Mars 2011

Amplificateur D.I.Y

le Quad 405 sous stéroïdes 

The wolf in sheep's clothing

Présentation
Je suis un inconditionnel du Quad 405  que je connais bien pour l'utiliser depuis longtemps dans mon système d'écoute analogique. Mon exemplaire a reçu les modifications bien connues décrites par  Bernd Ludwig : étage d'entrée alimenté en 15V grâce à de nouvelles Zener, modification du circuit de contre réaction, amplificateurs opérationnels OPA604, capacités de filtrage Vishay série 114  22.000µF/63V etc... voir les photos ici.   Ainsi modifié il fait partie de mes amplificateurs de référence. Ayant expérimenté depuis quelques années les amplifications à découpage dotées d'alimentations classiques (transfo + redresseur +  filtrage) je souhaitais me faire une idée de ce que donnerait un amplificateur allant complètement l'encontre de la doxa audiophile qui ne jure que par les alimentations linéaires mamouthesques. Je connais pour avoir longtemps pratiqué la chose. J'ai donc entrepris d'alimenter, ô horreur diront certains, un Quad 405 avec des blocs SMPS (Switched Mode Power Supply en anglais) prévus pour l''industrie. Les alimentations à découpage, plus efficaces que les modèles classiques, sont également plus compactes et plus légères. Elles présentent plusieurs avantages pratiques par rapport aux alimentations de conception classique, avantages particulièrement intéressants lorsque de fortes puissances sont nécessaires. Les alimentations traditionnelles, très économiques lorsque de faibles courants sont en jeu, deviennent lourdes et encombrantes lorsqu'il s'agit de fournir des puissances élevées. Cela est dû à la nécessité d'employer un gros transformateur et des condensateurs de filtrage conséquents. Dans une alimentation à découpage, le transistor de puissance est commuté très rapidement entre son fonctionnement maximal et son arrêt total. Entre ces deux états de fonctionnement, très peu de puissance est dissipée dans l'appareil, ce qui sous-entend une faible dissipation de chaleur. La très haute fréquence de commutation, ou de découpage, ne nécessite que de très petits condensateurs. Ces éléments entraînent une réduction considérable de la taille et du poids de ce type d'alimentation.

N'y allons pas par quatre chemins : un Quad 405 ainsi alimenté enterre littéralement la version originale. Voyons pourquoi.

Comme la plupart des alimentations linéaires classiques, celle du Quad 405 a tendance à s'écrouler lors d'appels de puissance dans le grave. Ce phénomène est normal, il est du au temps de récupération de l'alimentation sous 100Hz. C'est le temps nécessaire à la recharge des condensateurs de filtrage. Là où une alimentation à découpage stabilisée se recharge des dizaines de milliers de fois par seconde une alimentation classique ne le fait que 50 fois par seconde (50Hz : fréquence du secteur dans notre beau pays). Du fait de la régulation dont bénéficie une alimentation SMPS elle peut débiter à tout instant, sans s'écrouler, tout le courant dont l'ampli a besoin pour fonctionner sans distorsion. Les alimentations choisies ici délivrent chacune 6,7A à 50V. Le résultat est qu'avec un signal sinusoidal à 200Hz en entrée de l'amplificateur et pour une puissance de sortie continue de 80W sur charge 8 ohms (c'est déjà énorme en utilisation domestique) la tension des rails d'alimentation ne varie pas de plus de 1 volt  alors que l'alimentation originale du Quad 405 présente dans les mêmes conditions une ondulation de plus de 10V !  Cela s'entend immédiatement et se traduit par une tenue du grave phénoménale accompagnée d'une stabilité de la scène sonore et d'une sorte de sérénité même lors de déchainements de puissance, ce qui est un caractère très reconnaissable propre aux "grands" amplificateurs" pour qui l'a expérimenté. La stabilité mesurée de cette alimentation se retrouve bien à l'écoute. Il faudra toutefois faire attention aux enceintes alimentées par un tel montage, les woofers seront mis à rude épreuve.

Réalisation

Ingrédients :


En ce qui concerne la mise en boîte je n'ai pas cherché le raffinement et j'ai fait avec ce que j'avais sous la main. C'est du rustique, pour ne pas dire de l'agricole, les coffrets provenant de baies télécoms. Le dissipateur a été découpé à grands coups de tronçonneuse à disque, j'ai simplement prélevé un morceau de mon banc de charge.  Les cartes d'amplification sont dans un rack 1U et l'alimentation est dans un coffret séparé. Elle est constituée de deux blocs Mean Well S350-48 câblés en série réglés pour délivrer exactement 50V (ces alimentations sont réglables entre 41V et 56V par un simple potentiomètre). La liaison entre les coffrets est réalisée au moyen d'un câble souple à 5 conducteurs et d'un connecteur circulaire Hirschmann CA6LD.  Le circuit apparaissant au centre entre les cartes d'amplification est un Velleman K4700. Il est chargé d'assurer la  temporisation de la connexion des sorties haut-parleur  (6 secondes) lors de la mise sous tension de l'ampli et de déconnecter les enceintes  aussitôt qu'une tension DC de plus d'un volt est détectée par le circuit. C'est indispensable avec l'utilisation de deux alimentations câblées en série afin de ne pas se retrouver avec 50V sur les sorties haut-parleurs en cas d'arrêt ou de défaillance d'une des alimentations. Le petit bloc bleu en bas à droite du rack d'amplification est un assemblage en parallèle de quatre condensateurs MKP destinés à découpler les rails +/-50V vers le potentiel de référence.  Détail intéressant et important : les alimentations comportent des ventilateurs dont on pourrait craindre qu'ils soient bruyants. En fait les blocs ne chauffent pas et les ventilateurs ne sont déclenchés qu'en cas de température supérieure à 55°C dans le boitier. Je n'ai encore jamais réussi à les faire déclencher, y compris lors de séances d'écoute prolongées à niveau TRES élevé.

Diaporama

Ecoute
Après avoir fini d'assembler le bidule, rien n'ayant explosé lors de la mise sous tension j'ai  branché l'ampli sur les Kef 105.2 J'ai d'abord pensé qu'il ne fonctionnait pas tant le silence était total. Le premier  préamplificateur d'essai était un Revox A720 , puis un  Quad 44 modifié.  La source était le lecteur CD  Revox B225 modifié lui aussi (alimentation analogique, condensateurs de liaison MKP en sortie, LM4562 à la place des NE5532).

Cet ampli façon Frankenstein est phé-no-mé-nal, et je pèse mes mots.  Sur les Kef 105.2,  le Quad 405 dans sa version originale est déjà magnifique. Lorsqu'il est alimenté par des blocs SMPS, il devient bien  meilleur et l'on passe à une toute autre classe d'amplificateur. Peter Walker doit faire des sauts de carpe dans sa tombe

A l'écoute ce qui saute aux oreilles, littéralement, c'est d'abord le côté rapide, puissant, explosif, subtil ou violent que révèle le registre grave. Les impacts sont ressentis physiquement, dans les tripes. Les murs et le sol de la pièce en sont même ébranlés. Les 30cm des Kef 105.2 montrent alors toutes les possibilités d'exploration du registre grave et extrême grave qu'offre cette enceinte conçue pour le contrôle en studio.  Ensuite viennent le bas-médium et le médium. Là, on reconnait bien le Quad 405 avec ses qualités de douceur et de transparence mais en mieux, avec une puissance, un "coffre" qui donne un corps extraordinaire aux grands instruments acoustiques (piano, contrebasse, cor, clarinette basse). Pas un poil de coloration, juste le punch et l'aération en plus. Enfin l'aigu et l'extrême aigu sont inchangés par rapport au Quad 405, ce qui est parfait , cela file très haut et avec beaucoup de douceur et de naturel. Voilà pour l'aspect des timbres et de l'équilibre sonore. L'autre caractéristique primordiale concerne la résolution, la transparence d'une électronique. Ici elles sont encore supérieures à celles du Quad 405,  peut être un poil plus lumineuse c'est difficile à dire, mais l'ambiance du lieu de la prise de son et les petites réverbérations sont bien là, ça sonne "grand" et vaste  quand il faut ou au contraire en  "close-up" quand l'ingénieur du son l'a voulu ainsi. C'est toujours le signe d'une grande fidélité au signal tel qu'il est gravé sur le disque, sans ajouter aucun effet ni retirer d'informations. Les blocs d'alimentation  à découpage étant très peu bruités (voir mesures) le silence de l'électronique est total. 

L'équivalent d'un litre de nitroglycérine aux arômes de Château Pichon Longueville, posé sur 1m³ de béton


 

 

Un module Velleman K4700 (au centre) protège les enceintes contre le courant 
continu et temporise leur connexion lors de la mise sous tension de l'amplificateur.




 


Pour le raccordement à l'alimentation : connecteur Hirschmann CA6LD




Deux blocs SMPS réglés sur 50,0 volts constituent
l'alimentation symétrique. Pour visualiser le câblage cliquer ici ou sur l'image


A l'écoute c'est une bombe !

 Kef 105





Puissance maximale  avant écrêtage : 2 x 140W / 8ohms

Mesure du bruit résiduel des rails d'alimentation sur micro-voltmètre 1Hz-3,0MHz



7 mV RMS entre 1Hz et 3MHz pour une tension de rail de 50.0V



 6 mV RMS entre 10Hz et 100KHz
  

 

 

25 Juillet 2011 - Commentaires d'écoute supplémentaires

Quelques lecteurs, alléchés par ce projet, se sont lancés dans sa réalisation. Je livre ci-dessous leurs commentaires tels que je les ai reçus, à la mise en forme près. Qu'ils soient remerciés pour ces retours d'expérience, toujours appréciés  :

Charles C.

Bonsoir,
Comme promis je vous envoie des nouvelles du montage. La partie la plus pénible était le travail sur les panneaux avant et arrière mais dans l'alu c'était presque facile. Après avoir fait vérifier l'ensemble achevé par un professionnel (Marc d'AudioMuséum) tout était bien "ficelé" et nous avons pu faire une brève écoute sur des KEF "vintage". Tout était bien, en place, sans bruit de fond, rassurant aussi ce qui, par voie de conséquence a fait chuter la tension !

De retour au domicile tout était prêt à accueillir le nouvel objet. Après quelques minutes de chauffe en écoute sur FM3 (TSF) je suis passé à quelques CD de jazz et je suis resté perplexe par le résultat. Le plus impressionant est la "facilité à accélérer" et le volume de chaque instrument sans "vomir" sur le parquet.

Les tests de voix tant féminine que masculine font apparaître une très légère mise en avant des sifflantes et des chuintantes (l'oscilloscope faisait apparaître 100khz de bande passante) ce phénomène n'a duré que quelques heures. Aujourd'hui je l'ai fait travailler à un niveau sonore supérieur (mais pas trop...mes voisins du RDC sont à ménager !) tout est rapide et transparent comme "en direct". C'est un superbe engin qui ne sonne pas comme un 405, y compris le mien qui est pas mal "évolué", mais qui sonne naturel, qui rapproche aussi les interprètes de mon canapé, et qui ne génère pas de fatigue auditive.

Le 405 de Charles, une réalisation sérieuse et compacte

 

Hubert M.

Bon, avant tout, Thierry, merci. En gros je passe une nuit à me délecter de musiques, à écouter des albums oubliés, me gaver d'harmonies retransmises à lever la tonsure, passant du démonstratif à l'intimiste, découvrant un nouvel univers d'une richesse difficilement descriptible.

Je viens de nourrir au 220 ta perle, interface improbable entre lecture et membranes. Après le choc jouissif d'une mise sous tensions sans histoires, je me suis mis à écouter : ton bébé enterre les amplis dont je me contentait jusqu'à présent - un Vincent D 150 gentil mais d'une structure à mon humble avis très (trop) compliquée, un Sugden dont la douceur des médiums-aigus flatte la facilité d'écoute, mais boursouffle voire occulte l'assise indispensable du bas du spectre. Là, honnêtement, le tout fraîchement alimenté, il se déploie à mes oreilles une certaine cohérence qui ressemble à ma quête de véracité : concerts - frère musicien et compositeur.

Bref, je viens de me régaler à écouter, ce n'est qu'un début, apprécier l'aisance indéniable du grave, tenu, une clarté silencieuse, une évidence jubilatoire, et j'en passe. Mes enceintes ne sont pas exemptes de défauts, il se trouve qu'elles en ont moins, d'un coup... C'est bien, ça permet de cerner .

Quel grand plaisir- sorte de bol d'air- de faire, et utiliser ... Un régal ! 'me manque du vocabulaire pour argumenter, c'est vraiment plus que mieux ...

Bravo et encore merci !