Ampli guitare 75W

Table des matières
Campus 50W

J’ai bâti cet ampli guitare autour du schéma du « RAPTAG » de techniguitare.com. J’y ai adjoint un amplificateur construit à partir de la datasheet du TDA7293. J’ai ajouté un petit module de sortie symétrique pour attaquer une console par exemple, et une prise casque qui coupe le haut-parleur.

Pour que cet ampli fournisse un son à la hauteur de ses capacités, il lui fallait un haut-parleur de qualité. J’ai choisi le modèle « The Governor » de chez Eminence, spécial guitare au format 12′ (31 cm).

Caractéristiques générales de l'ampli guitare

  • puissance : 75W RMS
  • entrée guitare sur jack 6,35mm
  • réglages : présence / grave / medium / medium sweep / aigu / volume
  • sortie casque sur jack 6,35 mm avec coupure du HP
  • alimentation  :
    • pour l’ampli : transfo torique, ou de type R, 230v/2x22v, 150VA.
    • pour le préampli : 2x15v-1A
  • 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 !

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, les puristes préfèreront des NE5532 ou des OPA2134  plutôt que des TL072 qui font tout de même très bien l’affaire. Les différents réglages sont accessibles par 6 potentiomètres : Présence, Grave, Médium, Aigus, Volume et un balayage des médiums (Medium sweep) qui augmente le spectre sonore.

La sortie attaque un amplificateur de puissance par une résistance de100 Ω.

Une sortie ligne est aussi disponible à travers une résistance de 1 kΩ.

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. Le module de sortie symétrique

Il s’agit d’un symétriseur de sortie qui permettra à la sortie ligne d’attaquer une console de mixage par exemple, par une prise XLR.

À quoi ça sert ?

L’entrée symétrique des appareils audio, tels que les consoles de mixage par exemple, ont besoin de deux signaux, l’un étant l’image inverse de l’autre (opposition de phase, A et -A). L’intérêt de l’entrée symétrique est d’éliminer les signaux parasites P qui pourraient survenir tout le long du câble, en faisant la soustraction des deux signaux. Globalement, le parasite P présent sur une ligne étant exactement le même sur l’autre ligne du même câble, il est éliminé par soustraction : P-P = 0.

Quant aux signaux audio A et -A, ils se trouvent, eux, additionnés : A – (-A) = 2A.

Comment ça marche ?

Ce montage véhicule le signal jusqu’à la prise de sortie, borne 3, à travers le premier amplificateur opérationnel dont le gain est de 1, c’est-à-dire qu’il n’affecte pas le niveau du signal. Le second amplificateur opérationnel déphase le signal avant de l’envoyer sur la broche 2 de la prise XLR. 

On prendra garde d’avoir des valeurs de résistance rigoureusement identiques pour que le signal direct soit exactement de même amplitude que le signal déphasé. Si nécessaire, on peut ajuster ces valeurs, et vérifier à l’oscilloscope que la somme des deux signaux est bien nulle. Pour un réglage très précis, il suffirait de remplacer R4 par une résistance de 4,7 kΩ en série avec une résistance ajustable de 10 kΩ.

symétriseur

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.

D4 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.

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

Circuit imprimé très proche de celui du « RAPTAG » que l’on trouve sur le site de techniguitare.com.

Selon le modèle de potentiomètre disponible, il faudra avancer le jack d’entrée pour qu’il corresponde à l’alignement des potentiomètres, à l’arrière de la façade. Sur le dessin que je présente ici, il s’agit de potentiomètres standard au carbone. Avec des modèles Cermet, les emplacements doivent être en retrait de quelques millimètres. Pensez à mesurer cet écart avant de dessiner le typon !

préampli guitare

2. 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.

3. L’alimentation de l’ampli

Le trou central est destiné à laisser passer la vis d’axe du transfo torique. Ce positionnement de la carte d’alimentation sur le tranfo permet un gain de place appréciable. Prendre soin cependant d’intercaler une épaisseur isolante !

4. Le module de sortie symétrique

La plaque de circuit peut se positionner au niveau de la prise XLR, contre la façade arrière. L’entrée (notée in) recevra le signal venant de la sortie ligne de l’ampli, en parallèle sur une prise CINCH (RCA) pour une sortie ligne asymétrique.

5. 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. 

tablette
étiquette tablette

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 !

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.

guide pour sciage

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.

découpe de l'emplacement du HP
découpe de la façade

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 !

pièces découpées
les pièces après découpe

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.

les 4 premiers morceaux assemblés

Pour la suite des opérations, il sera nécessaire d’utiliser une sangle pour bien presser les pièces entre elles.

collage serré par des sangles
Bien s'assurer du contact entre les pièces.
assemblage de la façade
vérification du retrait

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 !

perçage des tourillons

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.

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