Le point sur les impédances: Correspondance Ampli et HP

Bonjour à tous,

Dans un premier temps, merci à La Truite d’avoir ouvert ce sujet, je trouve dommage qu’il ne se soit pas plus développé, je pense que tous les guitaristes « à Lampes » devraient se sentir concernés par un sujet aussi vaste. Sans entrer dans les formules mathématiques, je vais tenter d’expliquer mon expérience à ce sujet.

I) Préambule :

Je suis suffisamment vieux pour avoir suivi la filière F2 d'électronique naissante, puis le BTS et la suite qui va bien, dans laquelle il existait une option "Etudes des circuits à lampes à vide". Les lampes, tubes ou encore valves n'étaient plus au programme, mais cette option était proposée sur la base du volontariat, car j'habitais une ville dans laquelle l'industrie de la TV et des radars était encore très vivace. J'ai donc suivi, cette option avec grand intérêt, puisque, par ailleurs, je pratiquais la guitare depuis plusieurs années, mon second ampli fut un Peavey "Classic" de 1972 dont seul l'étage de puissance était à lampes (2x6L6GC, 1x12AX7).

A cette époque, la construction des Peavey était très solide, pour ne pas dire surdimensionnée, mais si la quasi-intégralité de l'électronique était placée sur un circuit imprimé, Peavey avait eu l'intelligence de positionner les lampes sur des socles en céramique, eux-mêmes disposés sur le châssis métallique. Depuis j'assure moi-même la maintenance et les réglages de mes amplis avec un multimètre, un vieil oscilloscope et une poignée de composants triés pour l'occasion.

Il fut une longue période où les amplis combos à lampes n'avaient pas de sortie autre qu'une paire de fils sortant directement du châssis ou, dans le cas d'un combo mieux équipé ou d'une tête, qu'une seule sortie HP, généralement, à impédance fixe (de 4 à 16 Ω). Ce fut le cas de nombreux amplis dits économiques, de très faibles puissances et/ou de très vieilles conceptions.
 
Il faut insister sur le fait que pendant très longtemps, l'information technique était difficile à obtenir, soit parce que réservée aux mainteneurs, soit parce que non vulgarisée, elle était difficilement compréhensible par les musiciens qui, par dépit, l'oubliait dans un tiroir ! En conséquence de quoi, on a pu assister à la destruction, voire le déclenchement d’incendies, de nombreux amplis parce que les guitaristes (et bassistes) ne savaient pas qu'il ne fallait jamais débrancher un HP ou une enceinte d'un ampli à lampes sous tension. Je crois me souvenir que le premier bouquin « The Tube Amp Book », rassemblant de nombreux schémas, fut écrit par le fondateur de Groove Tubes, Aspen Pittman. Il y eut par la suite de nombreuses mises à jour et l’ouvrage grossit de façon considérable.

Contrairement à une affirmation citée dans un des « Post » précédent, l’absence de HP est « vue » par le secondaire du transfo de sortie comme une impédance infinie qui ne peut donc pas consommer l’intensité (exprimée en Ampère) fournie par le primaire et les lampes de l’étage de puissance. Ce faisant, la bobine que forme le primaire va continuer de se charger en l’intensité (à l’inverse d’un condensateur qui se charge en tension), très partiellement se décharger à travers les circuits passifs et les lampes de puissance au moment des changements des cycles du « Push-Pull », mais globalement et très rapidement, la bobine va se saturer d’énergie, chauffer au-delà de ses limites physiques, pouvant aller jusqu’à la fonte du vernis recouvrant les fils des bobines et se transformer en un magnifique court-circuit faisant griller l’étage de puissance et une partie de l’alimentation. Le fusible de protection peut très bien rester intact, dans un ampli à lampes, il est toujours de type temporisé parce qu’à la phase de mise sous tension (de quelques centaines de millisecondes) le primaire du transfo de sortie est vue par l’alimentation comme un court circuit !

Un des cas les plus courants, en termes d’incendies, est celui du Vox AC30 dans lequel les HP sont montés en série. Ainsi la rupture d’un des fils, bizarrement souvent celui placé entre les deux HP, provoquera très rapidement la destruction de tout l’étage de sortie, le confinement de son châssis, déjà très chaud en fonctionnement normal, et la très faible ventilation aidant, risque de provoquer le début d’une combustion, voire pire !

Donc, il ne faut jamais débrancher les HP de la sortie d’un ampli à lampes pendant son fonctionnement ou le temps durant lequel il est alimenté.

Tout aussi dangereux, le court circuit ! Dans ce cas, l’impédance vue par le secondaire est nulle (0 Ω), pendant un court instant la demande en courant va être maximale, mais le secondaire ne pouvant consommer cette énergie que dans ses limites physiques (dispersion thermique), il y aura soit rupture de sa bobine à son point le plus faible, soit sa fusion, le tout menant inexorablement aux dégâts décrits plus haut ! Cela arrive lorsqu’on essaie d’associer un HP dont la puissance électrique nominale caractéristique est inférieure ou égale à celle dispensée par l’ampli à son régime max.

Donc, il ne faut jamais court-circuiter une des sorties HP d’un ampli à lampes durant le temps pendant lequel il est alimenté.

Volontairement, je laisserai de côté les structures des alimentations, il peut y avoir des variantes dans le comportement d’un ampli à lampes face aux deux scénarii extrêmes cités, suivant qu’elles soient à lampes (diodes rectifier) ou à diodes (diodes à semi-conducteurs).

Je n’évoquerai pas non plus la nature des sorties HP, le Jack 6,35 est un très mauvais choix puisqu’il est sensible à l’arrachement (qui ne s’est jamais pris les pieds dans ses câbles ?), provoque un court-circuit à chaque insertion/retrait et peut être facilement confondu avec une entrée ou sortie affublée à une fonction différente sur une face arrière chargée. Le Jack fait partie de l’histoire et les guitaristes sont des gens conservateurs !

La taille du transformateur de sortie est généralement proportionnelle à la puissance à transmettre au(x) HP(s) sur la bande des fréquences audio et à l’adaptation d’impédance requise à la conception de l’étage de sortie à lampes, le tout assorti de tolérances pouvant être très importantes. Il y a dans ce domaine une multitude de schémas « type » possibles, ils peuvent être mixés pour offrir plus d’efficacités et de possibilités sonores. C’est le composant le plus lourd, après celui de l’alimentation, d’un ampli de classe AB de bonne tenue. Je vous renvoie, pour l’exemple, aux masses que représentent celles des Vox AC30, Fender Twin Reverb ou Boogie Mark, de I à V, pour les combos, et celles des Marshall, Hiwatt, Fender ou Boogie pour les têtes.

Quant aux amplis de classe A, ils sont toujours de très faibles puissances, pas plus de 1 à 6w (10 à 12w avec une 6L6), et dégagent une importante énergie calorifique. Ils sont essentiellement « single-ended », ils n’emploient qu’une seule lampe de puissance (bien que des exemples existent en montant une seconde lampe en parallèle) et ont un rendement très faible (rapport puissance consommée / puissance restituée), car la lampe, et donc le transfo de sortie, sont toujours en régime de fonctionnement. On trouvera de petits amplis comme le Fender Champ, le Vox AC4, le Rickenbacker B9A, les Gibson GA1 et GA5.

II) Les règles à ne jamais enfreindre :

Après ce long préambule, nécessaire pour bien comprendre qu’un ampli à lampes est un objet plus fragile que son équivalent à transistors. il faudra lui prodiguer un minimum d’attention et de soin pour qu’il reste en très bon état de fonctionnement.

Sur les amplis modernes, on trouvera sur le panneau arrière trois types de raccordements pour nos enceintes :

Premier cas : Au moins deux prises Jacks, en parallèle, associées à un sélecteur d’impédances, généralement, 4, 8 et 16 Ω. Quelle que soit la structure du secondaire du transfo de sortie, l’impédance totale vue par le transfo ne doit jamais être inférieure à la valeur sélectionnée. En d’autres termes, si vous disposez d’une seule 4x12 Marshall 1960 de 16 Ω, il faudra sélectionner la position 16 Ω sur le commutateur. Dans le cas où vous voudriez ajouter une seconde enceinte sur la seconde prise, il vous faudra sélectionner la position 8 Ω sur le commutateur puisque l’impédance résultante sera de 8 Ω.

Second cas : Plusieurs prises Jacks en parallèle 2 à 2, pour les mieux pourvus, 2 Jacks 4 Ω, 2 Jacks 8 Ω et 1 Jack 16 Ω, permettant un maximum de souplesse, mais au prix d’un transfo de sortie plus gros et plus lourd. On a tendance à abandonner la prise 16 Ω depuis la disponibilité courante des HP dans leur version 8 Ω. Pour l’exemple, je prendrai une face arrière dotée d’une sortie 8 Ω et de deux sorties 4 Ω. Toutes ces sorties n’indiquent surtout pas la possibilité de brancher une enceinte de 8 Ω et 2 enceintes de 4 Ω, mais plutôt les possibilités de brancher soit une enceinte de 8 Ω dans le Jack idoine (généralement, la place est occupée par le HP interne), soit deux enceintes de 8 Ω dans les deux Jacks 4 Ω (par exemple, le cas où l’on veut associer le HP interne avec une enceinte externe à la sonorité différente). Il faut toujours lire le mode d’emploi et se référer aux instructions de connexions proches des Jacks des sorties.

Troisième cas : Essentiellement sur les amplis dits « Reissue » ou se voulant être des clones de références historiques, on ne trouvera que deux Jacks HP (dont un occupé par le HP interne, dans le cas d’un combo) avec une indication de l’impédance sous laquelle il ne faut jamais descendre.

Effets de branchements hétérogènes et/ou à la pirate :

- Il ne faut jamais tenter de brancher une enceinte dont on ne connaît pas l’impédance nominale,

- Attendre une bonne minute, après la mise hors tension et retrait du câble d’alimentation, avant de débrancher le câble de liaison avec l’enceinte (si, nécessaire),

- Il ne faut jamais brancher deux enceintes d’impédances différentes sur les sorties d’un ampli à lampes !

    En guise d’exemples :

    1) Une enceinte de 4 Ω couplée avec une autre de 4 Ω : L’impédance résultante serait de 2 Ω.
    2) Une enceinte de 8 Ω couplée avec une autre de 4 Ω : L’impédance résultante serait de 2,66 Ω.
     3) Une enceinte de 16 Ω couplée avec une autre de 4 Ω : L’impédance résultante serait de 3,2 Ω.
    4) Une enceinte de 16 Ω couplée avec une autre de 8 Ω : L’impédance résultante serait de 5,33 Ω.

On voit très vite que les cas 1, 2 et 3 sont incompatibles avec la plus faible des impédances disponibles sur la façade arrière d’un ampli à lampes (sauf, peut-être, les grosses et lourdes têtes de vieux Ampeg SVT et quelques Fender, comme le Super Reverb, équipés de sorties 2 Ω).

Ces cas sont à prohiber et mèneront la section puissance de l’ampli, sinon à sa destruction, à une usure prématurée des lampes de puissance et ramèneront leurs durées de vie d’une à deux années à quelques heures. Le transformateur devra alors fournir plus d’intensité (le double pour le cas n°1), son intégrité sera engagée définitivement, à moins qu’il ne soit surdimensionné !
Le cas n°4 est intéressant puisqu’il semble compatible avec la sortie 4 Ω, mais l’énergie électrique transmise aux deux enceintes sera totalement déséquilibrée, l’enceinte 8 Ω en consommera le double par rapport à l’enceinte 16 Ω ! Cela aura un effet important sur le son, la pression acoustique de la première enceinte prédominera, à moins que le rendement ou efficacité du HP (exprimé en db/1w/1m) de la seconde soit inversement beaucoup plus important que celui de la première.

- Lorsque l’on conçoit une enceinte pour l’associer à un ampli à lampes, on peut coupler des HP de différentes marques, toutes les possibilités sont permises. Par souci de cohérence sonore, on évitera l’emploi de HP aux rendements trop éloignés. Par contre, à l’image des sorties d’un ampli, on évitera le montage « en série » pour une enceinte à deux HP, s’il est possible, il reste dangereux en cas de rupture d’un des fils de raccordement et/ou du câble de liaison. A la conception, on privilégiera un montage 8 Ω, le plus courant aujourd’hui, 1 HP de 8 Ω, cela va de soi, pour une enceinte mono HP, 2 HP de 16 Ω en parallèle (ou 2 HP de 4 Ω en série, déconseillé) pour une enceinte à double HP et 4 HP de 8 Ω montés en série/parallèle.

- Il faut savoir que l’impédance d’un haut-parleur est mesurée de façon passive à l’aide d’un multimètre doté de la fonction ohmmètre. Par le biais de cet appareil, on injecte un très faible courant continu dans la bobine du HP et on lit la valeur calculée par l’instrument de mesure. Mais branché à un amplificateur, traversé par le signal complexe d’une guitare, le HP va voir son impédance varier sans cesse. C’est une des composantes qui donne sa couleur sonore à un HP et explique qu’entre deux HP de même référence, il peut y avoir quelques variations tonales.

- Pour le câblage interne de l’enceinte, ne pas utiliser du câble de type « autoradio », ce truc infâme à doubles conducteurs dans une gaine noire séparable. Mieux vaut employer du fil électrique, 1.5mm2 (de 5 à 50w) à 2,5mm2 (de 50 à 150w), abondamment répandu pour alimenter les pièces d’une maison en énergie. Ce dernier type de fil de câblage pourrait être idéal si sa gaine n’était pas aussi fragile, que ce soit mécaniquement ou face au feu et à la fumée toxique qu’il dégage. Le mieux est de trouver du fil aux sections citées plus haut dont le cuivre multi-brins est sans oxygène et dispose d’une gaine en silicone, il reste semi-rigide et est disponible en plusieurs couleurs bien flashy, bien utile pour séparer clairement le « + » du « - ». On évitera de souder les extrémités des fils aux HP, au profit de cosses à sertir adaptées (les cosses de tableau électrique ou de tableau de bord de voiture sont très bien et assurent des contacts électriques multiples. Il existe des cosses dorées, l’or étant un excellent conducteur électrique, mais la plupart du temps le revêtement doré ne contient pas une seule goutte d’or et disparaît à l’insertion de la cosse sur sa partie mâle !

- Ne jamais employer un cordon de type guitare (1 conducteur + masse) pour raccorder une sortie d’ampli à son enceinte au risque d’en modifier la courbe de réponse de vos sonorités (perte d’aiguë, impression de puissance variable, son terne, etc.) et de créer une forme d’impédance parasite pouvant faire souffrir les composants. De nombreux fabricants (Mogami, Van Damme, Sommer, etc.) proposent des câbles à 2 conducteurs (sans tresse-écran) adaptés, vendus au mètre, et Neutrik propose le NP3XL, Rean le NYS225, Jacks jumbo spécialement conçus pour les raccordements de puissance de fortes tailles. Ne vous laissez pas abuser par des produits finis ressemblants et/ou moulés (indémontables), ils sont généralement de mauvaise qualité.

Pour finir, un bon ampli à lampes est capable de délivrer, en régime de pointe, pendant de courts instants, jusqu’au double de sa puissance électrique au HP, alors, outre son impédance, penser à vérifier la puissance qu’il sera capable d’encaisser avant de congeler sa membrane. Paradoxalement, son aimant et sa bobine deviennent tellement chauds qu’il se produit une déformation mécanique du guide ou de l’entrefer fixant à jamais la partie mobile du HP !

III) Quelques conseils ….. et conclusion :

Je lis la newsletter d’AF avidement, chaque samedi matin, depuis des années. J’adore lire les avis laissés par les autres musiciens, enfin les avis sérieux, ceux qui font plus de 3 lignes, écrits en français correct, issus d’une réelle expérience sur le matériel jugé. Idem pour les forums, généralement sympathiques, mais tournants rapidement à la discussion de comptoir plutôt qu’à la résolution du problème pour lequel le sujet a été ouvert ….

Malheureusement, au fil du temps, force est de constater la recrudescence d’idées préconçues, fausses, voire dangereuses. C’est la raison pour laquelle j’ai essayé de détailler le plus clairement possible ce sujet portant sur les adaptations d’impédances entre un ampli à lampes et son(ses) enceinte(s).

Ce que dit Randall Smith dans ses anciens modes d’emploi, c’est que brancher 2 enceintes de 4 Ω dans les deux Jacks 4 Ω de ses amplis Mark n’amèneront pas forcément de problèmes immédiats, cela va user très rapidement les tubes de sortie (il ne parle que de ses amplis dont les composants bobinés sont surdimensionnés). Dans tous les cas, une incompatibilité par le haut sera toujours préférable, comme connecter une enceinte de 8 Ω dans une prise de 4 Ω. Cela au prix d’une éventuelle modification sonore, tout en diminuant l’énergie électrique consommée par le HP. A ce titre, possédant un Mk IV, j’ai pu constater des résultats intéressants en couplant ainsi certaines enceintes de plus fortes impédances. Par ailleurs, c’est le principe basique des atténuateurs de puissance que d’augmenter l’impédance « vue » par l’ampli pour que ce dernier puisse être poussé sans décoller les tapisseries. Cela allonge notablement la vie des tubes de puissance.

Par contre, manquant de temps et suite aux conseils d’un très mal avisé technicien, j’ai essayé le couplage d’une enceinte de 8 Ω sur une petite tête AC4TVH (donnée pour 16 Ω), en quelques minutes, mon ampli à flambé ! J’ai pu profiter de l’occasion pour refaire un câblage à l’ancienne, sur une plaquette à cosses, avec des composants de qualité, disposer une alimentation à lampe et changer les lampes génériques chinoises détruites par de meilleures références (j’ai remplacé la 12AX7 par une 12AT7) placées sur des supports en céramique. J’ai aussi utilisé de bien meilleurs transformateurs et un petit ventilateur, car dans un ampli de classe A comme celui-là tout chauffe énormément ! Au bilan, bien que le remplacement de tous ces composants m’ait coûté 1,5 fois le prix de cette petite tête, le son qui en sort reste incomparablement plus puissant, plus clean, plus Vox que son petit frère de série. Cela étant, j’ai pu faire de longs tests, j’en ai deux pour que mes jeunes élèves puissent disposer d’un ampli très convenable lorsque je dispense des cours.

La frénésie marketing force les grands groupes industriels à multiplier les gammes, soi-disant pour que tous les musiciens aient accès à du matériel aux références indiscutables. Simplement, les dés sont pipés, le non-respect des schémas originaux et la qualité des composants tirée inexorablement vers le bas font de nos amplis des clones visuels aux caractéristiques techniques et sonores bien éloignées de leurs modèles. Alors, conséquemment, on trouve des amplis à lampes à tous les prix, cela va d’une centaine d’euros à plusieurs milliers et on en a presque toujours pour son argent, certains se reposent gentiment et négligemment sur leurs réputations, d’autres ne proposent même pas le minimum décent.

Ainsi, les conseils de ce long post deviennent plus pertinents que jamais !

Vous l’aurez compris, un amplificateur à lampes est un objet pouvant devenir source d’importants ennuis si quelques règles basiques ne sont pas respectées en matière d’adaptations d’impédances. Libre à certains constructeurs de clamer haut et fort ce que d’autres réfutent, en général, les concepteurs et fabricants ne parlent que de leurs propres produits, ils sont sûrs de ce qu’ils avancent et soyons heureux ainsi. Pour ceux qui ne se prononcent pas, restons méthodiques et méfiants en appliquant les prescriptions des modes d’emploi.

Pour finir, j’espère ne pas vous avoir ennuyé avec ce post à rallonge, je ne veux paraître ni pédant ni prétentieux à travers mon propos, c’est juste que le sujet me semblait intéressant et collait parfaitement avec certaines de mes modestes compétences et malheureuses expériences.

Bien musicalement,

Bonjour à tous,


Merci à Jimiric90 pour son enthousiasme à soutenir les « vieux ». Il est vrai que j’arrive encore à me planter et avoir recours à plusieurs ouvrages d’études et de théories pour m’en sortir. Comme je ne pratique plus la discipline régulièrement, il est heureux de pouvoir se ressourcer !

Merci aussi à oldfellow pour sa remarque très opportune, mais je voulais rester dans un contexte simple en vulgarisant, au mieux, mon propos. Effectivement, il est d’usage d’utiliser un impédancemètre pour déterminer la courbe accidentée d’évolution de l’impédance d’un HP sur la bande passante des fréquences audio. Cependant et contrairement à la norme de mesure à 1 kHz pour de nombreux autres paramètres, la méthode par impédancemètre injecte un signal sinusoïdal pur, ce qui est peu représentatif d’un signal complexe d’autant que l’on peut, à cette fréquence, tomber sur une bosse de résonnance faussant la mesure. Cette méthode reste prépondérante à la conception, abondamment utilisée en Hi-fi pour coupler plusieurs catégories de HP.


J’ai visité l’usine Celestion à l’occasion d’un voyage d’études près d’Ipswitch et, à cette époque, au tout début des ' 80s, Celestion faisait figurer dans son catalogue et pour chaque HP cette courbe chaotique. Cela étant, mis à part au bureau d’études, je n’ai pas vu beaucoup d’impédancemètres sur les chaînes de production...alors que des enceintes Hi-fi y étaient encore fabriquées !!


Donc, personnellement et uniquement dans le contexte « Basso-guitaristique », je préfère l’approche par le bas, à l’image d’un micro guitare (quelle hérésie que d’exprimer le niveau de sortie de cette façon !), et déterminer l’impédance en CC, via un Ohmmètre, tout en sachant qu’à basse fréquence la valeur de l’impédance mesurée ainsi peut être un poil en dessous, très rarement en deçà de quelques %.


Enfin merci à Hit ! pour tes conseils et encouragements, mais tu vas finir par être filmé par le Staff pour tous tes « Hors Sujet ».


Bien musicalement,


Strato1963