Electronique > Réalisations > Preamplificateurs > Préampli RIAA 003
Dernière mise à jour : 02/05/2021Présentation
Ce montage n'est là que pour montrer que l'on peut parfois détourner un composant de sa fonction initiale.
Avec composants traversants (PCB version 003) ou CMS (PCB version 003b)
Il est en effet ici fait usage de portes logiques inverseuses de type CD4069 pour assurer l'amplification du signal issu de la tête de lecture d'une platine disque vinyle. Le même procédé peut être envisagé pour un préampli pour microphone (example).
Schéma (003/003b)
Ce schéma ne fait appel qu'à des composants classiques, que vous n'aurez aucune difficulté à trouver chez tout revendeur de composants électroniques.
Schéma identique pour les deux versions de PCB 003 et 003b
Utilisation de portes logiques pour amplifier un signal ?
Mais comment diable celà est-il possible ! Et bien pour le découvrir, il suffit de regarder comment est constituée en interne, une porte logique d'un circuit logique de type CD4069. Regardez donc le schéma ci-après :
Le schéma du centre montre le schéma interne d'une des six portes contenues dans le CD4069, qui est composée de deux transistors à effet de champ. Le schéma de droite représente une sorte d'équivalent en transistors bipolaires classiques. Les quatres résistances de ce dernier schéma ont une valeur très élevée, de plusieures centaines de MO. Avec ces schémas, on se rend mieux compte qu'en rebouclant la sortie avec l'entrée avec une résistance, c'est à dire en ajoutant une contre-réaction, on peut ainsi faire fonctionner les transistors dans un régime linéaire, obligatoire si l'on veut faire de l'amplification.
Attention ! Les séries CMOS se terminant par A, AE, AF, UB, UBE, UBF ou CN (CD4069AE, CD4069UB ou CD4069CN par exemple) sont conseillée ici, alors que les séries se terminant par BE ou BCN (CD4069BE ou CD4069BCN) sont de type bufférisées et les utiliser conduirait inévitablement à un mauvais fonctionnement.
Pourquoi trois portes logiques et non pas une seule ?
Pour obtenir une faible distorsion, que l'on fixe ici à un maximum de 0,1%, le taux de contre-réaction doit être de 1000 au minimum. Avec une seule porte, c'est un peu trop juste, et avec deux c'est largement suffisant. Mais comme chaque porte logique apporte une rotation de phase de 180 degrés, l'utilisation de deux portes produirait une remise en phase de la sortie par rapport à l'entrée et cela ne convient pas pour un montage amplificateur linéaire. C'est pourquoi une troisième porte est ajoutée pour opérer une nouvelle inversion de phase. La valeur donnée à la résistance R5 pour la voie gauche (et à R9 pour la voie droite) est faible pour cette raison : point besoin d'avoir un gain élevé pour cette troisième roue du carrosse.
Entrée
Les entrées s'effectuent via un condensateur de liaison de 22 nF, cette valeur suffit pour descendre dans le bas du spectre sonore à une valeur aussi faible que 10 Hz. L'impédance d'entrée est en effet très élevée, cela étant lié à la technologie employée pour les portes CMOS.
Remarque : vous pouvez ajouter une résistance de 47 kO juste après les deux condensateurs de liaison C2 et C5 (et vers la masse) pour fixer l'impédance d'entrée à cette valeur relativement bien standardisée, c'est ce qui se fait généralement... Peut-être faudra-t-il dans ce cas augmenter un peu la valeur des condensateurs de liaison de 22 nF, je vous laisse calculer leur nouvelle valeur, sachant que Fc/Fmin = 20 Hz, que R = 47 kO et que la valeur de C (C = C2 = C5) peut être obtenue par la formule Fc = 1 / (2 * Pi * R * C).
Au sujet de la fréquence de coupure basse, certains préamplis-correcteurs RIAA comportent un filtre coupe-bas (passe-haut) qu'on peut activer ou désactiver, pour atténuer le cas échéant les infrasons ou bruits de très basse fréquence. C'est une fonction que vous pouvez ajouter facilement, en choisissant pour C2 et C5 des condensateur de valeur plus faible.
Alors, finalement... C2 et C5 à quelle valeur ?
Essayez donc les valeurs 10 nF, 22 nF (par défaut), 47 nF et 100 nF. Comparez et décidez ;)
Correction RIAA et amplification
La correction RIAA est assurée par les cellules RC montées entre l'entrée de la première porte logique et la sortie de la troisième porte logique de chaque voie. Pour la voie gauche, il s'agit des composants R3, R4, C3 et C4, pour la voie droite, il s'agit de R7, R8, C6 et C7. L'exactitude de la courbe de correction n'est pas parfaite, mais elle suffit pour pouvoir écouter des disques sans se plaindre de ce (très) léger manque de rigueur.
Alimentation
L'alimentation doit être de type simple (non symétrique) et sa tension de sortie peut être comprise entre +3 V et +15 V.
Comme les signaux audio issus de la tête de lecture phonographique sont de très faible amplitude, il est important que la tension d'alimentation soit la plus propre possible. J'ai bien prévu un réseau RC de découplage d'alimentation (R1/C1), mais ce n'est pas une raison pour utiliser une alimentation à découpage de 12 V / 1 A vendue 1 euro et qui à coup (presque) sûr présente un bruit résiduel de plusieurs dizaines de millivolts.
Circuits imprimés (PCB)
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Version 003 - avec composants traversants
Difficile de faire plus petit sans CMS ! Remarquez que quatre résistances sont montées debout.
Version 003b - avec composants CMS
Circuit de dimensions encore plus réduites, avec (enfin) des trous de fixation aux quatre coins !
Typons (003 et 003b) aux formats PDF (26/04/2021)
Historique
02/05/2021
- Ajout version PCB avec composants CMS (003b).
- Ajout d'un plan de masse au PCB version 003 (composants traversants).
- Légère modification des valeurs des composants pour un gain
légèrement supérieur (environ 6 dB de plus).
08/01/2012
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Correction erreurs valeur de composants. Les résistances R4 et R8
étaient notées 30 kO (mauvaise valeur) au lieu de 300 kO (bonne
valeur). Les condensateurs C3 et C6 étaient notés 820 nF (mauvaise
valeur) au lieu de 820 pF (bonne valeur). Il est certain qu'avec les
valeurs indiquées précédement, la courbe RIAA était loin d'être
respectée. Merci à Pierre L. d'avoir pris le temps de m'informer de ces
erreurs.
22/02/2008
- Première mise à disposition.