[Théorie] Les tubes pour les nuls

Les tubes et le son

Le tube rolling et les NOS

Dans un amplificateur à transistors, dessouder et changer les puces est assez complexe. Dans un amplificateur à tubes, normalement, les lampes ne sont pas soudées et leur remplacement par d’autres lampes (quand l’amplificateur est hors tension !!!!) très simple.

Pourquoi faire ? Parce que pour une référence donnée, il existe beaucoup de marques, et pas mal de modèles. Si on ajoute des compatibilités entre les modèles (par exemple, les KT88, les 6L6 et les EL34 sont physiquement compatibles), on se retrouve avec des dizaines de modèles à essayer. Chacun aura ses propres mesures, liées par exemple à des choix de matériaux différents. On peut, du coup, modifier, parfois dans des proportions (relativement) importantes le comportement et le son d’un appareil en changeant ses tubes, qu’il s’agisse de tubes de gains ou de tubes de puissance. Une autre raison de changer ses tubes est, tout simplement, qu’ils ont une durée de vie limitée.

Il est à noter que certains tubes (marques ayant disparu ou modèle discontinué) ne sont désormais plus construits. Pour une partie d’entre eux, des stocks existent toujours, contenant des tubes neufs mais anciens. On parle alors de « N.O.S. » pour « New Old Stock » (vieux stock de neufs). Dans certains cas, la réputation alliée à la rareté fait flamber les prix.

Une autre problématique provient en revanche de cette disparité de résultats : pour un même modèle, d’une même marque, on peut noter des disparités d’un lot à l’autre, voire au sein d’un même lot. Cela amène un autre problème : si on met dans le même ampli des tubes avec des mesures différentes, on va se retrouver avec un résultat dégradé : augmentation de la distorsion (puisque plus d’annulation des caractéristiques de distorsion dans le cas d’un montage PP) ou sonorité différente entre les voies de l’amplificateur. Cela impose, lorsqu’on effectue un tube rolling, de choisir des tubes apairés voire, dans le cas d’un montage push-pull, de choisir un QUAD. Dans les deux cas, il s’agit de tubes qui ont été mesurés et regroupés parce que présentant des résultats identiques ou, tout au moins, suffisamment proches. Dans les deux cas, le service d’apairage n’est pas gratuit et un QUAD coûte assez souvent plus cher que la somme du prix des quatre tubes le composant.

QUAD de Mullard EL34 (il s'agit d'une réédition et non pas d'un QUAD NOS)
QUAD de Mullard EL34 (il s’agit d’une réédition et non pas d’un QUAD NOS)

Le son « tube »

Nous abordons là ce qui est sans doute la partie la plus critique de cet article et qui risque de faire, au minimum, lever un sourcil. Les commentaires sont disponibles pour discuter ce point (et les autres). Comme précisé en préambule : c’est un article 2.0 !

En 1947 sont arrivés les transistors : plus linéaires, plus faciles à concevoir, plus petits, moins chers… Si ce n’est une tenue à la puissance potentiellement plus importante (on n’est plus dans l’audio, là, et on parle de milliers de watts) et une résistance accrue aux ondes électromagnétiques (utile pour les fours à micro-ondes et les explosions nucléaires), les tubes n’ont plus qu’un seul avantage objectif : la relative simplicité de conception d’un schéma d’amplification.

On leur prête souvent un avantage subjectif le « son tube ». Autant le dire tout de suite : ça n’existe pas. Pour reprendre les termes de Sorrodje : « Quelle que soit l’idée que vous vous faites du son tube, oubliez-la… Le son tube n’est pas forcément ce que vous croyez, et les différences avec les amplis à transistors ne sont pas forcément aussi évidentes qu’on pourrait le croire ».

Ce point devient évident quand on se rend compte qu’il existe souvent plus de différences acoustiques entre deux appareils à tubes qu’entre l’un d’eux et un appareil à transistors : les triodes ont un « son » plus proche de celui des MOSFET (un type de transistor à effet de champ) que de celui des pentodes, une EL34 n’a pas les même caractéristiques qu’une KT88, un EL84 Mullard n’amplifie pas le son de la même manière qu’un EL84 Sovtek, un ampli SET ne donnera pas le même résultat qu’un push-pull, etc.

Puisqu’il y a autant de « sons tube » qu’il y a d’amplis, autant se l’avouer : il n’y a pas de son tube. On peut considérer qu’il y a un son « SET », lié à une distorsion assez chargée en harmoniques paires, mais cela est également le cas des MOSFET et on trouvera encore de grandes disparités. J’irai plus loin en disant que ce son « indolent » qu’on associe parfois aux électroniques à tubes, ce côté doux, écourté dans les extrêmes et mettant le medium en avant, c’est la signature des mauvais amplis à tubes (ou, souvent, de transformateurs de sortie médiocres). Ceux que j’aime, par exemple, sont au contraire très dynamiques, droits et avec une belle extension. Quoi d’autre alors ?

La distorsion en harmoniques paires ? Ok, elle est plus plaisante que celle en harmoniques impaires, mais autant se l’avouer : pas de distorsion, c’est encore mieux.

Le « soft clipping » (ou écrêtage doux, la capacité d’un ampli à ne pas ajouter des harmoniques de forte amplitude en cas d’écrêtage) ? J’espère de toute manière qu’aucun d’entre vous n’amène son ampli dans la zone d’écrêtage : « soft » ou pas, le clipping n’est bon pour rien ni personne, et surtout pas pour vos casques ou vos enceintes.

Pour conclure, je préciserai que le son tube existe, mais pas pour les appareils de reproduction comme nos amplis haute-fidélité : il existe pour les appareils de création sonore : les amplis de guitare, les orgues et synthétiseurs, pour lesquels les caractéristiques de distorsion et de soft clipping, par exemple, caractériseront le son de l’appareil de la même manière que ses mesures en régime normal.

Ceci n’empêche pas de leur trouver plein de qualités, à ces appareils à loupiotes, parce qu’avouons-le : il y a beaucoup de très bons appareils à tubes. On n’a pas fini de se chauffer avec sa musique (voire de se brûler les doigts).

18 réflexions sur “[Théorie] Les tubes pour les nuls”

  1. la partie 2 est….inouïe de détails et de précisions qui force le respect Burndav. La partie consacrée à la question des nomenclatures n’a pas dû etre une..partie de plaisir à concevoir.
    Quant au son tube, je suis en total accord avec ce qui est dit. L’on peut simplement rajouter que l’esthétique et la majesté d’un bel appareil à tubes en fonctionnement font toujours de l’effet : peut-être pas acoustique mais ça ne laisse pas indifférent.

    1. Merci pour ton retour gg !
      Pour la partie sur les nomenclatures, crédit doit être rendu à Superfred, qui m’a envoyé toutes les informations. Un immense merci à lui.
      Et merci aussi, tant qu’on y est, à MrButchi, Sorrodje, Estaero, GourouLubrik et Corderaide pour les relectures, corrections ou encouragements !

  2. Il y aurait beaucoup à dire sur l’amplification sonore à base de tubes ou de transistors.
    J’ai lu avec intérêt et surprise cet article : 1°) parce que la reproduction sonore de qualité m’intéresse, 2°) mais je suis surpris qu’à l’heure du numérique, quelqu’un ait osé un article sur l’analogique …
    Je vais résumer mes premières remarques.
    1°) La polarisation d’un tube audio est essentielle à son bon fonctionnement (en jargon on appelle ça le recul de grille, tension négative appliquée à la grille, par rapport à la cathode) : plus sa valeur absolue est grande, moins les fluctuations de tension affecteront le courant de polarisation (ou de repos) du tube. C’est surtout vrai pour les tubes de puissance, et c’est l’avantage des 6L6 sur les EL34 qui sont des tubes à plus faible recul de grille (dans les mêmes conditions d’alimentation et de polarisation, une 6L6 aura un courant de repos de 75mA, alors que le courant de repos de l’EL34 sera de 100mA. Les 6L6 sont plus faciles à polariser que les EL34.
    2°) Le gros manque de cet article concerne la contre-réaction (en anglais : feedback). Il n’existe pas (ou plus) d’amplificateur audio sans contre-réaction. Pour faire simple, la contre-réaction est une méthode pour asservir la tension de sortie à la tension d’entrée, donc pour réduire les distorsions. La stabilité de cet asservissement dépend du comportement fréquentiel des composants.
    Les amplis à tube avec transformateur de sortie sont d’autant meilleurs que la bande passante de ce transformateur est importante, donc que la qualité de ce transformateur est grande (tôles, enroulements, volume), ce qui permet d’appliquer une contre-réaction généreuse tout en préservant les marges de stabilité de l’ensemble, donc d’obtenir de plus faibles distorsions. La qualité des transformateur de sortie des Quad, Marantz et autres McIntosh est exceptionnelle.
    En passant, les transistors (de puissance) ne sont pas plus linéaires que les tubes (de puissance), tant s’en faut, c’est même le contraire, en règle générale. Mais les amplificateurs des transistors n’utilisent en général pas de transformateur de sortie et leur bande passante plus importante permet d’appliquer une contre-réaction plus forte, donc d’obtenir une distorsion plus faible qu’avec des tubes, en général.
    3°) Pour ce qui est des qualités sonores respectives des tubes et des transistors, je dirais qu’un bon ampli à transistors est indiscernable d’un bon ampli à tubes, c’est pour moi plus une question d’esthétique ou d’élégance … Les valeurs des distorsions ne fournissent que des indications, car elles ne concernent que des signaux continus à une ou deux fréquences (distorsion par harmoniques et distorsion d’intermodulation), alors qu’un son est un mélange de fréquences évoluant sans cesse. Enfin, la plus grande part de la distorsion, et de loin, provient des haut-parleurs et de leur couplage au local d’écoute.
    4°) La quasi totalité des amplificateurs de puissance modernes fonctionnent (avec des transistors) en classe D. Cette classe d’amplification permet de faire fonctionner les éléments de puissance en mode de commutation à faible pertes et la modulation audio ajoutée est extraite en sortie, ce qui permet des puissances très importantes dans un volume réduit. La contrepartie en est une très grande complexité, qui exclut qu’un tel ampli soit construit et mis au point par un amateur.

    Je m’arrête parce que j’ai soif.
    A la prochaine,
    PH.

    1. Bonjour PH, et merci pour le commentaire.

      Pour répondre à peu près point par point :
      1) Il est vrai que la partie concernant le BIAS (ou la polarisation) gagnerait à être étayée non seulement pour ce qui concerne le réglage lui-même mais aussi pour expliquer les différentes valeurs de polarisation en fonction des tubes et l’impact que cela a sur la conception des amplis. En revanche, j’ai peur qu’un tel développement rendrait la partie assez complexe pour un article qui se veut malgré tout assez vulgarisé.
      2) Même réponse : il y aurait de quoi tartiner des pages sur les boucles de contre-réaction, mais je ne suis pas certain que ce court article soit suffisant. Certains des points que vous abordez se trouvent dans l’article mais la compréhension des phénomènes et mécanisme de contre-réaction passent par une pédagogie appliquée à l’électronique que je sais ne pas avoir. Si vous souhaitez vous lancer, en revanche, vous êtes le bienvenu 🙂
      3) Tout a fait d’accord avec l’absence, au final, de qualités sonores distinctives en fonction de la technologie d’amplification utilisée.
      4) Je pense qu’il est intéressant de faire la différence entre les appareils d’amplification « courant » tels qu’on les trouve à peu près partout (enceintes amplifiées, autoradios, baladeurs, amplificateurs multicanaux etc.) des appareils plus haut de gamme tels que ceux qui sont mentionnés dans ces lignes. Si la classe D (ou la classe T ou les autres technologies d’amplification par commutation) a largement gagné du terrain, elle demeure encore minoritaire, malgré les percées de B&O (modules icepower) ou Nuforce – entre autres – dans le haut de gamme dans lequel, pour des bonnes et des mauvaises raisons, on trouve encore beaucoup de polarisations en classe A ou AB (Naim polarise encore en classe B ?). Dans le domaine encore plus particulier des amplis casques (après tout, on est sur tellement nomade), les besoins en puissance assez limités font que de minoritaire elle passe à marginale.

      De manière plus générale et en ce qui concerne ce papier, et pour reprendre ce qui est indiqué dans l’introduction : je suis un enthousiaste loin d’être spécialiste de l’électronique et encore moins des loupiotes (même si je possède plusieurs appareils à lampes et si j’ai pu à quelques reprises rencontrer des personnes passionnées et passionnantes). Par curiosité, j’ai regroupé des informations que j’ai voulu par la suite synthétiser et retransmettre dans cet article, d’un niveau pas très poussé. Après, je n’y vois rien d’osé, en tout cas sur tellement nomade : les utilisateurs d’amplificateurs à lampes y sont assez nombreux !

      Quoi qu’il en soit, si vous souhaitez continuer vos remarques après vous être désaltéré, vous êtes le bienvenu !

      1. Hello Burndav,
        Je suis content d’avoir rencontré quelqu’un qui s’intéresse à ces techniques anciennes, mais toujours vivantes, et à la diffusion de cette connaissance.
        Merci d’avoir répondu si vite.
        Il est vrai que quand je parlais d’amplificateurs en classe D, je prenais en compte aussi les mobiles, tablettes, anceintes amplifiées, etc.
        C’est vrai aussi qu’un article sur la contre-réaction, même simple, implique des connaissances minimales ou un investissement de la part du lecteur. Je peux essayer d’écrire quelque chose, je te le passerai et tu verras si cela convient.
        La plupart de mes connaissances dans la reproduction audio viennent de choses anciennes :
        1°) un bouquin « Transistor manual » de General Electric et du cours d’un prof hors du commun,
        2°) la lecture d’une (défunte) revue, Wireless World, dans laquelle se sont exprimés des pointures de l’audio en Angleterre pendant des années,
        3°) un bouquin « Amplificateurs BF de qualité » de Philippe Ramain,
        4°) le déchiffrement des schémas US des années 60 – 80 dans des revues (défuntes elles aussi) comme « Audio Amateur », « Glass Audio » et bien sûr
        5°) la pratique, avec des résultats pas toujours heureux …
        Ce que je retire un peu de tout ça, c’est que du point de vue de l’électronique, le plus simple est le mieux et le plus élégant, si ce n’est le meilleur et de toute façon le plus fiable, mais c’est une opinion personnelle.
        Le plus difficile reste l’enceinte acoustique (passive), je ne m’y suis pratiquement jamais essayé.
        Voilà, voilà,
        Ça m’a donné soif …
        Bravo pour ta démarche,
        PH.

        1. Je peux comprendre la soif, vu la longueur du message 🙂
          Plus sérieusement : si tu veux soumettre un texte, tu es le bienvenu, nous pourrons en discuter et le publier en annexe de l’article sur les tubes, cela semble adapté.

          En revanche, l’équipe blog sera en vacances tout le mois d’août, donc ça sera peut-être pour la rentrée, en fonction de la date à laquelle tu soumets l’article.
          N’hésite pas à me contacter par message privé sur le forum pour continuer cette discussion.

          A très bientôt et encore merci pour la proposition et les retours.

          Burndav

  3. Le comparatif ampli à tubes / transistors me semble basé sur des principes très théoriques (comme souvent pour les afficionados de la technique). J’ai 30 ans d’écoute dans les oreilles (débuté avec un NAD 3020b) et je n’ai tout de même encore jamais entendu un bon transistor (et surement pas un accuphase) sonner comme un bon tube et sachant regrouper en un appareil les qualités de transparence, délié, dynamique, naturel, relief et magie… je ne demande qu’à entendre 🙂 bien évidemment je ne parle pas d’écoutes faites sur enceintes bouchons <90db…
    J'ai pour ma part un 845 SE en chauffage direct.

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