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
alim), 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. Ici, point de régulateur de tension, et tant mieux car il
faudrait de bien beaux 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 en modèle individuel, il est aussi
possible d'utiliser un gros pont 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, ce qui montre (ou confirme) que je ne suis pas
toujours très sérieux. Vous pouvez bien entendu en ajouter une avec une
résistance série dont la valeur dépendra de la tension d'alim que vous
aurez au final décidé d'adopter. Pour une alim de 30 Vdc (valeur
choisie ici), utiliser une résistance de 1,5 kO / 1 W, ou deux
résistances en série de chacune 820 ohms / 1/2 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.
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 deux 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 vrai 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