TPA3116
Texas Instruments forever
En 2008 le grand électronicien Texas Instruments a mis sur le marché des amplificateurs en Classe D, facile à implémenter et requérant peu de composants autour . Depuis, pléthore de petites machines aux performances plus qu'honorables sont disponibles pour amplifier et alimenter vos enceintes, à des tarifs ridicules.
Un sac à vomi sous votre siège
Les audiophiles ont longtemps vomis sur la classe D. Dans l'ordre des choses le meilleur amplificateur est un appareil à tubes. Il a plusieurs avantages tels que : le poids délirants, des taux de distorsions élevés, l'usure des tubes à changer régulièrement, la production de calories, la maintenance régulière, etc...
Les circuits intégrés (merci Jack) et les transistors inventés après la seconde guerre mondiale ont permis le développement des amplificateurs à transistors. Il n'ont que des inconvénients : ils sont beaucoup moins lourd que les amplis à tubes, ils consomment moins, leur taux de distorsion sont très faibles, ils chauffent moins. Ils ne présentent que peu d'intérêts pour les audiophiles purs et durs... Néanmoins les tubistes tolèrent l'amplification en Classe A qui permet de réduire le rendement, augmenter les calories dissipées et aussi le tarif.
Texas à mis au point la première radio à transistors en 1957. Jack Kilby a inventé le circuit intégré chez Texas en 1958...
Mais c'est au début des années 2000 que la société Tripath a mis au point la classe T (en vrai, c'était de la classe D) et a développé de nombreux produits, soit en direct, soit en tant que vendeur de composants pour Sony ou Audio Research. La classe D existait depuis un moment, par exemple pour l'alimentation de moteur électrique, mais pour l'audio il a fallu attendre le développement de composants suffisamment rapides. Après quelques années, Tripath a fait faillite (il y a avait quand même un petit problème) et Texas a racheté tous les brevets et les composants et a médité...
Résultats des courses
Texas a proposé des circuits pour l'amplification en Classe D avant 2010 dans une optique de puissance de 15 à 50W. La famille de circuit TPA disponible à ce moment se nomme 3116, 3118 et 3130. La puissance délivrée dépend de la tension d'alimentation et au mieux on dispose de 2x50W à 21V pour le 3116. La documentation se trouve ici.
A noter que chaque circuit peut fonctionner en mono, dans ce cas la puissance est doublée : 2 x TPA3116 à 21V proposent donc 2x100W (sur 4ohms) !
Points forts
Le circuit de Texas Instruments comporte quelques points forts :
- il est assez insensible à la qualité de l'alimentation,
- le rendement est élevé, environ 90%, ça veut dire que l'énergie consommée est transformée en énergie vers les HP et pas beacoup en chaleur
- en conséquence le TPA3116 ne chauffe pas
- sa mise en oeuvre ne requiert que quelques composants
- en conséquence le tarif est ridiculement bas
Taux de distorsion
Les premiers Tripath ont toujours été considérés honteux par les audiophiles en raison des taux de distorsion à 10%... Dans le graphique ci-dessous on voit le comportement THD + bruit (en stéréo) en 12V puis en 24V par rapport à la puissance de sortie (documentation Ti). C'est un point que l'on peut remarquer à l'écoute, le niveau sonore ne change pas en fonction de la tension d'alimentation, c'est le taux de distorsion qui change.
Ensuite, selon les enceintes (mais nous avons des enceintes modernes avec des rendements supérieurs à 90dB/1W et donc 1W de puissance c'est déjà un fort niveau sonore. C'est pour cela que la distorsion qui arrive à 30W ne doit pas être considérée comme rédhibitoire.
DIY AUDIO et les chinois
Texas Instruments propose des "kit" nommés EVM (Evaluation Module) aux industriels pour évaluer les composants. Comme pour les autres produits Texas a proposé une EVM pour le TPA. Il faut indiquer que Texas propose toutes les informations relatives à l'EVM, la liste des composants, le schéma : c'est un produit destiné aux autres industriels leur permettant de valider le produit pour leurs besoins.
.. Les petits gars du site DIYAudio se sont dit : pourquoi qu'on pourrait pas la faire la notre d'EVM, pour moins cher, avec un TPA, juste pour voir ce que ça donne ?
En quelques mois le projet a éclos et les premiers utilisateurs ont beaucoup aimé... Et comme les chinois lisent DIYAudio, ils ont vite produit des quantités de petits amplificateurs à base de TPA.
Sur Aliexpress vous pouvez trouver des Breeze Audio ou Weiljang audio (c'est la même chose) pour 15€, Nobsound, SMSL : de nombreuses marques sont présentes mais vendent peu ou prou la même chose. Vous pouvez aussi acheter les cartes sans la boite pour 10€ (pour "restaurer" une vieillerie, ce peut être très rigolo).
Il faudra utiliser un vieux chargeur d'ordinateur portable, entre 12 et 25V pour alimenter l'ampli. Si vous avez une carte avec deux TPA3116, alors vous avez 2*100W. Attention cependant, le machin ne fait pas de magie : avec un chargeur de 60W, vous sortirez au maximum 50W de l'amplificateur (le rendement est de 90% environ).
Vous pouvez aussi regarder les créations de Flea Watt qui sont inspirantes, tout ça pour dire qu'en résumé les TPA3116 et ses cousins sont partout (même sur la X400 que l'on adore).
Les bonnes cartes en main
Tout à commencé par curiosité. De beaux petits amplificateurs sur le site de Flea Watt et la mention du TPA3116D. Ensuite, DIYAudio et les fils sans fin consacrés aux nouveaux circuit de Texas, Audio Circle et quelques autres.
Combien coûte une carte ? En 2014, moins de 20€ chez Yuanjing dont la carte bleue était réputée. Assez rapidement ebay et Aliexpress ont été envahis par des copies, des copies de copies etc...
Des marques chinoises se sont faites les spécialistes du TPA3116 et en 2018 il est facile de trouver un amplificateur 2x100W de bonne qualité de restitution pour moins de 30€... Je propose à ceux qui en doutent de faire l'achat, parce qu'à ce tarif, il n'y a aucun risque : si ça ne vous plait pas, vous l'envoyez à Bob l'éponge caréééée à Bikini Bottom.
Si l'on doit essayer de qualifier la restitution, on peut mettre en avant quelques points :
- en règle générale le son est "propre" et très détaillé : cela signifie que l'on entend plein de petits détails et qu'ils sont faciles à entendre parce qu'ils ne sont pas noyés dans le bruit de fond
- la bande passante est étendue et équilibrée, sans mettre un registre plus en avant qu'un autre
- la dynamique (les écarts entre les sons les plus faibles et les plus forts) est bonne, et en toute logique on constate une vraie différence dans ce domaine entre une version 2x50W et une version 2x100W
- fonctionne quelque que soit la courbe d'impédance des enceintes
J'ai bien du essayer une trentaine de cartes sans jamais en trouver une bien meilleure ou moins bonne qu'une autre, les résultats sont constants... J'ai même été très étonné par une carte à moins de 10€ 2x100W sur taobao en Chine (mais les mêmes sont disponibles sur Aliexpress).
Yuanjing Audio propose plusieurs cartes. J'en ai essayé deux avec grande satisfaction, la bleue et la rouge.
Un Breeze Audio à base de 2 TPA3116 aux résultats sonores très convaincants !
Une excellente carte 2x100W pour moins de 8€... A ce tarif, aucune excuse pour ne pas essayer !
Un petit SMSL à base de TPA3118D2
La carte d'évaluation de Texas, le module EVM (à 150€ environ, c'est trop cher, pour ce tarif prenez une TPA3255 présentée plus bas)
Une carte Sure Audio, reconnaissable entre mille grace à son dissipateur thermique. Elles ont très bonne réputation et le tarif est hyper raisonnable. Détails ici.
Tiré de DIYAUDIO voici un petit lot de cartes.
En haut à gauche nous avons la carte "EVM" de Texas Instruments.
YJ "stands for" Yuan Jing Audio : le constructeur offre un grand nombre de cartes différents... Dont la "bleue" qui est inspirée de "Denzz", un éminent membre de diyaudio.
Taobao est "le" site de vente par correspondance chinois, une sorte de mix entre Amazon, ebay et le bon coin.
Breeze Audio est un fabriquant de kit et de produits finis par chers.
Sur Amazon de quoi alimenter la carte, vous pouvez diminuer un peu la tension de sortie pour descendre à 21V
Et si vous bricolez un peu l'électronique vous pouvez acquérir une alimentation de laboratoire. En entrée de gamme chinois les tarifs sont ridiculement bas, ensuite une alimentation de laboratoire "européenne" calibrée etc devient vite hors de prix (1000€ pour un vrai truc de marque pour le laboratoire).
Et pourquoi pas une batterie plomb pour s'affranchir des impuretés du secteur à la mode audiophile ?
La suite logique
Si vous avez eu la patience de lire jusqu'ici, voilà de quoi vous récompenser. Texas a sorti les premiers TPA3116 qui se positionnait sur de la petite amplification audio, jusqu'à 2x50W. Je suis persuadé que Texas ne s'attendait pas à un tel succès. Cela à du donner des idées, et sur la lancée, Texas a proposé une série plus ambitieuse en terme de puissance et de qualité de restitution. La suite se nomme TPA3255 (et ses frères).
Si vous êtes en fond, je vous conseille de prendre une carte EVM chez Texas Instruments, directement. La carte EVM de chez Texas est le meilleur amplificateur audio que vous puissiez acheter : FONCEZ !
Et pour finir, je suis persuadé que ce que Texas propose, c'est une révolution. Souvenez-vous, on avait le tube, puis est venu le transistor. Maintenant c'est l'avènement de la classe D façon Texas. Ce qu'a fait Ti en 10 ans est extraordinaire... Et le plus impressionnant c'est quand on se rend compte que nous ne sommes qu'au début !
