DIY casque électrostatique

[tron_ic]

Bonjour à tous,

Il y à quelque temps que je connais et admire Joppe Peleen et je vous avoue sans peine que je trouve ces vidéos passionnantes. Ce matin sans que je ne sache vraiment pourquoi une de ces vidéos apparaît dans mon fil d'actualités. C'est sans doute pour me faire rappeler son bon souvenir...

Il n'en fallait pas plus pour que j'ai envie de vous faire découvrir une partie de son travail...



Ici il s'agit du design et de la fabrication @home de transducteurs électrostatique ici pour un casque. Joppe y montre tout au long des 9 vidéos les différentes phases de fabrication et de réalisation. C'est vraiment très intéressant...

N'hésitez pas à donner votre avis et/ou à commenter.

Salutations. Tony

[Philippe_H]

Bonjour,

C'est très intéressant, merci !

Mais il ne s'agit pas d'électrostatique mais d'électrodynamique. Ce n'est pas parce qu'il y a une membrane Mylar que c'est un électrostatique. Sur la membrane Mylar est collée un ruban conducteur. Cette membrane Mylar est fixée entre des plaques perforées aimantées.

L'avantage, comparé à l'électrostatique, c'est qu'on a pas besoin d'une tension élevée. Le courant fourni par un ampli un ampli standard de quelques watts est largement suffisant.

Bien cordialement,

Philippe

[Vintage02]

Bonjour,

Je possède un casque vintage, le BST DD45e qui me semble utilise cette technologie.

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[Philippe_H]

Bonjour,

Merci pour les photos. Ce BST électrostatique est peu connu.

Il faut le conserver précieusement et éviter les surmodulations.

Bien cordialement,

Philippe H.

[fyl]

Je possède un casque vintage, le BST DD45e qui me semble utilise cette technologie.

Je dirais à électret plus qu'électrostatique - je ne vois pas de filasse ou de composants pour la polarisation des membranes et le cordon est un simple TRS. Les principes de base sont les mêmes, stator(s) et membrane se déplaçant via le champ créé par le(s) stator(s), mais la version électret est auto-chargée et ne nécessite pas d'alimentation externe avec des signaux ligne (une petite alim genre pile de 1,5 V est requise pour les microphones). Malheureusement la charge décroit naturellement avec le temps et au final le casque (ou le microphone) deviennent inutilisables.

[Philippe_H]

Un casque à électrets reste un casque électrostatique. La durée de vie de la membrane est limitée, malheureusement.

Le casque électrostatique DIY que j'ai décrit dans mon article de l'Audiophile en 1989 n'est pas un électrets, il n'est pas non plus auto-alimenté. La tension d'alimentation est obtenue à partir du secteur. Il n'y a absolument aucun danger. Il fonctionne toujours impeccablement 35 ans après.

Bien cordialement,

Philippe H.

[Jef]

Bonjour

Je pense que le lien vers cet article de 1989 mérite d'être cité "Réalisation d'un casque électrostatique"
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[tron_ic]

Bonjour à tous, bonjour Philippe H,

Tout d'abord je te souhaite la cordiale bienvenue sur le Forum Bleu..

Le casque électrostatique DIY que j'ai décrit dans mon article de l'Audiophile en 1989 n'est pas un électrets, il n'est pas non plus auto-alimenté. La tension d'alimentation est obtenue à partir du secteur. Il n'y a absolument aucun danger. Il fonctionne toujours impeccablement 35 ans après.

Je trouve ton article vraiment très intéressant et je t'avoue que j'ai très envie de me lancer dans la réalisation d'un prototype. Je vais commencer par lire et relire l'article reproposé par notre ami Jef que je remercie au passage.

L'idée première serait de faire le driver et d'y adapter ensuite des éléments mousse, coque, arceau et autres qu'on trouve dans le commerce ou chez nos amis asiatiques afin bien sûr de réduire les coûts et intéresser nombres d'aficionados diyer's de l'écoute au casque.

N'hésite pas à nous partager quelques recommandation, avis et/ou conseils..

D'avance je t'en remercie infiniment.

Salutations. Tony

[Vintage02]

Je possède un casque vintage, le BST DD45e qui me semble utilise cette technologie.

Je dirais à électret plus qu'électrostatique - je ne vois pas de filasse ou de composants pour la polarisation des membranes et le cordon est un simple TRS. Les principes de base sont les mêmes, stator(s) et membrane se déplaçant via le champ créé par le(s) stator(s), mais la version électret est auto-chargée et ne nécessite pas d'alimentation externe avec des signaux ligne (une petite alim genre pile de 1,5 V est requise pour les microphones). Malheureusement la charge décroit naturellement avec le temps et au final le casque (ou le microphone) deviennent inutilisables.

Là je ne saurai dire si c'est electret ou pas... à noter qu'il y a dans chaque oreillette un petit "transfo" ... mais pas d'alimentation externe.

Lorsque je l'ai récupéré, un côté avait un niveau plus faible... cela provenait du fil au niveau d'un coude, j'ai résolu le soucis en raccourssisant légèrement le câble...

Niveau ampli casque il en faut un avec pas mal de puissance ... l'écoute est plutôt axée médium/ aigu.  C'est une écoute différente et le confort est je dirai "d'époque" mais effectivement une pièce que je qualifierai de "collection" ...

[Philippe_H]

Bonjour à tous, bonjour Philippe H,

Tout d'abord je te souhaite la cordiale bienvenue sur le Forum Bleu..

Le casque électrostatique DIY que j'ai décrit dans mon article de l'Audiophile en 1989 n'est pas un électrets, il n'est pas non plus auto-alimenté. La tension d'alimentation est obtenue à partir du secteur. Il n'y a absolument aucun danger. Il fonctionne toujours impeccablement 35 ans après.

Je trouve ton article vraiment très intéressant et je t'avoue que j'ai très envie de me lancer dans la réalisation d'un prototype. Je vais commencer par lire et relire l'article reproposé par notre ami Jef que je remercie au passage.

L'idée première serait de faire le driver et d'y adapter ensuite des éléments mousse, coque, arceau et autres qu'on trouve dans le commerce ou chez nos amis asiatiques afin bien sûr de réduire les coûts et intéresser nombres d'aficionados diyer's de l'écoute au casque.

N'hésite pas à nous partager quelques recommandation, avis et/ou conseils..

D'avance je t'en remercie infiniment.

Salutations. Tony

Bonjour Tony, bonjour à tous,

Oui, dans le DIY chacun doit faire à son idée et j'ai les miennes.

La cellule électrostatique, c'est la principale difficulté. En bricoler une avec des plaques perforées, de l'adhésif double face et du film plastique ménager c'est très facile, ça sortira un son. Maintenant, de là à en faire un truc qui marche correctement, c'est une autre histoire...

La technologie des transducteurs électrostatiques reste très mal connue et on lit surtout énormément d'âneries à ce sujet.

Voici une vue en éclaté de la cellule du casque publié dans l'Audiophile de 1989. Cette vue n'était pas dans l'article. Il n'y a aucune pièce qui soit inutile. La cellule que j'avais conçue pour Radio-Plans était identique mais la base était rectangulaire.

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Philippe H.

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Je continue...

Voici une photo d'une cellule de casque type "L'Audiophile 1989".

C'est une vue de la cellule électrostatique côté oreille. L'écran d'étanchéité et son support sur lequel il est collé a été retiré pour la photo.

On peut voir la connexion électrique vers la couche cuivrée de l'électrode interne. C'est un ruban de cuivre adhésif de chez Bishop Graphics. La connexion à la couche cuivrée de l'électrode utilise un trou métallisé "maison".

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Philippe_H.

[tron_ic]

Bonjour à tous,bonjour Philippe H,

Voici une photo d'une cellule de casque type "L'Audiophile 1989".

C'est une vue de la cellule électrostatique côté oreille. L'écran d'étanchéité et son support sur lequel il est collé a été retiré pour la photo.

On peut voir la connexion électrique vers la couche cuivrée de l'électrode interne. C'est un ruban de cuivre adhésif de chez Bishop Graphics. La connexion à la couche cuivrée de l'électrode utilise un trou métallisé "maison".

Je te remercie.

Perso, je trouve que ton exemplaire est vraiment très bien fait d'autant plus si on considère qu'il n'y avait pas à cet époque les outils d'aujourd'hui. Je pense en particulier au imprimantes 3D et à leurs démocratisation dans différents types d'atelier.  

A ce propos, j'avais posté sauf erreur dans une filière du forum des casques un ou plusieurs liens sur ce sujet. Comme exprimé mon souhait serais dans un futur relativement proche réaliser un prototype fonctionnel, performant, esthétique et surtout confortable.

A ce propos, je profite de l'occasion pour partager quelques liens intéressants : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

A très bientôt. Salutations. Tony

[Philippe_H]

Bonsoir à tous, bonsoir Tony,

N'exagérons pas, les années 80 c'était pas le Moyen âge  et tout aurait pu être fabriqué avec une machine à commande numérique.

Seulement voilà, L'Audiophile exigeait que tout soit faisable à la main avec une scie, une lime et une perceuse (électrique heureusement...). Toute machine numérique étant exclue.

D'autre part, L'Audiophile excluait aussi d'employer des cellules électrostatiques de constructeurs comme Stax, Audiotechnica et autres. Idem pour les transformateurs de modulation ou le cordon se liaison en Y à 6 conducteurs.

Voici une photo de la cellule ouverte. Le diaphragme a été retiré. On peut voir qu'il y a une gorge autour de l'électrode. Elle permet d'allonger la ligne de fuite, c'est à dire la distance entre 2 éléments conducteurs. Je me suis inspiré des microphones électrostatiques de mesure de Brüel & Kjaer. C'est le principe des isolateurs électriques des lignes électriques où les disques de verre servent à allonger la distance entre le conducteur et la terre.

Il n'y a aucune cale isolante de maintien ou de centrage du diaphragme entre les électrodes. Toutes les cales de centrage augmentent considérablement la capacité parasite parce que leur constante diélectrique est beaucoup plus élevée que celle de l'air.

Bien entendu, je n'ai pas fabriqué que 1 seul casque électrostatique mais une cinquantaine, avec plusieurs types de cellules différentes. Avec ceux que j'ai achetés, Stax, Koss, j'ai dû avoir une centaine de casques...

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Cordialement à tous,

Philippe.

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Encore des photos...

Vue du diaphragme collé sur son support. Le support c'est de l'époxy 0,75 mm cuivré sur une face. Il faut trouver de l'époxy qui ne soit pas déformé, mission quasi impossible !

Le diaphragme est en Terphane, nom donné au film de polyéthylène terephtalate (PET) de Rhône-Poulenc, aujourd'hui Rhodia, et plus connu sous le nom de Mylar. Contrairement à ce qu'affirment plusieurs sites américains, le Terphane n'est pas une contrefaçon du Mylar de Dupont de Nemours car, comme l'indique sa fiche technique, il s'agit d'une fabrication sous licence. Le Mylar utilisé ici est le type D d'épaisseur 3,5 microns, non métallisé, spécialement destiné à la fabrication de condensateurs à diélectrique Mylar. Ce film possède de très grandes qualités mécaniques et diélectriques, il est peu élastique, cassant, à surface satinée, délicat à utiliser car il se déchire facilement mais parfaitement adapté à l'usage d'un diaphragme. Le film de polyéthylène ménager est trop élastique et convient mal à cette utilisation d'autant que l'enduit conducteur aura tendance à se ramasser sous forme de gouttelettes. A l'époque, le Terphane était vendu par rouleau de 1 kg par MICEL, un distributeur Rhône-Poulenc. Je ne sais pas ce que vaut le Mylar de chez Aliexpress.

Le diaphragme est collé sur son support avec une colle époxy appliquée à l'aide d'un écran en nylon pour sérigraphie. Il s'agit d'obtenir une couche de colle très très fine (1/100ème de mm) et très régulière. C'est hyper important car le diaphragme est tendu fortement avec précision pour compenser les forces électrostatiques qui s'exercent orthogonalement sur lui. Cette force de tension mécanique s'exerce donc aussi sur l'épaisseur de colle et plus celle-ci est molle et épaisse plus elle se déformera facilement avec le temps. Résultat : le diaphragme se détend et vient se coller à l'une ou l'autre des électrodes.

Le Mylar a des caractéristiques mécaniques exceptionnelles. Il ne se détend JAMAIS. Quand un diaphragme se détend, c'est parce qu'on a utilisé de la colle néoprène, de l'adhésif double face, ou à cause de la déformation du support. Le coup de sèche-cheveux ne le retendra que quelques heures.

Le diaphragme n'est pas tendu au pif. Il est tendu à l'aide d'un outil qui permet de le tendre et de le coller avec précision. Le diaphragme résonne à environ 400 Hz. C'est un point très important. Le rendement et la bande passante (dans le grave surtout), dépendent beaucoup de la tension mécanique du diaphragme.

Il y a beaucoup à dire encore.

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Cordialement à tous,

Philippe,

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Je continue à propos du diaphragme.

Un outil permettant de tendre et de coller le diaphragme sur son support est INDISPENSABLE.

Au début, je me suis contenté de tendre le diaphragme en Mylar sur un cadre en bois. Le diaphragme était tendu puis collé sur le cadre en bois avec un adhésif double face type Scotch-Mount. Le support était ensuite enduit d'une fine couche de colle puis collé sur le Mylar. On le découpe ensuite le Mylar sur le pourtour du support et le tour était joué.

Idéalement, il faut une machine comme celle qu'utilise Quad pour ses ESL depuis les années 50. Le diaphragme est tendu par des pinces et des poids en plomb avant d'être collé sur son support. J'avais une machine mais c'était trop compliqué pour l'Audiophile et on s'est contenté du cadre en bois et du Scotch-Mount comme on le voit dans l'article. C'est l'outillage minimum pour obtenir quelque chose de valable.

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Cordialement à tous.

Philippe.

[Philippe_H]

Outil de montage du diaphragme, suite.

Photos de la machine.

Un morceau de Mylar est découpé aux dimensions puis tendu avec les pinces. C'est une phase délicate car le Mylar est extrêmement fragile. Il se déchire facilement.

La force de traction est obtenue par un assemblage de poids en plomb sur une tige filetée. Cette force de traction est ajustable selon la taille du diaphragme, l'espace entre les électrodes, la tension de polarisation, etc...

Ensuite, le support de diaphragme est glissé sous le Mylar tendu. Le support de diaphragme aura été enduit d'une très fine couche de colle époxy à l'aide d'une toile de nylon n°7 pour sérigraphie d'épaisseur 7/100ème de mm. J'utilise un petit pinceau pour étaler la colle et fixer le diaphragme à son support. L'épaisseur finale de la couche de colle est de l'ordre de 1/100ème de mm.

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Philippe.

[tron_ic]

Bonjour Philippe,

Whaaa superbe ta petit machine spécifique !

Merci pour ton avis et ton expertise.

Salutations. Tony

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Je continue avec la machine à tendre et coller les diaphragmes. C'est hyper important (à mon avis...)

Schéma de principe général du dispositif qui permet de tendre et de coller un diaphragme. Vue en coupe. Le support de diaphragme en époxy est représenté posé sur le Mylar. Finalement j'ai choisi de placer le support sous le Mylar. C'est plus pratique pour le collage :
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Un poids avec sa pince. Il y a 2 morceaux de joint en caoutchouc collés sur les mâchoires, c'est indispensable. La masse d'un poids varie selon les dimensions du diaphragme. Pour le casque "Audiophile 1989" les poids avaient une masse de 180 grammes chacun. Il y a 8 poids au total :
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Philippe.

[Philippe_H]

Le diaphragme résonne à une fréquence relativement élevée, un peu au-dessus de 400 Hz. J'utilise un accordeur de guitare pour contrôler la fréquence de résonance.

Le diaphragme ayant une masse de quelques milligrammes, cette résonance sera amortie avec quelques grammes d'absorbant. J'ai utilisé de la laine de verre.

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(Ici, le support de diaphragme est en cuivre massif. C'est celui d'un autre type de casque DIY où les électrodes sont en cuivre et les pièces en plastique sont en composite moulé). Très difficile à fabriquer (à la main !).

Reste maintenant à traiter le diaphragme pour le rendre conducteur.

Philippe

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Suite à propos de la fabrication du diaphragme.

La poudre de graphite est totalement exclue, c'est inutilisable. Elle se détache du Mylar sous l'effet du champ électrostatique (évidemment car elle n'est pas collée...) et pollue l'intérieur de la cellule qui sera HS après quelques heures d'utilisation. Normal, ça fonctionne comme un système de dépoussiérage électrostatique !

J'ai mis au point plusieurs produits à base de vernis conducteur à l'eau. J'aurais l'occasion d'y revenir.
A l'aide d'un pinceau très doux, j'enduis la surface du diaphragme du produit conducteur liquide.

Après séchage du produit, je procède à un test électrique de la couche conductrice. C'est absolument nécessaire. Si l'enduit conducteur est correctement réalisé, la luciole néon doit s'allumer avec une intensité constante quelle que soit l'endroit du contact sur le diaphragme.

Il faut une alimentation HT de quelques centaines de volts. Il n'y a pas de danger car l'alimentation est bien isolée. Une pince croco est connectée au cuivre du support de diaphragme et l'autre à la mousse conductrice et à la luciole néon. Quelques nanoampères suffisent à allumer le néon.

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Si c'est OK, je procède avec précautions au montage de la cellule. Ouf !

Cordialement à tous,

Philippe

[bernard74]

fort intéressant Philippe.

personnellement je suis cette mise en œuvre avec admiration.

Crdt

[Philippe_H]

fort intéressant Philippe.
personnellement je suis cette mise en œuvre avec admiration.

Merci beaucoup Bernard, ça me fait grand plaisir et ça m'encourage à continuer.

Après les différentes versions de mes casques DIY, il y aura mes amplis OTL à tubes.

Bien cordialement,

Philippe.

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Photo des éléments de 2 cellules électrostatiques type "Audiophile 1989" avant assemblage :

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L'assemblage final de la cellule est effectué à l'aide de 10 vis laiton de Ø 2 mm x 10 mm à tête fraisée. Une autre vis de 2 x 10 mm à tête plate sert à la connexion électrique au diaphragme. Ces vis sont serrées avec un faible couple afin de ne pas déformer les éléments et les écrous sont ensuite bloqués avec un vernis.

Il y a un second diaphragme en Mylar posé côté oreille. Il rend la cellule étanche à l'humidité produite par l'oreille. Sans cette protection le fonctionnement de la cellule sera fortement perturbé par la condensation d'humidité. Ce second diaphragme n'est pas tendu afin d'éviter toute résonance. C'est "l'écran d'étanchéité" et son support sur le schéma en éclaté.
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Une autre "complication": côté extérieur de la cellule : il y a une fine toile de nylon tendue et collée sur le support d'électrode externe. C'est du Nylon n°75 utilisé en sérigraphie. Elle supporte la petite pièce de laine de verre qui sert d'amortissement. Sur le schéma c'est indiqué "Toile de protection " et "amortissement".

Bien cordialement,

Philippe Hiraga

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Quelques mots sur le cordon de liaison casque vers l'adaptateur à transfos ou l'amplificateur.

Il nécessite 6 conducteurs. Ça présente une réelle difficulté de réalisation.

A l'époque (années 60~80), les casques Stax utilisaient un beau cordon textile en Y, agréable à utiliser et un connecteur à 6 broches de chez Sato Parts. Chez Koss, on utilisait de la gaine thermo-rétractable (!) Le cordon était raide et désagréable à l'utilisation. Chez Audiotecnic, c'était carrément du souplisso, tout simplement… Ça prouve que ce cordon casque à 6 conducteur posait de vraies difficultés. Et seul Stax proposait quelque chose de correct.

Il était exclu pour moi de bricoler un cordon à partir de morceaux de rallonges de chez Stax. Gérard Chrétien (rédacteur en chef de l'Audiophile à l'époque) me disait : "Tout doit être fait à la bitte et au couteau", expression de marin où la bitte d'amarrage en fonte sert d'enclume et d'établi, autrement dit tout doit se faire avec les moyens du bord.

J'ai donc fabriqué une imitation du cordon de Stax avec les moyens du bord. La gaine en coton sert dans les cordons secteur de fers à repasser. Les 6 conducteurs étaient du mini scindex. Le cordon s'est révélé assez fragile, il n'a résisté que quelques semaines au séjour à La Maison de l'Audiophile à Paris où le casque était en démonstration.

J'ai donc refait un nouveau cordon sur le même principe mais beaucoup plus robuste toujours avec 6 fils conducteurs sous une gaine textile.

La gaine textile est en synthétique. C'est de la Paracord, extrêmement solide.
Les 6 conducteurs sont du Lify 0,05 ².
Les fils Lify sont introduits par 3 sous une longueur de 2,70 mètres de gaine Paracord. Les fils Lify ayant été enduits auparavant d'une fine couche de graisse silicone.
La gaine est cousue à plat à la machine à coudre, les 3 fils Lify étant maintenus côte à côte à l'aide d'un gabarit.
Je fais une seconde gaine avec 3 autres fils.
Une fois cousue, la longueur totale diminue de 2,70 mètres à 2,50 mètres (mais c'est variable selon la tension du fil à coudre).
J'obtiens donc 2 longueurs de 2,50 mètres de 3 conducteurs cousus à plat.
Je couds ensuite ensemble ces 2 longueurs côte à côte sur 1 bord sur une longueur de 2 mètres.
J'obtiens alors un cordon en Y plat à 6 conducteur d'une longueur totale de 2,50 m. La base du Y est reliée au connecteur à 6 broches et chacune des 2 branches hautes du Y aux écouteurs gauche et droite.
J'ai utilisé du fil Lify de couleurs selon le code des couleurs, en correspondance avec les connexions des cellules électrostatiques et celle du connecteur Neutrik à 6 broches.
Le fil 1 est marron et c'est celui de l'électrode extérieure du canal gauche. Le fil 2 est rouge et c'est celui du diaphragme canal gauche, et ainsi de suite, le fil 6 est bleu et correspond à l'électrode extérieure du canal droit.
Le cordon obtenu est léger, souple, et se laisse oublier. Il est très solide et sa capacité parasite est très faible, les conducteurs étant disposés à plat côte à côte.

J'ai eu l'occasion de faire des cordons pour l'audio comme pour le secteur avec cette technique.
La Paracord existe en plusieurs diamètres et on a un choix de couleurs. A l'origine, c'est de la corde à parachute et c'est très solide.
La Paracord que j'ai utilisée est de fabrication américaine. C'est vendu au mètre.
Lien Web : Paracord

Bien cordialement,

Philippe

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

J'ai construit plusieurs casques électrostatiques avec des électrodes en époxy cuivré perforé (c'est le cas du casque de L'Audiophile 1989). Mais aussi  avec des électrodes en cuivre et laiton perforé (façon Stax), et avec des fils métalliques en acier et en laiton.

Les électrodes ont toutes les mêmes dimensions. Il s'agissait de faire des comparaisons entre les électrodes à trous et les électrodes à fils.

Les électrodes à fils donnent de meilleurs résultats mais l'écart est faible avec les électrodes perforées.

A ma connaissance, il n'existait pas sur le marché de casques électrostatiques utilisant des électrodes à fils.

La construction d'électrodes à fils est difficile. Il faut concevoir un outil spécial pour l'assemblage. Les fils étant soudés à l'étain plomb, l'échauffement pose des problèmes de dilatation et de déformation de l'électrode. D'autre part, 4 électrodes métalliques, surtout en acier, alourdissent considérablement le casque. La force électrostatique étant proportionnelle à la capacité on a intérêt à ce que les fils soient rapprochés au maximum.

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J'ai des courbes de réponse et les signaux carrés comparés des électrodes à trous et à fils.

Bien entendu, tout ici est DIY, conçu et fabriqué maison. Il n'y a rien qui provienne de produits existants.

Bien cordialement,

Philippe H.

[tron_ic]

Bonjour à tous, bonjour Philippe,

personnellement je suis cette mise en œuvre avec admiration.

Idem, c'est même passionnant et je hâte de lire la suite.

je ne doute pas que l'aspect final, la mécanique et le confort seront je pense également pris en compte car c'est me semble t'il également important.

Ceci étant dit, est t'il possible d'envisager un kit ? Si oui dans un futur plus ou moins proche on pourrais pourquoi pas envisager une pré souscription ou souscription a voir...

Salutations. Tony

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Suite à la publication des articles on avait envisagé quelque chose avec les Éditions Fréquences et la Maison de l'Audiophile (William Walther était tout à fait partant) mais c'était très compliqué. C'est tombé à l'eau rapidement avec le départ de Gérard Chrétien des Éditions Fréquences et la fin de l'Audiophile.

Pour info, voici le schéma de mon ampli OTL pour casques électrostatiques. Je l'ai développé dans les années 80/90 car l'ampli de schéma Stax (le "circuit B") est très limité en performances, niveau de sortie, bande passante, distorsion, etc... L'ampli de schéma Stax (publié dans L'Audiophile n°10) était prioritaire à cause de son origine Stax. Pour mon schéma maison "on verrait plus tard". Finalement, il n'y aura rien car les Cahiers de L'Audiophile de la NRDS n'étaient pas du tout intéressés par mes réalisations.
Toutefois, j'ai publié plusieurs trucs sur des sites US comme diyaudio.com et head-fi.org il y a une quinzaine d"années, par exemple j'ai publié ma technique pour contrôler le diaphragme à l'aide d'une luciole néon.

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"Sortie en phase" et en "Opposition de phase", c'est par rapport au signal d'entrée.
- Vg2 est une tension aux alentours de - 390 volts, ajustable sur chaque EL34 de manière à obtenir une tension proche de 0 volt sur l'anode en l'absence de signal.
Le courant dans chaque EL34 est de 10,6 mA. Le filament de chauffage doit être "flottant" vu la tension sur la cathode.
J'aurais l'occasion de revenir sur cet ampli.

Bien cordialement,

Philippe.

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Deux oscillogrammes avec la cellule à électrodes à fils :

Sinusoïde à 30 Hz pour une pression acoustique de 104 dB. Mesure avec un sonomètre Brüel & Kjaer (courbe non pondérée).
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Sinusoïde à 1 kHz pour une pression acoustique de 105 dB (courbe non pondérée).
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C'est l'amplificateur à EL34 qui est utilisé. Il peut fournir un niveau de sortie considérable avec une tension de sortie supérieure à 600 volts efficaces sans difficulté, même à 10 Hz.

Comparaisons de signaux carrés à 250 Hz entre une cellule à électrodes perforées en époxy cuivré (type L'Audiophile 1989) et une cellule à fils. Je ne sais plus s'il s'agissait d'une version à fils de laiton ou à fils d'acier. Idem pour le niveau mais celui-ci était forcément identique pour les 2 cellules et probablement dans les 80 dB SPL.

Électrodes perforées en époxy cuivré (type L'Audiophile 1989) :
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Électrodes en fils d'acier ou de laiton de diamètre 1,5mm :
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Les cellules à fils donnent de meilleurs résultats que les cellules à trous mais la différence n'est pas très très importante.
La fabrication des électrodes à fils demande davantage de travail.

N.B. : J'ai un oscillo HP numérique plus moderne que ce "vieux" Tektronix mais il a un ventilateur bruyant, c'est inutilisable pour les mesures acoustiques, à moins d'avoir un autre local isolé phoniquement.

Philippe.

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Deux courbes de réponse obtenues avec le logiciel ARTA et une carte son M-Audio (Ça date d'il y a 10/12 ans...). Courbe de réponse de la cellule électrostatique type "L'Audiophile 1989" donc en époxy cuivré perforé :
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Courbe de réponse de la cellule électrostatique à électrodes à fils :
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Les 2 types de cellules électrostatiques ont des électrodes et un diaphragme de même dimensions et de même surface : 49,5 cm² pour le diaphragme et 43 cm² pour les électrodes espacées de 1,5 mm. Il s'agissait de voir la différence entre les électrodes à fils et les électrodes perforées. Les électrodes à fils donnent de meilleurs résultats, aucun doute là-dessus mais elles sont beaucoup plus difficiles à fabriquer (à la main !).

Le microphone de mesure est un Brüel & Kjaer 4134 électrostatique avec son préampli FET et son alimentation à piles qui produit la tension de 200 volts pour la capsule électrostatique du microphone. La mesure s'effectue avec une oreille artificielle maison inspirée de celle proposée par Koss.

Philippe.

[tron_ic]

Bonjour Philippe,

C'est vraiment superbe ! J'admire ton travail et le partage.

Encore merci

Salutations. Tony

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Merci pour les compliments, Tony !

Sur l'oscillogramme on a, en haut, le signal d'entrée et en bas le signal en sortie d'un boîtier à transformateurs adaptateurs. Ici, la fréquence est de 40 Hz pour un niveau sonore de 70 dB sur le casque (non pondéré). Le transformateur montre ses limites...

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Le boîtier à transformateurs est la manière la plus simple d'obtenir les 2 tensions de modulation de phases opposées sur les électrodes de la cellule électrostatique. En général, ce transformateur élévateur a un rapport de 1:70 avec point milieu, celui-ci étant connecté au (-) du circuit de polarisation du diaphragme.

Le transformateur de modulation présente deux inconvénients majeurs :

- Une détérioration du signal alors que la cellule électrostatique est capable de le reproduire de manière quasi parfaite. Ça concerne surtout le grave et l'extrême grave (baisse du niveau et distorsion).

- Un signal de sortie théoriquement illimité qui présente un danger permanent de destruction de la cellule électrostatique. Exemple, avec 20 volts efficaces pour un ampli de 50 watts/8 ohms et un rapport de 1/70 du transformateur, on peut avoir une tension crête à crête maximum de 4000 volts entre les électrodes. Ça déclenche des arcs électriques qui transforment le diaphragme en passoire.
Il existe bien des circuits de protection mais leur efficacité est très limitée. Il a toujours été recommandé de limiter la puissance de l'ampli à 15/20 watts un casque électrostatique et boîtier adaptateur à transfos.

Schéma de l'adaptateur à transformateurs SRD-7 de Stax dans sa première version. Il est destiné au casque Stax SR-X, connecteur à 6 broches et polarisation diaphragme de 200 volts appelée aujourd'hui "Normal Bias".
Schéma que j'ai redessiné avec la couleur des fils et d'autres infos afin de faciliter la maintenance.

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C'est probablement le boîtier à transformateurs le plus répandu dans le monde. Il se branchait indifféremment sur le 110 ou le 220, le commutateur étant remplacé par une diode zener Z1082. Après plusieurs décennies de service, cette diode est fréquemment défectueuse et la tension continue de polarisation tombe de 200/230 volts à 100 volts voire moins encore et le casque ne sort plus grand chose. Sachant que le secteur est généralisé à 230 volts chez nous, le remède le plus simple est de supprimer cette zener Z1082 et de modifier le pont diviseur afin d'obtenir 82 volts à l'entrée du doubleur de tension. Les PTH Murata BD4R7M sont des thermistances à coefficient de température positif. De 4,7 ohms à température ambiante, cette valeur peut monter à plusieurs dizaines d'ohms en cas de modulation très élevée. La tension de sortie maximale est ainsi limitée.

Philippe

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

Dès les années 60, Stax a pensé aux amateurs de DIY et proposé le "Circuit A" puis le "Circuit B", amplificateurs OTL pour ses casques électrostatiques. Ces deux circuits à sortie "push-pull" fonctionnent en classe A, bien entendu.

Un amplificateur spécialement dédié a des performances en bande passante comme en distorsion très supérieures à celles d'un transformateur élévateur. La tension maximale de sortie est limitée. En cas de surmodulation, l'amplificateur écrête. Il lui est impossible de produire un arc électrique qui va perforer le diaphragme. S'ajoute la possibilité d'une connexion directe à la source. Les lecteurs CD/SACD ont une tension de sortie suffisante et parfois aussi un réglage de volume. Idem pour les smartphones.

Le "circuit A" de Stax :
Il est facile à réaliser et n'a besoin que de 2 tubes par canal (12AX7 et 12AU7).
A partir d'un signal de 0,245 volts (-10 dBm) il produit 2 tensions opposées en phase de 95 volts efficaces chacune. Le déphaseur étant un cathodyne, on n'a pas la possibilité d'utiliser de boucles de contre-réaction à partir des 2 sorties. Ça explique le gain total très élevé proche de 400.
La tension plaques des tubes de sortie est de 320 volts et la liaison vers les électrodes des cellules utilise des condensateurs de 47nF.

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Stax a ensuite proposé le "circuit B". Le schéma, daté de 1971, figurait dans la notice en japonais du casque SR-X. Il est beaucoup plus performant que le "Circuit A".

Le "Circuit B" original de Stax :

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J'ai acheté les composants un samedi matin chez Radio-MJ rue Claude Bernard à Paris et l'ampli fonctionnait le soir même, câblé sur plaquettes à cosses !
C'est le schéma de base pour l'article de l'Audiophile n°10 de 1990. J'avais supprimé le potentiomètre d'entrée mais je l'ai finalement rétabli car il y a des sources qui ont un niveau de sortie élevé sans possibilité de réglage.
La liaison vers le casque est directe sans condensateur. Le déphaseur présente l'avantage d'accepter 2 boucles de contre-réaction.
Si les tensions d'alimentation sont ajustées, les électrodes sont virtuellement au potentiel de la masse en l'absence de signal. En pratique, on a de légères fluctuations de +/- quelques volts. Les amplificateurs Stax actuels utilisent toujours ce principe d'étage de sortie.

Le circuit d'origine présente toutefois quelques défauts auxquels j'ai remédiés. Voici le schéma de l'ampli modifié :

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- Le déphaseur à couplage croisé cascode (de "cascade of triodes") produit des signaux assez déséquilibrés et il n' y a pas grand chose à faire pour l'améliorer. Une sortie va écrêter avant l'autre. J'ai modifié le taux de contre-réaction d'une des deux boucles pour obtenir des tensions égales à la sortie du déphaseur. La résistance R12 d'origine de 250k est remplacées par une 180k.

- A noter que les ajustables P2 de 4,7k des canaux gauche et droite du déphaseur doivent être appairés. N'importe quelle valeur autour de 4,7k conviendra pourvu qu'on en ait une paire. Sinon, des valeurs un peu différentes (4,3k et 4,9k par exemple) donneront des gains différents donc des niveaux sonores déséquilibrés pour les canaux gauche et droite. C'est particulièrement désagréable à l'écoute au casque.

- L'écrêtage de l'étage de sortie d'origine est loin d'être symétrique. Dans l'article, j'ai proposé de modifier les tensions d'alimentation (sans trop les augmenter) ce qui permet d'obtenir un écrêtage symétrique de l'étage de sortie. J'utilise +245V et -390V.

On repousse ainsi de plusieurs précieux dB le seuil de saturation de l'étage de sortie. Avec le circuit d'origine, on sature assez facilement.

Le bien-fondé de ces modifications a été confirmé par la suite avec les simulations sous Pspice.

Une fois ces défauts corrigés, cet ampli est très bon à l'écoute. Il n'y a aucun bruit de fond malgré le gain important. Il n'y a pas de ronflement non plus si le circuit de masse est câblé correctement.
Il reste toutefois un peu limité en niveau de sortie maximal dans le grave et l'extrême grave. C'est pour cette raison que j'ai développé un ampli avec des tubes EL34 en sortie et un déphaseur plus performant.

Une remarque : Contrairement à ce que j'ai pu lire sur le net, les tubes de sortie 6CG7/6FQ7 dans ce circuit ne sont absolument pas employés hors de leurs limites.
Ici, le courant d'anode des 6CG7/6FQ7 est de 4,5 mA soit la MOITIÉ du courant nominal de 9mA pour ce tube.
Idem pour la puissance qui est de 1,6 watt, donc là aussi moins de la MOITIÉ de la puissance maximale de 3,5 watts prévue.
C'est bien moins que ce qu'on trouve dans certains amplis où ce tube est employé en driver.
Les tubes de sortie 6CG7/6FQ7 ne sont donc absolument pas employés en dehors de leurs limites.

A noter que le chauffage des tubes de sortie doit rester "flottant", la cathode de ce tube étant à –350 volts sur le schéma. Aucun ennui de ce côté là non plus.

Cordialement à tous,

Philippe

[narshorn]

Superbe fil, on en redemande... Félicitations !
Crdt.

[sergeB]

Bonjour,

oui très intéressant, j' espère que Philippe nous abreuvera aussi de ses connaissances
en haut-parleur electrostatic, comme il l'a fait dans l'Audiophile.

Bonne journée
Serge B.

[tron_ic]

Bonjour à tous, bonjour Philippe,

Encore merci pour toutes ces précieuses informations.

Ceci étant dit, si moi et/ou des membres souhaitaient réaliser un amplificateur dédié pour casque électrostatique quel schéma conseillerais-tu ?

D'avance, je t'en remercie.

Salutations. Tony

[Philippe_H]

Bonjour à tous,

L'ampli Stax "Circuit B" dont j'ai utilisé le schéma pour l'Audiophile n°10 est très bon. Il a quelques défauts, mais une fois ceux-ci corrigés, cet ampli fonctionne magnifiquement bien.

Le principe de l'étage de sortie est toujours utilisé actuellement par Stax avec des 6CG7/6FQ7.

Il n'y a pas beaucoup de composants et on peut le câbler sur plaquettes à cosses, les 6 tubes étant sur des supports noval pour châssis.

Pour L'Audiophile, j'avais fait un circuit imprimé. Il y a les plans du châssis dans l'article.

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Le connecteur est un Neutrik 6 broches. Pour un casque Stax, il faut se procurer un connecteur SRC 5 ou 6 broches châssis et adapter la tension de polarisation à 200 ou 580 volts.

Les broches des connecteurs des casques Stax font 3/32ème de pouce ou 2,381 mm de diamètre comme les connecteurs XLR 3 broches. Il est possible de se fabriquer un connecteur femelle 5 ou 6 broches à partir d'une XLR femelle 3 broches. C'est pas trop trop compliqué...

A l'époque (années 80), le secteur était en 220 volts. Avec le passage en 230 volts en 1996, le circuit est un peu survolté aujourd'hui mais ça fonctionne toujours sans problèmes. Mais il faudrait revoir les tensions du transfo d'alim. Quoiqu'il en soit, ça ne chauffe pas même après plusieurs heures de fonctionnement.

Il y a une vingtaine d'années, j'ai simulé ce circuit sous PSpice et j'ai conservé tous les fichiers. Ça peut aider.

Cordialement à tous,

Philippe

[Philippe_H]

Bonjour Tony, Bonjour à tous,

Un nouvel ampli pour casque électrostatique est en route !

Le circuit reprend le déphaseur "maison" de type Schmitt en montage cascode sous courant constant de l'ampli à EL34, et l'étage de sortie utilise des 6SN7GT toujours avec liaison directe vers les cellules électrostatiques.

L'alimentation est beaucoup plus simple que celle de l'ampli à EL34 : un seul transfo, pas de temporisation, moitié moins de condensateurs.

L'ampli se présente(ra !) à la manière du Nagra VPA, vertical, façon "tour".

La construction est modulaire. Ici, photo des 2 modules amplification :

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Bien cordialement à tous,

Philippe H.

[tron_ic]

Bonjour Philippe,

Content de te retrouver et de te lire...

Un nouvel ampli pour casque électrostatique est en route !

Superbe ce nouveau projet !

Etant plus compact cela ne pourra que facilité son intégration. Ceci dit, je suis curieux et j'ai hâte d'en savoir un peu plus sur notamment sa réalisation. Dans un deuxième temps nous renseigner et/ou nous conseiller sur les casques du commerce qu'on pourrais associer avec ce nouvel amplificateur.

D'avance, je te remercie

Salutations. Tony

[cfe69]

Bonjour Tony, Bonjour à tous,

Un nouvel ampli pour casque électrostatique est en route !

Le circuit reprend le déphaseur "maison" de type Schmitt en montage cascode sous courant constant de l'ampli à EL34, et l'étage de sortie utilise des 6SN7GT toujours avec liaison directe vers les cellules électrostatiques.

L'alimentation est beaucoup plus simple que celle de l'ampli à EL34 : un seul transfo, pas de temporisation, moitié moins de condensateurs.

L'ampli se présente(ra !) à la manière du Nagra VPA, vertical, façon "tour".

La construction est modulaire. Ici, photo des 2 modules amplification :

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Bien cordialement à tous,

Philippe H.

Bonjour,
Je recherche des schémas d'amplificateur ultra simple pour me lancer dans le DIY "STAX". J'ai un montage JLH 1969 et un SR7 mk2 mais je cherche encore à simplifier et utiliser des lampes 6N7GT ce qui reste proche de votre montage.

[Philippe_H]

Bonjour cfe69,

JLH69 ? Je n'ai pas le souvenir du schéma. JLH, n'est-ce pas Jean-Louis Haul (je ne suis pas sûr de l'orthographe). Je l'ai connu dans les années 70, c'était un passionné de l'électrostatique.

Il y a un schéma simple et performant, c'est le circuit A de Stax. Deux tubes par canal suffisent et l'alimentation est très simple. Son défaut est sa sensibilité très élevée parce qu'il n'y a pas de contre-réaction à cause du déphaseur cathodyne.

Bien cordialement,

Philippe.