Restauration Marantz 1040 vintage

Restauration Marantz 1040

Octobre 2008

amplificateur intégré vintage*

Le Marantz 1040 est un amplificateur intégré d'entrée de gamme commercialisé pour la première fois en 1974. Avec sa bouille sympathique il a connu un certain succès en raison de sa présentation plutôt réussie, voire assez luxueuse, de possibilités avancées pour ce type d'appareil (connectique, fonctions) et de ses qualités audio dans le droit fil de la philosophie de Marantz des années 70. Ecouté "dans son jus" (l'exemplaire présenté ici est strictement d'origine) il propose une restitution assez chaleureuse, à défaut d'être neutre vis à vis des standards actuels, et fait preuve d'une vivacité qui donne envie de pousser le volume. Le haut du spectre présente tout de même un caractère hifi et un registre extrême aigu à la tonalité légèrement "électronique", parfois un peu sale. Cependant, utilisé avec des enceintes de sensibilité courante un tel intégré n'a aucunement à rougir par rapport à des appareils actuels, bien que comme nous allons le voir il soit possible d'améliorer les choses. Marantz annonçait dans sa brochure les performances suivantes : réponse en fréquence 20Hz...20KHz +/-2dB, distorsion d'intermodulation : moins de 0,3% à la puissance nominale, les deux canaux en service, THD : 0,3%. Puissance continue sur 8ohms les deux canaux en service : 20 watts.

* vintage : mot venant de la langue anglaise dans laquelle il désigne la vendange. Très à la mode et utilisé jusqu'à plus soif (!!!) dans le microcosme de la hifi. Fait essentiellement monter le prix d'un appareil dès qu'il lui est accolé, à défaut d'en garantir une quelconque qualité audio. (http://fr.wikipedia.org/wiki/Vintage).

Relevé de quelques performances avant remise en état

Afin de vérifier le bien fondé de la remise en état envisagée et de quantifier les progrès que celle-ci est supposée procurer, j'ai procédé à quelques mesures de base sur cet appareil rigoureusement d'origine. La section phono n'est pas incluse car elle ne sera pas traitée lors de la restauration. Matériel de mesure : banc de charge résistif (4,7R 50W +100R en parallèle) et enceintes 8 ohms (HH SCOTT 180). Interface M_Audio USB Transit, Right Mark Audio Analyzer et sondes adéquates. L'amplificateur sera mesuré à nouveau après la fin des travaux.

Résultats

Il apparait que la THD (Total Harmonic Distorsion) est conforme, voire légèrement inférieure à ce qu'annonçait prudemment le constructeur (0,21% et 0,28%) et que la distorsion harmonique est très en dessous du chiffre de la brochure avec 0.02% pour 0,3% annoncé. La puissance disponible sur 8 ohms est un peu supérieure à 30 watts pour 20 annoncés. Il faut savoir qu'à l'époque la tendance de la plupart des constructeurs était d'annoncer des chiffres flatteurs, mais Marantz s'est toujours refusé à cette pratique, à l'instar de McIntosh et de quelques autres ténors de la HiFi. On remarque les performances nettement inférieures de la voie droite par rapport à la gauche.

photos avant le démontage

Approche générale et travaux envisagés

Il n'est pas prévu de modification du schéma d'origine, ou très peu significatives car ces travaux seront réalisés un peu dans l'esprit de la restauration automobile : on ne va pas faire un dragster avec ce petit intégré, il s'agira donc plutôt d'une remise aux spécifications tout en respectant sa conception. De plus, l'analyse de son schéma montre qu'il est parfaitement sain, classique et bien conçu avec des alimentations séparées pour les étages bas niveau et haut niveau. J'ai tout de même prévu de remplacer certains composants ayant une influence sur le résultat final. En effet, depuis 30 ans la technologie de la plupart des composants électroniques a fait des progrès importants et il serait dommage de ne pas en profiter. Cela s'impose d'autant plus comme une évidence que leur nombre est réduit et qu'ils sont tous d'accès facile. De plus il n'est pas interdit de penser que dans un appareil de cet âge certains condensateurs ont peut-être perdu de leurs performances initiales*. Le coût approximatif de la rénovation se situe autour d'une soixantaine d'euros, ce qui reste raisonnable.

* Chacun des condensateurs électrolytiques a été mesuré avec un capacimètre après son démontage : à une exception près AUCUN d'entre d'eux n'avait changé de valeur par rapport à celle inscrite sur son enveloppe. Cette seule mesure ne permet évidemment pas de juger de l'état de santé d'un tel composant, et ce n'est pas le seul paramètre qui justifie ou non son échange pour un neuf : la résistance série est bien plus importante par exemple, de plus le diélectrique doit posséder des performances en stabilité vis-à-vis de la température, et le courant de fuite ou la rigidité du diélectrique sont également déterminants. Mais cela montre que les propos du genre "après 20 ans les condos sont foutus" doivent être pris avec circonspection. On consultera utilement ce lien pour apréhender le problème dans tous ses aspects.

1 - Remplacements

Compte tenu de l'encadré ci-dessus l'objectif est de choisir chaque fois que possible des composants plus performants que ceux d'origine aux endroits critiques. Pour cela il est prévu dans cette restauration de changer :

tous les condensateurs électrochimiques des circuits bas niveau (préampli, correction de tonalité) ainsi que ceux du module d'amplification par des modèles à faible résistance série (low ESR) et à faible bruit.
les condensateurs de filtrage 4700µF/35V qui seront changés pour des 10.000µF/35V à Très Faible Résistance Série ELNA Tonerex. Ces capacités sont en série sur le trajet du signal de l'étage de sortie et doivent à ce titre présenter la plus faible résistance possible lorsque la fréquence du signal augmente, c'est capital pour la restitution du haut du spectre et c'est le point faible de la plupart des appareils de cet âge, non en raison du vieillissement des condensateurs mais des performances offertes par les électrolytiques de cette époque.
les condensateurs du bloc d'alimentation dédiés aux circuits bas niveau (préamplificateur, correcteurs de tonalité)
les diodes de redressement. D'origine ce sont d'antiques HITACHI U05 sous perle de verre. Elles seront remplacées par des diodes "Hyperfast - Soft Recovery" de chez Fairchild, des RHRP1560. A titre de comparaison, le temps de recouvrement inverse des Hitachi U05 est de 3 microsecondes alors qu'ils est inférieur à 30 nanosecondes pour les Hyperfast Fairchild, c'est à dire 100 fois plus rapides, sans parler du bruit généré par la technologie des diodes de cette époque...
toujours au niveau de l'alimentation, le composant marqué DS131b ressemblant à un régulateur est en fait un boitier contenant deux diodes montées en cathode commune. Leur technologie est très largement dépassée (bruit, temps de recouvrement) aussi on les remplacera avantageusement par deux diodes Hyperfast Soft Recovery STTH1R02 car ce redresseur alimente en 35 volts DC toute la partie bas niveau du Marantz 1040 : préampli, étage phono, correcteurs de tonalité. Il est donc primordial que le circuit redresseur soit le plus silencieux et rapide possible. Le format DO41 convient parfaitement.

2 - Réglages divers

Liste de fournitures

Préamplificateur et correction de tonalité

Emplacement	Origine	Remplacement
CE05,CE06	10µF/50V électrolyt.	ELNA Silmic II "RFS" 10µF 63V
CE03,CE04	4,7µF/25V électrolyt.	Elna Silmic II 4,7µF 35V
CE11,CE12	4,7µF/25V électrolyt.	Nichicon MUSE 4,7µF/50V
CE07,CE08	1µF/50V électrolyt.	Panasonic 1µF 63 V Série FC
CE13	100µF/50V électrolyt.	Philips (BC) C136 TFRS 100µF 50V
CE01,CE02	220nF/50V film	MKT 220nF 100V
CE9,CE10	4,7µF/25V électrolyt.	Elna Silmic II 4,7µF 35V

Module amplificateur

Emplacement	Origine	Remplacement
C701,C702	3,3µF/25V électrolyt.	Panasonic Série FC - 3,3µF 63V
*C717 ( erreur de sérigraphie)**	10µF/35V électrolyt.	Tantale goutte 10µF 35V
C709,C710	100µF/35V électrolyt.	Philips / BComponents C136 TFRS 100µF 50V
C711,C712	47µF/50V électrolyt.	Condo polarisé "RFS" 47µF 63V
C705,C706	47µF/16V électrolyt	Elna SILMICII 47µF 16V

* la référence C717 est sérigraphiée par erreur C705 sur la carte. Du coup C705 figure à deux endroits !

Groupe d'alimentation - Banc de filtrage

Emplacement	Origine	Remplacement
C803	330µF/63V électrolyt.	Philips / BComponents C136 470µF 63V
C804	220µF/63V électrolyt.	Philips / BComponents C136 220µF 63V
C805	100µF/50V électrolyt.	ELNA Silmic II "RFS" 100µF 63V
C806	220µF/50V électrolyt.	BComponents C135 220 µF 63V
H803,804,805,806	Diode U05B	Fairchild RHRP1560
C002,C003	4700µF/35V électrolyt.	ELNA Tonerex 10.000µF/35V
H802	DS131b (diodes U5 en boitier commun)	Hyperfast Soft Recovery STTH1R02 en boitier DO41

Et maintenant : action !

photos pendant démontage

1 - Module amplificateur

Après dessoudage des liaisons vers le préamplificateur et de l'alimentation symétrique 35V-0V-35V (repérer soigneusement le point d'arrivée de chaque fil en vous reportant aux photos si besoin) le module peut être déposé en retirant 4 vis. A cette époque déjà certains appareils étaient mieux conçus que la moyenne et les techniciens de SAV devaient sans doute remercier Marantz de la modularité des assemblages lors dés éventuelles interventions.

Retirer les vis qui maintiennent les deux varistors sur le dissipateur. Ces composants sont des références de courant (STV3H introuvables aujourd'hui). Après avoir enlevé les 6 vis qui la maintiennent sur ses équerres de montage la carte peut maintenant être séparée doucement du radiateur pour dégager l'accès aux liaisons vers les transistors de puissance.

Dessouder les fils reliant ceux-ci à la carte (repérage préalable) et les déposer ceux-ci : sans surprise on découvrira qu'après 35 ans le silicone utilisé à cette époque pour assurer l'interface entre la semelle du transistor et le dissipateur a totalement perdu ses propriétés conductrices et a même disparu en grande partie (voir photos). Après un nettoyage méticuleux de tous les éléments, y compris les isolants mica et en faisant très attention de ne pas les casser, il faudra remonter le tout en utilisant une bonne graisse thermoconductrice. J'utilise de la Dow Corning 340, parfaite pour cet usage. Ce travail est indispensable pour assurer la stabilité thermique de l'ampli et de ses réglages.

La carte en bakélite étant maintenant séparée du dissipateur il faut dessouder les 9 condensateurs électrolytiques qui seront remplacés par des nouveaux modèles plus performants. A cet effet utiliser de la tresse à dessouder et un fer réglé sur 360°C. Une fois les condensateurs déposés, un bon nettoyage à l'alcool isoproylique puis un séchage soigneux (air comprimé) enlèvera toute trace de poussière et de résidus de soudure (flux, résine). La carte est alors prête à recevoir les nouveaux condensateurs. Vérifier plusieurs fois que les polarités sont respectés lors de la repose, ainsi que les valeurs.

Le module démonté après nettoyage

Les anciens composants déposés

la carte câblée avec ses nouveaux composants

Le remontage de la carte et des transistors de puissance sur le dissipateur ne pose aucun problème, à condition bien sûr d'avoir soigneusement repéré préalablement au démontage le câblage de ceux-ci. Propreté, réflexion avant l'action et soin sont les clefs de la réussite. Il faudra enduire la semelle du transistor d'une fine couche de pâte thermo-conductrice, puis y déposer délicatement l'isolant mica, chasser les éventuelles inclusions d'air (l'air est un très mauvais conducteur thermique) puis enduire les isolants eux-mêmes d'une fine couche de pâte. Enfin, on présentera l'ensemble à sa place et l'on fixera le transistor à l'aide d'une seule vis (l'autre vis reçoit la cosse reliée à la carte). Avant de souder les fils de liaison sur les broches des TO3 penser à y enfiler un morceau de gaine isolante afin d'éviter tout contact accidentel entre celles-ci et le dissipateur. Déposer enfin une pointe de pâte sur la semelle des varistors, les fixer au dissipateur et finalement fixer la carte à celui-ci au moyen de ses 6 vis. Les ajustables de réglage du bias et d'offset seront positionnés à mi-course.

Le module assemblé prêt à retourner à sa place dans le chassis

2 - Préamplificateur et correcteurs de tonalité

Etant donné la facilité d'accès à cette carte et le peu de composants à remplacer on économisera le temps de démontage de celle-ci. C'est l'avantage de ces appareils dont le dessous de la carte est accessible une fois la tôle inférieure déposée. Pas de piège particulier si ce n'est la proximité géographique de deux condensateurs de même valeur (4,7µF) mais dont l'un n'est pas polarisé, il s'agit de CE11 et CE12. C'est là que seront soudés les Nichicon MUSE, en vert sur la photo. CE13 (100µF/50V) est collé au circuit imprimé, le bouger doucement pour le décoller.

La carte câblée avec ses nouveaux composants

3 - bloc d'alimentation

Même chose que pour la carte de préamplification. Ces gros condensateurs sont d'accès facile. Prendre soin à bien orienter les diodes lors de la repose, s'aider des sérigraphies sur la carte. Etant donné le format des diodes de remplacement en boîtier TO220 il faudra leur allonger les pattes pour atteindre les trous et les souder sur le circuit imprimé. Du fil de cuivre monobrin de bonne section fera parfaitement l'affaire, penser à l'étamer sur toute sa surface afin qu'il ne s'oxyde pas ensuite. Souder les deux STTH1R02 en reliant leur cathode comme sur la photo ci-dessous, les cathodes viendront à la place de la patte centrale du boîtier DS131B. Les anodes seront quant à elles soudées là se trouvaient les pattes extérieures de ce composant. Un condensateur de 22nF en parallèle sur chaque diode atténuera encore les pics de commutations (photo).

Les anciens composants et le montage remplaçant le redresseur double

Le bloc d'alimentation restauré

Découplages

4 - banc de filtrage

Cette dernière opération est la plus simple, le diamètre des ELNA Tonerex (photo de gauche) correspondant très exactement à celui des condensateurs d'origine (à droite). Il faut essentiellement concentrer son attention sur le respect de la polarité lors du remplacement et sur la qualité des soudures.

5 - remontage final

Le module amplificateur peut maintenant être installé à sa place. Les liaisons sont peu nombreuses, le risque d'erreur est donc réduit, reportez vous aux photos si besoin est. Il faut ressouder :

les liaisons vers les bornes des condensateurs de filtrage (rail positif : J710 et négatif : J724)
les liaisons vers les sorties haut-parleurs (J707 et J718)
la liaison vers le module préamplificateur / correction de tonalité (J701 J702 et J703)
le fil d'alimentation 34,0V de l'étage inverseur (fil rouge sur J729)

Vérifiez à nouveau qu'il n'existe aucune erreur de câblage et mettez l'amplificateur sous tension pour procéder aux réglages de base.

6 - réglages

Les réglages de l'amplificateur sont au nombre de deux : polarisation des transistors de puissance et réglage de l'offset de sortie. Ils doivent être effectués après 30 minutes de chauffe au minimum. Aucune charge ni source ne doivent être connectées à l'amplificateur et son potentiomètre de volume doit être réglé à zéro.

1 - polarisation de l'étage de puissance : raccorder un millivoltmètre en position DC sur le plus petit calibre comme suit : sonde positive sur J709, sonde négative sur J711. Obtenir une tension à 20mV à l'aide de l'ajustable R763. Faire la même opération pour l'autre canal en connectant la sonde positive sur J720 et la négative sur J721. Pour obtenir la tension de 20mV l'ajustable à utiliser cette fois est R764.

2 - réglage de l'offset DC en sortie : connecter la sonde négative du millivoltmètre en position DC sur la masse du chassis. La sonde positive raccordée à J707, obtenir une tension à 0,0mV à l'aide de R761. Pour l'autre canal connecter la sonde positive sur J718 et ajuster la tension à l'aide de R762.

Laisser l'amplificateur en chauffe et refaire ces mesures après une autre demi-heure, réajuster au besoin.

Les travaux sont terminés, voyons le résultat !

Vérification des performances

Il est incontestable que le temps passé à ce petit projet de restauration ne l'a pas été en vain : toutes les performances ont fait un bond assez spectaculaire, avec en particulier des taux de distorsion nettement abaissés. On peut également constater que la voie droite a retrouvé ses performances par rapport à la gauche.

Noter la diminution importante du bruit généré par l'alimentation, aussi bien autour de la fréquence du réseau à 50Hz que dans le haut du spectre, pour cette partie c'est l'avantage qu'apportent des redresseurs modernes performants tels que ces diodes Hyperfast Soft Recovery. Ainsi la réjection du bruit de l'alimentation (PSRR = power supply rejection ratio) est très améliorée.

Je vous invite à prendre connaissance des mesures des canaux droit et gauche après restauration et réglages et à les comparer à celles effectuées sur l'appareil dans son état d'origine. En alternant l'affichage des deux fenêtres les différences sont bien visibles. Les relevés ont évidemment été effectués dans la même configuration, sur l'entrée haut-niveau (AUX).

Ecoute et conclusion

Dès les premières notes de musique il est évident que le son reproduit est beaucoup plus propre, le secteur medium et aigu a vraiment subi un "nettoyage" qui n'était pas du luxe. Du coup davantage de petits détails apparaissent et le son devient changeant, au lieu d'avoir ce côté un peu clinquant systématique.

Le bas du spectre quant à lui a gagné en autorité et le secteur grave est débarrassé de la rondeur flatteuse qui le caractérisait.

Voilà donc pour moins de 60€ de fournitures et quelques heures de travail facile un petit amplificateur intégré qui revient se frotter aux productions actuelles de sa catégorie, avec en plus le charme désuet des appareils de cette époque. Je finirai simplement en citant l'adage favori d'un ami ingénieur belge qui se reconnaîtra :

"Quality is never an accident"