Masse, ronflettes et bzz -1

Les ronflettes des alims à transformateurs, ou les sifflements des alimentations à découplage sont des défauts inhérents à leur technologie de fabrication. Elles concernent des produits cheap, et il est facile d’y remédier : on améliore ou on change. Il est d’autre bruits, ronflements ou bzzz, qui s’installent dans les systèmes d’amplification et sont plus difficiles à traiter… En effet, leurs causes matérielles sont disséminées dans l’ensemble du câblage, des micros de la guitare jusqu’aux amplis…

La cause de ses parasites se trouve dans un câblage des masses brouillon, sans structuration vraiment réfléchie. La masse est en effet un concept ambigu, qui vient de pratiques empiriques accumulées dans l’histoire de l’électrotechnique, et pas toujours recommandables…

Pour s’en faire une idée claire, on va d’abord parler du câblage en général…


Le plus et le moins, comment ça est,
et comment on le comprend

Le Plus et le Moins

L’alimentation d’un circuit est comme une pompe qui pulse des électrons par son pôle négatif, et les aspire par son pôle positif… Même si dans la réalité scientifique les électrons sont porteurs de charges négatives, on a conventionnellement défini les sens du courant dans une logique positive : On dit que c’est par le Plus que le courant vient et c’est vers le Moins qu’il s’en va…

Il faut donc deux lignes pour qu’un courant circule : on se les représente comme un aller et un retour, ou un Plus et un Moins, un fil rouge et un fil noir… Ce sont des représentations simples, qui valent ce qu’elles valent sur le plan pratique.

Un schéma dissymétrique dans notre esprit

Un peu de psychologie…
Tout se passe comme si une représentation dissymétrique s’était installée dans notre inconscient : le courant vient par le « point chaud », qui fait référence et que l’on traite avec soin : Il a droit au câble rouge, aux belles soudures, et fait l’objet des mesures de tension…
Il y d’autre part le point froid, dont on sait bien qu’il est nécessaire, mais auquel on ne pense pas beaucoup. Il y a des fois où on ne le câble même pas : on se contente de souder ou visser sur le châssis, sans y faire plus attention.

Pourtant si je considère un micro simple de guitare, j’ai deux fils identiques, un à chaque extrémité du bobinage… Je ne peux pas dire à priori qu’il y a un plus et un moins, un pôle chaud et un pôle froid : ils sont équivalents dans leur nature, même si opposés en potentiel quand une corde vient vibrer à proximité de l’aimant : aussi essentiel l’un que l’autre.

En revanche, dès que j’aurai soudé un des fils sur le contact d’un jack et l’autre sur son corps, les deux fils vont prendre respectivement leur étiquette chaude ou froide et rentrer dans la convention asymétrique.

On n’a pas encore parlé de masse, mais j’y arrive doucement : c’est l’histoire d’une connexion négligée ou maltraitée…


La masse comme connexion commune

Un outil important, mais négligé

La notion de masse commune nous vient des premiers électriciens automobiles.
Ces techs malins en avaient un peu marre de devoir tout câbler avec deux fils comme dit précédemment. Ils se sont dit que l’on pouvait utiliser la carcasse métallique — la masse — de l’auto comme connexion froide (ils disaient plutôt « retour »). Disponible partout, elle permettait une belle économie de main d’œuvre, et de réflexion.

Comme l’industrie d’alors ne s’embarrassait pas de détails, peu importait qu’on perde ici ou là quelques fractions de volts selon les épaisseurs de métal, la corrosion etc., et que les trajets réels du courant dans toute cette tôlerie soient imprévisibles et changeants.

La masse commune, c’était un soi-disant zéro volt, présent partout sans qu’on s’inquiète de sa qualité, tandis que le « Plus », c’était des fils rouges que l’on câblait scrupuleusement partout où que nécessaire.

Un exemple courant de mises à la masse, mais discutable

Câblage d’un ampli 35W de la fin des 60s.

Dans ce câblage, les condensateurs chimiques ont leur point froid soudé sur le châssis au petit bonheur la chance, en fonction du  positionnement pratique des composants… De même le point milieu du transfo (hors image) est mis à la masse au plus pratique…

Cela fonctionne sur le plan électrique, mais cause des problèmes dus à l’absence de point zéro volts unique.

Entre chacun de ces points de masse disséminés se trouvent des micros-résistances aux bornes de lesquelles vont apparaître des micros signaux parasites. Ces ronflettes et autres bzzz seront certes faibles, mais bien réels – et seront amplifiés.

Un bon câblage filaire, avec une prise de masse unique

Alimentation d’un petit ampli de 15W de 1965.

La ligne zéro volts part du transfo d’alimentation, tout à droite… A ce point de départ, le câble jaune/vert assure une connexion unique vers la masse du châssis. C’est parfait.
De l’autre côté, vers la droite, un conducteur rigide de bonne section amène ce potentiel zéro aux chimiques de filtrage, puis un fil noir connecte l’ensemble à la carte imprimée.

On a là un  câblage en échelle, avec une disposition serrée des condensateurs. Cette disposition resserrée des échelons se rapproche d’un câblage en étoile (qui mettrait en œuvre un point de masse unique pour les  condos).
En tout cas, cela marche bien : on n’entend quasiment aucun bruit de fond à 100Hz.


La masse comme blindage

C’est une autre affaire : Les premiers électroniciens construisant des radios et leurs circuits amplificateurs avaient à les protéger des parasites électromagnétiques de plus en plus agressifs du fait de la multiplication des moteurs, interrupteurs, transformateurs… Il fallait aussi empêcher que certains points du circuit « fasse antenne » ou voient se déclencher des oscillations indésirables…

On savait que des écrans métalliques pouvaient isoler les composants et les connexions des perturbations électromagnétiques. On a alors construit les postes dans des châssis en acier, et enfermé certains composants dans des blindages ou de la tresse métallique…

Un autre concept de masse vient de cette pratique : la masse comme l’ensemble des blindages, faisant écran, sans servir de connexion entre composants ou étages.

La seule connexion à établir sur un blindage, c’est la connexion évacuant les charges parasites à la masse du châssis et à la prise de terre du cordon secteur. C’est déjà pas mal !

Un exemple de blindage qui ne sert qu’à cela

Châssis et plaque de blindage interne dans un ampli de son à lampes des 60s.

C’est du sérieux : l’arrière-façade rassemblant les potentiomètres, les prises et les commutateurs d’entrée est protégée des champs magnétiques (lampes, transfos, lignes secteur) par un blindage qui constitue une boîte étanche aux perturbations.
Les connexions menant aux composants ainsi enfermés sont filaires et indépendantes de ce blindage…

A chacun son boulot :
les fils connectent, le blindage fait écran.


Le foutoir des masses irréfléchies

Une confusion technologique

Il y a donc deux natures et deux fonctions de la masse :
— La masse comme connexion 0 volts…
Elle est pratique, mais son homogénéité et ses trajets sont souvent discutables.
— La masse comme écran.
Elle est disponible et tentante à exploiter en tant que connexion.

Le foutoir est arrivé quand, par flou intellectuel et par pragmatisme excessif, on a commencé à confondre ces deux masses et les interconnecter n’importe comment.

En conséquence, les divers étages ou composants d’un circuit reçoivent un soi-disant zéro volt, mais qui n’est jamais totalement à zéro, et de plus infesté de parasites.

Et comme une connerie ne vient jamais seule, on a vu des fabricants et réparateurs peu rigoureux augmenter la confusion: Non seulement ils utilisaient les blindages en tôle ou en tresse métallique comme connexions froides, mais ils continuaient ça et là câbler des connexions filaires en double emploi, selon l’adage faussement réaliste que c’est toujours mieux d’en rajouter… Ils ont ainsi inventé les boucles de masse !


La notion de boucle de masse

On parle de boucle de masse quand les connexions froides d’un circuit peuvent suivre des trajets dédoublés : Quand pour aller d’un point à un autre, le courant peut aussi bien passer par les châssis, les blindages, et les connexions filaires ou pire, un mixte de tout ça.

Dans les recoins de ces trajets concurrents dont les résistances sont forcément différentes vont s’installer des tensions parasites. Ce n’est qu’une affaire de milliohms, provoquant des parasites de quelques millivolts, mais c’est une valeur conséquente en audio, étant donnée le gain des préamplis…

Alors, arrêtons de faire n’importe quoi du coté froid de nos câblages !



A suivre…

Les cas les plus courants de boucle de masses se trouvent dans la multiplication des prises de terre, les interconnections entre instruments, pédales, amplis, sono…
Les pires se trouvent dans le câblage interne des guitares, en particulier anciennes.

Ce sera le sujet d’un prochain article.

Guitar Poppa

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