The top reference solid state amplifier

The goal of this project is to create a very reference solid state amplifier. Class-A Vacuum tube amplifiers may have their special sound but most of them are not OTL or they may use capacitors for inter-stage coupling, resulting in alterations in the original sound source. The solid state amplifier presented here, operates in pure class-A and it is based on simplicity and high grade components to achieve excellent performance.
For such a reference amplifier everything has to be taken care and many things that audiophiles think of as standards have to be re-examined. Standardized audio components are not always the best solution. Designing such a system, one has to think the audio as a whole, starting from the source and ending to the speaker cones and not focus only in the amplifier section. Even the room that the music is played in, takes it's role on the whole system performance.
Starting from a circuit that is direct coupled in all stages and it is proven by many constructors to have exceptionally good sonic properties despite it's simplicity, some modifications will be done in order to achieve even higher performance and make the system behave as neutral as possible.


It is worth mentioning a few things about the creator of the circuit, to show that it has been originally designed from a person with great knowledge about high quality audio.

Born in Paris in 1943 from a French mother and a Japanese father, Jean Hiraga shown early a considerable interested for complementary domains of audio and electro-acoustic fields.
In 1965, he moved from France to Japan, where he was one of the most influent specialists who promoted, from 1969, sound and musical qualities of tubes, specially directly heated version such as 45, 2A3, WE300B, 4300B, 211, 845, 6C33C.
In 1968, he started to contribute for French Revue du Son and, later, in Nouvelle Revue du Son, as special correspondent in Japan. He published in these magazines several articles that had considerable impact in hi-fi world, such as :

"Amplifiers, harmonic distortion analysis" (dec. 1975) ;
"Can we hear audio connecting wires" (oct. 1976, translated in august 1977 in British HiFi News & RR review).

In 1977, Jean Hiraga, one of the pioneers of audiophile philosophy, founded and started to take in charge, a chief editor, L’Audiophile, a magazine dedicated to this new high end audio world. He largely contributed in this magazine with the publication a many articles demonstrating, from 1977, importance and influence on sound quality of passive components (capacitors, resistors, volume controls, selector switches, soldering, influence of analog turntable mats on sound quality, while showing strong interest for high quality, high efficiency loudspeakers.
In 1986, he received from the British audio review HiFi News the "1986 HiFi annual Award" for his important contribution in audio field.
Jean Hiraga invested a considerable time to tune up many audio circuits for private use. Some of them have been designed for the account of La Maison de l’Audiophile and Lectron companies and were on the international market between 1978 and 1982, such as :

- Le Prépré (head preamplifier for MC phono cartridge);
- Hiraga Classe A 20 W, pure classe A solid state power amplifier;
- "Minimum", a solid state, battery operated ultra-compact phono preamplifier;
- JH 30, JH 50, JH 60, JH 80, a series of hybrid power amplifiers, added later by PA50 line preamplifier. This last line of products, added by several improvements, is partly on the actual market through Jean Maurer company in Switzerland.

Jean Hiraga was the author of several books such as :

- Les Haut-parleurs, (Loudspeakers, 1980, three times re-edited, 5 times reprinted) ;
- Initiation aux amplis à tubes (1980, Audio tubes amplifiers initiation, four times re-edited + one edition translated in swedis " Rörforstärkare", 1986).

In 1982, Jean Hiraga moved back to Paris. In 1983, he was asked him to take in charge Nouvelle Revue du Son as chief editor, this until early 2007, giving to him the opportunity to test, analyze and listen several thousand of international audio products during more than 25 years.


There is a huge topic on diyaudio which explains the ways you can take most out of the sonic properties of this system. I am going to write here the first impressions I had after the alignment of the amplifier:

My test system

1. Le monstre amplifier
2. No preamplifier
3. Source, mini disc deck and output taken directly from the analog out. I use the internal digital attenuator of the mini disc to limit the volume.
4. Power supply two 80AH deep cycle batteries. No PSU.
5. Speaker cones audio nirvana super 8 full range on a small cabinet, about the size of a computer tower box.

The amplifier impressions and technical observations

I run the amplifier on a huge heat sink. It takes about 1hour to get half the heat and about 2hours to get at a quite high temperature. At the beginning I had not used a fan for it and just waited for the amplifier to warm up after 2h in order to set the bias and the balance. The bias changes much when the amplifier is heated, about 100mV and maybe more.
I found it no practical to have to wait for 2h in order the bias and balance to be automatically set to the correct values, so I thought to keep the temperature low at all times. So I added a big diameter 12V fan out of a computer CPU heat sink and run the fan only on 5V. This eliminates any audible noise from the fan. After all, just a low air flow is needed to keep the amplifier cool with so big heat sink.

By adding the fan in this slow-mode, I found the heat sink temperature variations very small, near room temperature. After a long time, the bias remained quite constant and did not need to be reset. Also the parts inside the box (that touches the heat sink) remained cool now. If it is ok to run the amplifier so cool, I think the problem of big bias change due to temperature variation has been solved... After all I found that the bias remains quite stable at voltage variations 13v-12v as the battery discharges. It seems to me bias is truly affected only by variations in temperature.

It has been 7 hours now of continuous operation of the amplifier with the 80AH batteries only, and they have only been discharged from 13.5v down to 12.4v. The manufacturer suggests not to discharge them below 12v for life extendibility, so I guess with two 80AH batteries one can get at least 7-8 hours of continuous operation, which is not bad at all for battery only operation.

The sound

This is the first impression I had when listening to the amplifier.
The highs, Killing! Bright, distinct and transparent. I can listen up to 16KHz and that is my ear listening limit as far as I know.
The mids are bright, clean and transparent too. Female voices are separated well and distinct within the song.
The low end is a bit shy to my taste, but very controlled. The low frequency response is just too low for my ears to hear, I can see the speaker cone moving too much in and out on 20Hz but I cannot hear the 20Hz sound. A note here, my cabinets are very small and also one could cannot expect such a full bass from a full range cones. Nevertheless I will have a more clean review about the low end bass (<30Hz) when I construct my BIB cabinets at a future time.

The Circuit

The main line stage of the amplifier can be seen below.

Figure 1. The amplifier signal section


Components datasheets

2sa872 datasheet
2sb716 datasheet
2sk170 datasheet
2sj74 datasheet
2sd844 datasheet
2sd756 datasheet
2sc1775 datasheet
2sb754 datasheet
power resistors datasheet
trimmer datasheet
batteries datasheet  

Figure 2. The pcb (modified to accept different sizes of trimmers and bigger electrolytic capacitors)

Figure 3. The pcb components placement

Note the change I have made here. The source pins of the JFets must be linked to the 100ohm trimpot and the drain pins must be linked to the resistor drain of 1k via the bipolar of the cascode (2SC1175/2SA872). I will modify the PCB sometime so that thermal equilibrium occurs between the FETs, but the original hiraga PCB did not have this thermal equilibrium option anyway.


Building the amplifier

We are not going to get into technical details about the amplifier circuit because everything is described in the original articles posted by Hiraga, which are shown in the end of this page. Instead, we are going to focus more on other issues concerning the peripherals of the amplifier and the building details.

After collecting all the necessary parts it is time to start the assembly of the components to the PCB. The high wattage resistors have been only mounted in the next photo. They have to be squeezed a bit to fit on the PCB.

Shinkoh tantalum resistors are among the best for this amplifier. They have non-inductive ends and tinned copper leads. Diyaudio members that have tested them, seem to agree that they are among the best. It seems that the tantalum material and the non-magnetic properties plays its role on this. The problem is that Shinkohs are no longer manufactured and they are very hard to find. They are sold in small quantities, the values left in stocks are limited and the prices are exceptionally high. In our configuration I have managed to find all the Shinkohs, but in higher wattage, so these have to be a bit squeezed when mounted on the PCB. The leads in some of them may be a bit longer when soldered on the PCB (0.5-1cm) but this has no effect in audio frequencies. Diyaudio members have in fact suggested the use of higher wattage resistors if possible. That is because they tend not to heat so their properties do not change during operation.

At this point a word about the solder must be said. I have acquired a reel of Mundorf 9.5% silver solder supreme which contains 88.6%S-Sn, 1.8%Cu, 9.5%Ag, 0.1%Au and thought to be the best. Well NO-NO-NO. Do not be fascinated about the chemical components of this solder. I have tried it in different temperatures and in different solder times and the soldering always seems to be cold (not shiny). I have also tried other lead-free solders in different temperatures and in different solder times. They all seem to make cold solderings. We may not like lead because of it's toxicity but it seems to be the only good stabilizer for the solder. So use good quality 60/40 lead solder and forget about lead-free ones.

The box construction is important to ensure a rigid construction. The box is fully handmade, made of aluminum sheets and corners fit together with lots of little screws at the corners to ensure rigidity. An aluminum sheet splits the box into two parts, the PSU section and the audio section. The voltage connections to the amplifier boards are done through holes to this sheet and the overall construction ensures minimum length of cable is used. The boards are mounted vertically to the heat sink and all the cables are solid silver plated central conductors from good quality (but relatively cheap) RF coaxial cable. In some points the same insulation of the coaxial cable is used to prevent the conductor from accidentally touch the chassis.

For the I/O connections (battery connections, interconnections and speakers) I used the BNC connectors in MBB configuration for rigidity and immunity to noise. This configuration is the best to my taste and I do not see any reason why should I use standard RCA types, since impedance is not of much importance at such low frequencies. Surplus and really non-magnetic silver plated connectors produced by AMP, were bought in a very cheap price and would probably cost a fortune if produced by a company dedicated for audio use. Star topology was used for grounding and all the grounds are connected together at the main GND point of the battery connection.

The GND, +12V and -12V connectors are also of the same type but I have used only their shield to transfer the power. The power is transferred from the batteries to the amplifier through three RG-223 coaxial cables which are cheap and silver plated. I have used only the shields of these cables to ensure a thick conductor is carrying the power to the amplifier. If using the shield, the +12V and -12V connectors have to be insulated from the chassis, so I used a nice piece of oak wood for this.

The markings on the aluminum chassis were made using a punch kit. These markings will never fade out throughout the years!

The new board alignment allows to tie the driver transistors together using heat conductive lube, to ensure thermal equilibrium. I have also found that the 1K bias resistors at the 2SB716 and 2SD756 transistors are more than it is needed and drive the load resistors hot. I have added a 2k good quality military multi-turn potentiometer in each of them (blue ones in the picture above) to be able to set the bias of the amplifier at the desired value. Something around 500-600 ohms would be probably ok, but the exact value has to be verified in the tuning process later on. If you set the bias at the required value then you can omit this potentiometer and replace the 1K resistor accordingly, but for the time being I will leave that there. Note, the picture above shows my first version of PCB where there was an error and the JFETs were connected inversely. The JFETs must be connected the other way round, so they cannot be connected using tie wraps and lube for thermal equilibrium. As I said earlier I will correct the PCB in the near future so that thermal equilibrium may happen again. In the corrected version the picture should look identical the one above.

The finished amplifier is neat. A very well shielded box with a huge heat sink and mechanically rigid. Thick aluminum combined with oak insulators ensure a good looking amplifier. Many little stainless steel screws tightly hold all the box parts together. Two thick aluminum holders out of an old rack mountable computer server box, make the carrying of this amplifier easy and add a little bit of a good look.

Such an amplifier needs a special front panel with a minimal look. A good quality key switch serves as an ON/OFF switch and "protects" the amplifier from unauthorized access. The ON/OFF indicator is a silicon carbide blue LED! It is quite rare so I waited for a special quality device to use it in. The LED is dim, as all silicon carbide LEDs, but it is special. It is connected to GND and to the +12V power connector.

The PSU is one of the most important things in an amplifier. You cannot have a good amplifier without a good PSU. Hiraga has done an extensive testing on the PSU for this amplifier and he proposes some different options. The battery-only PSU is by far the quietest one and it produces the cleanest DC of any other PSU. For such a reference amplifier I would chose this option. Fortunately, solid state amplifiers of this kind operate only on +/- 12V, so by connecting two batteries in series, you can have a balanced PSU.

Battery has some drawbacks though, that we have to overcome. First of all you have to use lead acid batteries because the amplifier operates in class-A, so it consumes the maximum current at all times. Lead acid batteries are generally able to provide the required current for some hours of continuous operation. Do not use common car batteries though. Car batteries are not deep-cycle ones. This means that they must not be discharged too much or they will be progressively damaged. Buy a pair of deep-cycle lead acid batteries. These are used in solar panels and can be deep discharged without damaged. Although they can be deep discharged, the manufacturer suggests that the lowest safe discharge voltage is 12V (they are 13.4V when fully charged), so if you want your batteries to last more try not to discharge them below this level. In the picture below you can see the pair of batteries that were obtained. They are able of providing 80Ah so they can last for some hours of continuous operation. The ecc83 tube in the left is there to denote the size of the batteries. Yes they are big and heavy.

The total cost for the specific batteries is 270 Euros including the automatic charger. The cost is quite high but you have to compare it with the cost of the huge fine quality capacitors that are used in the battery-less or mixed mode PSU and you also have to think that you are actually building the best quality PSU.

So another advantage of using battery-only PSU is that you save cost from these large electrolytics. But you cannot avoid caps entirely. They are needed for the batteries because the series impedance of the source rises rapidly after about 10KHz. However, you don't need high capacities, about 1000uF could be fine as long as it's good quality capacitance. There are basically two issues with audio power supplies of this kind:

- 1. Ability to supply large currents very quickly with little sag, and
- 2. Series impedance for earth return of speaker currents.

The first issue is pretty clear; to reproduce sharp transients, a low source impedance is needed, particularly at higher frequency. Bass frequencies are not so bad because they are slow, and SLA has very little sag at high current.

However, about 50% of the energy in music is above 500Hz, where the deficiencies of a SLA battery are significant. Midrange and top end, which are faster but lesser current draws. Bypassing the battery with quality film caps is very helpful here.

Issue #2: All amps with bipolar power supplies alternately use the + and - rail caps to form the return paths for the two circulating currents from rail, though output device, to speaker, to ground, and back to rail. Therefore a high ESR in this link will affect the speaker operation. While the ESR of the battery is very low up to 10KHz, beyond this it rises rapidly and can affect damping factor. Balanced against this is less requirement for damping with rising frequency, but for neatness it's a great idea to have high quality caps bypassing the 1000uF battery cap. If you are spending a lot of money on the supply, might as well go the whole nine yards and use a few nice caps for bypassing. I have found a pair of Russian teflon capacitors of 0.47uF for bypassing the electrolytics. Teflon capacitors are excellent for this use, much better than many high cost brand capacitors. If you can find teflon ones, search no more. For electros, use something like Elna Cerafine, Black Gates, or Nichicon Muse.

For an 8W amplifier, you would only need around 1000uF electrolytics as coupler anyway (8R at 20Hz Xc and very limited current, around 11.3Vpeak, or 1.41A into an 8R speaker). You can certainly use more than this if you want, but taking account of the premium quality it gets expensive, particularly if you use 10.000uF. Using smaller capacitor values in parallel instead of a big one may help reducing the inductance and impedance of the total capacitance.

The Battery PSU can be summarized in the next picture. Keep leads and wires as short and solid as possible.


As far as I know, Hiraga constructed each channel of the amplifier with a separate smaller heat sink and the box was full of little holes so the components did not heat too much when the heat sink heated. I bet the amplifiers would need some kind of fan to cool down the much smaller heat sink though. In my version I used one box for all circuicity and no holes on it so all the components inside the box are affected by the changing temperature of the touching heat sink and this affects both bias and balance. That is why I have chosen to keep the temperature of the heat sink low, down to room temperature, using a fan running on half the voltage and much lower speed and audible noise, as I mentioned earlier in this article. Note the power supply of the fan needs to be different of that of the amplifier. I used a jack wall PSU directly connected to the fan.

Alignment procedure

The alignment procedure I followed was quite simple but time consuming and can be summarized below:

  1. Fully charge the batteries

  2. Turn on the amplifier

  3. Switch a digital multimeter (DM) to 2V measurement scale

  4. Connect the DM negative to ground (chassis) and the positive to the positive speaker terminal of the amplifier

  5. Set the 100 ohm trimmer so that you read zero volts on the DM

  6. Repeat steps 4 and 5 for the other channel too

  7. Disconnect the DM and connect it across one of the four 1 ohm loading resistors

  8. Set the relevant 2K bias trimmer so that you read about 500-600mV on the DM

  9. Repeat steps 7 and 8 for all the four 1 ohm resistors until you get roughly the same reading for all of them. The 1 ohm resistors should run cooler now.

  10. Allow the amplifier to warm up for a good period of time

  11. Repeat steps 4 through 9 once again until you get the correct readings

* Note, If you run the amplifier cool at all times using a huge heat sink and a fan, then alignment does not need to be repeated twice. Although, it is always a good idea to repeat this alignment several times, in order to ensure that no significant bias and balance change will occur due to variations in temperature.

+++More ideas: UNDER CONSTRUCTION+++


The voltage of the batteries will fall from 13.4v to 12v, not less
If the bias keeps the amplifier still in class-A within these limits, then a compensation circuit may not be needed

It was definately in class A
if you set the bias for 0.6A at 13.5V then it would be more like 0.5A at 12V
actually i am thinking of getting 2 50Ah lead acid batteries (car batteries)
for the le monstre... I just want to test it with a power supply first to see what its like and iron out and little glitches



A good technique would be to have the batteries charged when the amplifier is switched off. Using an automatic charger can compensate for over charging and battery maintenance, to keep the battery always fresh.

Then a simple circuit to switch off the amplifier when the voltage goes below 12v could be desirable! this can be made even more clever, by warn the user a few minutes before the voltage gets to 12v. (we do not like if the music cutts off rapidly) :)



Transistor substitutions

An interesting article on the web shows a version of the amplifier with more commonly available transistors. I have not tested this version so I provide it for your reference and as a starting point for experimentation.

Figure 4. The transistors substitution



The next of the page is a collection of the original articles and other articles that describe different issues about this amplifier. These information is given for reference. Based on these issues the version of my "Le monstre" was constructed, to offer the finest characteristics.


ARTICLE 1 (French)

Amplificateurs classe A 8 watts « Le monstre »

 Jean Hiraga

(l’Audiophile No. 27)


En fin 1979, le haut de gamme de la haute fidélité en matière d'amplificateurs concernait, en bonne partie, les amplificateurs à couplage direct, les montages en pseudo classe A ainsi que les amplificateurs ultra-puissants, pour lesquels on confondait parfois qualité et quantité. Ce qui n'empêchait pas des milliers d'amateurs de se contenter de 5 à 30 watts, sous forme d'amplificateurs à tubes ou à transistors, d'un niveau de qualité particulièrement élevé. La plupart de ces amateurs avaient compris, à force de déceptions, d'expériences, d'essais comparatifs, que la qua­lité primait sur la quantité. Ils avaient même remarqué, mis à part les « watts musicaux » et les exagérations imprimées sur certaines publicités, un fait curieux. Ils avaient la nette impression qu'il existait « des watts plus puissants que d'autres ».


Le Monstre I-08


C'est ainsi qu'en octobre 1979, dans le cadre de l'Audio-­Fair de Tokyo, un exposant présentait un énorme appareil, un prototype d'amplificateur, qui ne vit malheureusement jamais le jour. Vu sa taille, son poids, son transformateur de 1 200 VA, son alimentation à régulation « shunt » pour chaque étage, il n aurait pu s'agir que d'un amplificateur de très grande puissance. 2 x 300 watts ? 2 x 500 watts ? D'ailleurs, ce prototype était baptisé « The Mons­ter » (Le Monstre), un nom bien mérité. Mais il y avait quelque chose de très anormal. C'était la pancarte placée devant le « Monstre », qui indiquait « Amplificateur monaura,l puis­sance nominale 8 watts, pure classe A ». De quoi satisfaire les audiophiles passionnés par le watt de très haute qualité, le watt « hyper-puissant ». Déjà, dès 1958, la firme anglaise Quad démontrait que 15 watts (ampli­ficateur Quad II) suffisaient pour « driver » le fameux haut-parleur électrostatique ESL, dont le rendement n'excédait pas 87 dB par watt. Ici aussi, l'expo­sant en question était la firme Stax Industries Co. Ltd, réputée pour la qualité de ses haut-parleurs et de ses casques électrostatiques et aussi de ses ampli­ficateurs. Avec ce prototype, Stax prouvait que le watt « hyper-puissant ) », que le watt « hyper-transparent », d'une qualité surpassant la majorité des meilleures réalisations à tubes, existait. Pourtant, en matière d'amplificateurs à tubes, cela peut se dire en connaissance de cause.


Expériences et philosophie


Songeons, par exemple, qu'un amateur japonais moyennement « mordu » se monte facilement, en quelques années des dizaines d'amplificateurs à tubes, avec des centaines de variantes. Les tubes triodes anciens sont connus par chacun d'eux d'une façon intégrale, en particulier pour les qualités et défauts sub­jectifs : « rondeur » du tube 2A3, « finesse » et « fouillé » des tubes PX4, PP3/250, AD1 ou VT52, puissance, dynamique, qualité du médium, musicalité du 300H, sans parler de l'influence des transformateurs de sortie, un point déterminant les principales qualités, les éven­tuels défauts, colorations ou limites d'un amplificateur. Sans parler aussi des dizaines de réali­sations vendues montées ou en kit par des petits magasins spé­cialisés et d'une bonne quinzaine de fabricants d'amplificateurs à tubes de haut de gamme. On comprend que dans ces condi­tions, la compétition soit rude, les amateurs soient avertis. Il ne serait pas question de parler, sous forme publicitaire ou autre, du « meilleur amplificateur du monde », sans en avoir des preu­ves réelles, exagérations que l'on rencontre malheureusement assez souvent dans le monde de la haute fidélité. Le croire ne suf­fit pas. Il est d'ailleurs courant que l'audiophile chevronné connaisse un appareil mieux que le constructeur lui-même, lequel n'a pas toujours le temps ni le moyen d'effectuer de très longs tests, de nombreuses écoutes comparatives. Pour en revenir à notre « Monstre », le stand Stax Industries qui exposait ce pro­totype, ne se contentait pas d'un prototype statique, d'une maquette incapable de fonction­ner ou d'une photo. Parallèlement à l'Audio-Fair, souvent appelée « Noise Fair » en raison de son bruit ambiant de 90 dB en moyenne, ce qui rendait évidemment une écoute sérieuse impossible, des écoutes permanentes du « I-08 » étaient organisées dans l'auditorium de la firme Stax, située dans le quartier d'Ikébukuro (nord de Tokyo). Chacun sait que pour bien « driver » des grands électrostatiques du genre Stax ESS-6A, ELS 6A, des modèles anciens comme le KLH, des modèles plus récents comme le Dayton-Wright, des modèles combinés comme les « doubles panneaux Quad », on recommande, par expérience, des amplificateurs particulièrement stables, supportant bien les charges capacitives ou com­plexes, les montées et chutes d'impédance comprises parfois entre 1ohm et 20ohm. Depuis fort longtemps, Stax s'était acharné à rechercher, voire à réaliser expé­rimentalement des amplifica­teurs s'adaptant bien à leurs grands panneaux électrostati­ques : amplificateurs a tubes O.T.L. (Technics 20A, Luxman, Futterman), amplificateurs à tubes étudiés par Stax (Stax AM6, OTL, amplificateurs à couplage direct travaillant sous haute tension (8 kV). La con­sommation secteur était telle que quelques visiteurs se rappellent peut-être qu'à chaque attaque sonore, chaque note, sur les per­cussions ou même sur la guitare acoustique, on pouvait voir les lampes d'éclairage de 'audito­rium s'assombrir. Comme les lecteurs le savent, Stax concevait plus tard un amplificateur pure classe A, de 2 x 150W, le DA 300, étudié surtout pour bien s'adapter à leurs enceintes.


Au stade amateur, on savait qu'il existait en circuits à tubes comme à transistors, des monta­ges peu puissants mais d'une qualité sonore incomparable, capable de procurer une ampleur sonore, une tenue dans le grave dignes d'amplificateurs dix fois plus puissants. Déjà, vers 1976, on pouvait écouter chez des cher­cheurs comme M. Akiba (qui construisit les préamplificateurs de haut de gamme Ortho­spectrum), chez M. Hata (firme Realon) des amplificateurs d'une quinzaine de watts seulement procurant, avec les panneaux Quad ESL des résultats attei­gnant presque la limite de l'incroyable. Pourtant, il S'agis­sait de schémas simples : dix transistors dans un cas (par canal), quatre tubes dans l'autre. Mais, dans les deux cas, on y trouvait des points communs avec la ligne de conduite, les cir­cuits décrits depuis 1977 dans l'Audiophile : alimentation sur­dimensionnée, transformateur d'alimentation et de sortie surdi­mensionnés, composants « audio » sélectionnés : conden­sateurs, fils de câblage, résistan­ces, connecteurs, supports. Le circuit de M. Akiba comportait notamment des transistors de puissance de type RET (Ring Emitter Transistor) savamment utilisés. Ce chercheur avait vite compris qu'il était de loin préfé­rable de se contenter de 14 ou 15 watts si l'on arrivait à obtenir des performances exceptionnel­les. M. Hata, lui aussi, avec ses quatres tubes, dont deux tubes de sortie 6RA8 (tubes triodes, brochage noval, origine japo­naise, dont la fabrication a été arrêtée en 1973), son transformateur de sortie de 150 W, son alimentation de 2 200 uF sous 380 V, obtenait une dynamique telle que, même à bas niveau, des attaques de cordes, le bruit blanc d'une flûte, suffisaient pour que l'on sente ses oreilles se saturer sur ces impulsions. Les petits ESL en devenaient méconnaissa­bles tant ils étaient dynamiques, clairs, larges au point que leur effet directif en devenait subjec­tivement beaucoup moins pro­noncé. Même à  bas niveau, ces panneaux électrostatiques arri­vaient à « remplir » une pièce, d'une façon étonnamment homogène.


Comme on se l'imagine, l'écoute d'une paire de I-08 était un « voyage » que l'on n'est pas prêt d'oublier. Comment expli­quer, tout d'abord, que deux amplificateurs monaurals, de puissance nominale 8 watts, aussi « monstrueux » qu'ils soient, puissent être capables d'apporter un résultat valable, entre 0 et 8 W avec des haut-parleurs de bas rendement. Surtout quand ils sont de type élec­trostatique de grandes dimen­sions (Stax ELS 6A), qu'ils doi­vent normalement être couplés à des amplificateurs d'une puissance minimum de 50 à 100 watts. Un amplificateur OTL à tubes, lui, ne pourrait donner, par expérience de bons résultats au-dessous de 30 watts. malgré l'avantage de n'employer que peu de tubes de sortie montés en parallèle. Un bon classe A chan­geait les choses, quoique comparativement, le 2 x 15 W de notre ami M. Akiba se montrait supé­rieur à un montage Kanéda en classe A de puissance 2 x 30 W, malgré les qualités indéniables de ce dernier. Une autre exception : le bien connu amplificateur classe A 2 x 20 W dont il est souvent question dans ces pages, pour lequel les diverses démonstrations effectuées jusqu'ici ont vite prouvé qu'il existait, subjectivement parlant, une nouvelle notion des « watts », aussi absurde que cela puisse paraître. Comment contester des expé­riences vécues d'un amplificateur de 2 x 20 watts qui est subjectivement plus « puissant » qu'un autre de 2 x 300 watts. Comment expliquer que l'amplificateur de 2 x 300 watts, fonc­tionnant entre 0 et 20 watts, donc largement au-dessous de ses possibilités, aux circuits d'ali­mentation peu sollicités, puisse paraître moins dynamique, moins « puissant » qu'un autre amplificateur de seulement 2 x 20 watts, travaillant entre 0 et 20 watts, aux limites de ses possibilités....


Ce « I-08 » était malheureusement trop lourd, trop peu « puissant », trop onéreux pour en faire un produit commercial valable. C'est dire combien cette notion du watt de très haute qua­lité, de très haute définition, reste une choses difficile à « ava­ler » par la majorité du public. Fort heureusement, quelques bons exemples ont relevé ce défi, comme l'imposant Mark Levin­son ML-2, dont la puissance ne dépasse pas 25 watts. Mais le but n'est pas ici de faire l'éloge d'un prototype japonais, aussi bon qu'il soit. L'essentiel est d'avoir compris la philiosophie qui s'en dégage, la ligne de conduite à suivre, celle devant mener à un résultat précis, prédéterminé, même si ce résultat doit être le fruit d'un laborieux travail. Comprenons aussi que le fait d'aboutir à un amplificateur de petite puissance n 'est pas une qualité en soi, que ce n'est pas non plus un des buts recherché. C'est, à grand regret le seul paramètre que l'on se voit très sou­vent obligé de sacrifier pour en préserver d'autres. Le meilleur exemple est celui d'un amplifica­teur travaillant soit en classe B, soit en pure classe A, la perte de puissance, le gain en qualité dans le second cas étant à la fois avan­tages et inconvénients.


Quelques références


Sans prétendre s'en vanter, l'amplificateur classe A 20 W + 20 W doit être pris comme une des références, vu qu'il a déjà été étudié dans le même but. Il est basé sur un schéma original mais simple et très performant sur le plan de la qualité subjective.


Il possède l'énorme avantage d'être d'une stabilité absolue sur charge capacitive, inductive ou complexe. Avantages provenant en bonne partie de la conception de l'étage de sortie, de l'alimen­tation stockant une énorme réserve d'énergie.


Mais il serait ingrat de cacher aux lecteurs le fait qu'il existe d'autres bonnes références qui pourront ainsi servir de « fonda­tions » au présent projet. Entre 5 et 20 W, aucune référence com­merciale ne peut être retenue, ce qui confirme la remarque faite auparavant. Quelques produits ésotériques doivent cependant retenir l'attention. Par contre, au niveau des réalisations ama­teur, le choix est plus vaste. On note, par exemple des montages très particuliers, sans contre-réaction, basés sur le principe « anti-distorsion » (correcteur de linéarité de transfert, de linéa­rité de Hfe, etc.) étudiés par quelques Japonais et aussi par le Dr Brian Elliott (Hewlett Pac­kard), lequel avait déjà publié dans le journal de l'AIES des montages amplificateurs dont le taux de distorsion voisinait 0,000001 %. Montages très atti­rants mais malheureusement beaucoup trop complexes. Beau­coup moins performants, mais aussi beaucoup plus simples : quelques circuits conçus par M. Yasui (un « rival » de Kanéda), publiés en partie dans la revue Stereo Technic (dont il est fait assez souvent référence dans ces pages). Un de ses sché­mas, de puissance 30 W utilisant des transistors de sortie Mos-Fet est assez fascinant : c'est le seul qui parvient assez bien a maîtri­ser le problème de la distorsion en « palier » (distorsion constante dans une certaine marge de puissance, augmentant au-delà et diminuant en-deça), un incon­vénient que l'on rencontre « automatiquement » sur les éta­ges de sortie Mos-Fet. Grâce à un étage driver de type cascode M. Yasui obtient une caractéris­tique de distorsion régulièrement montante, presque « douce ».


Mais là aussi, on y rencontre, en essayant ce montage, un défaut d'instabilité sur charge capaci­tive, dû en partie à des compo­sants actifs inutilement performants. Le montage Kanéda 30 W + 30 W est à retenir, malgré la remarque faite ci-avant. Muni d'une alimentation diffé­rente, il représente un bon com­promis.


« Trop bien » alimenté, le son devient trop « tendu », un peu trop « mat », quoique vivant, mais avec un certain manque d'ouverture propre à quelques petits amplificateurs à tubes. Du côté amplificateurs à tubes de petite puissance, le choix devient plus large. La plupart sont des montages à  deux étages munis d'une triode de puissance. Par contre, même en montage simple étage, les pentodes et tétrodes se situent nettement en dessous du « minimum acceptable », en particulier si en  limite à un tube puissent, facile à se procurer mais limité un niveau des performances subjectives : le tube KT88 ou la 6550.


Il serait inutile de revenir sur ce sujet déjà traité dans l'Audiophile, puer un montage monotube, la limite se situant aux alentours du montage décrit dans le n0 14. Mais avec un tel tube, il serait complètement stu­pide de croire que, pour une raison ou une autre, il serait possible d’en faire un véritable « bijou », un diamant. N’importe quel amateur ayant eu l’expérience de centaines de montage, à l’aide de plusieurs dizaines de tubes, de transformateurs de sortie français, anglais, américains et japonais répondrait à un tel propos « qu’une casserole, même fabriquée par les maisons « Pyrex » ou « Le Creuset » restera toujours une casserole. »


Ce serait nier totalement les milliers d’expériences, plusieurs centaines d’articles publiés sur plus de cinquante ans sur les triodes, nier les performances immédiatement vérifiables qu’obtiennent près de 30 000 amateurs japonais de triodes à chauffage direct.


En prenant pour exemple, des petites triodes de puissance construites entre 1930 et 1950, on peut trouver des modèles qui, en montage mono-lampe à deux étages procurent, sans aucune contre-réaction, des timbres musicaux d’une vérité remarquable, une richesse harmonique et une sensation d’espace, de liberté étonnants. Les meilleures de ces triodes ne sont peut-être pas connues des lecteurs, car très anciennes. Il s’agit, pour prendre les préférées, de la première version RE604 Telefunken datant de 1930, de la PX4 et de ses équivalents (4PX, PP3/250), de l’AD1, d’origine allemande (Loewe Opta, version avec radiateur fixé su les plaques), de la VT52, dont il a déjà été question, (cette triode étant toutefois inférieure en qualité subjective), de la WE275A (Western Electric U.S.A.), de la 205B (l’un des plus vieux tubes triodes, fabriqué en 1917, comportant une grille en platine pur) et de quelques autres. Tous ses tubes, dont la dissipation plaque se situe entre 10 et 15 W ne permettent d’obtenir en montage mono-lampe qu’une puissance comprise 2,5 et 5 W. Dans un montage réussi, la qualité de reproduction peut parfois dépasser celle 99% des meilleurs amplificateurs transistorisés. Les meilleurs devant donc nous servir comme base. Dans les versions plus puissantes, retenons les tubes 300B, DA30, PX25A, TM100, TM75, WE25A, E105B. Toutefois, sur le plan de la véracité des timbres. Mis à part peut-être la TM100 et la 300B, il faut avouer une perte plus ou moins prononcé de qualité, bien que compensée par une puissance de sortie plus élevée : 6 à 12 watts en mono-tube. On pourrait trouver stupide de prendre pour référence des tubes si anciens, la majorité ayant disparu, ce qui est exact. Le principal est de savoir qu’entre un violon de 15 dollars et un Stradivarius, la différence est audible, et que l’on ne doit pas délaisser ce dernier sous prétexte qu’il est trop vieux ou qu’il n’est plu fabriqué.


Parmi les appareils plus puissants, le Kanéda classe A 50 W + 50 W reste une référence très importante. On ne peut délaisser non plus « l’Exclusive M-4 », également un classe A 50 W + 50 W conçu par Pioneer, ni l’hyper-puissant MacIntosh MC3500 (à tubes, bloc mono de 350 W), tous remarquables dans diverses partie du spectre : qualités de délié, d’espace infini, de tenue, de dynamique, de justesse de timbres du Kanéda, équilibre, « filé » du M-4, bas-medium et ampleur sonore du MC3500 telle que celui-ci devient difficile à rivaliser sur un morceau d’opéra, sur une symphonie enregistrée en public.


Pour en revenir à l’amplificateur Hiraga classe A 20 W + 20 W, on ne pourrait renier les qualités de l’ensemble utilisé en large bande. Par contre il est indéniable que pour faire mieux, il aurait fallu lui ajouter les qualité du grave, du bas médium du Kanéda 50 W classe A jointes à celles du MC3500, apparamment contradictoires. Il aurait fallu aussi ajouter la finesse des timbres des meilleurs tubes triodes à celles de propreté, de délié, de justesse des timbres du Kanéda. Que de prétentions.


Mais, pour aller très loin, il faut vouloir, il faut persévérer. Le préamplificateur Kanéda, le petit Sunsey Minimum, le préamplificateur Hiraga à tubes (l’Audiophile No 21)’ le préamplificateur Minimum à tubes, le pre-préamplificateur Hiraga, et l’amplificateur Hiraga 20 W + 20 W classe A, montrent qu’il est possible, à l’aide de schémas simples, de composants soigneusement choisis, d’aller très loin.


L’essentiel étant de croire que ce doit être possible. Le résultat, c’est ce « Monstre » 8 W + 8 W classe A.


Le « Monstre »


Contrairement à ce que son nom indique, à sa puissance effi­cace, à son travail en pure classe A, il ne s'agit pas d'une copie, d'un montage inspiré du « Monstre » I-08 de Stax. Celui ­ci ne comportait pas moins de 42 transistors dans sa section ampli­fication, Malgré ses performances, c'était un circuit trop com­plexe. En quelques mots, c'est en fait un montage inspiré du 20 W classe A. Avant de revenir sur ce circuit, d'autres essais, d'ailleurs toujours en cours, concernaient des montages comportant des sorties mono-transistor, de type germanium. La puissance limitée à 5 W, la difficulté de trouver de bons transistors de puissance au germanium ont fait que ce projet n'a pas encore abouti. D'autres essais, qui n'ont pas abouti à un résultat satisfaisant concernent plusieurs montages sommaire­ment décrits sur la figure 1.



Brièvement, nous nous sommes principalement attachés aux points suivants par rapport au montage classe A 20 W bien connu des lecteurs. Sachant, bien évidemment, que le sacrifice en matière de puissance nous autorisait une marge de manœu­vre beaucoup plus large.


· Etage d'entrée : transistors encore plus silencieux, à grand gain, mais linéaires

-- faible courant de fuite en entrée

-- impédance d'entrée plus éle­vée

-- circuit à réduction de l'effet Miller, pour réduire le taux de distorsion aux fréquences élevées

-- étage d'entrée pouvant être surmodulé sans risque de satura­tion.

· Etage driver :

-- circuit d'autocompensation de distorsion de linéarité

-- faible impédance de sortie

-- faible distorsion

-- niveau de sortie plus élevé                 

-- large bande passante.

· Etage de puissance :

-- similaire au 20 W classe A

-- choix orienté vers d'autres transistors de sortie, moins puis­sants, mais supérieurs en qualité subjective.


Pour les améliorations souhai­tées sur le plan subjectif, elles ont été décrites auparavant. Certaines paraissent assez contradic­toires mais, mis à part le résultat qui le prouve, la façon de procé­der dans le choix des différents paramètres montre comment cela est possible. A part l'impré­visible, ce serait de la sonorité sur mesure. L'écoute finale ne devant pas pas surprendre, à part, peut-être, de très petits détails.


La figure 2 montre le circuit général, où l'on reconnaît l'étage de sortie « Darlingnot », en Darlington inversé. On note que l'ancienne combinaison 2SC1096/2SA634 et 2SD188/2SA627 passe à une nouvelle combinaison, un peu moins puissante mais beaucoup plus perfor­mante. Le choix des drivers est à la fois subjectif et objectif. La valeur du Cob. de 75 pF sur le 2SA634 passe à seulement 1,8 pF Sur le 2SB716. Par contre, on note un Pc beaucoup plus faible (seulement 750mW) sur le nouveau driver, valeur cepen­dant suffisante pour driver l'étage de sortie. Les paires de sortie 2SD844 et 2SB754 sont de type moulé, en nouveau boîtier. Cette paire complémentaire pos­sède un Pc de 60 W, ce qui est suffisant pour un travail en classe A sous une puissance modulée de 8 à 15W. Cette paire peut travailler sous une tension d'entrée deux fois plus faible que sur la paire 2SD188/2SA627, ce qui explique l'emploi d'un étage driver plus petit. La figure 3 montre les différences existant entre ces transistors. Noter que pour un travail en classe A jusqu'à 20 W, ces transistors n'auraient pu convenir. L'étage de sortie ainsi monté avec les 2SB7l6/2SD756 et 2SD844/2SB754 procure, par rapport aux 2SC1096/2SA634 et 2SDl88/2SA 627 :

-- un peu moins de distorsion entre 0,1 et 3 W, aux fréquences élevées (effet de Cob plus faible

des drivers) ;

-- aigu plus défini ;

-- bas médium plus ample ;

-- grave encore mieux tenu (Rbb des transistors de sortie de 3,2ohm au lieu de 7ohm) ;

-- son plus ouvert (taux de C.R. plus faible) ;

-- médium plus « chaud » mais aussi détaillé.


Fig. 2 : Circuit de l'amplificateur classe A 8 watts


Les autres avantages ne chan­gent pas. Contrairement aux amplificateurs courants, la puissance de sortie n'augmente pas quand l'impédance de charge diminue. La caractéristique puissance/impédance n'est pas descendante (amplificateurs cou­rants) mais arrondie, comme sur un amplificateur à tubes OTL. Entre 7 et 20ohms la variation de. puissance est minima et à 30ohm elle est encore importante ce qui avantage le travail sur des enceintes à haut rendement, l'impédance de celles-ci à la résonance pouvant dépasser 100ohm.


Le circuit reste de stabilité inconditionnelle, même chargé par 1uF en parallèle sur 8ohm (voir photos). L'ensemble permet d'obtenir une très large bande passante (plus de 4 MHz), un temps de montée extrêmement rapide (moins de 0,5 uS). Noter qu'une telle performance sur transistors Mos-Fet ne pour­rait être aussi stable sur charge capacitive. Un autre avantage est la possibilité de réduire la longueur des liaisons driver/transistor de puissance. D'envi­ron 18 cm sur le 20 W classe A, elle est cette fois directe, les tran­sistors de puissance pouvant se monter directement sur le circuit imprimé. Ce qui réduit les capa­cités de liaison et les éventuels risque d'instabilité.


Comme mentionné au préalable, on constate qu'il jectif exactement conformes à ce qui était souhaité ainsi que l'inconvénient d'une puissance de sortie limitée à environ 8 W.


Comme le mentionnions au préalable, on constate qu'il existe des relations très étroites entre les performances subjecti­ves et les configurations de schéma utilisés. Un travail systé­matique et rigoureux permet ainsi d'atteindre le but recher­ché, au sacrifice cependant d'un paramètre qui est, dans le cas présent, la puissance limitée aux environs de 8 W.
















































Fig. 3 : Tableau de comparaison des transistors 2SD188 et 2SD844


L'étage d'entrée


Il n'est pas du tout similaire celui qui était employé sur le 20 W classe A.


Dans ce circuit, le choix de l'étage d'entrée était primordial. Aussi curieux que cela puisse paraître, il s'agissait de retrouver ici un son proche d'un tube dri­ver réputé au Japon pour ses qualités subjectives : le WE310A, un tube pentode absolument remarquable sur la voix, la guitare, le piano, bref exception­nel dans la bande 200 - 5 000Hz. L'emploi de transistors bipolai­res peut produire facilement de la distorsion par harmoniques impairs tandis qu'une paire com­plémentaire à effet de champ produira un peu trop d'harmoni­ques impairs (son dur et desa­gréable, ce qu'explique sommairement la figure 4. Dans le cas du circuit du 20 W, le compromis consistait à employer des transis­tors bipolaires de très bonne qualité subjective, les 2SA872(E) et 2SC1775(E) dont le montage procurait un taux de distorsion plus élevé, mais un dégradé en distorsion harmonique particulièrement bon. Le second étage attaquait d'ailleurs le driver à la limite de la satura­tion, ce qui ne posa heureusement pas trop de problème, après les réglages divers (voir n0 15) et ajustage de la tension d'alimentation à +/- 21V.


Fig. 4 (a) : Spectre de distorsion sur montage cascade FET-Bipolaire.


Fig. 4 (b) : Spectre de distorsion sur paire complémentaire FET.


Les caractéristiques Id/Vds d'un transistor à effet de champ étant de même configuration que celles d'un tube triode d'une part, les caractéristiques de spec­tre de distorsion d'un tube 310A ne ressemblant pas tout à fait à celles d'un transistor bipolaire d'autre part, un montage com­biné de transistors va apporter simultanément ce que l'on recherche :

-- sortie à basse impédance ;

-- gain très élevé ;

-- faible distorsion ;

-- faible courant de fuite en entrée ;

-- circuit à très faible effet Miller ;

-- niveau de saturation d'entrée élevé.


Il s'agit d'une paire complé­mentaire cascode « panachée » FET/bipolaire pour laquelle le choix des transistors sera fait méticuleusement, afin d'obtenir les résultais souhaités.


Sans ce montage cascode com­plémentaire, ces résultats n'auraient pu être obtenus d'une autre façon.


Le montage cascode permet en effet l'obtention d'un gain très élevé et les risques d'instabilité, dans le cas du présent montage sont pratiquement inexistants. Dans le cas de tubes triodes à grand gain, ce n'aurait sans doute pas été le cas. Ensuite, la combinaison FET/bipolaire pro­duit une caractéristique combi­née proche d'un tube pentode. Ce qui équivaut à un spectre de distorsion avec prédominance d'harmoniques impairs. Ceci est volontaire, vu que le montage en push-pull se chargera de réduire ceux-ci d'où une combinaison d'ensemble devant apporter un bon résultat.


Un montage cascode de ce type, à sortie basse impédance apportera les améliorations sub­jectives souhaitées, c'est-à-dire plus d'ampleur dans le bas-médium, mais également un grave ferme et bien tenu (dû aussi aux circuits d'ali­mentation). Mais son avantage décisif sera un gain important en transparence. Mais l'obtention de ces résultats dépend étroitement du choix des transistors. Une condition obligatoire : utili­ser en entrée un transistor à effet de champ à Gm très élevé, de 20 à 30 fois plus élevé que celui d'un transistor Fet du genre 2SK30AGR. Employé seul, ce genre de transistor, à très faible bruit ne pourrait convenir que pour des pré-préamplificateurs et des préamplificateurs. Seul, les Fet employés ici, la paire complé­mentaire 2SKl7O/2SJ74 dont les deux seuls avantages ont un très faible bruit


       (en = 0,9 nV/√Hz)


et un Gm élevé : 2,2 mMho. Mais les défauts de ces transis­tors sont nombreux :

-- courant de fuite de gate important (perte de transparence sonore) ;

- capacités parasites Ciss et Crss (entrée et retour) importantes : 30 pF et 6 pF (au lieu de 8 et 2 pF

environ sure le 2SK30AGR) ;

-- courant de fuite de gate augmentant très rapidement lorsque la tension de travail Vds aug­mente ;

-- tension de saturation d'entrée très basse, due au gain élevé (0,2 V environ).


Un montage en cascode amé­liore considérablement ces carac­téristiques. On aurait pu monter en cascode des transistors Fet, comme sur la figure 5(a) mais la combinaison bipolaire NPN/Fet canal N est préférable (b). La avantages dêcisifs sont :

-- réduction considérable de la capacité parasite Crss (capacité de « retour » drain-gate) qui passe au 1/10e de sa valeur initiale, soit 0,06 pF au lieu de 6 pF, soit une réduction importante de l'effet Miller (figure 6);

-- abaissement de la tension de travail Vds (le montage étant en série), réduction conséquente de Igx (courant de fuite de gate), comme e montre la figure 7.

-- niveau de saturation d'entrée plus élevée (près de 1V an lieu de 0,2V).


La figure 8 montre schémati­quement le circuit d'entrée et l'équivalent électrique.


Fig. 5 : Montages cascode.


Fig. 6 : Réduction de l'effet Miller, grâce à l'emploi du montage cascode


Fig. 7 :  Réduction du courant de fuite Igx par l'emploi du montage cascode,

par rapport à celui d'un transistor FET seul.


Fig. 8 (a) :  Schéma électrique équivalent d'un montage cascode complémen­taire.


Fig. 8 (b) : Circuit cascode complémentaire.


Ce montage s'est montré, par ailleurs, plus intéressant qu'un transistor FET standard monté avec régulateur de courant : moins de gain, impédance de sortie élevée, perte de dynamique subjective, effet de la capacité de sortie sur la distorsion.


Dans ce montage, l'impédance d'entrée, qui est élevée est char­gée par 47 kohm et une résistance d'arrêt de 1,2 kohm est montée en série dans le circuit d'entrée. Le circuit cascode complémentaire est chargé par seulement 47 kohm, le courant étant de l'ordre de 0,9 à I mA. Les bases sont polarisées par les quatre résistances de 2 kohm et les divers essais de régu­lation (diodes zeners) se sont montrés inférieurs à l'écoute. Le choix de la combinaison 2SK170-2SJ74/2SC1775-2SA872 a

encore été effectué sur des critè­res subjectifs, en fonction, bien sûr, du résultat global.


Dans le prochain numéro, le montage et d'autres éventuels réglages seront détaillés, ainsi que l'imposante alimentation de +/- 14 V, sur batterie au plomb montées en tampon. Le lecteur trouvera par contre sur la figure 10 le circuit imprimé de ce montage.


Mesure et écoute


Ce circuit a été soigneusement mis au point, à la mesure comme à l'écoute, en avril 1982. Il avait été « mis de côté » pour une question de transistors dont le choix apportait un résultat dépassant même les prévisions, sur le plan de j'écoute mais qui étaient encore très difficiles à se procurer sur le marché japonais. La paire 2SD844/2B754 était particulièrement difficile à trou­ver, le Hfe ne correspondant pas aux valeurs souhaitées, Ce Hfe, de 60 sur les 2SA627/2SD188 est ici compris suivant les lots (K, L, M, N, O) entre 70 et 240 et seuls les lots K et L (2SD844K et 2SB754L) peuvent convenir. Quant aux 2SK170/2SJ74, ce sont des transistors encore assez difficile à trouver, car récents et fabriqués seulement en petite série par la firme Toshiba.


Pour 'écoute, dont le résultat dépend aussi de l'alimentation, on arrive au curieux mais éton­nant compromis tubes triodes/amplificateur Hiraga 20 W classe A, où seule la puissance de sortie représente une petite ombre sur le tableau de perfor­mances. Dans l'ensemble, on obtient un son particulièrement défini, aéré, des sons de réverbé­ration, d'échos plus libres, alors que les sons directs sont encore plus présent, mieux timbrés et plus « chauds ». Le paradoxe se situe dans le grave qui, avec l'imposante alimentation, peut enfin se comparer à celui des amplificateurs Kanéda classe A 30 W et 50 W : fermeté excep­tionnelle, superposition de sons extrêmement fermes sur des son infiniment doux et légers. Super­position de sons infiniment flous sur des sons aux contours finement ciselés.


Même sur des systèmes de ren­dement moyen, cet amplificateur s'est très bien comporté, l'impression  équivalente d'espace, de réserve de puissance ne pouvant normalement être obtenue qu'avec de rares amplificateurs cités plus haut.


Baptisé « Le Monstre », en raison de sa taille anormalement grande par rapport à sa puis­sance de sortie, il aurait pu encore être baptisé « Tube Memory », à cause de son tim­bre propre à quelques rares amplificateurs à tubes triodes qui étaient jusqu'ici employés dans des montages dits « à très haute définition ». Cet appareil trouvera sa place idéale en bas-médium, en médium ou dans l'aigu, dans des systèmes bi, tri ou quadri amplifiés.


Fig. 9 (a) :  Réponse sur signal carré à 20Hz. En haut,

sortie amplificateur, en bas, sortie générateur.


Fig. 9 (b) :  Réponse sur signal carré à 20 kHz sur

charge capacitive, 0,47 uF en parallèle sur 8 ohm.


Fig. 9 (c) :  Allure du front de montée à 10 kHz. Le temps

de montée est inférieur à 0,5 uS.  Il est difficilement

mesurable avec le banc de mesure qui étai employé.


Fig. 10 :  Circuit imprimé et implantation



 ARTICLE 2 (French)

Amplificateur 8 W « Le Monstre »


Jean Hiraga

(l’Audiophile No. 29)



Le numéro 27 de l'Audiophile décrivait le montage de I'amplificateur transistorisé « Le Monstre ». Montage conçu en fonction d'un souci extrême de très haute définition des sons les plus complexes. La palette son are naturelle, d'une richesse hallucinante, celle que l'on ne peut guère rencontrer que sur quelques rares amplificateurs à tubes triodes de fabrication artisanale déjà décrits dans ces pages, celle que l'on avait cru perdue à jamais sur les montages transistorisés, le montage « Le Monstre » tentait de lui redonner toutes ses couleurs, jusque dans ses demi-teintes les plus subtiles. Comme toujours, un schéma simple, original ; des composants actifs particulièrement  sélectionnés, un choix minutieux des composants passifs. « Le Monstre» doit être avant tout compris comme étant un montage simple, peu puissant, mais grâce auquel la quantité d'informations perçues est telle qu’il   peut cette fois se comparer sans fausse honte aux amplifications du genre « 300 B ». Le lecteur trouvera ici les détails concernant l'alimentation.




Depuis le premier numéro de l'Audiophile, il avait souvent été question de  propos  parfois curieux d'une nouvelle vision de la reproduction sonore de haute qualité. Certains de ces propos concernaient des méthodes simples, efficaces, donnant rapidement accès à un niveau de qualité sonore appréciable.  D'autres propos s’ouvraient sur un univers encore très mal connu de « son des composants », de contacts, de couvre-plateaux, de câbles, d'alimentations énormes ou de montages à tubes. Discutables, discutés, mal compris ou appréciés, il est fort agréable de constater, en 1983, qu'une forte majorité des appareils de qualité, de haut de gamme ou « ésotériques » ont fait un très gros effort dans ce sens. Quelques constructeurs reviennent à des montages simples et performants. D'autres n'hésitent plus à utiliser des accumulateurs pour les circuits d'alimentation de faible consom­mation. Parfois, les alimenta­tions régulées disparaissent et font place à des filtrages en cellu­les RC à capacités de très forte valeur. Quelques autres oublient ce qui avait été déjà dit près de dix ans plus tôt et redécouvrent les avantages de la classe A, des couvre-plateaux bien étudiés ou bien des enceintes à haut rendement.


Mais il ne fait aucun doute que seule la conjonction harmo­nieuse, pleine de bon sens. équi­librée de la grande majorité de ces conditions à remplir permet d'ouvrir la porte sur les étages supérieurs. Ce que l'on ne rencontre que trop rarement, mal­gré les bonnes volontés ou certai­nes bonnes prédispositions. Jusqu'à un certain pourcentage d'efforts mal répartis, les résul­tats ne se ressentent que très peu. Impression de stagner, de tour­ner en rond. Au-delà, le système commence à surprendre, à émouvoir, mais avec « des hauts et des bas », signe caractéristi­que d'une mise au point encore imparfaite d'un système aux pos­sibilités pourtant certaines. Tout près de la perfection, le système dès  les premières secondes d'écoute, « transporte » littéra­lement l'auditeur, au point que l'amateur de rock pourrait arri­ver à ressentir des frissons dans le dos à l'écoute de Debussy ou de Malher. La quantité d'infor­mations reproduites est telle que le message « passe », transpor­tant tout ce que le compositeur, l'interprète veulent faire ressentir, faire ressortir, faire, écouter. Si le message « passe » dans un cas,  ne « passe pas » dans l'autre, toute la valeur musicale de ce que l'on écoute en dépend. Dans ces conditions, il ne serait plus  question  de  parler « d'ultime perfectionnements frisant le ridicule » mais presque d'une question de « vie ou de mort » de la reproduction sonore de haute fidélité.


« Le Monstre »,  pour ces mêmes raisons, n'aurait pu sup­porter les effets d'une alimenta­tion +/- 12 V courante.


Alimentation courante


Indispensable, souvent volu­mineuse, l'alimentation la plus courante des circuits électroni­ques est réalisée à partir d'un transformateur d'alimentation, de diodes de redressement, de réseaux de filtrage. Ces circuits doivent être bien conçus, largement dimensionnés, stables, aptes à fournir un courant, une tension aussi parfaits que possi­ble. En pratique, si l'on choisit un amplificateur classe B, 2 x 100 W chargé par des enceintes d'impédance 8ohm, on s aperçoit que l'alimentation peut se trou­ver sollicitée par des crêtes de 7 A, celles-ci ne devant pas trou­bler pour autant la stabilité de l'alimentation.  Cette dernière doit encore rester indifférente aux variations passagères de ten­sion secteur, aux parasites que contiennent le secteur et elle ne doit pas être influencée non plus par des circuits placés dans son voisinage : tuners FM, magnéto­phones, moteurs, interrupteurs marche-arrêt, éventuelles ali­mentations  à  découpage employés dans certains récents appareils. Sur le plan commer­cial, elle doit encore rester com­pacte,  légère,  d'un prix de revient réduit. Contradictions, limites, compromis trouvés vont laisser l'alimentation imparfaite sur un plan « audiophile ».


Le montage le plus fréquent, que l'on voit sur la figure 1 est constitué d'un transformateur (EI, C. double C, tore, etc.) muni d'un primaire, d'un secon­daire à point milieu, d'un pont redresseur à diodes au silicium et de condensateurs de filtrage. Pour mieux résister aux variations primaires et secondaires, le transformateur doit être surdi­mensionné, les condensateurs de filtrage devant être de valeur relativement élevée. Dans cette condition déjà plus favorable, les diodes, le transformateur, le fusible doivent être en mesure de supporter le courant de charge des condensateurs au moment de la mise sous tension. Si, d'ores et déjà, on est limité par le prix de revient, l'encombrement, on ne peut qu'arriver à un mauvais compromis. Sur le plan des per­formances on est limité par la perte qu'apportent les diodes, les enroulements du transforma­teur, par le volume, les caractéristiques magnétiques des tôles. Pour un transformateur cou­rant, les calculs d'induction maximum (Bm), de perte magnétique dans les tôles (Pi) et de perte dans les enroulements (Pc) s’effectuent comme suit :


Bm  =        E1           (Wb/m^2)    (1)

             4 Kf n1 A


Pi  =   dh    f    Bm^2   + de ( t    f    Kf Bm )^2    (W/kg)    (2)

                100                           100


Pc  =  Km I1 (r1 + r2)    (W)    (3)


avec E1 :  tension primaire ; Kf : taux de forme d'onde ; n1 : nom­bre de tours primaire ; A : sec­tion utile du circuit magnétique ; dh, de : facteur de qualité de tôles ; r1, r2 : résistance pri­maire, résistance vue du secon­daire ; Km : rapport impédance / résistance ;  I1 :  courant pri­maire.


Fig . 1 :  Alimentation courante à transformateur, redresseurs et capacités.


Comme l'indiquent les formules, les, la perte dans les tôles, indé­pendante de la charge, est proportionnelle à f.Bm^2. Quant à la perte dans les enroulements, elle dépend cette fois du courant de charge et de la résistance des enroulements. Si, pour une rai­son économique, pour une rai­son de poids on d'encombre­ments on réduit le volume des tôles, le volume de cuivre des enroulements, on se heurte au problème d'échauffement. En haute fidélité « grand public », la compacité des appareils, les problèmes de prix de revient, de poids, de rayonnement parasite font choisir le compromis consis­tant à avoir recours à des étages de puissance travaillant en classe B, en classe A « assistée », un échauffement anormalement élevé ne pouvant se produire que lors d'un fonctionnement prolongée à pleine puissance. Le transformateur d'alimentation, rayonnant peu, car réalisé à partir de tôles à faibles pertes, reste d'un coût peu élevé en raison de son volume. Dans une démarche résolument « Audiophile », le transformateur doit être surdi­mensionné. Le secondaire, chargé par les redresseurs, les capacités ne peut pins produire un signal parfaitement sinusoidal (figure 2) et un surdimen­sionnement est avantageux. Par contre, le montage ne sera pas à l'abri des variations secteur (ne serait qu'un volt ou deux), ceci même après deux cellules RC et malgré l'emploi de condensa­teurs de forte valeur (100000 uF pour 20 V de tension d'alimenta­tion par exemple). Pour un préamplificateur, un filtrage vraiment bon et surtout indépen­dant des petites variations sec­teur doit posséder plus de six cellules RC ou LC (ce qui est encore mieux). C'était le cas notamment du circuit préamplificateur à tubes décrits dans le n0 21 de l'Audiophile. S'il s'agit, même en basse tension, de courants beaucoup plus élevés, la réalisation n'est pas pratique (encombrement, résistances de fort wat­tage, échauffement). En plus si, en classe A, on souhaite obtenir une alimentation vraiment sta­ble, cette condition nécessite l'emploi de condensateurs de très forte valeur. Dans une réalisa­tion commerciale d'amplifica­teurs de qualité, le 20 W classe A représente une bonne approche : transformateur fortement surdi­mensionné, condensateurs de valeur totale 408 000 uF. Dans le cas du « Monstre », fonction­nant à partir d'une alimentation de +/- 12 V, on aura besoin de quelque chose de beaucoup plus stable.


Fig. 2 Forme du signal obtenu sur le secondaire chargé par le pont redresseur

et par les capacités de filtrage. Remarquer la saturation de la sinusoide.


Alimentations régulées, ali­mentations à très haut rende­ment


Les alimentations à très haut rendement, de type a découpage, à triac et contrôle de phase, à choppers, ont pour avantage un rendement exceptionnel : travail en impulsion des transforma­teurs, dont le rendement devient tel que l'on peut les réduire en volume, transistors travaillant en repos/travail réduisant la dissi­pation collecteur, régulation de signaux carrés peu espacés.


La figure 3 illustre en exemple une alimentation à triac et con­trôle de phase, pour laquelle les paramètres de courant et tension de sortie Eo et Io sont représen­tés. Ce montage à haut rendement peut s'améliorer par sup­pression des triacs sur le secon­daire, par 'emploi d'amplifica­teurs opérationnels qui, reliés à un photo-coupleur, peuvent de la sorte contrôler le trigger du triac primaire. Réduction du prix de revient, de la taille du trans­formateur, amélioration sensible des performances de stabilité, d'insensibilité aux variations de tension primaire, Le gros incon­vénient dans ce genre de circuit étant, mis à part la qualité spec­trale de régulation dont il sera question plus loin, le bruit méca­nique du transformateur travail­lant en régime impulsionnel. Il doit alors être impérativement de haute qualité, imprégné, monté sur des suspensions amortissan­tes, le tout ne devant pas rayon­ner. La figure 4 montre l'aspect général de ce type de montage.


Fig. 3: Alimentation haute efficacité à triacs et contrôle de phase,

caractéris­tiques de tension et de courant de sortie.


Fig. 4 : Version améliorée de l’alimentation de la figure 3. On note la présence d'un

amplificateur opérationnel. d'un photocoupleur agissant sur le triac d'entrée.


Concernant l'alimentation à découpage, représentée sommai­rement sur la figure 5, on voit que la tension de sortie Vav, obte­nue à partir de signaux carrés espacés (Ton, Toff) et d'amplitude contrôlée Vo, la valeur de Vav obtenue après filtrage étant de :


Vav  =     Ton Vo_     

             Ton + Toff


Fig. 5 : Alimentation à découpage. Principe et forme du signal de sortie avant et après régulation.


Le rendement atteint des valeurs particulièrement élevées, les autres avantages étant l'absence de résidu 50 ou 100 Hz, une faible impédance, une très bonne régulation. Mais les meilleures alimentations à découpage, relativement onéreu­ses et assez encombrantes ont pour gros défaut un rayonnement parasite gênant d'où l'obli­gation d'avoir recours à plu­sieurs blindages. Un autre défaut étant de perturber le secteur lui-­même. Sur le plan de la pureté spectrale de régulation ce mon­tage n'est que moyennement per­formant, ceci malgré toutes les précautions prises, malgré les effets publicitaires présentant l'alimentation à découpage comme l'ultime perfectionnement en matière d'alimentation, ce qui n'est vrai qu'en partie. En réalité, on a pu constater qu'un montage amplificateur de faible distorsion, alimenté soit norma­lement (pont redresseur, résis­tances, condensateurs, filtrage en Pi) soit à l'aide de ce genre de montage pouvaient présenter des écarts notables au niveau du paramètre de distorsion/puissance, ce que l'on constate sur la figure 6. L'écart étant dû, dans le cas de l'alimentation à découpage, au bruit résiduel en mode com­mun. C'est ce que montre encore l'analyse spectrale (fig.7). Dans les meilleurs cas, y compris les alimentations de ce type souvent utilisées dans les magnétoscopes, dans les lecteurs de disques com­pacts, on ne peut guère dépasser en bruit résiduel les performan­ces de la figure 8.


Fig. 6 : Paramètres distorsion/puissance d'un amplificateur alimenté soit par une alimentation à découpage de qualité moyenne (courbe supérieure), soit à l'aide d'un montage courant (transformateur, diodes, filtrage en Pi) (courbe inférieure) Le bruit résiduel en mode commun de l’alimentation à découpage est responsable de I'augmentation du taux de distorsion constatée.


Fig. 7 : Analyse spectrale du bruît résiduel produit par I'alimentation

à décou­page employée sur la figure 6.


Fig. 8 : Spectre de bruit d'une alimentation à découpage de qualité. On remar­que

néanmoins la présence de plusieurs harmoniques.


Par ailleurs, les filtres secteurs employés en tête seront insuffi­sants pour protéger totalement des parasites d'autres maillons munis d'alimentations couran­tes. En somme, quelques avanta­ges,  la plupart  technico-commerciaux dont le revers est l'apparition de plusieurs incon­vénients.


On en revient alors à l'alimen­tation classique, dont le résultat en bruit spectral résiduel (fig. 9) dépasse celui des meilleures ali­mentations à découpage.


Fig. 9 : Spectre de bruît d'une alimentation classique, à filtrage en Pi simple. Le résultat est nettement supérieur à celui des versions à haute efficacité, mal­gré des résultats inférieurs sur d'autres paramètres.


L'alimentation du « Monstre »


De grande simplicité, l'alimen­tation de l'amplificateur classe A 2 x 8 W s'effectue par accumu­lateurs au plomb reliés à des con­densateurs. D'une part, le schéma avait été étudié pour une alimentation sous +/- 12 V. D'autre part, la consommation, raisonnable, permet une autono­mie largement suffisante avant une recharge des accumulateurs.


D'habitude, le bruit résiduel de l'alimentation courante, non stabilisée, se situe vers -70 dB : résidus de filtrage, bruit dû aux diodes redresseuses. En deçà apparaît le bruit de fond, le ron­flement de fréquences 100, 150 et 200 Hz. Un filtrage plus sérieux muni d'une self en tête, difficile à réaliser dans un petit volume mais devant être d'inductance appréciable et de faible résis­tance sérié, procure un recul du bruit jusque vers -90 dB. Par contre des circuits annexe de l'amplificateur, alimentés par des tensions plus basses que cel­les de l'étage de sortie et régalés par des diodes zéner ne peuvent espérer dépasser un recul de bruit de l'ordre de -75 dB, sauf si ces diodes sont montées en parallèle sur des condensa­teurs d'assez forte valeur (10 à 50 uF). Mais, même dans ce cas la limite se situe vers -90 dB. Sans entrer dans le détail des alimentations régulées, parfois extrêmement rapides et silencieu­ses, une alimentation par piles (ce que serait impossible dans le cas de l'amplificateur 2 x 8 W), celles-ci étant soigneusement découplées peut faire reculer le bruit jusqu'à -110 à -120 dB. Cette solution est très apprécia­ble s'il s'agit d'alimenter des montages tels que les pré­préamplificateurs.


Au-delà de -120 dB, la qua­lité des composants devient de plus en plus critique. Le courant de fuite des piles, des condensa­teurs devient une source de bruit. Le passage du courant à travers les résistances composant le filtrage RC suffit pour produire un certain niveau de bruit, aussi bas soit-il. Celui-ci se situe entre -110 et -130 dB. Le but recherché vise les dernières limi­tes offertes par les composants. La combinaison choisie : accu­mulateurs + condensateurs est non seulement la plus simple, mais aussi celle accédant à des valeurs d'impédance extrêmement basses, à des possibilités en courant transitoire énormes, à des valeurs de bruit résiduel exceptionnelles ; quelques mil­liohms, plus de 1000 A, près de -144 dB..., le tout étant total-ment absent d'une coloration éventuelle due à des composants tels que diodes, transformateurs, tôles magnétiques, selfs, résistances, transistors ou circuit intégrés.


En fait, il s'agissait aussi d'une solution unique vu que l'on remarquera un point impor­tant du circuit : l'alimentation commune des étages d'entrée avec ceux de sortie, ce qui exige une stabilité inconditionnelle. Dans un montage à tubes tel que le 300B, de puissance 8 W envi­ron, on est avantagé par des tensions d'alimentation 30 fois supérieures, le signal d'entrée restant le même dans les deux cas. Si l'alimentation s'effectue à l'aide de tensions aussi basses que du +/- 12V, il est normal de penser que la stabilité de l'ali­mentation doit nettement dépas­ser le niveau d'une petite alimen­tation courante. Les premières confirmations de l'avantage décisif de l'alimentation d'amplificateurs de puissances par accumulateurs remontent à 1973, époque ou un japonais, M. Hata (dont il avait été question dans ces pages à propos des tweeters ioniques) avant réalisé, pour une utilisation personnelle un amplificateur 2 x 25 W, ceci à partir de circuits hybrides (aux performances pourtant très moyennes), montage qui était alimenté par des accumulateurs de 70 AH (4, soit 2 x 24 V).


Cette expérience était elle-même issue d'une autre réalisée vers 1965 par le président d'une firme japonaise d'accumula­teurs. Celui-ci, fort bien placé pour se procurer des accumula­teurs, n'avait pas hésité à réaliser plusieurs pièces de son apparte­ment en planchers démontables mais étanches, sous lesquels se trouvaient plusieurs dizaines d'accumulateurs. Il obtenait ainsi des tensions de 2,5 V, 60 V et 250 V qui alimentaient ses amplificateurs équipés de tubes triodes 2A3. Dans les deux cas, on obtenait des résultats absolu­ment stupéfiants, de l'extrême grave à l'extrême aigu.


Dans le premier, à propos de degré de définition, un certain disque permettait d'entendre un bruit de montage de bande, des bruits de doigts frappant les tou­ches du piano, un bruit de respi­ration, une infinité de micro-­détails depuis le flou extrême jusqu'à l'extrême précision, ce qui faisait un disque impossi­ble à passer sur d'autres systè­mes, tant la perte d'informations sonores était marquée. Par ailleurs, le circuit hybride, reconnu surtout pour ses caractéristiques d'agressivité dans l'aigu, perdait la plus grande partie d'un défaut que j'on attribuait à ce compo­sant actif. Dans le second cas, le tube triode 2A3, toujours consi­déré comme inférieur à d'autres comme les 300B, 845, 252A, 275A sur des questions de trans­parence, de définition, de finesse, retrouvait des qualités difficiles à croire, tant le son du tube 2A3 (le plus courant au Japon à l'époque de la grande mode des tubes triodes) pensait être « cerné », tant les limites de ses possibilités semblaient être bien établies.


Si, dans ces deux cas le vibrato du violon dans Thais de Massenet passe, si la guitare de Mani­tas de Plata passe, si dans tous les autres cas on ressent comme un blocage, quelque chose qui ne passe plus, que l'on ne ressent plus aussi bien, comme une note soutenue dans un morceau de Chopin, on ne peut plus parler, à propos de telles sophistications des circuits, de complications ridicules. Le message passe ou ne passe pas. Préférences ou doute n'ont plus lieu d'être. A condi­tion bien sûr qu'un maillon de la chaîne ne soit pas manquant ou n'ait pas été brisé involontairement. Il est ridicule de voir encore en 1983 des tests compa­ratifs de câbles ne menant à aucun résultat édifiant, à cause d’enceintes ne pouvant guère ser­vir qu'à éteindre des bougies, des « étouffoirs ».


Circuit imprimé


Dans le No 27 on a pu remar­quer une erreur d'implantation des transistors d'entrée. La figure 10 montre le circuit imprimé sur lequel les transistors 2SK170 et 2SJ74 ont été ranis dans le bon sens. Pour le circuit imprimé, presque symétrique, on remarquera que la résistance de 47 kohm, celle de 10 ohm permettront de repérer le sens du circuit, côté cuivre. Les transistors de sortie se montent sur des radiateurs, une plaquette de mica isolant la semelle métallique de ceux-ci du contact électrique avec les radia­teurs. On doit également utiliser de la graisse de silicone pour per­mettre une meilleure conduction thermique Le câblage de la masse peut poser des problèmes d'accrochage H.F On doit relier la masse des prises d'entrée par un fil unique arrivant à la masse centrale de l'alimentation. De ce point, partiront deux fils de masse devant aboutir sur chaque plaquette. Pour la masse des sor­ties, relier la masse centrale de l'alimentation à chacune des deux bornes des sorties. En cas de tendance à l'accrochage on peut réduire la bande passante en mettant en parallèle sur la résis­tance de 220 ohm un condensateur de valeur comprise entre 4700 pF et 10000 pF. Cette valeur peut paraître élevée, mais il faut penser que la résistance de contre-réaction négative n'est que de 220 ohm.


Fig. 10 : Implantation vue côté composants.




La figure 11 représente le résultat d'analyse du bruit rési­duel sur une alimentation nor­male, munie d'un filtrage en Pi et de condensateurs de filtrage de 180 000 uF. Malgré la présence de la résistance série, des condensa­teurs de forte valeur, on note la présence d'un léger résidu de fil­trage, même si celui-ci est suffi­samment faible pour ne pas ris­quer d'apporter un niveau de ronflement audible.


Fig. 11 : Spectre de bruit d’une alimentation 25 V, filtrage

en Pi, muni de condensateurs de 180 000 uF.


La figure 12, A et B montre que l'alimentation du « Mons­tre » se trouvait très nettement supérieure aux possibilités de mesure, limitées à environ -120 dB. Ce qui confirme la valeur de -140 dB ou mieux, ceci dans le cas où le circuit est alimenté par des batteries, secteur débranché.



Fig. 12 : Mesure du bruit résiduel de l’alimentation avec batteries. A gauche bruit

résiduel de l’analyseur de spectre. A droite : bruit de l’alimentation. Le petites

différences constatées sont dues essentiellement aux câbles de mesures.


La figure 13 montre le spectre de distorsion de l'amplificateur, dont on remarquera le dégradé très régulier. On c retrouvera d'ailleurs, ce qui est rassurant pour d'autres fréquences et d'autres niveaux de sortie.


Fig. 13 : Spectre de distorsion de l’amplificateur 8 W « Le Monstre ».


La figure 14 montre les com­posants utilisés pour cette alimentation expérimentale. Les accumulateurs son de capacité 40 AH, capable de débiter plus de 170 A pendant plusieurs secondes. En parailèle sur ceux-ci se trouvent des condensateurs dont la valeur capacitive dépasse 1 Farad. La figure 15 montre schématiquement l’aspect de l’alimentation.


Fig. 14 : Synoptique de l’alimentation. Les composants mentionnées correspondent à la configuration la plus élaborées que nous ayons réalisée. Il est bien évident qu’il est possible dans un premier temps d’utiliser une alimentation moins élaborée comme l’indiquent les trois configurations données en photos.


Fig. 15 : Configuration No 1 de l’amplificateur 8 W. L’alimentation utilise 6 x 68 000 uF.

La résistance de filtrage de 4 ohm n’apparaît pas.


Dans un prochain numéro, nous reviendrons aux écoutes comparatives. D’ores et déjà, les premiers amateurs ayant construit cet amplificateur auront pu noter immédiatement l’impression d’énorme réserve de puissance, un grave léger mais ferme naturel et « rapide », un médium aigu très détaillé, naturel, le tout étant capable à la foi de reproduire des plans sonore nettement en avant des enceinte ou encore très loin derrière. Quant à l’impression de stabilité d’assise des sons, l’alimentation y joue un rôle prépondérant. Enfin, à la grand surprise générale, on pourra constater qu’un puissance de 8 W est suffisante dans une bonne majorité des cas.


Fig. 16 : Configuration No 2 de l’amplificateur 8 W. Des batteries de 12 V, 6 Ah sont

ajoutées par rapport à la configuration 1. Des Supercapas de 0,47 F, découplées par

 des condensateurs polycarbonate de 2,2 uF sont placées en parallèle sur les batteries.


Fig. 17 : Configuration No 3 de l’amplificateur 8 W. Les  composants

correspondent à la nomenclature de la figure 14.




“The Monster” Revisited

Jean Hiraga

(l’Audiophile No. 31)



Described in Issues 27 and 29 of l’Audiophile, this amplifier is acquiring a very solid reputation in the small world of the perfectionist audiophile. Several hundred have already been built since May 1983, and the feedback that we have had from our readers is unanimous, this amplifier made the difference! Surprisingly, this amplifier, which was originally designed to feed the mid-range and treble in multi-amplified systems, gives extraordinary results in the bass. We have carried out various tests and it is true that, on signals that don’t require a very high energy level in the bass region, the 8W has a quality of reproduction in this register that is without equal. The sound is remarkably graded, revealing an unsuspected variety of sound colours that it is rare to hear from a reproduction system. It will be necessary to wait for the 50W Kanéda, which (as you have seen in this Issue) is in prepa­ration, to obtain these qualities at a higher power level.


The various tests in the bass register that we have been able to make, very clearly highlight the differences that exist between configurations 1, 2 and 3 mentioned in Issue 29. There is no doubt that the Monster proves to be superior to the two other confi­gurations, especially version 1 without the battery. The advantage of batteries used on their own, or as a buffer for the mains supply, appears very clearly in broad band listening. The reason can be seen very simply and very clearly with a dual trace oscilloscope. One trace displays the output signal and the other trace the behaviour of the alternative power supplies. The amplifier is fed with a sinusoidal signal that is varied in frequency. It can be very clearly seen, starting at 50Hz, that when one decreases the fre­quency, the charge frequency, which is obviously that of the mains, is not sufficiently fast to feed the power supply filter capacitors. One would think that a capacitance of half a Farad, or even 1 Farad, would be sufficient to alleviate this slowness, but this is not so, and a modulation signal is found on the power supply which, similar to a piece of gelatine, fluctuates according to the signal. Of course, one could think that, below 50 Hz, a little distortion introduced by the power supply is not very criti­cal. This would be to forget that the amplifier is required to reproduce higher frequency signals at the same time that, in addition, have much lower amplitudes in the mid-range and treble registers. Thus the noise introduced by the power supply will mask all the small amplitude signals. The overall performance will lose clarity and definition.


The battery makes it possible to cure this deficiency by providing energy between the alternations of the mains.


Following the article in Issue 29, many readers have asked if, in the "Monster" ver­sion, the mains supply was used only to charge the two large 40 A/h batteries. In fact, two modes of use are possible. The batteries can be used as the only power supply source, but take heed, the endurance hardly exceeds a few hours, lead-acid batteries are sensitive to deep discharges and their lifespan depends on this, so 12.2V is a lower limit that, above all, should not be exceeded. The second mode, which is the one that which we most usually employ, consists of using the batteries only as a buffer, with the mains charging the power supply permanently. Of course, in this solution, the power supply noise rises considerably, by 30 to 40 dB. However, in spite of this, the Monster remains an amplifier without rival, even if it loses in "luminosity" compared to its operation on batteries and without a mains supply.


Whichever configuration is chosen, the construction of the amplifier does not pose any problems. For installation in the chassis, the reader can refer to Issue 15 of l‘Audiophile (unfortunately no longer available) in which the construction of the 20W Hiraga is described. It is advisable to follow the broad outline in the article that relates to the earth wiring in order to make the positive and the negative of the power supply perfectly symmetrical so that the filter ripple (as well as the rectifier switching peaks and transformer saturation non-linearities), which arrives in opposite phase on each positive and negative rail, is cancelled. It will be necessary to provide, even for configuration 1, a case with dimensions sufficient to accept configuration 2. The transfer from configuration 2 to configura­tion 3 is achieved by the addition of another box. Indeed, it would be a shame to deprive oneself of the almost unlimited upgrading capabilities of this amplifier.


For the layout of the electronics, the construction is extremely simple, the two small printed circuits are fixed by means of the power transistors to the heatsink. It is very highly recommended a thermal compound be used. Two nylon spacers clipped to the heatsinks receive the card at the two corners opposite the power transistors.


One should not lose sight of the fact that the 8W functions in class A. The quiescent current therefore has a prime importance. Its value should not be too low otherwise the amplifier will pass into class AB on strong signals, nor too high because it would impose too great a dis­sipation on the power transistors which, in addition to the fact of limiting their lifespan, can lead to thermal runaway. Indeed, the characteristics of the power transistors are related to the temperature of the junctions and beyond a certain threshold there is runaway, that is to say the more the temperature rises the more the current increases. The optimal value lies between 0.5 and 0.6A.


To measure the quiescent current, it is sufficient to measure the voltage across the 1 ohm 5W resistors. The voltage must therefore be between 500mV and 600mV. After sorting the batches of transistors, 2SD844/2SB754 on the one hand and 2SB716/2SD756 on the other, one can be placed in non-optimal operating conditions from the point of view of quiescent current. The remedy is extremely simple. If the quiescent current is too high, it is enough to decrease the bias resistors of 2SB716 and 2SD756 transistors, whose initial value is 1 kohm. These resistors coming from the bases of the transistors determine their point of operation and consequently the collector current, on which depends the quiescent current. In general, it is enough to change from 1 kohm to 910 ohm for the quiescent current to take the correct value again.



The value of the supply voltages must be between 12V and 13.5V. If however the measured value exceeds this voltage, it is appropriate to very slightly increase the 4 ohm 20W filter resistor. A voltage value that is too high does not present a risk to the circuit if the value of the quiescent current does not exceed the limits for the current mentioned previously. However, in the ultimate version where 0.47 Farad Supercaps are used, the supply voltage should not exceed 13.5V under any circumstances.


To finish, it is advisable to carry out the adjustment of the output offset voltage, that is to say the dc potential difference appearing between the positive and negative loudspeaker output terminals. It is advised that this adjustment is made twice. Before power is first applied, place the wiper of the 100 ohm trimmer at the mid point of its track, measure the voltage (without your preamplifier or your active filter connected) and adjust the wiper of the trimmer to cancel the dc voltage at the output (voltmeter range 100 or 200mV dc). Let the amplifier find its point of thermal operation, 20 to 30 mins, and perfect the adjustment. Constructed well, the 8W amplifier has an exemplary stability, the offset does not exceed a few tens of millivolts. In any event, there is no absolutely point in tearing one’s hair out trying to obtain an offset of 0mV! Realise that 100mV offset represents a power of 1.25mW! Finally, at the request of very many readers, we publish the detailed power supply diagram for the 8W "the Monster" configuration.





Regulated PSU

My "regulated monster" is currently running 0.5-0.6 Amps bias per Hiraga's recommendations in the article. I tested the power supply which you may recognize as the PCB for the John Linsley-Hood simple Class A amplifier 1996 version from Williams Hart Electronics. I have upgraded the supply with LM338K TO-3 case regulators in lieu of the original LM338T TO-220 regulators (see LM338 Voltage Regulator Calculator for more information). On the bench the supply measures very well in this configuration with below 160-200uV of ripple peak-to-peak under a 2A series load. Despite this low level of noise, I would like to try the battery supply for its huge current capability and as close to zero noise as possible.

John Linsley-Hood LM338 Regulated Power Supply Schematic
Figure 3: John Linsley-Hood LM338 Regulated Power Supply Schematic


A few more pictures of the original amplifier


You are free to copy any images and data in this site provided that you do not alter their content and you clearly define their source.
Copyright 711 © 2007 - All Rights reserved