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Ampli BF 012
Dernière mise à jour : 19/02/2023Caractéristiques principales
Puissance : 5 WTension : +/-12 V
Technologie : Régulateurs de tension
Présentation
Ce module amplificateur est capable de délivrer quelques watts (5 W à 10 W) dans une charge de 8 ohms.
Sa particularité réside dans l'emploi de deux régulateurs de tension ajustables de type LM317 dont la fonction première a été légèrement détournée. Il ne s'agit pas d'un montage de haute qualité, mais plutôt d'un circuit d'étude sur lequel on peut s'attarder quelques minutes.
Schéma
Le schéma qui suit est basé sur une note d'application que j'ai un peu modifiée.
En temps normal, le régulateur de tension LM317 est utilisé pour délivrer une tension stabilisée sous un courant max de 1 A à 1,5 A. Ici, la tension de sortie est décalée de la valeur attendue (supposée fixe) en injectant un signal BF sur son entrée Adjust. Comme le LM317 n'apporte aucune amplification (son gain en tension est de 0 dB), on doit amplifier le signal BF pour disposer d'une excursion en tension suffisante en sortie du régulateur. Il est en effet assez rare de disposer d'un signal BF au niveau ligne dont l'amplitude est de plusieurs volts, en tout cas dans le monde amateur ou grand public. Un AOP est donc ajouté pour assurer le gain en tension, ce gain est fixé ici à une valeur voisine de +26 dB (x20) par le rapport R2/R3.
Le potentiomètre RV1 permet de prélever une fraction plus ou moins grande du signal BF présenté sur le connecteur d'entrée J1, il agit comme diviseur de tension et constitue ce qu'on appelle vulgairement un réglage de volume. Le condensateur C1 évite qu'une composante continue (tension fixe de valeur plus ou moins élevée) éventuellement présente dans le signal BF ne vienne s'ajouter à la modulation au moment de son amplification et chahuter l'ensemble.
L'AOP utilisé ici (un AD712) n'est pas des plus courants dans les réalisations amateur. On pourrait être tenté d'essayer un petit TL071 ou TL081, voire un NE5534 pour faire riche, mais non, pas ici. Le AD712 présente une très faible tension de décalage (tension d'offset) et a été choisi pour cette raison. Si un taux de distorsion un poil plus élevé ne vous gêne pas, vous pouvez utiliser un AOP "classique".
Un seul régulateur de tension suffit pour faire un petit ampli BF, mais avec une alim simple se pose le problème de la tension de repos en sortie de l'ampli en absence de signal BF (schéma un peu plus loin). Ici nous avons deux régulateurs de tension montés "en série", le point milieu constitue la sortie BF amplifiée. La sortie du second régulateur aboutit à la ligne d'alimentation négative -12 V via une résistance de faible valeur (R4), ce qui permet de disposer au repos d'un point de référence proche de 0 V en sortie BF. Bien sûr, comme rien n'est parfait, cette résistance dissipe de la puissance dont nos oreilles ne profitent pas.
Version avec un seul régulateur de tension
Le schéma qui suit n'utilise qu'un seul régulateur de tension et une seule tension d'alimentation (la tension négative a disparu, chouette). Le potentiomètre ajustable RV2 doit être réglé pour obtenir une tension de 4,5 V en sortie du régulateur quand aucun signal audio n'est appliqué à l'entrée (ou quand le potentiomètre de volume RV1 est en position min, curseur à la masse).
L'oeil averti aura remarqué la présence d'une résistance de puissance en sortie du régulateur de tension (R6), en plus de la charge constituée par le HP lui-même. Cette résistance de faible valeur permet de stabiliser le fonctionnement du régulateur car sans elle il n'est chargé qu'en alternatif et pas en continu. Le HP est en effet câblé en série avec un condensateur de liaison, car lui appliquer en permanence une tension continue de Vdd/2 (ici 4,5V) ne lui ferait sans doute pas très plaisir. Cette résistance R6 malheureusement, est la cause d'un beau gâchis : elle dissipe une puissance qu'on n'entend pas. Mais comme vous le savez sans doute, tout amplificateur audio en classe A consomme pas mal de courant au repos et le rendement est loin d'égaler celui d'un ampli numérique en classe D.
Choix du régulateur
Le LM317 existe en plusieurs versions. On va laisser de côté le LM317L en boîtier plastique TO92 qui peut délivrer 100 mA au maximum, et choisir plutôt un LM317T en boîtier TO220 (comme sur la vue 3D en haut de page) ou un LM317K en boîtier métallique TO3 (comme le bon vieux 2N3055).
Les LM317T et LM317K peuvent tout deux débiter 1,5 A au maximum, mais le régulateur en boîtier TO3, s'il est moins pratique à fixer, permet néanmoins une dissipation thermique plus efficace. Pour ce dernier, la sortie (Out) se fait sur le boîtier, pas de broche à souder (utiliser une fixation avec cosse à souder, vis et écrou).
Prototypes
Aucun prototype réalisé par mes soins, mais une version du circuit 012 et une autre du circuit 012b ont été assemblées par Léon L., que je remercie pour ses retours.Prototype #2 selon schéma 012, de Léon L.
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Commentaires de Léon : Me revoici cette fois avec l'ampli BF 012 et ses deux LM317T. Alimentation en 2 x 9 ou encore 2 x 12 volts symétriques au choix. Ecoute sur un petit haut-parleur 8 Ohms 2 Watts qui est probablement "un peu juste"! J'ai utilisé un NE5534 et j'ai augmenté le gain en réduisant la résistance R3 de 2,2 KOhms à 1,2 KOhm. J'ai aussi monté la valeur de la résistance R4 de 1,5 Ohm à 15 Ohms, parce que je me suis aperçu que, pour les valeurs inférieures à 10 Ohms, l'ampli donnait un crachotement un peu désagréable à l'oreille. Ce petit amplificateur fonctionne bien. J'ai vérifié à l'oscilloscope que le signal de sortie ne montre aucun signe évident de distorsion ou d'écrêtage. La qualité sonore n'est pas mauvaise du tout.
Merci Léon !
Prototype #1 selon schéma 012b, de Léon L.
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Commentaires de Léon : J'ai par curiosité construit l'amplificateur BF 0012b. Alimentation en 9 volts ou en 12 volts et haut-parleur 8 Ohms 2 Watts. J'ai mis un petit dissipateur de chaleur pour ramener la température du LM317T de 55 à 35 degrés. Et j'ai remplacé la résistance de 15 Ohms par une résistance de 47 Ohms 5 Watts (plus prudent). Le montage fonctionne plutôt bien. La courbe de fréquence va de 100 Hz à plus de 150 KHz. Le signal de sortie est très propre et montre à peine un peu de "rabotage vers le bas" lorsqu'on pousse le potentiomètre à fond. Une photo du montage "à la Manhattan" est jointe.
Merci Léon !
Circuit imprimé
Réalisé pour le circuit 012 doté de deux régulateurs de tension.
Historique
19/02/2023
- Ajout photo et commentaires de Léon L. qui a réalisé le circuit 012 (avec deux régulateurs de tension).
05/02/2023
- Ajout dessin PCB du circuit 012 (avec deux régulateurs de tension).
- Ajout photo et commentaires de Léon L. qui a réalisé le circuit 012b (avec un seul régulateur de tension).
06/07/2014
- Première mise à disposition.