Circuit d'amplification du subwoofer :moyen tout compris pour une meilleure qualité sonore

Vous cherchez un moyen d'obtenir un son de basse silencieux et de haute qualité ? Ce qu'il vous faut, c'est un circuit amplificateur de subwoofer. Non seulement il est compact mais aussi peu coûteux à construire. De plus, il peut servir durablement vos gadgets ou systèmes.

Un pilote de subwoofer

Source ; Wikipédia

Aujourd'hui, nous allons concevoir un circuit subwoofer/amplificateur stéréo qui produit des signaux audio basse fréquence allant de 20Hz à 200Hz. De plus, la puissance de sortie sonore est de 100 W et il utilise une charge de haut-parleur de 4 ohms pour son fonctionnement.

1. Que sont les circuits d'amplification de subwoofer ?

Les circuits amplificateurs de subwoofer sont des haut-parleurs qui produisent des signaux audio basse fréquence. En d'autres termes, ils garantissent que la qualité des basses de votre haut-parleur augmente en amplifiant les signaux audio d'entrée. De même, ils éliminent toute distorsion harmonique.

Un exemple de subwoofer est le subwoofer passif. Il est alimenté par un amplificateur externe, mais il a également une conception de type boîtier de haut-parleur.

Un haut-parleur

Source ; Wikipédia

2. Principe du circuit d'amplification du subwoofer

Le principe d'un circuit amplificateur subwoofer consiste à amplifier les signaux audio de basses fréquences.

• Tout d'abord, l'amplificateur filtre le signal d'entrée audio pour éliminer les signaux haute fréquence.
• Ensuite, un amplificateur de tension amplifie les signaux basse fréquence.
• Par la suite, plusieurs configurations augmentent le signal de basse tension à un niveau nécessaire.
• Enfin, un transistor convertit la version amplifiée d'un son basse fréquence en signaux de puissance. Finalement, les signaux de puissance produisent des graves/fortes détonations et un minimum de bruit.

Conseil de pro

• Pour un meilleur couplage au volume d'air de la pièce et une meilleure efficacité, placez le haut-parleur du subwoofer dans un coin.
• De plus, utilisez des variantes de boîtier pour aider à réduire les besoins en puissance de l'amplificateur et à augmenter l'efficacité du lecteur de caisson de basses.
• Lorsque vous êtes sur une connexion personnelle, assurez-vous d'utiliser un antivirus pour analyser votre appareil afin de réduire les risques d'infection des appareils.

Amplificateur de caisson de basses de 100 watts

Schéma du circuit

Le schéma de circuit d'un amplificateur de subwoofer de 100 watts

Composants de circuit

Selon le schéma ci-dessus, nous pouvons voir que les composants nécessaires à la fabrication d'un circuit d'amplificateur stéréo de 100 watts incluent :

• Double alimentation – +/-30 V
• Q1 – 2N222A
• Q2, Q3 – TIP41
• Q4 – TIP147, PNP
• R1, R2 – 6K
• R3 – 130K
• R5 – 15K
• R6 – 3.2K
• R7 – 300 ohms
• R8 – 30 ohms
• R9, R10 – 3K
• D1, D2 – 1N4007
• C3, C5, C6 – 10 uF, électrolyte
• C4 – 1uF, électrolyte
• C1, C2 – 0,1 uF, électrolyte

Selon les composants, nous aurons des idées de sous-circuits d'amplificateur qui seront également utiles lors de votre projet d'amplificateur.

Conception du filtre audio

Pour la première conception, vous utiliserez un amplificateur opérationnel LM7332 pour construire un filtre passe-bas Sallen-Key.

Une topologie de filtre à clé de Sallen

Source ; Wikipédia

Supposons maintenant que la fréquence de coupure soit de 200 Hz et que le facteur de qualité soit de 0,707. De plus, prenons le nombre de pôles égal à un et les valeurs C1 et C2 égales à 0,1 uF.

Par conséquent, pour trouver une valeur similaire de R1 et R2, nous pouvons utiliser la formule ci-dessous en substituant des valeurs connues.

R1 =R2 =Q/(2*pi*fc*C2)

La valeur résultante pour chaque résistance est de 5,6 K. Cependant, nous nous contenterons de 6K pour R2 et R1 pour une meilleure précision.

Nous n'inclurons pas les résistances à la borne non inverseuse pour le filtre passe-bas réglable. C'est parce que nous voulons un filtre de gain en boucle fermée et non un filtre qui a un court-circuit à la borne de sortie.

Conception du préamplificateur

Dans une conception de préamplificateur, nous appliquerons le fonctionnement de classe A du transistor 2N222A.

(transistors)

Nous aurons en outre besoin d'une tension d'alimentation de 30V, d'une résistance de charge de 4 ohms et d'une puissance de sortie de 100W.

On peut avoir une tension de repos collecteur, la moitié de la tension d'alimentation (15V), et un courant de repos collecteur de 1mA. Ensuite, lors du calcul de la valeur de la résistance de charge, elle doit être égale à 15K.

R5 =(Vcc/2Icq)

Le courant de base est I_b =Icq/h_fe

Si nous remplaçons la valeur de AC gain/have dans la formule ci-dessus, le courant de base devrait être de 0,02 mA. De même, je_b ou le courant de polarisation est souvent dix fois le courant de base. Par conséquent, il totalise jusqu'à 0,2 mA.

De plus, la tension de l'émetteur/Ve, environ 12 % de la tension d'alimentation, est de 3,6 V. Vous pouvez maintenant obtenir la base Vb/tension en ajoutant 0,7 à Ve, soit 4,3V.

La formule ci-dessous aide à obtenir les valeurs de R4 et R3 ;

R3 =(Vcc – Vb) I_biais et R4 =Vb/ I_biais

Si nous remplaçons les valeurs, R4 sera 22K tandis que R3 sera 130K.

La résistance de la résistance de l'émetteur (Ve/Ie) est à 3,6 K, une valeur partagée par R7 et R6.

R7 agit comme la résistance de rétroaction, et il fonctionne pour diminuer l'effet de découplage de C4. Pour obtenir la valeur de R7 uniquement, on calcule les valeurs de gain et R5, soit 300 ohms. Par conséquent, la valeur R6 devient 3,2 K.

Enfin, la valeur de C4 est de 1 uF car la résistance de l'émetteur doit être supérieure à la réactance capacitive de C4.

Conception de l'amplificateur de puissance

L'amplificateur de puissance AB a un fonctionnement en mode classe AB qui utilise des transistors Darlington, à savoir TIP147 et TIP142. Par conséquent, les diodes de polarisation que vous sélectionnez doivent avoir des propriétés thermiques similaires à celles des transistors, c'est-à-dire 1N4007.

Une diode 1N4007

Source ; Wikimédia

3K pour la résistance R9 convient car le faible courant de polarisation nécessite une valeur de résistance de polarisation élevée. De plus, l'amplificateur de puissance reçoit une entrée à haute impédance de l'étage pilote. Ainsi, nous utiliserons le transistor de puissance TIP41 dans un fonctionnement en mode classe A.

La valeur de R8 est égale aux valeurs du courant de l'émetteur (0,5 A) et de la tension de l'émetteur (1/2 Vcc - 0,7). La valeur finale devient 28,6 ohms, mais dans ce cas, optez pour une résistance de 30 ohms.

La résistance d'amorçage R10 doit offrir une impédance élevée aux transistors TIP147 et TIP142. Par conséquent, 3K est recommandé.

Fonctionnement du circuit d'amplification du subwoofer

L'explication étape par étape donne les bases du fonctionnement d'un circuit d'amplificateur de subwoofer.

• Le filtre passe-bas Sallen-Key des conceptions ci-dessus filtre le signal audio. Seules les fréquences égales et inférieures à 200 Hz passent le filtre alors que le reste subit une filtration.
• L'entrée de Q1 à travers le transistor de couplage et C3 reçoit le signal basse fréquence. Puisque Q1 fonctionne en mode classe A, il améliorera la version du signal d'entrée audio à sa sortie.
• Ensuite, Q2 convertit le signal amplifié en un signal à haute impédance avant de le transmettre à un amplificateur de puissance de classe AB.
• TIP147 et TIP142 donnent un cycle complet du signal de sortie. Un transistor conduit pendant un demi-cycle négatif tandis que l'autre est pendant un demi-cycle positif.
• De plus, R13 et R11 réduisent les différences entre les transistors correspondants.
• Les diodes conservent une distorsion de croisement minimale.
• En fin de compte, le signal de sortie haute puissance fait fonctionner un subwoofer/haut-parleur avec une faible impédance, environ 4 ohms.

Applications du circuit d'amplificateur de subwoofer

Quelques applications d'un circuit d'amplificateur de subwoofer incluent ;

• Pour les applications sonores, vous les trouverez principalement dans des endroits comme les concerts, la musique de danse électronique ou les applications de système de renforcement. Même votre voiture, certains cinémas ou systèmes de cinéma maison ont l'un des circuits.

(un système de cinéma maison)

• Transmission longue portée au cas où vous voudriez puiser de l'énergie pour des antennes haut de gamme.
• Vous pouvez les utiliser comme amplificateurs de puissance pour les signaux de fréquence les plus basses.

Limites du circuit d'amplification du subwoofer

Ils comprennent;

• Tout d'abord, notre illustration de circuit est théorique, la sortie présentant parfois une distorsion comme dans les genres musicaux acoustiques.
• La polarisation peut également avoir des perturbations puisque le circuit de filtrage augmente parfois le niveau CC du signal audio.
• D'autres fois, le circuit ne peut pas éliminer les perturbations sonores comme les haut-parleurs conventionnels.
• Last but not least, l'efficacité du circuit diminue en raison des dispositifs linéaires qui provoquent une dissipation de puissance.

Conclusion

En résumé, un circuit amplificateur subwoofer est le moyen le plus sûr de créer un son basse fréquence. Notre article met en évidence les étapes à suivre pour obtenir une meilleure qualité d'application sonore. Cependant, si vous avez encore des questions ou avez besoin d'éclaircissements, contactez-nous et nous vous répondrons.