L'amplificateur est conçu pour des haut parleurs de 8Ω ou plus (les transistors de puissance sont limités à 1.5A).

Nous avons un étage comparateur avec deux 2N2222A, le gain total est établi à 22X (la contre réaction est donc très importante en comparaison d'un ampli à lampes).

Les deux transistors du comparateur doivent être pairés pour un courant de 0.7mA. Ces transistors peuvent avoir un gain en courant de 35 à 250. Le courant de base doit dont être de 200µA à 28µA, soit une chute de tension de 4.4V à 0.62V (normalement la chute de tension est de 0.15V). S'il n'est pas possible d'arriver à une tension de 0V en sortie (il faut une tension identique de 0.3V sur les résistance de 68Ω), il faut ajouter un ajustable multitour de 250kΩ avec 2.2MΩ vers le positif et le négatif, le curseur est à brancher à la base du transistor où arrive le feedback.

L'étage d'attaque est un 2N2907A, le courant est de 5.5mA. La chute de tension correcte pour l'étage de puissance est réalisé par 3 diodes au silicium, provoquant une chute de tension d'environ 1.9V.

L'étage de sortie est double, avec d'abord une paire de 2N2219 (NPN) et 2N2905 (PNP) avec des résistances d'émetteur de 68Ω (portées plus tard à 33Ω après analyse des images d'oscilloscope). Ces transistors sont équipés d'un petit refroidisseur (la dissipation de chaque transistor est inférieure à 1W). Le premier étage de puissance travaille en permanence en classe A jusqu'à une puissance audio d'environ 70mW, à partir de cette puissance l'étage final entre en conduction (BD139 (NPN) et BD140 (PNP) et aide à fournir le courant pour le haut parleur.

Un avantage c'est qu'il n'y a pas de réglage du courant de repos nécessaire: que le courant soit de 5 ou de 10mA dans le premier étage de puissance ne joue pas un role important. La dissipation maximale de cet étage est limité à un peu plus de 200mW. Ces deux transistors ne vont donc pas chauffer, ce qui pourrait modifier le courant de repos.

Le second étage de puissance est hors conduction au repos. Même chaud, le courant retombe à zéro quand l'amplitude du signal devient faible. La dissipation maximale dans ces transistors est de 4W, il ne faut pas faire de mesures de puissance continue avec ces refroidisseurs, ils sont trop petits pour une telle dissipation. Les transistors ne chauffent pratiquement pas en utilisation normale.

Les deux diodes dans l'alimentation (sur la ligne commune du transfo d'alimentation) sont recommandées pour un fonctionnement optimal. Tant que l'amplificateur fonctionne en mode équilibré, il n'y a pas de courant qui circule dans ces diodes (la consommation sur la ligne positive est identique à celle sur la ligne négative). En cas de fonctionnement non équilibré (composante continue ou transistor défectueux) une des deux diode se met en conduction une fois que le seuil dépasse 0.7V. Normalement une composante continue est bloquée par le condensateur à l'entrée (le seul condensateur sur le chemin audio).

Ce circuit permet d'utiliser différents types de transistors de puissance qui ne doivent même pas être pairés.

Comme avec pratiquement tous les amplificateurs push pull une configuration quasi-complémentaire (Sziklai) est possible, mais n'a pas été testée ici.

C'est une configuration qui peut être utilisée si vous n'avez que des transistors de puissance NPN.

Les deux transistors (driver et transistor de puissance en configuration normale et sziklai) sont assimilés à un seul transistor darlington. Dans le schéma ici, les deux transistors de puissance sont remplacés par 4 transistors.

Compensation HF

C'est un amplificateur qu'il faut vraiment construire pièce par pièce. Commencez par un condensateur de 1nF entre la base du 2N2907 et la sortie. Finalement j'ai également dû mettre un filtre en sortie (0.47µF et 15Ω en sortie) pour avoir un fonctionnement stable avec tous les haut parleurs.

Image d'oscilloscope

Même avec des valeurs incorrectes ce type de déformation ne s'entend pratiquement pas: à volume moyen ou fort il est noyé par le message sonore et à faible volume (quand la distorsion de croisement s'entend le plus fort) il n'est pas présent car l'ampli travaille alors en classe A.

La sensibilité de l'ampli est de 500mV pour la puissance nominale de 10W (premier montage) et 15W avec le remplacement des transistors de puissance.

Remplacement des transistors de puissance

Les transistors de sortie ont finalement été remplacés par des transistors IBM type 357 et type 369, ce sont des transistors au format TO3 qui peuvent dissiper une puissance plus élevée. A cette époque IBM faisait fabriquer ses transistors pour ses ordinateurs et office products (appareils de bureau). C'était généralement des transistors standards (genre 2N222 et pour ce cas précis 2N3055 et 2N2955) mais qui avait reçu une nouvelle dénomination. Il n'y avait que les ingénieurs et électroniciens chez IBM qui avaient accès aux caractéristiques (mais sans avoir de tableau d'équivalence).

La dernière image à droite montre l'ampli monobloc avec en haut l'alimentation et en bas le préampli et le premier étage de sortie (attaque des transistors IBM) L'ampli produit une puissance de 10W environ. On ne remarque pas le passage de la première série de transistors à la seconde quand on augmente la puissance.

L'alimentation est de 2 X 12V (25VA) qui produisent +18V et -18V au repos. La partie alimentation est maintenant la partie la plus faible de l'ampli, mais 10W, c'est amplement suffisant pour une utilisation domestique.

La linéarité peut-être moins bonne des transistors IBM ne semble pas être importante, car les transistors ne fonctionnent que quand la puissance de l'ampli est plus élevée. Ce type de circuit semble bien éliminer les distorsions.

Mes amplificateurs à lampes fonctionnaient tous parfaitement du premier coup. Pour un amplificateur à transistors, j'ai du chipoter à gauche et à droite. Alors que les amplificateurs à lampes ont besoin d'un transfo de sortie pour adapter l'impédance (ce transfo peut produire un déphasage qui engendre des oscillations parasites) il est plus facile d'avoir un ampli à lampes qui a un fonctionnement parfaitement stable.