premiers typons étaient réalisés avec des pastilles et des rubans Mecanorma. Et mes premiers amplis pour voiture à base de TDA2002 ou TDA2003 y sont passés tout naturellement.

Typon Ampli 4 x TDA200x

Je ne m'étais pas embêté pour la distribution d'alim : une pastille directement collée à la patte 5 de chaque TDA200x, pour y relier un fil électrique vers les autres pastilles marquées +++++. Je n'arrive pas à me rappeler ce que j'avais bien pû mettre en série avec l'arrivée +12 V. Une self, peut-être bien.

Circuit imprimé... plus récent

Ah, l'informatique...

Version du 01/03/2009

Typon aux formats PDF et bitmap 600 dpi

Une fois le circuit terminé, passer une bonne couche de soudure bien épaisse aux endroits marqués en jaune sur le dessin ci-après (CI vu côté cuivre).