Amplificateur pour casque.

Single Ended

Classe A avec Mosfet.

Expérience d'un style de son

Sommaire

Pourquoi ?
Coût ampli très cher !
Avantage du casque
D'abord surfer sur Internet. Car il faut se documenter.
Choix du montage & realisation
Construction Reglage
Performances
Alimentation
Filtre-secteur
Coffret
Une réalisation plus esthétique
Appréciation subjective
Conclusion finale
datasheet

Pourquoi ce montage ?

Comme vous le savez le temps passe et les modes aussi.

Dans les années 1970-1990 la tendance en matière de son était la fidélité scientifique et la puissance. Cela impliquait une courbe de reproduction impeccable et l'absence d'harmoniques. L'ennui c'est que souvent le son, si fidèle soit-il à la science, ne correspondait pas à la fidélité acoustique de l'oreille humaine. Alors pour mieux l'entendre on augmentait le volume, donc il fallait que ça "gueule". Combien de jeunes me disent "j'ai un ampli "deux fois 100 watts". Si je leur demande "mais de quelle qualité" ils me répondent "c'est bon, ça pousse, ça décoiffe" ou des phrases similaires.

Toute la musique reproduite était peut-être scientifiquement correcte, mais il manquait un petit quelque chose. Un "Je ne sais quoi" qui donne au son une tonalité réelle. Et je ne parle pas des caissons de basses surpuissants, on n'entend plus que le rythme des boomers.

Un peu comme (Je suis un homme ! même à 66 ans !) quand on parle d'une belle fille et que l'on dit "Elle est belle pour l'ocasion, je peux .... avec mais elle ne me séduit pas pour vivre avec".

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La tendance actuelle :

La tendance revient à une reproduction personnalisée avec recherche de sensations sonores agréables psychoacoustiques, même s'il y a distorsion.

Dans les années 60 et avant lorsqu'on achetait un appareil sonore on écoutait et si le son nous plaisait on disait il est musical.

Et notre époque revient à ce concept.

Et dans cette "mode" d'aujourd'hui le "single ended" à tube est très tendance dans le haut de gamme.

Parce qu'il donne des harmoniques paires qui rendent le son brillant.
Parce que la dynamique n'est pas amortie par les contre réactions.
Parce que l'on veut entendre "comme si on y était".

Il existe des forums de discussions sans fin sur ce sujet comme par exemple :

http://www.audax.fr/forum/index.php3

J'ai déjà effleuré ce sujet dans une autre partie de mon site :

http://www.michelterrier.fr/radiocol/detail/le-son.htm

Alors parlons du casque.

Son extra en petit prix = casque audio de qualité

Le casque de qualité permet une écoute économique de qualité haut de gamme.

Je dis bien casque de qualité, pas les petites oreillettes des balladeurs.

Une puissance requise de 100 milliwatts (1/10 watt) suffit amplement, car le son est concentré au niveau de l'oreille.

Nous avons dit "single ended".

L'idéal c'est le tube : Faible capacité d'entrée, dynamique absolue. Mais le tube impose l'usage de haute tension et reste cher.

Alors, pour faire une expérience, nous allons utiliser un mosfet de puissance : son semblable au tube, pas besoin de haute tension. Mais il existe des inconvénients : forte capacité d'entrée, dynamique légèrement inférieure puisque nous utilisons une faible tension.

D'abord surfer...

Première opération je surfe sur le WEB pour trouver des schémas et des idées.

Je trouve d'abord un site qui explique bien ce que je cherche, je vous le présente :

2015 ! Hélas Headwize ne répond plus (en difficultés)

Un montage imparfait applique le principe (ne pas construire à cause de la capacité d'entrée)

ampli-casque

Pour compenser cette "foutue" capacité d'entrée, il existe une solution attaquer la gate du mosfet en basse impédance.

Un autre montage place un amplificateur opérationnel en entrée pour adapter l'impédance.

Mais cet ampli op amortit le signal et fait perdre de la dynamique. Donc ne pas construire car ce n'est plus du "single ended".

AC-coupled voltage gain front-end for MOSFET amplifier.

Enfin voila un montage conforme :

Celui de Richard Murdey.

Réalisation

gilmore2.chem.northwestern.edu/ (lien rompu)

Son "RJM headphone buffer" est basé sur un mosfet final de puissance configuré en drain commun (source suiveuse) piloté par un JFET adaptateur d'impédance monté lui aussi en drain commun (source suiveuse).

Ici nous avons notre cahier des charges "single ended"

Faible capacité d'entrée ( 2 à 4 pf)
Faible bruit
Son tube (version Single Ended).
Pas de condensateur intermédiaire de liaison (donc une distorsion en moins).

Voici le schéma de Richard Murdey :

L'IRF510 a été choisi en raison de sa faible (c'est tout relatif) capacité d'entrée (600-1000 pf).

Des IRF 530 gratuits ! Facile ! Légalement.

En ce qui me concerne j'utiliserai un IRF530 car je me les procure gratuitement et, puisque vous êtes sur un site sérieux, je vais vous expliquer comment.

L'IRF530 ou d'autres à 400V sont souvent utilisé dans les alimentations à découpage dont sont équipés des moniteurs cathodiques anciens 14 ou 15 pouces des ordinateurs. Vous en trouverez aussi dans certaines alimentations à découpage d'unités centrales.

Si vous allez dans certaines décharges de matériel informatique, que vous fassiez "copain-copain" avec le gardien il vous laissera prélevez des composants sur les platines (que vous rapporterez après). Ainsi vous trouverez des IRF530, ou d'autres beaux Mosfet haute tension, des ponts redresseurs pour le 220 volts AC, des condensateurs 100 UF ou 220 UF 400 V (idéal pour tubistes) et quelques condos haute tension. Des radiateurs de refroidissement aussi.

La résistance de source sur le transistor MOSFET peut être n'importe quelle valeur entre 10 et 30 ohms. Elle devra pouvoir dissiper une dizaine de watts.

Le schéma

schéma (Cliquer pour agrandir)

Par rapport au schéma original de Richard Murdey j'ai placé un potentiomètre de 470K log à l'entrée.

Ce potentiomètre détermine l'imédance d'entrée : 470 K.

Avec cette haute impédance l'ampli ne représente aucune charge pour la ligne.

Je n'ai pas doublé le condensateur de sortie son (1000 uF) mais j'ai ajouté un condensateur à film plastique de 100 nf, ou 470 nf pour améliorer le passage des aigues.

J'ai systématiquement mis des condensateurs à film plastique en parallèle avec chaque electrochimique.

Grande pagaille lors des essais !

L'alimentation sera de 12-15 volts, parfaitement régulée, par exemple avec un circuit intégré ad'hoc.

Sur cette vue vous voyez la résistance de source du Mosfet. Elle est composée de 8 résistances de 100 ohms 3 watts.La résultante est une résistance de l'ordre de 12 ohms pouvant dissiper 24 watts. Elle chauffe à 35-40°C.

Ici vous voyez le plan de masse. Chaque piste est entouré par du cuivre qui fait partie de la masse. En ce système le tracé n'est pas celui des pistes mais des séparations masse-piste.

La deuxième face, celle du dessous participe au blindage.

C'est de la gravure "à l'anglaise" faites à la fraise boule.

l'IRF530 avec graisse thermique.

La résistance de charge de source de l'IFR530.

Construction, Son et Réglages :

La plaquette epoxy cuivrée est à double face. Le système est celui des plans de masse. Ainsi les circuits sont blindés autour et dessous.

Il va de soi que les 2 plans de masse sont soigneusement reliés en de multiples endroits.

Les composants sont donc côté cuivre.

La résistance de charge de source est constituée de 8 résistances de 100 ohms 3 watts vitrifiée. Elle est placée à côté du circuit principal (Elle chauffe). Les résistances ne doivent pas toucher la plaque du circuit (puisqu'elles chauffent !).

Le MOSFET IRF510 est placé sur un radiateur conséquent (voir photo) il est isolé de ce radiateur par une plaquette spéciale soigneusement enduite de graisse thermique avant serrage.

Les résistances de 100 ohms en série dans la gate évitent des oscillations intempestives (comme avec les tubes) et jouent un rôle dans le son, nous verrons ce rôle dans la partie réglage.

Le potentiomètre de 20K joue sur la polarisation du JFET 2N4416 au besoin on peut réduire ou augmenter la résistance de 100k située en aval dudit potentiomètre. La polarisation du JFET d'entrée sera ajustée autour de 1 (un) volt négatif (voltage gate-source).

Le condensateur d'entrée est un MKT (milfeuil) de 2,2 UF

Qualité audio des condensateurs :

Selon le rédacteur du site SONELEC-MUSIQUE

http://www.sonelec-musique.com/electronique_theorie_condensateur_liaison.html

ceux au polypropylène (MKP) sont meilleurs, suivis de près par les MKT et les MKC. Pour les fortes valeurs, l'usage de condensateur "dédiés audio", de marque Elna ou BlackGate par exemple, sont recommandés. Note : Sur ce site SONELEC-MUSIQUE vous trouverez des réalisations d'amplis pour casque et de préamplis pour micro.

Réglages immédiats :

1 volt (0,98) V gate-source.

330 mA (échelle 500mA)

La réponse en fréquence peut être ajustée à votre audition en agissant sur la résistance de gate du mosfet qui crée un filtre passe-bas. Augmenter sa valeur affaiblira un aigu trop proéminent.

On peut diminuer les basses en diminuant la valeur du condensateur de sortie. L'augmentation de capacité n'augmente pas les basses mais réduit l'aigu et subjectivement on croit qu'il y a plus de basses.

La technologie des condensateurs d'entrée et de sortie joue sur le son.

L'électrolytique de sortie devra être d'une qualité audio (faible inductance) si l'on veut plus de perfection.

Selon Richard Murdey il est utile (meilleur son) de doubler en parallèle condensateur électrolytique de sortie par deux condensateurs de la demi valeur.

Par exemple un condensateur de 1000 UF sera remplacé par deux condensateur de 500UF en parallèle. Je n'ai pas respecté ce point. Mais j'ai procédé ainsi :

Personnellement je double toujours un électrolytique par un condensateur à film plastique. Ainsi les fréquences hautes passent mieux car l'électrolytique n'est pas bon pour les hautes fréquences.

Générateur BF et oscilloscope.

Le son est bien celui que j'attends :

réponse plate aux fréquences,
aucun bruit,
"goût tubique single ended".

Revenons aux performances scientifiques objectives :

A 100 Hz c'est bon.

A 1 Kz si ce n'était pas bon vous devriez mettre votre montage à la poubelle ou réparer immédiatement.

A 40 Kz il y a bien longtemps que notre oreille a coupé le son (max 20 kHz) mais quelques animaux entendent encore (les chiens, les papillons, les chauve-souris entendent très normalement des sons à 40Kz).

Certains chiens entendent jusqu'à 60 Khz et des papillons entendent jusqu'à 100 Khz.

Le signal carré est perdu.

Vous pouvez calculer le temps de réponse.

Sur signal triangulaire cela passe encore à 100 Kz. Mais pas en signal carré.

Alimentation

L'alimentation sera une 12V, bien filtrée et régulée, capable de délivrer 2A (elle ne consommera que 0.66 A, mais quand on construit soi-même on laisse des marges de sécurité).

Il faudra :

un transfo 230-15 volts, 2A.

un pont redresseur

un régulateur 12 volts (2812 ou 7812) capable de tenir au moins 1,5 A (le mien tient 3A il est en boitier TO3). Si vous n'avez pas ce régulateur faites une alimentation stabilisée avec un 2N3055. Pour cela vous trouverez pléthore de schémas sur le WEB.

Un radiateur conséquent pour le régulateur.

Des condensateurs chimiques et aussi des non polarisés pour le filtrage.

Schema de l'alimentation

Schéma Cliquer pour agrandir

Le régulateur 12V intégré est en boitier TO3 placé sous le grand radiateur. Côté broches nous voyons un condensateur chimique de filtrage (2200uF 35V) et hors radiateur un gros chimique de filtrage (6800uF 35V).

Le filtre secteur (presque gratuit)

Nullement nécessaire, mais bienvenu.

Quand c'est gratuit ce n'est pas cher, alors ! Pourquoi s'en priver ?

Les platines des épaves des moniteurs d'ordinateurs qui remplissent les bennes des déchetteries comportent presque toutes un filtre secteur pour amortir les surtensions entrantes et filtrer les hautes fréquences générées par les bases de temps du moniteur.

Il suffit de récupérer les composants. Seul le GEMOV (VDR anti surtension) devra être acheté.

Le filtre secteur a été fait avec des composants récupérés sur une épave de moniteur d'ordinateur. A l'exception du GEMOV 275V qui a été acheté.

Mise en coffret

Les coffret coûtent une fortune.

Il suffit de récupérer des coffrets.

Comment ?

Toujours avec les épaves.

Ici j'ai récupéré une épave de lecteur de compact disc. Seule la facade était est à refaire. Il n'est pas difficile de trouver une épave de lecteur de compact disque.

Vous pouvez refaire ces facades avec des plaques en plastique fumé ou avec de la tole rigide d'aluminium. L'assemblage avec le coffret se fait avec de la cornière d'aluminium et des rivets "pop" (magasins de bricolage).

Disposition.

Cablage.

Les trous servent au passage de l'air (refroidissement) le coffret est sur des plots en cahoutchouc ainsi l'air entre par dessous et s'échappera par l'arrière (trous à prévoir).

Facade avant, coupage.

J'ai trouvé de la belle tole d'aluminium anodisé chez un métallier-chaudronnier. Il ne s'en servait plus et elle trainait au fond de son atelier. Comme elle était un peu abimée (photo) il me l'a soldée pour quelques euros. Elle était immense (genre : 2 m2 !) je l'ai placée sur ma gallerie et je l'ai ramenée chez moi. Elle comprend un film protecteur du côté anodisé. Ainsi on peut tracer et usiner sans la rayer (question de soin dans les manipulations).

Presque fini !

Exemple de réalisation plus esthétique :

Un réalisateur Michel R, utilisant le même schéma, a su faire une meilleure présentation voici 3 photos :

Appréciation subjective :

Au début, si vous êtes habitués aux amplis grand public, il vous semblera qu'il y a trop d'aigus.

Ceci provient de la linéarité de l'ampli. Les basses ne sont pas surdimensionnées (boum boum !) Mais si vous les cherchez vous les entendrez.

Commencez par écouter vos morceaux préférés.

Vous sentirez (entendrez) tout de suite si ce son peut vous convenir.

Si cela vous déçois je suis désolé, nous ne pouvons apprécier tout ce que nous découvrons.

Les goûts et les couleurs c'est selon chacun.

Comparaison avec l'ampli casque à ampli-op NE5532

J'ai déjà publié un ampli casque utilisant un ampli-op audio le NE5532 : lien cliquer ici.

Le lien vers ce montage est brisé en 2015 Sorry!

9605K Headphone Buffer Amp Kit

NE5532

Kit Price: $26.95

Cet ampli casque à amplificateur opérationnel audio donne un résultat très correct et suffisant pour la majorité des applications usuelles.

Celui en "Single Ended" que nous venons de voir donne un résultat meilleur. Le son du "Single Ended" est plus précis, moins assourdi plus défini (en 3 mots c'est encore plus net). Donc vous penseriez que je vais vous recommander le "Single Ended".

Ce n'est pas évident, car l'ampli "Single Ended à MosFet" coûte beaucoup plus cher et surtout est très volumineux.

Conclusion finale :

Si vous voulez un ampli casque correct, donnant déjà de bons résultats, pas cher, construisez avec le NE5532. Vous ne serez pas déçus.

Si vous voulez faire une expérience de son, si vous voulez un peu plus de définition, si vous ne comptez pas votre argent et si un appareil volumineux ne vous gène pas, alors ! Construisez le "Single Ended à MosFet".