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EDITO - NEWS




Edito technique pour fêter le Germanium !
Depuis l'arrivée du transistor en 1948, force est de constater que la paix n'existe plus entre ses utilisateurs et les inconditionnels du tube.
Cependant, il est bon de valider jusqu'aux écoutes ce que peut nous apporter le transistor en termes de musicalité.
Bien que certains frémissent déjà rien qu'à lire cette affirmation, attardons-nous sur les premiers amplificateurs à transistors, notamment ceux de la marque PHILIPS qui semble avoir été oubliée par bon nombre d'audiophiles ...
Rappelons que le co-inventeur du CD est aussi à l'origine d'éminents brevets et technologies liés à la radio, télévision, aux tubes et aux transistors, notamment la mise en fabrication industrielle et fiabilisée de ces derniers dès le milieu des années 50.

Intéressons-nous dans ce qui suit à un bel amplifcateur fort diffusé au début des années 70, le PHILIPS RH 590 :



Cet amplificateur est le successeur des types 923 (tout Germanium) et 943 (mixte) et présente plusieurs particularités fort intéressantes, tant dans sa conception (schéma) que dans sa technologie.

Les caractéristiques principales du constructeur sont les suivantes :



Certes, ses performances au niveau puissance et de distorsion qui frôle le % peuvent paraître totalement dépassées : il n'en n'est rien !

Pour mieux comprendre ce qui nous fait éprouver de l'émotion musicale à l'écoute de cet amplificateur, intéressons-nous au schéma et à sa composition.

L'amplificateur est équipé de 20 transistors fabriqués par Valvo (PHILIPS Allemagne), mais surtout les choix sont faits sur deux technologies encore présentes simultanément à l'époque et dont l'une va disparaître quelques années plus tard : la coexistence dans cet amplificateur de transistors au Germanium et d'autres au Silicium, récemment mis au point au niveau industriel.
L'avantage du Silicium permettra les montées en puissance et en fréquence, ainsi qu'une bonne répétabilité entre lots de fabrication, des tolérances plus facilement maitrisables et plus serrées sur le gain, un niveau de bruit inférieur par rapport à la technologie Germanium.

Mais revenons à notre amplificateur.

Côté alimentations, les différentes tensions amplificateur et préamplificateur sont délivrées par un transformateur classique en EI, avec écran de blindage entre les enroulements primaires et secondaires.



Le redressement de 40 V pour chaque amplificateur de puissance est commun, avec 4 diodes en pont type BY126, référence également très usitée à cette époque.
Deux condensateurs de valeur respectable (390 nF) éliminent les pics de commutation sur l'alternance positive et assurent un filtrage haute fréquence et parasites secteur aux bornes du secondaire.
Après filtrage proncipal par un unique condensateur de 4000 µF, la protection se fait par simples fusibles de 1.25 A en cas de surcharge ou défaut sur chaque voie d'amplificateur.
Une première particularité réside dans l'alimentation séparée de la partie préamplification et surtout un redressement mono alternance, anti audiophile et anti marketing électronique, à l'opposé du filtrage excessif que l'on trouve dans tant d'amplificateurs anémiques récents et dont on nous rabat l'opulence des capacités en même temps que les oreilles.
La cellule de filtrage est très simple mais très efficace, les différents réseaux RC conduisent à la distribution des tensions nécessaires en chaque point du préamplificateur et à l'élimination des résidus du filtrage mono alternance.
Bien que cette configuration ne soit pas la meilleure au niveau théorique en termes d'ondulation résiduelle, elle offre un niveau de qualité audio très supérieur par rapport à une stabilisation / régulation série, qui elle vient apporter un niveau de bruit supplémentaire en 1/f, avec d'autres perturbations possibles en accrochage HF et réponse impulsionnelle.
Nous avons ici un simple filtrage RC série pour les étages sensibles.
A contrario, ces étages doivent être parfaitement conçus en termes de réjection de bruit d'alimentation.
Les ingénieurs de chez Philips n'ont donc pas choisi un prélèvement issu de la tension principale pour alimenter les étages de préamplification, via une régulation et stabilisation intermédiaires, mais bien une alimentation séparée, non régulée :
nous sommes ici à l'opposé de ce que l'on trouve dans 99,9% des amplificateurs récents !

Poursuivons l'analyse du schèma depuis les entrées, en omettant la partie préamplification phono RIAA spécifique.



Le signal, après le sélecteur d'entrées, attaque le seul étage d'amplification haut niveau composé d'un transistor au silicium NPN type BC149, suivi d'un étage avec transistor au Germanium PNP, type AC126 (anciennement OC75).
L'impédance d'entrée est grande, supérieure à 200 KOhms et permet un premier réglage de balance, avant l'attaque du potentiomètre général de volume à prise intermédiaire pour une correction physiologique automatique à bas niveau d'écoute (Loudness).
L'impédance d'entrée très élevée, contraire aux choix techniques d'aujourd'hui, est plus à l'image des valeurs que l'on retrouve sur un préamplificateur à tubes !
Autre particularité délibérée : seules les notes graves sont ici relevées sur la plage active du Loudness.
La phase est donc maintenue sur la partie la plus sensible du spectre audio (médium-aigue), conduisant à une stabilité inconditionnelle de l'image stéréo, sans aucune déformation, ni accentuation désagrable, classique à ce genre de principe.

La stabilisation de fonctionnement en continu (+ thermique) est assurée par une résistance de contre réaction de 15KOhms et l'association NPN-PNP permet une liaison directe astucieuse, avec l'emploi d'un transistor silicium en entrée pour des raisons de bruit et de régularité du gain (Hfe), un transistor Germanium en sortie pour dimminuer l'impédance.
A noter que dans ses premiers amplificateurs tout Germanium, PHILIPS triait en bruit et en gain les transistors, les centrages des process de fabrication ne pouvant assurer une tolérance faible dans chacun de ces cas.

C'est ensuite une cellule passive de correction de tonalité (graves + aigues) qui intervient :



La encore, le concept pseudo musical et artificiel du "fil droit avec du gain" est bani du schéma et la correction de tonalité très efficace sur les graves (50Hz) et les aigues (10 KHz) est purement passive.
Cette correction, contrairement à celle utilisée classiquement dans nombres d'amplificateurs à tubes ou à transistors, type Baxandall, évite toute contre-réaction sur cet étage et offre une transparence et un respect des timbres sans égal.
De nombreux constructeurs l'ont utilisée à cette fin : Mac Intosh, Scott, fisher, Sansui - sur leurs premiers amplificateurs, ...
Les condensateurs sont à film et céramique et choisis pour leur transparence.
On note même une inductance série en tête (S434) pour assurer le filtrage "Scratch" (filtre passe-bas, aigues > 8KHz) : élément trop cher pour être trouvé sur les préamplificateurs d'aujourd'hui et même de l'époque, à tubes ou à transistors, où une simple cellule RC faisait l'affaire.
Ceci au détriment d'une efficacité à 12dB / octave dans le cas de notre amplificateur.

Amplifcation de puissance :



Les deux premiers transistors d'amplification en "tension" sont au silicium, en liaison directe, alors que le germanium est dédié à la partie "courant", drivers et puissance.
On trouve à l'entrée un circuit type "bootstrap" qui permet d'augmenter fortement l'impédance d'entrée :
les valeurs des condensateurs de liaison audio sont ainsi de nouveau très faibles (# 300 nF) et permettent un choix dans des valeurs film ou polypropylène, technologie beaucoup plus transparente et fiable dans le temps que les condensateurs chimiques de nos "chers" amplis actuels !
Le fitre passe-haut, type "anti rumble", est assuré à ce niveau de manière très astucieuse, par commutation utilisant la contre-réaction du premier étage via R623, associée à la mise en série d'un condensateur de très faible valeur : C487 - 33nF.
Il en est de même avec l'ensemble C489 - R619, la dernière cellule étant naturellement constituée par C491 - R629.
La pente d'atténuation atteint donc une valeur élevée, 18dB / octave, sans affecter les fréquences graves à la fin de la première octave.
Le "vrai" condensateur de liaison audio, C491 - 270 nF, est par ailleurs partiellement découplé en fonctionnement normal par la résistance R619 dans la boucle de contre-réaction, cette dernière est donc active et aussi appliquée AVANT ce même condensateur.
Sa réactance est ainsi diminuée, la boucle participant à l'augmentation de l'impédance d'entrée de l'étage et à l'affranchissement virtuel du condensateur (transparence audio).
La polarisation de l'ensemble de l'amplificateur est assurée dès ce premier étage par le réseau de résistances R625-627-629-631.
Le condensateur chimique de forte valeur C497 (100µF) limite le "cloc" dans les haut-parleurs à la mise sous tension de l'amplificateur, assure un dernier filtrage efficace de la tension d'alimentation, ainsi qu'une insensibilité partielle à ses fluctuations (constante de temps d'environ 3 secondes).
La boucle de contre-réaction en continu par R635 assure la stabilité de fonctionnement complet de l'amplificateur : tension fixe du point milieu pour obtenir une distorsion symétrique des alternances positives et négatives.

Détaillons maintenant la suite des étages jusqu'à la sortie haut-parleur :



Le collecteur du transistor TS 411 (BC 177A) est relié au positif de l'alimentation via un réseau de résistances, intégrant R643 pour le réglage du BIAS, courant de repos des transistors finaux et permettant leur polarisation au delà du cut-off pour annuler la distorsion de croisement.
A l'intérieur de ce réseau, on trouve deux résistances de compensation thermique, à coefficient de température négatif (CTN), R641 et R647, qui viennent donc compenser la dérive en température et assurent le retour au courant de repos nominal après échauffement.
Ces thermistances ne sont nullement accollées au radiateur principal, comme c'est le cas aujourd'hui, avec une compensation thermique "active" par transistor dont on vient utiliser la courbe de variation de courant en température.
La compensation par ce réseau purement résistif est très largement efficace et correspond à une compensation typique "passive", très utilisée et poussée à un réseau du 3ème ordre dans les oscillateurs type TXCO (Temperature Compensated Crystal Oscillators).
Voyons également ce qui existe autour de ce dernier étage d'amplification en tension :
C503, monté sur le réseau ce contre-réaction évite les accrochages aux hautes fréquences,
de même pour le condensateur céramique C505 sur la contre-réaction purement audio, avec l'ensemble RC : R659 - C507.
C507 assure la compensation aux hautes fréquences de la boucle de contre-réaction, donc la stabilité globale de l'amplificateur aux hautes fréquences, donc la réponse en signal carré : temps de montée sans overshoot.
Viennent ensuite les transistors "drivers" TS413a et b, à symétrie complémentaire et assurant l'attaque en courant des transistors de puissance au germanium, type AD149.



Ces transistors, développés et introduits par PHILIPS en 1963 pour leurs amplificateurs, peuvent dissiper une puissance de 20W sous 30V avec 3.5A de courant collecteur et une fréquence de transition limitée à 500 KHz.
Nous sommes donc très loin des transistors actuels pouvant tenir 250V et plus de 15A, avec une bande passante annoncée pour certains amplis audio du MHz !
Les limitations des transistors au Germanium sont ici flagrantes : faible tenue en tension, en courant, dérive thermique, faible gain, bruit en 1/f non négligeable, bande passante réduite par effet Miller (capacitif) ...
Alors pourquoi ? ... mais terminons notre description technique en remerciant tous ceux qui nous ont suivi jusqu'alors !
Les résistances de puissance R661 et R663 contribuent à un complément de polarisation des transistors finaux et symétrisent les courants de polarisation, les transistors AC127 et AC132, n'étant pas vraiment des compémentaires "purs" au niveau gain ...
La liaison avec le haut-parleur se fait par l'intermédiaire d'un condensateur en sortie de forte valeur (1800 µF), bloquant la composante continue et laissant uniquement passer le signal musical, depuis les très basses fréquences.
Là encore, nous sommes loin des concepts rencontrés dans les technologies modernes à transistors, avec un mode différentiel d'entrée et sans aucun condensateur de liaison en sortie.
Ce montage avec condensateur en sortie, très répandu, permet d'optimiser le nombre de composants actifs, bloque d'office la composante continue dans les haut-parleurs en cas de défaut sur l'amplificateur et évite l'emploi d'un relais de puissance toujours critique en termes de longévité et de passage important de courant (pouvoir de coupure, charbonnage des contacts, usure mécanique, ...).
Cec principe est utilisé à l'époque par nombre de constructeurs, avec parmi eux : MARANTZ, SANSUI, ESART, AUDIOTEC, GRUNDIG, SCOTT, ...


Premières écoutes sur notre système à très haut rendement (101 dB / W / 1m) :

D'office et sur tous les styles de musiques, c'est un naturel, une fluidité de bon aloi qui se dégage à l'écoute.
Les correcteurs de tonalité permettent d'obtenir des basses profondes malgré le condensateur en sortie et la faible possiblité en puissance sur les crêtes.
L'aigu est correct, avec de la matière sur le haut médium, mais il ne file pas très haut, en correspondance avec la bande passante limitée des transistors et les composants dans la boucle de contre-réaction.
Le médium est moins raffiné, manquant de nuances entre voix et instruments.
L'ensemble donne une qualité audio jamais agressive sur le haut-médium - aigu, avec un équilibre tonal très agréable lié à la technologie et au schéma.
Rapporté à l'époque, il s'agit d'une belle réussite au niveau engineergin et résultats d'écoute.

Comme nous ne sommes pas vraiment satisfaits par rapport aux possiblités offertes par le choix des composants et la technologie, il est nécessaire de limiter, voir d'éliminer ces défauts et optimiser cet amplificateur pour lui faire exprimer toutes ses qualités déjà calculées et très sûrement validées par l'écoute.

Sans changer les fondements de l'amplificateur, ni aucun des transistors, notre optimisation va consister à:
Modifier les alimentations, en conservant le principe et les valeurs des éléments de filtrage,
Modifier les fonctions inutiles à une écoute des sources actuelles (scratch, rumble),
Modifier les seuils et certaines charges, affectant ainsi positivement les points de fonctionnement des différents étages d'amplification,
Modifier la boucle de contre-réaction et apporter une bande passante dès la première octave et un médium-aigu plus aéré, avec le respect de la phase jusqu'à 20 KHz mimimum


Nouvelles écoutes :



Sur le disque "In Winter" de Katie Melua, les choeurs féminins de Géorgie ressortent enfin pleinement, avec de subtils détails sur le haut-médium : sifflantes très douces, très équilibrées, découvrant ainsi toute l'harmonie de ce choeur et les différentes tessitures.
L'expression des voix de femmes est installée sur une scène sonore très large.
La voix de Katie Melua n'est jamais transformée par rapport au mixage voulu, notamment sur la plage 10 "O Holy Night" où la proximité avec le micro est évidente : les plausives ne sont pas tronquées et ressortent parfaitement à l'écoute.
Les quelques saturations liées à la compression à tubes sont également reproduites, sans nuire à la sensualité de la chanteuse.



Sur le disque "Christmas Cookin'", dont la plupart des titres sont enregistrés en 1964, Jimmy Smith et son Hammond B3 sonnent magnifiquement.
On retrouve la profondeur des basses de l'instrument avec sa dynamique époustouflante. Rien ne vient masquer les saturations liés à la prise sur la cabine Leslie. Sur la plage 4 "The Christmas song", l'image stéréo est d'exception, avec l'ensemble des cuivres et la frappe des cymbales de Grady Tate possède une matière tout à fait palpable et réaliste. Le kick de batterie vient lui aussi taper avec force, sans jamais tomber dans l'outrance.
La dynamique de l'ensemble orchestral se prolonge sur la plage 9 "Baby, it's cold outside" où Wes Montgomery vient prendre le relais de Kenny Burrel à la guitare. Cette plage enregistrée en 1966, ne pardonne rien à un amplifcateur, avec une énergie présente aux extrémités de la bande audio, avec toujours Grady Tate à la batterie jusqu'aux percussions de Ray Baretto.



Plongeons maintenant dans un autre style, celui des oeuvres pour violoncelle, trop peu connues et diffusées par rapport à ses joyeuses opérettes. Sur la plage 5 "Introduction et valse mélancolique", le système ne doit pas souffrir de l'introduction orchestrale, de l'aération de la harpe et bien évidemment de l'émotion générée par Guido Schiefen au violoncelle.
La dynamique est à nouveau au rendez-vous et les timbres sont parfaitement respectés, avec une belle stabilité des pupitres.
Sur la plage 6 "Rêverie au bord de la mer", nous sommes effectivement transportés par le jeu émouvant de l'artiste et la capacité de l'amplificateur à nous faire rêver en devinant les mouvements de l'archet sur les cordes, la respiration de l'instrumentiste étant également présente sur les envolées lyriques. Le bois du violoncelle est physique et donne toute l'assise à la nuance des timbres.



Impossible de résister à ce disque d'exception tant par sa qualité vocale - Ella Fitzgerald et orchestrale - Nelson Riddle, que par sa qualité d'enregistrement par Verve en 1963. "The Jerome Kern Songbook", déjà enregistré par la sublime Margaret Whiting, prend ici une conotation très jazzy, avec une intonation qui nous replonge dans les orchestres américains de la fin des années 50. Rien "ne dépasse", tout est parfaitement huilé, presque mécanique, et pourtant Ella Fitzgerald nous entraîne dans un autre monde par la sensualité et la puissance de sa voix.
Le mixage réalisé par le grand ingénieur du son américain Val Valentin n'y est pas non plus pour rien et la masterisation réalisée par Verve à partir d'une numérisation 24 bit 96KHz est excellente.



Voici encore et toujours une prise et une gravure d'exception réalisée par TELARC, à partir de masters 20 bit.
Même si certains arrangements un peu lourds d'Erich Kunzel peuvent déranger les puristes de Verdi, cette réalisation pour orchestre seul n'en demeure pas moins d'exception. Ce CD est absolument impitoyable pour tout système, depuis le niveau d'infra grave (timbales) jusqu'à l'extrème aigu (triangle).
Les cuivres sont dynamiques et brillants. Les cordes sont magnifiques, violons, alti, violoncelles ne pardonnent rien sur un amplificateur anémique et détimbré.
L'image stéréo est grandiose, très aérée, et il n'existe aucune coupure basse puisque le bruit de fond du Music Hall de Cincinnati est parfaitement perceptible sur les pianissimi.
Il serait fastidieux de détailler l'ensemble des morceaux qui nous plonge dans toute la dynamique d'un orchestre symphonique, notamment plages 3, 10, 12, 18, 19.
Les filés des aigus et le soyeux des cordes sont notables sur les plages 4, 7, 11 et nous entrainent dans une émotion qui passe inaperçue sur d'autres disques, même en vinyle.
Un CD absolu pour jouir pleinement de toutes les caractéristiques du spectre audio, un CD impitoyable pour toute chaîne de reproduction musicale.


Vous l'avez compris, nous avons un petit (grand) faible pour cet amplificateur, qui remis à niveau vous permettra de partager avec nous quelques instants privilégiés où la technologie, bien qu'ancienne, s'efface enfin devant la musique.
Cet amplificateur est en écoute permanente dans nos locaux.


Alors une seule adresse pour vous rappeler vos émotions musicales et en distiller d'autres :

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Musicalement vôtre,

Laurent SCHWARTZ
Ingénieur Electronicien - Ingénieur du Son

L'Autre du Son

© AUDIO MUSICAE / Janvier 2017
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