A présent, je vais commencer à parler de la topologie et de l’usage des deux technologies. Par ‘Topologie’, j’entend la vue recto d’un dispositif, normalement montré ou décrit en sections ‘block diagram’ plutôt qu’un circuit complet dont chaque composant est dessiné avec sa valeur exacte, le nombre, etc. J’aborderai ensuite la description des tubes et des transistors, pour cerner tous les usages de ces derniers transistors.
De la pertinence du single-ended…
Commençons, pour changer, par la fin de la chaîne : l’ampli de puissance qui pilote vos haut-parleurs. Le transducteur analogique que vos oreilles (analogiques elles aussi!) vont écouter. Du point de vue topologique, nos allons directement aller au sujet ‘single-ended / lampe unique’ appliqué aux tubes… Mais ce que nous allons voir est aussi valable pour les amplis solid-state single-ended, certes peu nombreux.
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Bien que le terme ‘single-ended’ se réfère à l’étage de sortie d’un ampli, cette topologie existe également sur les préamplis. Dans ce cas précis, on parle de ‘cascade’ ou de ‘cascode’, ce qui se traduit en quelque sorte par une chaîne d’éléments uniques, disposés à la queue leu leu, comme des canards. Ce dispositif s’oppose à la topologie ‘différentielle / symétrique / push-pull’. Concernant les préamplis, les deux méthodes ont leur usage. Pour les amplis toutefois, et même s’il ne s’agit là que d’une opinion personnelle, je crois profondément que le single-ended est dénué d’utilité, et je vais vous expliquer pourquoi…
Historiquement parlant, les tous premiers amplis de 2 ou 3 watts étaient ‘single-ended’ et principalement utilisés en radio ou pour des transmetteurs faibles puissance…Cette époque reculée remonte aux jours où Lee de Forrest ajouta la 3ème électrode, la grille, et à l’arrivée des tubes avec facteur d’amplification!
Avant d’aller plus loin, je tiens à dire que ceux qui aiment seulement les amplis single-ended sont totalement en droit de préférer cette technologie, autant qu’ils ont le choix de préférer le violon à la guitare, le classique au jazz, etc. La démocratie doit prévaloir. Il y a d’ailleurs une grande demande pour les amplis ‘single-ended’ en Asie, laquelle débuta au Japon et n’a jamais diminué depuis. Elle s’est ensuite répandue à certaines parties de l’Europe et même dans une très faible proportion, aux USA. Cependant, les circonstances et l’usage diffèrent considérablement d’un pays à l’autre.
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Notons que ces amplis ‘single-ended / lampe unique’ sont capables de sortir seulement une faible puissance (1 Watt avec une seule lampe 6B4, 3,8 Watts avec une seule 2A3, et 5,7 Watts avec la très onéreuse 300B que l’on pouvait trouver au catalogue de ‘SAN-EI’, à présent fermé). Pour leur défense, je dois mentionner qu’ils utilisent de la contre-réaction (feed-back) pour obtenir des taux de distorsion de l’ordre de 0,5%!, tout cela exigeant naturellement des haut-parleurs hypersensibles allant de 98 à 105 dB (mesuré à un mètre/un watt). Ces haut-parleurs-là ne sont cependant pas ceux que l’on choisira idéalement pour écouter de la musique car il s’agit de haut-parleurs de type ‘horn’ à haut rendement. Mais sur ce sujet encore, tout dépend de goûts de chacun. La démocratie…
Précisons néanmoins une chose. De nos jours, avec les ‘changements de mode’ qui vont et viennent dans le petit monde de la Hi-Fi, l’idée générale de contre-réaction a été décrétée comme mauvaise, ce qui a conduit à des performances ‘risibles’ : 8 watts avec 5,7 voire même plus de 10% (!) de distorsion (mélange de toutes formes, harmonique, inter modulation, distorsion en fréquences) quand on les utilise pleinement.
Pensez-vous réellement que j’ai pu vouer ma vie entière à l’audio pour concevoir des amplis offrant ce type de performance (bien pire que le numérique et que ‘l’excellente’ qualité proposée par France Telecom!) ? Alors bien sûr, les aficionados du single-ended me disent percevoir avec ces équipements ‘une délicatesse et une pureté’ qui fait défaut aux amplis Push-Pull et à leur 0,1% de distorsion à pleine puissance, bien que ces derniers aient fait la réputation de Harold J. Leak dans les années 50 via le design 12 Watts Williamson. Cependant, pour démontrer cette prétendue délicatesse et cette supposée pureté, les amateurs du single-ended se basent toujours sur la restitution d’une guitare solo, ou d’un trio de cordes, où le violoncelle est l’instrument contenant les plus basses fréquences. Essayez à présente le même dispositif avec la superbe orchestration de Moussorgski par Ravel ‘Pictures at an Exhibition’, à un volume remplissant la pièce. Vous ne l’écouterez pas bien longtemps, je vous le promets. Encore moins longtemps s’il s’agit de ‘Dark Side of the Moon’!
Mais ce n’est pas la encore la meilleure ‘blague’ des amoureux du single-ended : sachez que ces derniers préfèrent en générale jouer la musique en vinyles 30cm… Pourquoi pas, au nom de la démocratie toujours ? Précisons tout de même qu’aucun d’entre eux ne possède un LP pressé et masterisé avec un amplificateur single-ended, sans une contre-réaction pilotant la tête (Neumann ou Ortofon). En effet, le système complet d’un enregistreur de disque moderne dépend entièrement d’un amplificateur Push-Pull d’une puissance considérable avec une contre-réaction pilotant une bobine spéciale dans la ‘tête de gravure’! Je pense qu’il est inutile d’aller plus loin dans la démonstration. J’en resterai donc là au sujet des prétendues qualités des amplis de puissance single-ended…
La topologie ' push-pull'
Revenons donc sur la topologie Push-Pull dans les amplis de puissance… J’ai mentionné préalablement l’annulation et la rejection du bruit provenant du secteur AC et des filaments (pour les lampes) et même de la distorsion harmonique du 2e, 4e et 6e ordre… J’arrive maintenant à deux autres topologies de sortie qui s’appliquent aux amplis et qui diffèrent au niveau du positionnement de l’équipement dans la pièce. Ces deux topologies peuvent être étiquetées ‘style européen’ et ‘style américain’, le style américain étant meilleur dans les deux cas, comme je vais le prouver. On commence avec l’étage de sortie de l’ampli de puissance : presque tous ces modèles disponibles commercialement (et je retourne un peu en arrière pour inclure le D.T.N. Williamson’s, le premier vrai amplificateur haute fidélité n’utilisant pas de transformateur d’inter étage, mais des résistances et des condensateurs pour coupler les étages et duquel découlèrent, LEAK, QUAD, ROGERS, PYE, GOODSELL etc.) utilisaient la ‘pensée’ européenne de la ‘polarisation automatique’ définie par une ou une paires de résistances de cathode d’une valeur allant de 150 à 300 Ohms… Ceci était et reste une mauvaise idée pour au moins 3 raisons : Environ 40% de la puissance maximum d’une sortie type Push-Pull est perdue en chemin (A) avec une distorsion plus élevée au final (B). Par ailleurs, la résistance de cathode peut éventuellement brûler ou être endommagée à mesure que les tubes prennent de l’âge et ‘demandent’ plus de courant (C). (A moins d’utiliser des résistances de cathode de 50 Watts que je n’ai jamais vues de ma vie dans aucun ampli!)
Quant à savoir pourquoi cette 'auto polarisation’ est communément utilisée en Europe, je ne me le suis jamais vraiment expliqué hormis pour les raisons économiques. La polarisation fixe requiert en effet l’ajout d’une alimentation négative d’environ -35 à -65 Volts pour alimenter la ‘grille polarisée’. Tandis qu’en Europe, avec l’‘auto Polarisation’, l’entrée de la grille de contrôle dérive son alimentation négative de la résistance de la cathode.
Avec le mode de ‘polarisation fixe’ plus couramment utilisé aux USA, tous les mauvais cotés A, B et C sont totalement renversés avec en prime un bénéfice additionnel (D) : une vie des tubes prolongée, parce que la tension de polarisation appliquée peut être en permanence ajustée à la hausse pour que le tube soit toujours parcouru par un courant optimum durant toute la durée de sa vie… Vous voyez ce que je veux dire quand je prétends que la polarisation fixe est une meilleure idée?
La bonne place pour l’ampli
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A présent, quittons les amplis eux-mêmes (Solid-State ou Tube) et intéressons-nous à la configuration de la pièce… La disposition communément appliquée en Europe met les amplis proches du lecteur CD, Platine, Tuner ou de la position d’écoute, en utilisant de longs câbles enceintes. Encore une fois, il s’agit d’une mauvaise approche comparée à la méthode communément utilisée en Amérique, où les amplis (Monoblocs ou Stéréo, Solid State ou Tube) sont placés proches des enceintes, ou juste derrière… Une bien meilleure solution, dont les bénéfices sont les suivants :
- A. Moins d’espace est nécessaire à la position d’écoute (qui peut être elle-même proche des enceintes).
- B. Les amplis sont hors de vue (s’ils sont derrière les enceintes).
- C. On dispose d’un meilleur transfert/courant depuis les amplis (tout particulièrement avec un Solid-State).
- D. Dans la mesure où il vous faudra des câbles moins longs, cette solution s’avère également moins coûteuse, a fortiori si comptiez utiliser des câbles haut de gamme.
Ici encore je vous livre ce qui me semble être le pourquoi de ces deux méthodes. Pour des raisons de coût toujours, les préamplis européens sortent avec une impédance élevée depuis l’anode du tube de sortie. Ils ne sont donc pas conçus pour être utilisés avec des câbles de plus d’un mètre sans récupérer du buzz ou une perte dans les hautes fréquences. Ceci apparaît dans une moindre mesure avec des câbles d’interconnexions d’un mètre. En effet, et encore pour des raisons économiques, ce câble d’un mètre, provenant du préampli, véhicule aussi les tensions nécessaires pour le préampli lui-même, et il récupère ainsi son énergie de l’amplificateur, ce qui évite d’avoir une alimentation supplémentaire interne au préampli! Pauvre concept encore une fois.
Prédominant aux États-Unis, des modèles de préamplis tels que les McIntosh, Marantz, Harmon-Kardon, Grommes et même ‘Heatkit’ possèdent leur propre alimentation et des sorties en ‘cathode-follower’ à faible impédance… L’idée semble meilleure, non? Et juste au cas où vous penseriez que mon point de vue est passéiste, je me permets de vous faire remarquer à quel point il est commun, ces dernières années, d’intégrer l’ampli à l’enceinte elle-même. Or, vous auriez tort de penser que ces ‘moniteurs autoalimentés’ sont une merveille de la technologie moderne découlant des miraculeuses possibilités des amplificateurs Solid-State… Dans des Studios professionnels comme Emi/Decca/DGG/BBC etc. on trouvait déjà il y a un demi-siècle, des amplificateurs à lampes intégralement installés (dans un compartiment séparé) en dessous des enceintes, à l’endroit même où nous utilisons des pieds aujourd’hui.
Le design en cascade
Retournons à présent à l’usage en pré-amplification. Encore une fois les deux systèmes s’appliquent, nous nommons cela Cascade ou Cascode aussi bien pour les Tubes que pour le Solid-State, comme je l’ai mentionné au départ. La chose peut être comparée avec le Push-Pull des étages de sortie, mais on l’appelle ‘différentiel’ ou ‘symétrique’ quand il s’agit d’un usage en préamplification ou en amplification de puissance (j’exclue les amplis OP car ils sont tous différentiels pour l’entrée mais pas purement symétrique - c’est mon opinion - car ils obligent l’utilisation d’une grande quantité de contre-réaction pour faire revenir à l’état un pôle de la supposée entrée symétrique).
Je fais donc ici référence aux transistors 3-pin discret qui peuvent aussi être des transistors à effet de champ lors de l’utilisation d’un transformateur d’entrée. Les OP-Amp peuvent et sont souvent utilisés sans transformateur qu’il s’agisse de l’entrée ou de la sortie. Ici est née l’expression ‘symétrisé électroniquement’ ou ‘sans transformateur’ qu’on applique à la sortie des microphones à condensateur (des micros dont je ne suis pas éperdument amoureux, tout comme beaucoup d’ingénieurs, professionnels de l’enregistrement, que je connais). Là encore, il s’agit d’une question de coût. Poussé sur le marché comme une amélioration, sous prétexte que ce qui est moderne est meilleur. Pour vous faire une idée sur la pertinence de la chose, procurez vous une paire de micros à condensateur, l’un étant à transformateur de sortie, et l’autre ‘électroniquement symétrisé’, et essayez les deux avec de longs câbles…
Le son ‘différentiel/symétrique’ est réellement différent de celui des cascades… Mais nous entrons là dans le domaine plus subjectif du goût de chacun, car il affecte différemment les micros, l’acoustique, la voix ou les instruments. De manière grossière, la topologie symétrique va être en mesure d’encaisser de plus grandes modulations en entrée, et de donner une ‘image stéréo’ plus large. Mais il n’y a pas de mauvais cotés à l’utilisation d’une topologie cascade dans un préampli, comme il peut y en avoir avec les topologies de sortie ‘single-ended’ pour les amplificateurs de puissance citées précédemment. Nous verrons cela dans l’article ‘micro et préamplis’, qui viendra plus tard dans la série. Promis!
Dans le prochain article, nous continuerons cependant avec les amplificateurs de puissance et nous détaillerons alors les avantages et inconvénients des deux types SolidState et Tube. D’ici là, portez-vous bien.
David Manley, Paris
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