Amplificateur Marantz PM-54 mk II

1°) Présentation générale :

Le PM-54 mk II est une évolution du PM-54, avec en fait assez peu de différences : apparition d'une fonction tone defeat, et d'une fonction direct pour les entrées Phono et CD, quelques modifications ont été faites sur l'alimentation basse puissance.

Données constructeur :

Puissance RMS 8 ohm : 2 x 60 W

THD RMS 8 ohms : 0,02%

DIM : 0,02%

Entrées MM et MC

Sensibilité d'entrée (Tuner, CD, Tape) : 150 mV - 20 kOhms

SNR (IEC filtre A) : 96 dB

Bande passante (-1 dB) : 10 Hz - 70 kHz

Consommation à puissance max : 250 W

Dimensions : 416 x 118 x 334 mm

Poids : 9,5 kg

La particularité essentielle de cet appareil est qu'il possède un amplificateur en courant travaillant en classe H (ce que Marantz nomme en langage marketing : AVSS (auto voltage shift supply)).

Qu'est-ce que la classe H ?

C'est une classe d'amplification dans laquelle les tensions d'alimentation de l'amplificateur en courant sont partiellement asservies au niveau d'entrée. Il y a en fait deux systèmes d'alimentation : un fixe qui travaille pour les faible signaux (et donc les faibles puissances) et un variable qui vient en complément du fixe de façon plus ou moins importante en fonction du niveau du signal d'entrée (et donc là aussi de la puissance en sortie. Le schéma ci-dessous présente ce type d'amplification :

V est l'alimentation fixe et V' l'alimentation variable asservie au niveau d'entrée.

Quels avantages, quels inconvénients ?

Premier gros avantage : le rendement est nettement supérieur à celui d'un classe AB classique fonctionnant tout le temps avec une tension d'alimentation égale au maximum de la tension obtenue avec l'ajout de l'alimentation variable (V + V'). Les transistors chauffent nettement moins.

On peut obtenir des puissances plus importantes pour un transformateur identique.

Second avantage : du fait du meilleur rendement, le courant de repos peut être ajusté un peu plus élevé que dans un amplificateur classe AB de même puissance, du coût à faible puissance la distorsion est plus faible que sur un ampli classe AB. De fait, pour des puissances faibles cet appareil a une excellente restitution sonore.

Inconvénient : le circuit d'alimentation est nettement plus compliqué, il faut faire attention à la qualité de certains composants de façon très stricte. Au final, malgré un transfo moins important, le coût de réalisation d'un amplificateur classe H est nettement supérieur à celui d'un classe AB standard.

2°) Conception :

a) Conception mécanique :

Elle est assez classique : il n'y a pas de vrai châssis, mais un ensemble de poutres sur lesquelles viennent se fixer les parois (face inférieure, arrière, capot). Le radiateur participe à cet ensemble de pseudo châssis. La face avant est assez compliquée : il n'y a pas réellement de système de contre façade, les circuits fixés à ce niveau sont un peu difficiles à atteindre.

b) Conception électronique :

On trouve un total de 7 entrées :

- Phono (MM/MC commutable en façade)

- CD

- Tape 1

- Tape 2

- Tuner

- Aux 1

- Aux 2

Toutes au standard RCA.

Vient ensuite une sélection entièrement mécanique (sélecteur linéaire). Puis un pré-ampli avec une paire différentielle à FET en entrée puis un AOP (NJM 2041DD), la correction de tonalité qui suit joue (comme souvent sur les amplificateurs conçus au Japon) sur la boucle de CR dynamique (via la paire différentielle). Ce système de correction de tonalité est débrayable via la commande "tone defeat".

On trouve ensuite les potentiomètre de volume et de balance.

L'amplification en tension est réalisée par un STK3062-III (excellent ampli, mais un peu juste ici au niveau des tensions d'alimentation), puis on attaque la paire de puissance complémentaire (darlington bipolaire composite). Le système propre à la classe H est assez compliqué et utilise des transistors montés en darlington sur les deux lignes d'alimentation, un circuit logique 74LS123, un AOP, plusieurs transistors... des diodes de puissance...

On trouve enfin un circuit protection + soft start avec l'ultra classique TA7317.

Globalement c'est bien fait, même si par exemple deux OAP aurait été mieux au niveau du pré-ampli, les composants sont de bonne qualité, le BCP aussi. A part le STK qui est alimenté avec une tension trop près des valeurs max, il n'y a pas de pb de dimensionnement.

3°) Problèmes à la réception :

L'appareil, à priori, ne présente pas de pb : il s'allume, le son qui en sort est correct. Avec un oscilloscope et un GBF on constate tout de même la chose suivante :

On a injecté sur les deux voies un sinus de 1 kHz. On constate une chose : les deux sinusoïdes (en particulier celle en rouge) ont une épaisseur tout à fait anormale. En utilisant un oscilloscope assez rapide, on arrive à voir qu'une sur-modulation de haute fréquence (entre 5 et 10 MHz) s'ajoute à la sinusoïde normale.

Après pas mal de recherches (en particulier au niveau du système lié à la classe H), il s'avèrera que c'est le STK ampli en tension qui est fautif. Son remplacement par un modèle supérieur en tension d'alimentation résoudra le problème (voir oscillogramme ci-dessous).

L'oscillogramme a été obtenu avec un signal de 5 kHz (vs 1kHz), mais ça ne change rien.

S'agissant d'une révision complète, plusieurs travaux seront effectués :

- changement des condensateurs chimiques de filtrage (hors alim de puissance)

- enlèvement de la colle oxydante

- reprise de soudures fatiguées

- nettoyage de tous les commutateurs et potentiomètres

4°) Le dépannage en images :

a) La colle oxydante :

Comme dans énormément d'appareils un peu anciens, les gros condensateurs ont été collés avec une colle qui avec le temps oxyde les pattes des composants. Il faut donc enlever cette colle et nettoyer les composants dont les pattes ont été en contact avec elle.

Il faut d'abord déposer la face arrière car les borniers d'enceintes et le PCB qui les supporte empêche l'accès aux condensateurs qui se trouvent dessous. On ne peut déposer ces borniers sans défaire la face arrière!

Pointés en rouge les condensateurs à changer, cerclé en violet les borniers avec le PCB qui les supporte.

Vue rapprochée de la zone à nettoyer. Pointés en rouge les 4 condensateurs déjà pointés sur l'image ci-dessus. Pointé en jaune le circuit de soft-start / protection.

Entourée en rouge, la zone où la colle a touchée les pattes de certains composants.

Ci-dessus la vue de la zone avec colle (retirée) :

- pointé en jaune : le circuit de protection

- pointé en bleu : emplacement d'une diode qu'il a fallu retirer car trop enduite de colle

- pointé en violet : les pattes de résistances qu'il a fallu dessouder et nettoyer.

Ci-dessus la zone nettoyée avec les condensateurs neufs :

- pointés en vert : les condensateurs neufs

- pointé en bleue : la diode remplacée

- pointé en jaune : le circuit intégré de soft-start et protection

- pointé en violet : la nappe qui commande les relais des sorties HP.

Ci-dessus la zone à côté du STK qui a été touchée par la colle, celle-ci a servi pour coller les condensateurs qui se trouvaient dans les deux zones cerclées en violet. Cerclée en jaune la zone de composants passifs qu'il a fallu tous dessouder pour les nettoyer (la colle ayant débordée sur leurs pattes).

- pointés en vert : les condo neufs

- pointés en bleu : les condo à changer

- pointé en rouge : le STK neuf.

b) Réfection module AVSS :

une partie du circuit AVSS se trouve sur un circuit à part sur un petit module soudé à angle droit. Pensant que le problème d'oscillations à haute fréquence étaient lié à ce module, il a été déposé... sans améliorations évidemment ! Finalement cela servira pour changer les condensateurs se trouvant dessus.

Pointés en vert les condensateurs neufs.

Pointé en rouge le 74LS123.

c) Réfection des composants en façade :

La contre-façade déposée avec les circuits qui y sont fixés :

- cerclé en rouge : la platine de contrôle de tonalité

- cerclé en vert : la platine qui supporte les bouton de monitoring, et de tone defeat

- cerclé en jaune : la platine qui supporte le potentiomètre de volume

- cerclé en bleu : la platine qui supporte les indicateur lumineux (LED) de source

La platine de controle tonalité avec les deux potentiomètres : bass et treble, pointés en vert les condensateurs de filtrage changés, en bleu les deux condo signal changés (Silmic II).

Durant ce démontage on profite de l'accès aux potentiomètres et au inter pour les nettoyer (sans dépose et démontage car ils étaient assez peu encrassés.

La contre-façade prête à être remontée :

- pointé en bleu l'inter direct Phono et CD

- pointé en rouge : le potentiomètre de balance

- pointé en vert : inter de tone defeat

- pointé en violet : potentiomètre de volume

- pointé en jaune le trou de fixation du sélecteur de source

- cerclé en bleu : les indicateurs de source (LED)

- cerclé en rouge : les deux potentiomètres de tonalité

- cerclé en jaune : le sélecteur de source

c) Changement du STK et des condensateurs de filtrage sur carte principale :

Vue sup de l'appareil terminé :

- pointés en vert : les condo changés

- pointés en violet : les drivers de l'ampli de puissance

- pointés en orange : les radiateurs des transistors de commutation de ligne d'alimentation lié à la classe G

Vue générale après restauration, on voit à droite la platine RIAA, aucun condensateurs n'a été changé dessus : se sont des Elna Cerafine pour le signal, rien ne chauffe dans cet endroit : il n'y a pratiquement pas d'usure.

5°) Essais :

Tous on été réalisés après restauration.

a) DHT et SNR :

à 20 WRMS 1 kHz, 5 kHz, 10 kHz et 20 kHz :

Ce qui donne sous forme de tableau :

On dépasse la valeur constructeur dans les hautes fréquences, cela dit le constructeur s'est bien gardé d'indiquer à quelle fréquence il mesurait la distorsion !

b) BP à -3 dB :

La BP est tout à fait correcte : pas complètement plate mais pas loin.

c) DIM :

elle a été faite selon le standard SMPTE : 250 Hz : 8 kHz = 4  à 20WRMS sous 8 Ohms :

On est à 0,086% c'est (très) bien.

d) Evaluation de la puissance maximum :

Il est indiqué dans certains sites une puissance de 85 W voir 95 W, est-ce possible ?

Une puissance de 60 W sous 8 ohms correspond à un voltage càc de 61,7 V.

Sur l'oscillogramme ci-dessus on est à 52,72 V soit à peu près 45 WRMS, l'ampérage au secteur est déjà à 1,2A, le fusible de protection a une valeur de 1,6A T.

L'amplificateur doit donc pouvoir monter à 60 WRMS mais vraiment au max ! Toutes les autres mesures données à droite et à gauche sont de fausses mesures de puissance.

6°) Bilan :

Appareil original par sa classe d'amplification, bien conçu avec de bon composants. Quelques réserves sur l'accessibilité. A faible puissance le rendu sonore est vraiment pas mauvais.

7°) Statut :

Restitué à son propriétaire.