LUTHERIE AMATEUR

Voici le début d'un projet sur lequel je planche depuis un bon moment. Il s'agit de la conception et la fabrication d'un ampli à lampes.

Je ne vais pas réinventer la roue, la méthodologie est la même que pour les guitares. On s'inspire de ce qui existe déjà en essayant de comprendre comment ça fonctionne, pourquoi tel ou tel choix a été fait, on essaie de faire sa petite recette et voit ce qu'on obtient.

Pour réaliser ce projet, j'ai beaucoup fouillé internet, téléchargé des schémas, lu plein de trucs, mais surtout, j'ai lu ce bouquin qui, pour le moment, est ma bible :



Je ne suis pas un adepte des pédales, j'aime bien gérer les sons avec le footswitch de l'ampli, donc je décide de partir sur un ampli à 2 canaux.

Si part de la base, un ampli à lampes, c'est constitué de :
- une alimentation électrique, dont le but est de fournir différents niveaux de tension et de courant pour tous les éléments
- un préampli dont le but est d'obtenir un signal avec un niveau suffisamment élevé pour attaquer l'ampli de puissance
- un "tone stack", dont le but est de "sculpter" le son, ce sont les réglage de tonalité
- éventuellement une boucle d'effet, c'est un dispositif qui permet d'intercaler des pédales d'effet entre le préampli et l'ampli de puissance
- un ampli de puissance, dont le but, comme son nom l'indique, est de fournir de la puissance
- un transformateur de sortie, dont le but est d'ajuster le niveau de sortie au haut parleur

Pour concevoir un ampli, il faut concevoir tout ça.

Dans un premier temps, on se concentre sur la partie préampli / tone stack, c'est ça qui va faire une grosse partie du son. Si vous voulez avoir des détails sur qu'est-ce qui fait quoi dans le son d'un ampli, voici une vidéo très intéressante de Jim Lill :
https://youtu.be/wcBEOcPtlYk?si=BB5daLvqNKLxoAGw

En gros, il dit que ce qui fait principalement le son, c'est la partie "tone stack". A un détail près, si on veut de la saturation, il va falloir la créer dans le préampli.

Au départ, je voulais avoir un canal clair typé Hiwatt, comme le DR504 qui est assez mythique dans le blues, et un saturé (ou lead) typé Soldano SLO 100. J'ai fait quelques recherches, quelques plans, etc.

Pour le canal clair, la structure est assez commune à beaucoup d'amplis des années 60-70 voire 80, avec 4 entrées pour 2 canaux distincts, que l'on branche en parallèle pour avoir plus de son et un peu plus de saturation. L'effet que ça, c'est que ça augmente le gain, donc autant partir sur un premier étage avec d'office plus de gain pour éviter ce branchement. Sauf que techniquement, avec une lampe 12AX7 ou ECC83 (c'est la même mais il y a une désignation américaine et l'autre européenne), on ne peut pas avir autant de gain qu'avec les 2 en parallèle comme dans le Hiwatt.
Pour faire un peu de technique, une 12AX7 contient 2 triodes, c'est à dire 2 "composants" d'amplification dans le même tube en verre. Chaque triode a un gain maxi théorique de 100 (c'est à dire que le signal de sortie a un niveau 100 fois plus élevé que le signal d'entrée) mais en pratique, ça tourne autour de 70-75. Certains constructeurs comme Vox on pu aller beaucoup plus haut en gain en utilisant une penthode en entrée, il s'agit d'une lampe dont le composant interne comporte 5 broche au lieu de 3 pour une triode, et ça permet d'obtenir un gain beaucoup plus élevé. Par exemple, dans le Vox AC15, le gain du premier étage d'amplification est d'environ 480. Donc pour un signal d'entrée de l'ordre de 0,2V pour une guitare, on a environ 96V de signal de sortie. L'intérêt de ça est un câblage plus simple et en théorie, moins de bruit dans le signal (donc moins de souffle ou de buzz dans le son).

Pour la suite, le signal est dirigé soit vers le canal clair (clean), soit le canal saturé (lead).
Le canal clair se compose d'un tone stack type Hiwatt, le niveau devrait être assez élevé pour ne pas avoir besoin d'une triode supplémentaire.
Le canal lead lui, est un peu plus compliqué mais je n'ai rien réinventé. J'ai repris le schéma du SLO100 sans la première triode. De cette façon, on obtient la même chose que le Peavey 5150 ou le Mesa Dual Rectifier par exemple. Ces 2 amplis reprennent le schéma du canal lead du SLO 100. La particularité du SLO 100, c'est qu'en canal lead, le canal clean est toujours active et les 2 signaux sont mixés hors phase. Ce sera sûrement une évolution de cet ampli.

Pour rester "simple", je choisi de ne pas mettre de boucle d'effet pour le moment.

Niveau puissance, j'étais parti au départ sur un 50W avec 2 lampes 6L6GC en puissance. C'est typiquement ce qu'on retrouve chez Soldano, Mesa, Peavey/EVH et bien d'autres. A partir de là, on peut dimensionner l'alimentation et le transfo de sortie. J'ai revu ma copie parce que ces 2 transfos ne sont pas donnés et pour ceux qui ont des amplis à lampes chez eux, 50W ça fait du bruit quand même ! Donc je suis parti sur 2 lampes 6V6GT, qui ont l'avantage d'avoir un fonctionnement similaire aux 6L6, donc la conversion sera simple. Le duet de 6V6GT permet de sortir une puissance max de 25W.

Sur les petits amplis (1 à 5W), il est fréquent de ne trouver qu'une seule lampe de puissance, c'est ce que l'on appel un "single ended". Sur les plus gros amplis, le nombre de lampe est toujours paire. On en trouvera jamais un ampli à 3 ou 5 lampes de puissance. En effet, le fonctionnement est dit "push-pull", quand un côté pousse, l'autre tire. Ca permet d'avoir un meilleur efficacité de l'étage de puissance.

Dans un premier temps, le changement de canal se fera en façade via un switch manuel, j'intégrerai le foot switch plus tard car ça nécessite d'utiliser des relais et/ou transistors.

Une fois le schéma de fonctionnement établi, il faut tracer quelques courbes de fonctionnement pour vérifier si le fonctionnement est correct et pour connaitre le courant de repos, qui correspond au courant consommé lorsque l'ampli est allumé mais qu'il n'y a pas de signal.



Il y a eu plusieurs itérations de plan nécessaires :


Pour recopier des parties rapidement, j'ai utilisé cette table lumineuse, c'est super pratique pour le dessin en général :


Une fois le schéma et les valeurs fixées, on peut passer à la partie technique. Ca commence par un bon plan, avec tous les détails et toutes les informations nécessaires.
Il existe des logiciels pour faire ça mais la prise en main nécessite du temps. J'ai encore sorti une feuille de papier et un crayon :


En parallèle, j'ai commandé les transfos en Italie :


Visiblement, c'est fait à la main, pour un tarif moins élevé que le leader américain :


On essaie de placer judicieusement les différents éléments sur le plan :


Dans le bouquin qui me sert de bible, il est expliqué que les différents transfos ne doivent pas avoir la même orientation pour éviter que les flux magnétiques de l'un viennent perturber ceux de l'autre.
Ici, on a le transfo d'alimentation à droite et le transfo de sortie à gauche, dont les bobines sont orientées à 90° l'une par rapport à l'autre. Si on avait un transfo pour la réverb par exemple, on choisirait de le mettre à 45° par rapport aux 2 autres par exemple.

Une fois tous les éléments placés, on peut continuer le plan en représentant les fils, les trous de fixation, etc. :

On attaque la partie technique.

Il y a 2 grandes façons de câbler un ampli : la méthode point à point (ptp en amplais) ou la méthode PCB (printed circuit board, c'est une carte électronique moderne). Développer un PCB pour ce genre de projet, c'est possible, mais c'est du boulot et les modifications peuvent être compliquées.

Je pars sur la technique PTP.

Je commence par sertir les "turrets" sur la "turrets board", qui est la carte électronique à l'ancienne :


Puis j'ai soudé les composants dessus :


Pour fabriquer cet ampli, il me faut un châssis. J'aurais pu dessiner un châssis en tôle et le faire découper et plier, mais la récup, c'est sympa aussi.

J'ai acheté cet ampli pour 80 balles sur le bon coin, en panne :


Il s'agit de la version 100W de mon ampli Peavey que j'ai modifié. La panne était due à une diode en court circuit, j'ai pu le réparer et l'utiliser un peu. On comprend pourquoi même pas très cher, ça ne se vend pas, c'est vraiment pas terrible.

J'ai sorti la tête du caisson, le caisson me sert de cab 2*12 pour le moment avec 2 HP de qualité.

Voici la l'ampli :


Rien que pour les lampes, le prix était intéressant.
J'aurais pu partir sur un ampli 100W et réutiliser les transfos, toutes les lampes, etc. mais 100W, c'est beaucoup, vraiment beaucoup. Mais je vais utiliser pas mal de morceaux.

Je démonte tout ce qu'il y a dans ce châssis :


J'aurais pu l'utiliser comme ça mais la configuration type combo avec les lampes dessous, ce n'est pas génial. En effet, comme la chaleur monte, ça a tendance à chauffer plus l'électronique que le montage "classique" des têtes d'ampli, avec les lampes au dessus.

La façade me plait bien parce qu'il y a les réglages de tonalité pour 2 canaux, les potars sont rapprochés donc la tête ne fait pas une largeur démesurée, je décide de découper tout ça.
On repère là où il faut couper :


Et voilà la façade ainsi que l'arrière prêts à être greffés sur un nouveau châssis :

La grande classe tout ça!

Concernant les transfos, comme tu en as deux carénés, les perturbations électromagnétiques sont amoindries.
Il est aussi possible que les bobines soient montées à 90° par rapport à celui qui n'est pas caréné (bobinage horizontal et non vertical - ou l'inverse suivant le point de vue axe ou fils)

Il faut faire attention à ça lorsque aucun transfo n'a de blindage/carénage, car on peut alors penser que les transfos sont hors phase électromagnétique, alors qu'il y a des échanges, ou vice-versa (je sais pas si je suis bien clair là... en gros ça se visualise pas trop mal en dessinant des 8, en 3D)

Je vois ce que tu veux dire. J'ai déjà ouvert les transfos pour voir l'orientation des bobines et j'ai même hésité à monter le transfo d'alim à l'horizontale, c'est à dire enlever un des 2 capots et mettre un côté à l'intérieur du châssis (je ne sais pas si c'est clair) mais il y a des fils des 2 côtés. Je vais tester comme ça et si ça pose problème, j'aurais toujours la possibilité de faire un trou pour changer l'orientation du transfo.

Perso je ne virerais pas les capots (et surtout pas un seul des deux).

Je positionnerais les deux transfos carénés (les plus puissants, je suppose) de façon optimale (théoriquement, disons), et ensuite je déporterais ou tournerais le troisième en fonction de la position des deux autres, du mieux possible (de l'autre côté du chassis, dans une cage dédiée, tourné de 90° par rapport aux deux autres, les trois solutions... positionner celui-ci de façon empirique ne posera pas trop de problème, avec quelques essais ça devrait aller)

Excellent ! Je vais suivre ça avec gourmandise !

Où te fournis-tu pour tous les composants ? (autres que les gros transfos" ?

J'avais aussi vu cette vidéo de Jim Lill, assez édifiante comme plusieurs de ses expérimentations...

@GaBuZo : Il n'y a pas 3 transfos mais 2. Le gros, c'est l'alimentation, le petit c'est le transfo de sortie. En 25W, c'est bien plus petit qu'une 100W. Ce qui ressemble à un transfo et qui n'est pas caréné, c'est une self pour lisser le courant. Elle émet très peu de variation de champ car elle est traversée par un courant continu.
Mais comme tu l'as dit, j'ai placé les 2 transfos à 90° l'un de l'autre, le plus éloigné possible, et la self est entre les 2 parallèle à l'alimentation (c'est le transfo de sortie qu'il faut surtout protéger des rayonnements). Pour les résistances, il est conseillé de prendre au minimum des 1W même si le courant traversé par la plupart est de l'ordre du mA car les petites résistances peuvent ne pas supporter une tension de plusieurs centaines de volts.

@Laurent : il y en a pas mal de chez RS (anciennement Radiospares), et le reste de chez TubAmpDoctor, Soundland, quelques un de chez Conrad il me semble.
Pour les potars, on le verra bientôt, j'ai gardé ceux de l'ampli donneur d'organes.