1-1-7-1 : Enceintes et amplificateurs du commerce

Mise à jour : 6 mars 2023, Antimode 11.

 

Je n'ai pas l'intention de décrire ici tout le matériel du commerce.
Je veux simplement évoquer certains aspects de mise au point des enceintes qui, compte tenu des fabrications en série, ne peuvent pas être parfaitement optimisées par les constructeurs.
Je veux aussi parler d'un aspect du mariage amplificateur / enceinte.

 

Les enceintes du commerce :

Pourquoi faut-il les modifier ?

Les haut-parleurs qui composent les enceintes vendues dans le commerce, tout comme ceux que vous achetez pour vos kits, sont fabriqués avec des tolérances plus ou moins larges suivant la qualité.

Les paramètres électromécaniques qui servent à la simulation des enceintes sont donnés pour une moyenne, plus ou moins significative, des fabrications des haut-parleurs.
Il faut comprendre par là que vous pouvez aussi bien avoir un haut-parleur qui est pile aux valeurs annoncées, qu'un autre avec des différences plus grandes.

Pour le haut de gamme il est permis de penser que le service qualité du fabricant n'accepte que les tolérances de fabrication les plus étroites.
Mais pour les gammes plus courantes, il ne faut pas se faire d'illusions, les tolérances sont élargies.
J'ai presque tendance à penser que les tolérances extrêmes sont vendues pour les kits des particuliers, car ils n'ont pas de contrôle qualité pour refuser un ou deux haut-parleurs.
Je suis mauvaise langue ?

Les fabricants qui étudient les enceintes vendues dans le commerce font leurs études sur la valeur moyenne.
Mais si le haut-parleur qui est monté dans votre enceinte est fabriqué aux limites des tolérances admises, il sera quand même monté dans une enceinte conçue pour la valeur moyenne.

Le résultat d'écoute en sera affecté, car votre enceinte ne sera pas parfaitement optimisée pour le haut-parleur réel qui est monté.
Ceux qui connaissent un peu les fabrications en série ne me contrediront pas.

Il n'y a aucune solution d'amélioration possible de la part d'un amateur pour les haut-parleurs montés en clos, et pour les tweeters.
Je ne vous conseille pas d'aller "bidouiller" le filtre pour tenter d'améliorer les choses :

• Si vous avez la compétence pour le faire, vous choisirez directement les enceintes en kit.
• Si vous n'avez pas la compétence et que vous êtes insatisfait, vous changerez la paire d'enceintes...

Il existe un moyen simple pour les graves en Bass reflex : l'évent.
Sa longueur a été calculée pour le haut-parleur moyen.

• Si les caractéristiques réelles du haut-parleur sont décalées du bon côté, un évent plus long sera meilleur à l'écoute.
  Ce point est facile à rattraper.
• Si les caractéristiques réelles du haut-parleur sont décalées du mauvais côté, c'est un évent plus court qui sera le meilleur.
  Ce point est moins facile à rattraper.

Avant d'aller plus loin je voudrai, mettre en garde ceux qui utilisent les correcteurs de timbre à fond, le loudness, ou qui utilisent leurs enceintes pour faire de la sono.
Une modification d'évent change la puissance admissible de l'enceinte.
Une modification en dépit du bon sens peut aller jusqu'à la destruction pure et simple du haut-parleur.
Vous êtes prévenus.

Les critères d'écoute pour évaluer le progrès sont ceux définis au chapitre sur la mise au point.
Si les résultats sont meilleurs sur la restitution du médium, vos haut-parleurs ne risquent rien.

 

Allonger l'évent :

C'est le cas le plus simple.
Vous prenez une feuille de papier à dessin (noire, c'est plus discret) que vous roulez dans votre évent.
Vous commencez par allonger la longueur de 1 cm. Si c'est mieux, vous continuez de cm en cm.

Normalement, si le fabricant a bien fait sa conception, vous ne devriez pas trouver l'optimum trop loin de ce qu'il y avait au départ.
Dans tous les cas, laissez un diamètre d'évent avec le fond de l'enceinte.

Si l'évent doit être encore plus long, allongez-le vers l'avant, avec le tube en papier qui dépasse vers l'avant.
Quand vous avez la longueur optimale, contactez-moi en m'indiquant :

• Le volume interne de l'enceinte.
• Le diamètre intérieur de l'évent
• La longueur de l'évent après mise au point.

Je vous recalculerai un évent de diamètre plus petit qu'il faudra adapter dans votre évent actuel.
L'évent sera pris dans un tube de PVC que vous trouverez facilement dans tous les magasins de bricolage.

Vous trouverez aussi la réponse si vous allez dans le chapitre sur le calcul de l'évent ou vous trouverez des formulaires de calculs en ligne.

Quand vous avez l'optimum, vous scotchez votre feuille bien en place, et vous l'oubliez...

 

Raccourcir l'évent :

Il n'y a pas d'autre solution que de démonter proprement l'évent actuel qui doit être collé...

Une fois l'évent enlevé, vous glissez votre feuille de papier a dessin roulé directement dans le trou laissé libre par l'évent, en conservant si possible le même diamètre intérieur que l'évent actuel./p>

Une fois la longueur optimale trouvée, il ne vous reste plus qu'à couper l'évent que vous avez démonté, et à le remettre en place.
Si le diamètre intérieur de l'évent a changé, vous devez me contacter en m'indiquant :

• Le diamètre intérieur de votre évent lors de vos tests.
• La longueur de l'évent trouvé lors des tests.
• Le volume interne de l'enceinte.
• Le nouveau diamètre intérieur souhaité.

Vous trouverez aussi la réponse facilement si vous allez dans le chapitre calculs de l'évent.

 

Les évents arrondis à l'extrémité :

S'ils ne sont arrondis que vers l'extérieur, vous vous arrangez pour que la feuille de papier arrive a l'extrémité intérieure de l'arrondi, sans dépasser l'arrondi.

S'ils sont arrondis des deux côtés, vous faites la mise au point sans tenir compte de l'arrondi intérieur.
Si les résultats sont meilleurs à l'écoute, il n'y a pas de question à se poser.
Un évent bien dimensionné est préférable à un arrondi plus ou moins commercial...

 

Les évents coniques :

Je ne sais pas les calculer, mais je vous rassure, ils sont rares.
Si c'est mieux avec la feuille de papier à dessin roulé à l'intérieur, vous conservez la solution.
Sinon, il ne vous reste qu'à passer à un évent bien cylindrique, et les rubriques précédentes s'appliquent.

 

Les évents rectangulaires :

Allonger un évent cylindrique, ou réduire la surface d'un évent rectangulaire est rigoureusement identique au niveau du résultat final.
La méthode pratique est décrite au chapitre mise au point.

 

Le facteur d'amortissement des amplis :

Une caractéristique, qui est donnée de temps en temps, est le Facteur d'amortissement de l'ampli.
C'est, en première approche, la capacité de l'ampli à tenir les haut-parleurs, principalement dans le grave.

Le facteur d'amortissement exprime la même notion que la résistance interne, mais d'une autre façon ou la charge est prise en considération.

Il y a quelques années, les constructeurs se sont livré une bataille effrénée sur ce critère, et c'était à celui qui annoncerait le facteur le plus élevé.
La musicalité n'y a rien gagné.
Depuis, le critère est repassé en second plan, et les valeurs sont redevenues plus raisonnables.
La musicalité n'y a rien gagné non plus ?

Le facteur d'amortissement dépend de la conception de l'étage de sortie de l'ampli.
Les amplis à transistors ont souvent un facteur d'amortissement plus élevé que celui des amplis à tubes, mais il y a des exceptions partout.

Le facteur d'amortissement est donné pour 8 Ohms en sortie d'ampli.
Je ne retiendrai que deux valeurs pour les exemples, un facteur de 10 et de 200.

Facteur d'amortissement et résistance interne de l'ampli sont directement liés par l'impédance.

• FA = Facteur d'Amortissement.
• RA = Résistance interne de l'Ampli.
• I = impédance.
• RA = I / FA.

Par exemple :

• Pour un facteur d'amortissement interne de 10 sur 8 Ohms, la résistance interne de l'ampli est 8 / 10 = 0.80 Ohms.
• Pour un facteur d'amortissement interne de 200 sur 8 Ohms, la résistance interne de l'ampli est 8 / 200 = 0.04 Ohms.

Nous verrons plus loin les incidences sur les enceintes de cette résistance interne des amplis.
Mesurer les impédances d'entrée et de sortie.

 

Changement d'ampli :

Si vous n'avez pas changé d'ampli, en faisant le réglage d'évent comme indiqué plus haut, vous avez directement intégré la résistance interne de l'ampli dans le réglage de l'évent du haut-parleur.
Il n'y a pas de question à se poser, vos enceintes sont au point...

Si vous changez d'ampli sans changer d'enceinte, posez-vous la question du facteur d'amortissement de votre ancien et nouvel ampli.
Si le facteur d'amortissement a changé de façon significative, la suite vous intéresse.

 

Influence du facteur d'amortissement :

• Soit Qms, Qes et Qts les coefficients de surtension du haut-parleur seul.
• Soit Re la résistance au courant continu du haut-parleur.
• Soit Rg la résistance interne de l'ampli.
• Soit Rc la résistance des câbles.
• Soit Fs la fréquence de résonance du haut-parleur.

Rf = Rg + Re
Qes = Qes * ( ( RF + Re ) / Re )
Qts = Qms * Qes / ( Qms + Qes )

C'est le Qts du haut-parleur qui détermine, avec Fs, la fréquence d'accord du haut-parleur.
Fs ne change pas avec la résistance interne de l'ampli, mais Qts est modifié, donc la fréquence d'accord est modifiée.

 

Un exemple concret :

Prenons mon haut-parleur de grave AUDAX PR38EX100VST du temps où je l'utilisais en Bass reflex dans 120 L.
J'ai choisi ce cas, car je le connais parfaitement, et je suis sûr que les différences dont je parle sont parfaitement audibles.
Mais les différences sont parfaitement reproductibles aux autres enceintes.

• Fs = 47.71 Hz.
• Re = 5.825 Ohms.
• Qms = 16.88.
• Qes = 0.383.
• Qts = 0.375.
• Rc = 0.1 Ohms.

Avec un ampli qui a un facteur d'amortissement de 200 :
Rg = 0.04 Ohms.
Rf = 0.04 + 0.1 = 0.14 Ohms.
Qes = 0.383 * ( ( 5.525 + 0.14 ) / 5.825 ) = 0.392
Qts = 16.88 * 0.392 / ( 16.88 + 0.392 ) = 0.383

Avec un accord à 50 Hz (évent diamètre 16 cm longueur 8.5 cm), la courbe de réponse est linéaire. ( Vive les HP avec un Qts de l'ordre de 0.39 )...

 

Changeons d'ampli par un ampli à tubes avec un facteur d'amortissement de 10 :
Rg = 0.80 Ohms.
Rf = 0.80 + 0.1 = 0.90 Ohms.
Qes = 0.383 * ( ( 5.525 + 0.90 ) / 5.825 ) = 0.442
Qts = 16.88 * 0.442 / ( 16.88 + 0.442 ) = 0.431

La courbe de réponse augmente de 1 dB environ à 80 Hz rien qu'en changeant d'ampli.

 

Recherchons maintenant un accord correct à 45 Hz au lieu de 50 Hz.
La longueur de l'évent passe à 13 cm au lieu de 8.5 cm, toujours pour un diamètre de 16 cm.
La courbe de réponse redevient linéaire.

 

En première approche, on peut penser que 1 dB de différence entre un ampli de facteur d'amortissement de 200 et un autre de facteur d'amortissement de 10 n'est pas grand-chose.
Mais une différence d'accord de 5 Hz entre 50 et 45 Hz, ce n'est pas une petite différence.
Et 5.5 cm sur la longueur d'évent, alors qu'une mise au point à 5 mm près sur cette même longueur est possible, c'est 11 fois l'intervalle de réglage.

À l'écoute, avec un réglage d'évent correct, vous allez gagner dans la propreté du bas médium, la définition du grave, la qualité des impacts.
L'aigu vous paraîtra plus clair et plus limpide.
Les effets de masques sur le médium vont disparaître.

 

Et sur vos enceintes ?

Le résultat sera exactement le même.

• Si le facteur d'amortissement baisse, la longueur de l'évent doit augmenter.
• Si le facteur d'amortissement augmente, la longueur de l'évent diminue.

Dans ce cas ( le facteur d'amortissement qui augmente ), et uniquement dans ce cas, il existe une autre solution, ajouter une résistance en série avec l'enceinte.
La valeur de cette résistance est la différence entre la résistance interne des deux amplis.

La puissance que doit accepter cette résistance est d'environ 20 à 40 W.
Vous obtiendrez cette valeur en mettant plusieurs résistances cimentées de 10 W en parallèle.

Dans notre cas, pour compenser les 0.80 - 0.04 = 0.76 Ohms de différence, trois résistances de 2.2 Ohms conviennent.
La compensation est de 0.73 Ohms.
1 / ( ( 1 / 2.2 ) + ( 1 / 2.2 ) + ( 1 / 2.2 ) ) = 0.73 Ohms.

 

En conclusion :

Dans les forums on lit souvent que les amplis à tubes marchent bien mieux que les amplis à transistors, l'écoute est plus vraie, plus musicale.

Bien sûr les gens qui écrivent cela ont fait le test, je ne mets aucunement leur parole ou écrit en doute.
Mais il est probable qu'ils ont fait la comparaison avec la même paire d'enceintes, sans adapter le réglage d'évent entre les deux amplis.

Quelle est la crédibilité d'un tel test ?
Qu'on t-ils entendus, la différence de son des amplis, ou la différence du son des enceintes, la différence a pour cause un accord non optimisé dans au moins un cas ?

Car il ne faut pas se faire d'illusion, un ampli à lampes avec son transfo de sortie à une impédance interne élevée.

Ne me faites pas dire ce que je n'ai pas dit.
Il y a des différences à l'écoute entre un ampli à tubes et un ampli à transistors.
Mais pour évaluer ces différences, il faut une méthode rigoureuse qui ne laisse rien de côté.
Le facteur d'amortissement est un de ces critères à ne pas laisser passer...

Et si après une mise au point de vos évents vous renoncez à votre projet de changer d'ampli parce que l'écoute est devenue bien meilleure, je n'aurai pas perdu mon temps à rédiger ce chapitre.

 

Achat aux USA :

Attention, les USA sont en 120 V sur 60 Hz, alors qu'en France nous sommes en 230 V sur 50 Hz.
Conséquences :

• Il faut un transfo extérieur pour passer de 230 V à 120 V, sinon vous allez griller votre appareil.
  Ils se trouvent facilement, mais le prix de votre appareil sera augmenté d'autant.
• Plus grave, un transfo conçu pour le 60 Hz sera moins performant en 50 Hz. Sans doute de 20%.
  S'il est largement dimensionné, ce ne sera pas gênant.
  S'il est calculé au plus juste pour les USA, il sera trop juste en France.

Compte tenu de ces deux points, votre achat aux USA est-il encore intéressant ?
J'espère que vous lirez ces lignes avant votre achat, j'ai lu des malheurs sur des forums à cause de ça...

Ne prenez pas mon propos à la légère.
Les alimentations a découpage travaillent a hautes fréquences, et peuvent se permettre d'avoir des transformateurs tout petits.
Mais plus la fréquence diminue, plus le rendement du transformateur baisse, et plus il doit être gros.

Je suppose que les importateurs demandent des alimentations adaptées.
En tension cela ne fait aucun doute, en fréquences je demande à voir.

Pierre a réagi en lisant cette rubrique :

Il faut noter que la plupart des alimentations dites linéaires dans les amplis possèdent des transfos dits "bi câblage" .
L'enroulement primaire est en fait double, ces enroulements étant câblés en série ou en parallèle selon la tension du réseau.
Quant à la fréquence, les tôles utilisées sont les mêmes pour 50 ou 60Hz.

Les transfos utilisés dans les amplis (de marques évidemment !) sont relativement bien dimensionnés et bien que passer de 60 à 50 Hz augmente l'induction, on reste quand même loin de l'induction de saturation.

Attention ceci n'est pas vrai pour votre chargeur de téléphone où les transfos sont calculés au plus juste (réduction au maximum du nombre de spires et donc augmentation de l'induction).

Quant aux alimentations à découpage, je connais peu d'amplis dignes de ce nom qui les utilisent.
Celles-ci bien qu'ayant un rendement de l'ordre de 85 à 90% sont génératrices de perturbations HF importantes et bien souvent les filtrages nécessaires en entrée et en sortie de l'alimentation grèvent le prix sans compter les précautions de câblage à prendre.
En 2022, cet avis écrit en 2010 ne tient plus !!!

De plus, les transfos HF atteignent une limite fréquentielle, car si effectivement l'induction diminue, les pertes par hystérésis augmentent dans les ferrites.
C'est un compromis à faire comme toujours en physique.

Pour l'alimentation de votre PC, ce n'est pas un problème, car elles sont toujours ventilées et en bon audiophile qui se respecte vous n'écoutez pas de musique sur votre PC.
En 2022, cet avis écrit en 2010 ne tient plus !!!

 

Dôme Acoustique