Amplificateur de puissance AIWA P50

1°) Présentation générale :

L'appareil ici présenté a été fabriqué entre 1980 et 1982, il était accompagné d'un pré-ampli. Il existe deux modèles : celui avec des prises HP de deux types : poussoirs/ressorts et DIN et avec des prises HP uniquement du type poussoirs/ressorts.

C'est un appareil très compact : 25 x 25 x 6,5 cm, très simple et bien pensé.

Données constructeur :

- Puissance : 2 x 50 W 8 ohm, 0,02% DHT, 20 Hz - 20 kHz

- DHT : 1 kHz 35 W : < 0,01%

- BP (- 3 dB) : 10 Hz - 100 kHz

- Bruit résiduel : < 0,6 mVRMS

- Power Bandwith : 10 Hz - 50 kHz DHT < 0,05 %

a) Partie mécanique :

C'est basique et un peu cheap (façade en plastique en partie, boutons plastique...). Par contre c'est très bien pensé en terme d'agencement ce qui rend le démontage très simple et agréable.

b) Partie électronique :

On est étonné de voir dans un si petit appareil une électronique aussi bien pensée et performante : on a un très gros torique avec une redressement filtrage correct, deux canaux de topologie assez évoluée et une protection des HP/soft start par relais piloté par le célèbre TA7317.

En façade on a un bargraph à led carrées qui indique la puissance en sortie, il est réalisé à partir de deux LB1405 qui sont des circuits spécialisés pour ce type d'application, et ça marche très bien !

Les composants sont de très bonne qualité : Nichicon et Elna pour les condo, du Sanken et Toshiba pour le semi-conducteurs.

Schéma d'une voie :

On là le schéma d'une voie, sans le système de sécurité ni le bargraph. La topologie est simple et permet de comprendre assez facilement le fonctionnement d'un amplificateur push-pull classe AB de structure classique (en fait quasiment tous les ampli push-pull classe AB reprennent les principes généraux que l'on voit bien ici.

- Pourquoi "Push-Pull" ?

Parce qu'on a en sortie deux éléments qui traitent chacun la moitié du signal : Q15 la partie positive et Q17 la partie négative

- Pourquoi "Classe AB" ?

Dans la classe A théorique le ou les éléments amplificateurs forts signaux traitent la totalité du signal.

Dans la classe B théorique (qui est forcément du type push-pull), les parties positive et négative du signal sont traitées par des composants différents.

La classe AB n'est pas comme on le dit souvent une classe A glissante où le signal serait d'abord amplifier en classe A puis en classe AB, c'est simplement une classe B avec un courant de repos suffisamment élevé pour éliminer tout pb de raccordement entre la partie positive et la partie négative du signal. Un amplificateur en classe B véritable produit une très grosse distorsion de raccordement car pour des signaux de faible amplitude les éléments amplificateurs ne conduisent pas...

- Topologie générale :

Dans un amplificateur classe AB à bipolaire en sortie on fait d'abord une amplification en tension, puis en courant. Les bipolaires de sortie amplifient en courant !

Tous les amplificateurs aujourd'hui sont avec de la contre-réaction négative (CR), celle-ci n'a que des avantages. Un amplificateur à CR positive ou sans CR sera mauvais, voir ici pour plus d'explication sur le sujet de la CR.

L'entrée input est de type assymétrique (un point chaud par rapport à la masse), On attaque Q1 après passage dans un filtre RC déstiné à limiter la BP et éviter le passage du continu (C1).

Q1-Q2 forment une paire différentielle, c'est grâce à cette paire que l'on va pouvoir réaliser la boucle de CR active : le signal en sortie véhiculé par le trait vert va moduler le signal amplifié par Q1, on démontre mathématiquement que la CR diminue très fortement la DHT, améliore la BP et permet de gagner grandement en stabilité de l'ensemble du montage (il faut toujours garder à l'esprit qu'un amplificateur peut se mettre à osciller en bouclant sur lui-même ou du fait d'une BP trop élevée, et être détruit ainsi en quelques centième de seconde...)

Q3 est un générateur de courant constant, il permet de polariser correctement Q1 et Q2.

Entouré en orange SFR1 est une résistance ajustable, permettant de bien régler le polarisation entre Q1 et Q2, et ce de façon à avoir un offset en sortie de 0 V. Ceci permet de ne pas avoir besoin d'une paire parfaitement appairée Q1/Q2, et surtout de récupérer les défauts de symétrie de l'ensemble du schéma. On nomme ce type de système un "DC servo". Celui-ci est très simple, il en existe de bien plus complexes (avec des AOP par exemple), voir un exemple ici.

On attaque ensuite Q5 qui est une seconde paire différentielle et qui dont le rôle majeur est de réaliser une amplification en tension. C15 et C13 sont là pour stabiliser en fréquence (éviter des oscillations parasites).

On arrive ensuite à Q7 qui est d'une part un amplificateur en tension, mais qui réalise aussi avec D11 et Q9 l'étage de polarisation des transistors drivers. On doit appliquer une certaine tension de polarisation même en absence de signal aux bases de Q11 et Q13 : les transistors ne conduisent qu'à partir d'un certain seuil et surtout ne présente une courbe Ic en fonction Vbe linéaire que pour un un Vbe >> 0. On obtient cette polarisation grâce à l'ensemble cité ci-dessus.

Ensuite, la partie positive du signal va être amplifiée en courant par Q11 et Q15 (montés en darlington), et la partie négative par Q13 Q17 (montés également en darlington).

R53 est une résistance double : elle constitue ce qu'on nomme les résistance de charge d'émetteur. Elles sont très utiles pour diverses raison et en particulier pour rattraper les différence de gain entre Q15 et Q17, ces deux transistors forment une paire complémentaire et sont présentés comme tel par le fabriquant, ils ont donc des gain (Hfe) très proches, mais du fait des technologie de fabrication des semi-conducteurs on ne peut garantir un gain absolument identique. Plutôt que de réaliser un appairage fastidieux, on utilise des résistances d'émetteur... L'appairage à ce niveau n'a donc pas de sens dès-lors qu'on utilise des paires complémentaires.

Le réseau L1 R55 et les condo et R57 forment un ensemble qui limite la réponse en fréquence de l'ampli et surtout empêche le bouclage sur lui-même de l'amplificateur pour des HF parasites.

Les deux résistance entourées en bleu sont des résistances fusibles : elles claquent si la tension envoyée en entrée est trop forte induisant un courant de base des driver trop élevé et dangereux pour les transistors de sortie Q15 et Q17.

Les deux diodes entourée en oragnge ne sont pas des diode sde polarisation, mais de protection : elles se mettent à conduire pour une tension entre les bases de Q11 et Q13 trop élevée, limitant ainsi le gain de l'étage de sortie, il s'agit là aussi d'une protection (en particulier contre l'écrêtage).

2°) Problème à la réception :

Le relais de protection ne "monte" pas, une voie est muette avec un offset très important.

3°) Recherche des causes et dépannage :

Q15 est HS, le driver Q11 aussi et les résistances fusibles... aussi ! Dans un cas le claquage de la résistance fusible a sauvé l'étage de sortie (Q17, Q13), mais pas dans l'autre (trop tard...).

il est intéressant d'illustrer ici la limite des testeurs multifonction à 10 euros :

Q15 était testé HS, mais Q11 était testé BON !!!

Test de Q11 : reconnu comme un NPN OK.

En réalité ce transistor était HS !!!

Q11 en test sur l'OX720 en fonction test de composant.

Si Q11 avait été OK on aurait dû avoir à l'écran la figure ci-dessous :

a) Démontage :

Le gros transfo torique est relié par connecteurs donc est très facile à ôter ! Les radiateurs s'enlèvent facilement.

De façon à faire un ensemble aussi compact que possible, toute la partie amplification est constituée par deux petits PCB montés à la verticale. Le remplacement des composants HS se fait facilement.

Ci-dessus on remarque un composant bizarre avec deux fils blancs au dessus du PCB ; c'est la diode D11 : elle est reliée thermiquement au radiateur de façon à limiter la polarisation (le bias) en fonction de la température des transistors de puissance de l'étage final. On a ainsi un asservissement très performant qui évite l'emballement thermique !

Ci-dessus les deux transistors de puissance et la diode de compensation thermique du bias remontés.

On a profité de la réparation pour changer les condo électrolytiques de faible valeur. Sur le PCB vertical on voit bien le connecteur d'arrivée de signal (à gauche), et les deux résistances ajustables : une pour l'offset et l'autre pour le bias. On voit également bien la double résistance de puissance des émetteurs et la self du Zobel en dessous.

Une fois remontés les deux radiateurs et le transfo, il reste la face arrière. On voit là aussi que c'est bien fait puisque tout est relié par connecteur !

L'ensemble remonté à l'exception de la façade.

On aperçoit le relais de protection juste à gauche du connecteur des fils du transfo.

A l'avant on voit bien le bargraph de niveau avec les LED rectangulaires rouges, les deux poussoirs de sélection HP et le jack pour casque.

Appareil fini et en essai.

4°) Essais et mesures :

a) Puissance max à l'écrêtage :

On est à 45 W Continuous Sinus Average Power (le WRMS n'ont pas vraiment de signification physique).

C'est dans les clous par rapport à ce que donne le fabriquant.

b) DHT et SNR :

A 45 WCSAP : DHT : 0,05% SNR : 111 dB.

A 10 WCSAP : DHT : 0,05% SNR : 109 dB

On est légèrement moins bon que les caractéristiques constructeur, mais vraiment pas loin !

c) BP :

La BP est pas extraordinaire il faut bien être honnête, avec une remontée assez forte dans les graves...

5°) Bilan :

Petit ampli de puissance très compact, bien fabriqué, excellente DHT, BP un peu limite, mais ça reste du bon petit matériel.

6°) Satut :

A vendre.