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Un amplificateur pour carte son de PC de bureau

Qu'est-ce que c'est, à quoi ça sert?

Jadis, les cartes son de PC avaient un petit amplificateur incorporé, ce qui permettait de brancher directement dessus des petits hauts-parleurs ou bien un casque. C'était le cas par exemple sur ma vieille Sound Blaster 16 (incluse dans un PC acheté d'occasion, et datant sans doute de 1996). Curieusement, même à l'époque, il se vendait des hauts-parleurs amplifiés, conçus spécialement pour la Sound Blaster. Étonnant, car d'une part c'était absolument inutile, et d'autre part l'ampli incorporé sur la carte était bien meilleur que celui des hauts-parleurs!

Mais sur les PC plus récents, la situation est différente. Dans mon cas, je me retrouve avec une carte son incorporée dans un chipset (composant complexe avec plusieurs centaines de contacts, qui regroupe les fonctions d'un grand nombres de circuits précédemment séparés). Un tel composant est incapable de fournir la moindre puissance sur ses sorties, parfois même pas un casque!

Une solution consiste à brancher des hauts parleurs amplifiés, alimentés par piles ou par un bloc secteur, mais j'en possédais qui donnaient un son très mauvais. Une autre solution consiste à brancher le PC sur la chaîne, mais ça ne me convenait pas non plus. [mise à jour: aujourd'hui, vous avez peut-être une chaîne acceptant une entrée Bluetooth, le plus pratique sera alors d'utiliser le Bluetooth pour transmettre la musique, sans fil, vers la chaîne].

J'ai donc fait un petit ampli, de faible puissance, à mettre dans le PC, qui me permet de brancher des hauts-parleurs normaux, ou bien un casque, sans ampli extérieur, et donc sans piles ni transformateur.

Mise à jour septembre 2004: désespéré par la qualité du Chipset intégré Via (en particulier en acquistion, avec des passages à 0 pendant plusieurs échantillons d'affilée!), j'ai réinstallé une vieille carte Sound Blaster 16 Vibra sur bus ISA. Celle-ci dispose d'un petit ampli intégré (encore moins puissant que celui que je décris ici, mais pour mon usage personnel c'est suffisant), et j'en ai été très satisfait, j'ai donc cessé d'utilisé mon amplificateur de carte son décrit dans cette page. Plus tard, j'ai remplacé le PC de bureau par un PC portable, ne permettant pas l'ajout d'un tel circuit.

Difficulté

Il faut savoir reconnaître les composants électroniques, savoir manier le fer à souder d'une façon normale, et pour le reste avec les talents normaux de n'importe quel bricoleur.

Le schéma

Explications

Les principales difficultés de ce montage sont les suivantes:

il doit fonctionner avec une alimentation asymétrique (les alims -5V et -12V sont trop peu puissantes pour les utiliser sur un ampli)
même l'alim 12V n'est pas extrêmement puissante (le fabricant de ma carte mère m'autorise à tirer 1A sur le connecteur "Front audio"), ce qui empêche de construire un ampli de type Hi-Fi. Mais comme on m'a fait remarqué, on pourrait tirer directement le 12V de l'alim PC, ça c'est nettement plus puissant. Bon, pour mes petits hauts-parleurs, 1W est plus que suffisant: ne croyez pas les pubs "HP 150W", c'est strictement impossible sur des hauts-parleurs minuscules.
l'environnement des PC est très parasité, et il faut donc choisir une conception qui réduit au minimum les boucles de masse (le fait que tout soit asymétrique empêchant de les supprimer totalement)

J'ai utilisé un composant KA2209 de chez Samsung, qui est fourni en boîtier DIP à 8 pattes. C'est un circuit conçu pour des radios portables ou autres. Sachez juste qu'il n'est pas vraiment conçu pour être alimenté en 12V: la datasheet indique "1.8 à 9V", mais comme dans les "absolute maximum ratings", c'est 15V qui est indiqué, j'ai un peu poussé. D'autre part, le KA2209 est conçu pour remplacer le TDA2822 de ST, qui lui annonce fonctionner de 3 à 15V.

Mais c'est juste une question de disponibilité qui m'a fait choisir le KA2209. Si vous trouvez le TDA2822, je vous conseille plutôt ce choix: c'est un composant en boîtier DIP à 16 pattes, dont 4 qui contribuent au refroidissement. Voici le brochage (je mets entre parenthèses le numéro de broches du KA2209, pour comparer au schéma:

sortie 1 (1): broche 6
entrée + 1 (7): broche 1
entrée - 1 (8): broche 3
sortie 2 (3): broche 11
entrée + 2 (6): broche 16
entrée - 2 (5): broche 14
alimentation positive (2): broche 8
masse (4): broches 4,5,12,13: ces broches servent au refroidissement du circuit, il faut donc essayer de les connecter à une zone de cuivre sur le circuit, ou à la limite d'y souder un petit radiateur.
non connectées: broches 2,7,9,10,15

Un autre choix possible est le TEA2025, également chez ST. Je suppose que ça s'utilise à peu près de la même façon, mais je n'ai pas vérifié.

J'ai quand même fait quelques modifications par rapport schéma proposé par le constructeur, à savoir:

Le diviseur à l'entrée: indispensable, sinon la sortie serait saturée. Les KA2209 et TDA2822 ont un gain de 40dB (soit x100 en tension). Grâce à un double potentiomètre je règle le niveau d'entrée de 0 à 1/10e de la sortie de la carte son. Je conseille très fortement le potentiomètre logarithmique, comme à chaque fois qu'on veut règler un volume en audio. Ce potentiomètre n'a sans doute pas besoin d'être accessible une fois le système installé: vous ferez quelques essais pour trouver la position la meilleure, puis en utilisation normale vous ne règlerez le volume qu'avec le mixer de la carte son.
La connection des masses: je ne relie pas les masses entre elles, pour éviter le maximum de parasitage. Entre la carte son et l'amplificateur, deux câbles blindés envoient les signaux d'entrée, mais chacun avec sa propre masse. Ca marche parfaitement, bien que les notes d'application ne suggèrent pas du tout cette connection.
Les condensateurs de sorties: Samsung indique 470µF, ST indique 1000µF. N'hésitez pas à mettre plus, ça améliorera les basses d'autant (c'est un point clé pour les amplis à alimentation asymétrique). Personnellement, j'ai mis des condos de 2200µF...
Le condensateur de filtrage de l'alimentation: ST indique seulement 10µF, ce qui semble faible. Suivez plutôt Samsung qui indique 100µF. On peut toujours mettre plus.

Précautions

Faites attention à la polarité des condensateurs chimiques! Prendre des condensateurs chimiques d'au moins 16V (on peut prendre plus).

Ne pas brancher ce montage quand le PC est allumé, parce que ce condensateur risquerait de faire chuter le 12V pendant un bref instant (or le 12V peut être utilisé par les disques durs).

Le circuit RC à la sortie (0.1µF, 4.7 ohms) est indispensable à la stabilité du montage si on branche une charge à haute impédance (par exemple un casque).

Réalisation

Le plus délicat n'est pas le circuit lui-même, qui est très simple, et se fait très facilement sur une plaquette d'expérimentation (j'ai pris le modèle à pastilles, qui m'a semblé plus pratique que le modèle à bandes pour ce montage). Le circuit intégré ayant sa contre-réaction intégrée, le câblage n'est pas difficile comme c'est souvent le cas dans les amplificateurs. Il y juste quelques précautions à prendre, à titre préventif:

réduire au minimum la distance des connections entre le potentiomètre et les pattes d'entrée du circuit intégré
réduire autant que possible la distance entre les sortie du circuit intégré et le circuit RC
éviter que les sorties ne passent trop proche des entrées, pour éviter des effets d'oscillation (ou "d'accrochage").

Du point de vue mécanique, j'ai procédé de la façon suivante: j'ai pris une de ces équerres qui servent à boucher un port d'extension quand on a retiré une carte d'extension (PCI Express, PCI, ISA...). J'ai percé un trou de 6mm pour y fixer une prise Jack 3mm stéréo, qui est la sortie du montage. Puis j'ai percé deux petits trous, pour y fixer deux petits équerres de 1cm de côté (que j'ai fabriquées justement à partir de la tôle qui fermait le port d'extension de mon PC avant qu'on y mette quelque chose), et sur ces équerres j'ai fixé une plaquette d'expérimentation à pastilles de 10cm par 5cm environ (pour avoir de la place). J'ai placé les gros condensateurs des sorties horizontalement pour que l'ensemble n'occupe pas plus de place qu'une carte d'extension. Bien entendu, on peut placer cet ampli n'importe où, et pas forcément en face d'un connecteur de carte d'extension. Je n'ai pas eu à faire de trou pour le potentiomètre, car il n'est pas accessible de l'extérieur (mais on tombe tout de suite dessus quand on ouvre le PC, ce qui permet d'ajuster facilement le volume).

Le plus délicat est de relier les entrées et l'alimentation.:

[mise à jour] Pour l'alimentation, un moyen simple est de se brancher directement sur l'alimentation du PC, qui a probablement des connecteurs inutilisés. Les couleurs sont standardisées, vous trouverez donc le 0V sur les fils noirs, et le +12V sur les fils jaunes. Il vous suffit d'un seul fil pour chaque tension.
Consultez la documentation de votre carte mère si vous l'avez: pour ma part, j'avais trouvé le 0 et +12V, ainsi que les signaux d'entrée, sur un connecteur nommé "Front panel audio connector", de type HE10 à 18 pattes (c'est-à-dire 2 rangées de 9 picots, avec des espacements de 2.54mm), dont les broches 1 à 7 me fournissent les signaux suivants: sortie ligne droite, sortie ligne gauche, masse sortie ligne, masse sortie ligne, masse alim, masse alim, alim +12V, et la broche 8 qui est coupée permet de faire un détrompeur efficace.
Je suis parti d'un connecteur HE10 d'un vieux PC (comme ceux de la nappe du lecteur de disquettes, à l'époque tout le monde avait ça en stock), que j'ai coupé pour ne garder que 8 fils, et dont j'ai bouché le 8e trou pour faire un détrompeur. J'ai ensuite coupé les 4 fils correspondants aux sorties ligne à 1cm du connecteur pour y souder les fils blindés (utilisez de la gaine thermo-rétractable, c'est la seule manière de souder proprement les câbles blindés). Et j'ai gardé les 3 fils d'alim en repèrant le +12V en rouge. Pour que l'ensemble ne bouge pas, j'ai bloqué le paquet aux deux bouts avec un manchon de grosse gaine thermorétractable. Enfin, j'ai plaqué le paquet de câbles sur la plaque d'expérimentation avec des fils de cuivre soudés pour être sûr que mon montage ne bouge pas quand on remue les câbles (je pense que c'est utile car vu la quantité de câbles qu'il y a dans un PC, on risque de tirer n'importe quel câble dès qu'on veut, par exemple, changer un disque dur).

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