J’ai construit cet ampli sur une commande avec un cahier des charges qui peut se résumer ainsi : le même que le précédent, avec en plus une réverb intégrée et la possibilité de brancher en même temps une guitare électrique et une électroacoustique.
J’ai simplifié les réglages en supprimant les boutons « Présence » et « Sweep » (voir texte plus bas dans cet article)
Le nouveau à gauche, et son « modèle » à droite.
De dos comme de face, les deux frères ont bien un air de famille ! Ils comportent quelques différences comme on va le constater dans la suite de cet article, mais le son est de la même (excellente !) qualité.
Pour que cet ampli fournisse un son à la hauteur de ses capacités, il lui fallait un haut-parleur de qualité. J’ai choisi un Celestion « Seventy » fabriqué spécialement pour ampli guitare, au format 12′ (31 cm).
Caractéristiques générales de l'ampli guitare
- puissance : 50W RMS
- 2 entrée guitare sur jack 6,35mm avec réglage de niveau sur chaque entrée
- réglages : grave / medium / aigu / volume / reverb
- sortie casque sur jack 6,35 mm avec coupure du HP
- alimentation par transfo torique 230v/2x22v, 150VA.
- Protections :
- sécurité thermique et électrique intégrées au TDA7293
- mise en service retardée du HP (anti-cloc)
- 8 coins de protection
- grille métallique pour le haut-parleur.
- couvercle amovible par 2 vis six pans creux
- dimensions hors-tout (l x h x p) : 362 x 395 x 200) mm;
- poignée de transport
Fabriquer cet ampli, ça vous tente ?
C’est parti !
La section qui suit vous permettra de fabriquer cet ampli de A à Z,
en mettant à votre disposition :
- Tous les schémas électroniques, avec les valeurs de chaque composant. ;
- les dessins d’implantation des composants de chaque module ;
- les masques de tous les circuits imprimés (typons) ;
- Les explications pour chaque module ;
- les méthodes de fabrication tant pour la partie ébénisterie que la partie électronique.
- NB : La fabrication des circuits imprimés est très facile et moins coûteuse qu’on pourrait le croire !
- Voir pour cela mon article sur le processus de fabrication de mes circuits imprimés de manière très artisanale, à faible coût mais très efficace !)
1. Les schémas électroniques
1. Le préampli
Un préampli spécial guitare qui pourra dévoiler toutes ses qualités en choisissant des composants adaptés à l’audio : résistances métalliques, condensateurs polyester MKP et mica argenté pour les petites valeurs, condensateurs chimiques à très faible impédance pour les condensateurs polarisés.
On notera qu’un condensateur non-polarisé de faible valeur est adjoint systématiquement à chaque condensateur chimique polarisé.
Pour les amplis opérationnels, le schéma préconise un NE5534 pour le mixage des entrées. un TL 071 convient aussi. De même le NE5532 peut être remplacé par un TL072.
Modifications et améliorations
Par rapport à l’ampli précédent, j’ai simplifié les réglages au minimum : 4 potentiomètres Grave, Médium, Aigus, Volume.
J’ai donc supprimé le potentiomètre de « Presence » qui atténuait l’effet de clarté et j’ai laissé R4 seule.Le résultat est comme si le bouton « Présence » était au maximum.
Même raisonnement avec l’effet « Medium Sweep » qui me semblait apporter un effet néfaste en réduisant nettement la clarté du signal quand il n’était pas au maximum J’ai donc simplement supprimé le potentiomètre. L’effet obtenu est plus clair.
Autre modification importante : il fallait la possibilité de brancher ensemble une guitare électrique et une acoustique. J’ai donc ajouté au schéma antérieur un petit mélangeur autour du NE5534, et un potentiomètre sur chaque entrée. Ce dispositif permet de régler le niveau de chaque guitare indépendemment de l’autre.
À noter : les 2 diodes 1N4148 auraient mieux leur place sur la broche 2 du NE5534 puisqu’elles servent à protéger les circuits intégrés des inversions accidentelles de courant à l’entrée.
La sortie passe par un circuit de réverbération numérique, avant d’attaquer un amplificateur de puissance (voir la reverb plus bas dans cet article).
J’ai gardé la sortie ligne pour brancher une console ou un ampli extérieur par exemple.
2. L’alimentation du préampli
La tension d’entrée est prélevée à la sortie de l’alimentation de l’ampli ±35v. Les diodes Zener 15v limitent le différentiel entre les tensions d’entrée et de sortie des régulateurs, donc la puissance qu’ils auront à dissiper.
Le condensateurs de 2200µF est doublé en parallèle par un modèle non-polarisé, de préférence MKT, d’une centaine de nanofarads.
La tension obtenue de ±15v doit être le plus symétrique possible, l’ajustement se fait grâce aux trimmers 4,7 kΩ 25 tours qui permettent un réglage très précis sur chaque régulateur. On effectuera cet ajustement au voltmètre avant la mise en service du préamplificateur.
3. L’ampli
Ce schéma est pratiquement le même que celui donné par le constructeur du TDA7293.
Dans les notes d’application, le constructeur indique une variante du système de standby/mute qui permet de temporiser la mise en service de la sortie lors de la mise sous tension, évitant d’envoyer un bruit dans le haut-parleur. C’est le rôle du réseau R6-D1. Ajouté au système d’origine R5-C3, il retarde la mise à 1 de la broche 10 lors de la mise sous tension, ce qui maintient le mode MUTE environ 2 secondes. R4-C4 font de même avec le mode STBY (standby).
J’ai aussi ajouté un système pour gérer automatiquement le mode MUTE. Ainsi, l’ampli reste absolument silencieux tant qu’aucune guitare n’est branchée. Pour cela, j’utilise la broche de coupure de la prise jack, qui met les broches 9 et 10 à la masse, donc en mode MUTE, quand la guitare n’est pas branchée. R7 évite le court-circuit entre la masse et le +32v. Le fait de brancher une guitare permet aux broches 9 et 10 de passer progressivement au potentiel +32v, ce qui désactive le mode silencieux.
Autre modification, j’ai augmenté les valeurs des condensateurs C6 et C8 (donnés à 1000 µF), à 4700 µF pour assurer un meilleur filtrage d’alimentation.
4. L’alimentation de l’ampli
L’alimentation est souvent un élément trop négligé par les producteurs d’amplificateurs d’entrée de gamme — et même de moyenne gamme ! — souvent pour des raisons économiques. Or, la qualité d’un ampli se juge aussi sur sa dynamique. C’est essentiellement l’alimentation qui va donner cette dynamique. Les éléments essentiels sont aussi les plus coûteux : le transformateur et les condensateurs de filtrage. Pour un amplificateur terminé, le coût de l’alimentation est souvent très supérieur à la moitié du coût global.
- Le transformateur : Il doit pouvoir fournir une puissance double de celle souhaitée pour l’ampli. Pour un ampli à TDA7293 donné pour 100W, on peut attendre 75 watts réels, il faut donc un transfo de 150 VA. On choisira un modèle spécial audio, soit de type « R », soit torique. L’alimentation étant symétrique, il faut un double bobinage, ou avec un point milieu qui sera relié à la masse.
- Le pont redresseur : Pour éviter les surprises, prendre une bonne marge de sécurité avec un modèle supportant des courants de 6A sous de fortes tensions. On trouve parfois des schémas audiophiles avec un condensateur d’une dizaine de nanofarads en parallèle sur chaque diode. Il serait facile de les ajouter ici sans de trop grandes modifications.
- Les condensateurs de filtrage : Il est très important de choisir de fortes capacités pour avoir une bonne réserve de courant lors des appels de puissance. 4700µF pour les condensateurs chimiques est un minimum, on peut aller jusqu’à dix fois plus, en gardant toujours un condensateur non-polarisé de quelques centaines de nanofarads en parallèle pour améliorer les transitoires.
- On peut améliorer la stabilité et limiter les risques de bruits de masse en isolant la terre du secteur et la masse de l’ensemble par une résistance de faible valeur ohmique (10Ω / 1W)
5. La réverbération
Schéma réalisé à partir de celui de ma pédale de réverbération, qui comprenait 3 réglages : la durée, la profondeur de l’effet, et la tonalité.
J’ai simplifié le schéma pour n’avoir qu’un seul réglage : plus ou moins de réverbération dans le signal. J’ai donc supprimé le réglage de tonalité en supprimant un condensateur et une résistance. Pour supprimer le réglage de durée de la traînée, j’ai procédé par essais successifs avec une résistance ajustable ; j’ai mesuré la valeur donnant l’effet qui me semblait le plus adapté. La valeur correspondante était d’environ 3 kΩ. J’ai donc remplacé le potentiomètre entre les broches 7 et 8 par une résistance fixe de 3,3 kΩ. (Rr). Chacun pourra modifier cette valeur selon ses goûts !
J’ai dû également modifier l’alimentation pour qu’elle utilise les 15 volts disponibles dans l’ampli. Il fallait pour cela garder le régulateur de 5v pour le BTDR-3 et créer un point milieu pour les amplificateurs opérationnels. C’est chose faite avec le pont diviseur Ra-Rb. La stabilisation est assurée par C1.
6. Le module « anti-plop »
Le circuit de mute/standby prévu sur le TDA7293 ne me satisfaisait pas entièrement, il subsistait un bruit assez conséquent à la mise sous tension. J’ai donc ajouté ce petit module pour retarder franchement la connexion de la sortie de l’ampli au haut-parleur. De plus, en prenant un interrupteur double pour le bouton marche/arrêt, on utilise le second circuit pour couper le haut-parleur quand on éteint l’ampli. On évite ainsi le bruit de décroissance de signal pas toujours agréable, pendant les quelques secondes qui suivent l’extinction de l’ampli.
Fonctionnement :
Le montage est alimenté en alternatif, directement par le secondaire du transformateur.
La diode D1 effectue un redressement monoalternance, suffisant pour la polarisation des transistors, montés en darlington pour un gain plus élevé et donc un courant suffisant pour faire coller la bobine du relais.
R1 limite le courant dans la bobine du relais et C1 stabilise la tension.
Au repos, le relais est ouvert (contact Repos activé) le haut-parleur est déconnecté de la sortie de l’ampli.
R2-C2 constituent la cellule de retard. À la mise sous tension, C2 est déchargé, la base du transistor T1 est donc à zéro volt, il est bloqué. Aucun courant ne circule dans la bobine du relais, qui reste en position Repos, le haut-parleur est coupé. La constante de temps fixée par R2-C2 permet à C2 de se charger lentement jusqu’à atteindre les 0,7 v nécessaires à la mise en conduction de T1. Un courant peut alors s’établir dans le circuit de collecteur à travers la bobin,e du relais, qui bascule en position Travail, et établit le contact entre la sortie de l’ampli et le haut-parleur.
D2 est la diode de roue libre, qui détourne le courant de relâchement de la bobine quand on coupe le courant, épargnant ainsi les transistor d’une importante surtension.
On peut augmenter le temps de retard en augmentant la valeur de R2, ou inversement en la diminuant. La valeur sur le schéma donne un retard d’environ 1,5 seconde, ce qui est suffisant pour s’assurer que le pic de courant, produit à la mise sous tension, est passé.
7. L’atténuateur de signal (prise casque)
La prise Jack de sortie casque est un modèle à coupure 1 RT
L’atténuation se fait par un pont de résistances de puissance. On a ici un rapport de 1 à 10, on peut prévoir plus si on craint pour ses oreilles mais en principe c’est bon en jouant sur le volume de sortie de l’ampli.
L’atténuateur est mis en fonction quand on introduit le connecteur jack du casque. Quand aucun casque n’est branché, le signal venant de l’ampli est dirigé vers le haut-parleur.
Le câblage des 2 résistances se fait directement sur le jack, pas besoin d’un circuit imprimé.
Si on le désire, on peut utiliser un interrupteur manuel à la place du jack à coupure, ou encore laisser le signal se diriger vers le casque et le haut-parleur en même temps.
2. Les circuits imprimés
Fabrication des circuits imprimés
C’est très facile et moins coûteux qu’on pourrait le croire ! Voir pour cela mon article sur le processus de fabrication de mes circuits imprimés de manière très artisanale, à faible coût mais très efficace !)
1. Le préampli et son alimentation
Le circuit imprimé est inspiré de celui de l’ampli précédent. Il est plus court en raison des 2 potentiomètres qui ont été supprimés.
Le mixage des deux entrées est reporté sur deux petits circuits, chacun étant soudé à son jack d’entrée.
2. Le mixage des entrées et la commande de « mute »
L’entrée « Mute » est reliée par un câble éélectrique à la borne « Mute » de l’amplificateur.
La configuration du câblage des jacks permet de couper l’ampli (mute) en l’absence de cordon inséré dans la prise d’entrée. L’ampli reste donc silencieux tant qu’aucune guitare n’est branchée.
3. L’ampli
Plan d’implantation et typon établis d’après le schéma donné par le constructeur du TDA7293. J’ai ajouté la possibilité de placer un trimmer en entrée pour limiter le niveau, au moins pour les essais. Prévoir un dissipateur thermique conséquent, et un kit de fixation/isolation électrique entre le TDA7293 et le radiateur.
4. L’alimentation de l’ampli
5. La réverbération
6. Le module « anti-plop »
On peut intercaler entre la sortie (amp out) et le haut-parleur le deuxième circuit de l’interrupteur marche/arrêt, ce qui permet de couper le haut-parleur dès l’extinction de l’ampli.
3. L'ébénisterie
On trouve dans les magasins de bricolage des tablettes en bois massif de 16 ou 18 mm d’épaisseur, en 2 m de longueur et en largeur 30, 40 ou 50 cm. J’ai choisi du sapin pour un poids minimum, et 40 cm pour la largeur.
Avec le recul, j’aurais peut-être dû prendre un matériau plus dur pour une meilleure finition, du hêtre ou même du chêne, qui n’ont pas cette fâcheuse tendance à éclater lors de l’usinage. L’inconvénient reste le poids et l’usinage plus délicat avec des bois plus durs.
J’ai essayé d’optimiser les surfaces disponibles, et ça donne le plan suivant. Pas trop mal, il reste peu de chute !
À noter : par rapport à l’ampli précécent, j’ai ajouté une largeur de 20 mm pour faciliter la mise en place des circuits en augmentant le reculement par rapport à la façade. Sur le plan ci-dessou, il faut donc remplacer les 3 cotes de 23 par 25.
Plan de découpe de la tablette
NB : la partie en rouge représente la plaque de la face avant, qui pourrait être en aluminium plié à 90°. N’ayant pas, à l’époque, l’outillage nécessaire pour plier une plaque d’aluminium, il sera en PVC expansé de 3 mm. Le blindage de masse se fera au moyen de ruban adhésif d’aluminium.
1. Tracer puis découper les pièces.
Traçage en respectant les cotes au millimètre pour assurer un bon ajustement des pièces entre elles.
Il est aussi nécessaire de vérifier tous les angles droits. 2 degrés d’écart suffisent à empêcher un assemblage correct.
Découpe à la scie circulaire pour obtenir des bords droits et aussi une coupe bien perpendiculaire au plan. Le mieux est de fixer une règle qui guidera la scie de manière parfaitement rectiligne.
2. Tracer les découpes
Le haut-parleur nécessite une découpe circulaire. Bien mesurer son diamètre. Il vaut mieux une découpe plus petite que trop grande, sinon on manquera de solidité au niveau des vis.
Si on n’a pas de compas assez grand, le mieux est d’utiliser une règle graduée et de procéder point par point.
La plaque de commande est fixée sur la pièce supérieure et sur la pièce arrière. Il faut donc tracer son emplacement sur ces deux pièces.
3. Découper
La découpe se fait à la scie sauteuse en prenant soin de bien suivre les contours.
Pour le cercle du haut-parleur, on commence par percer un trou de diamètre supérieur à la largeur de la lame de scie, à proximité du tracé.
On terminera à la râpe à bois pour un résultat bien régulier.
La découpe dans le sapin ne donne pas un aspect très satisfaisant. Il faudra passer la râpe puis le papier de verre, longuement, pour atténuer les éclats !
4. Assembler
Toutes les pièces du coffret seront assemblées sans vis, uniquement par collage avec des tourillons de centrage. On utilise de la colle cellulosique ordinaire, ou colle à bois. On a ici des tourillons de diamètre 8 mm.
Pour la suite des opérations, il sera nécessaire d’utiliser une sangle pour bien presser les pièces entre elles.
La façade principale est solidement fixée et centrée par des tourillons traversants.
Procéder au perçage après avoir bien ajusté, au réglet, la position de la façade en retrait. Ainsi, la grille et ses griffes de fixation ne dépasseront pas. Il faut environ 25 mm avec les accessoires choisis ici.
S’assurer que la cote est identique sur tout le tour de la façade !
5. Préparer la finition
Et voilà l’assemblage « bois » terminé !
Remarque importante : le dessus et l’arrière sont collés entre eux, mais restent indépendants de la partie principale. Il faut pouvoir ouvrir pour accéder aux circuits !
Nous verrons plus loin comment faire.
Le haut-parleur étant fixé derrière la façade, et la grille ne couvrant pas totalement la partie avant, il est nécessaire de réaliser un liseré noir pour des raisons esthétiques. Son diamètre extérieur doit rester inférieur de 2 à 3 mm à celui de la grille.
Une peinture à bois de couleur noire fera l’affaire.
Le haut-parleur est fixé avec des vis TF-8 x 40 et des écrous H-M8. On assurera un bon blocage avec des rondelles éventail ou des rondelles Grower (fendues) de 8 mm.
On trace la position de ces trous en présentant le haut-parleur exactement à son emplacement, et on marque au crayon à travers les trous.
Pour que la tête de vis n’empêche pas la grille d’être bien en contact avec le plan de la façade, elle doit être juste arasante. On réalise donc un fraisurage à la fraiseuse manuelle.
La grille quant à elle est fixée par 4 vis et 4 écrous « à frapper » qui s’accrochent dans le bois. Cet ensemble assure un maintien sans risque de desserrage, même avec les vibrations lors du fonctionnement.
Le « couvercle » est fixé avec 4 vis à bois F-5 x 40 traversant l’épaisseur du couvercle et vissées dans le chant des plaques latérales du coffret.
Les 4 coins de protection sont fixés seulement à la partie supérieure pour faciliter le démontage.
6. La platine de commande
Voici le dessin de la platine de commande. L’échelle indiquée sur le côté gauche permet de l’imprimer aux dimensions exactes. Elle sera imprimée sur une feuille autocollante transparente puis collée sur une plaque d’aluminium de 15/10 à 20/10 mm.
Les perçages se feront aux diamètres indiqués au centre de chaque trou.
La plaque d’aluminium sera ensuite pliée à 90° selon les 2 petits traits à droite et à gauche du dessin.
Conclusion
Un très bel ampli, un son de qualité, qui restitue bien les caractéristiques propres à chaque guitare.
Vous voulez vous lancer dans la fabrication de cet ampli ? N’hésitez pas à me poser vos questions ou vos remarques en commentaire !
