Amplificateur ESS M500

1°) Présentation générale :

Le M500 de la marque ESS (Electrostatic Sound Systems inc.) est un amplificateur de puissance pouvant développer une puissance maximale de 2 x 500 W RMS sous 4 ohms (avec adjonction d'un système de ventilation sous les radiateurs des transistors de puissance).

C'est un appareil ancien : fabriqué entre 1970 et 1975, très rare. ESS est avant tout une société fabriquant des enceintes acoustiques, et elle n'a produit que très peu d'amplificateurs. L'ESS M500 était accompagné d'un pré-amplificateur au design très proche : l'ESS 1. Le M500 était vendu au prix de 675 Dollars.

A noter qu'il existait une version sans les vu-mètres, référencée : 500 (le M du M500 correspondant à "meter".

Données techniques constructeur :

- puissance : 250 W RMS par voie, 20 Hz à 20 kHz, deux voies en fonctionnement

- bande passante (+/- 0,05 dB, 1 W) : 20 Hz à 20 kHz

- bande passante ( +/-3 dB 250 W) : 1 Hz à 100 kHz

- DHT : < 0,1% de 20 Hz à 20 kHz à 250 W RMS

- DIM : < 0,1% de 20 Hz à 20 kHz à 250 W RMS

- souffle et ronflement : 100 dB sous le niveau de sortie

- déphasage à 20 Hz : 10°

- déphasage à 20 kHz : 10°

- sensibilité : 1,75 V RMS pour 250W RMS en sortie

a) Partie mécanique :

boîtier typique des années 70-80 : tôle très épaisse pliée en U pour la base sur laquelle sont fixés les radiateurs, le transfo, les CI... Il y a beaucoup de visserie (fixation des cartes par équerres), Il y a un système classique de façade et contre-façade.

L'arrière est copieusement usiné puisqu'il faut y fixer les vingt-quatre transistors TO3 de puissance.

La face avant est en alu anodisé, elle comporte deux découpes pour les vu-mètres et un logo ESS transparent qui est éclairé à la mise sous tension.

Le dessus est une tôle pliée en U de bonne épaisseur

b) Partie électronique :

entrées sur fiches RCA de très bonne qualité, sorties sur fiches bananes ou câbles vissés.

Comme on le voit, le schéma est très classique : push-pull classe AB quasi-complémentaire à NPN (à l'époque les transistors de puissance PNP étaient très rares), une paire différentielle en entrée, deux générateurs de courant, un multiplicateur de Vbe intégrant le réglage du bias, un circuit de protection par limitation du potentiel de base du premier transistor du darlington qui pilote les cinq transistors de puissance mis en parallèle. Le nombre (assez considérable tout de même) de transistors de puissance ne doit pas faire illusion : c'est un appareil très ancien, avec des transistors également très anciens (MJ410) très limités en ampérage (5A), d'où la nécessité d'en mettre beaucoup. Aujourd'hui on utiliserait deux ou trois transistors pas plus.

Le transformateur d'alimentation est un modèle EI, compte tenu de la puissance demandée il est énorme, aujourd'hui on utiliserait évidemment un torique.

Les composants sont d'assez bonne qualité (GE et Cornel-Dubilier pour les condensateurs, Motorola et RCA pour les semi-conducteurs), avec une réserve : les résistances sont toutes à carbone aggloméré (à cette époque les couches (carbone et à fortiori métal) étaient absolument hors de prix).

A noter que la garantie était de trois ans pièces et MO!

2°) Problèmes à la réception :

un canal est muet, l'autre très faible.

3°) Recherche des causes et dépannage :

plusieurs problèmes sont présents : potentiomètres très sales, carte drivers idem (condensateurs complètement HS, résistances carbone aggloméré ayant fortement dérivé).

Le dépannage consistera à changer tous les composants fatigués sur les cartes drivers. Les résistances de puissance situées juste derrière les transistors de puissance (montage en l'air) ne seront pas changées : accès difficile et valeurs globalement bonnes.

Un point très important mérite d'être noté : il n'y a pas sur cet appareil la moindre trace de surchauffe, et de fait aucun des composants présents sur les cartes drivers ne chauffe fortement! On est bien loin des circuits de piètre qualité d'aujourd'hui (en particulier chez NAD ou Conrad Jonhson) calculés extrêmement juste et dont les PCB brûlent ou voient leurs pistes se décoller!!!

4°) Le dépannage en images :

Design assez classique pour un amplificateur de puissance de la fin des années 70 : beaucoup de fils, PCB fixés par équerres, gros vu-mètres, lampe à incandescence comme témoin de marche (éclairage arrière du logo ESS), très gros transfo EI et gros condensateurs de filtrage. On aperçoit le pont de diodes fixé sur le châssis au pied des condo.

Une carte driver a été déposée.

a) Réfection des cartes drivers :

Carte d'origine avec les résistances carbone aggloméré.

Carte d'origine côté cuivre. L'étamage des pistes était une pratique courante dans les années 70-75.

Carte en cours de réfection avec des résistance couche métallique et des condensateurs électrochimiques neufs.

Carte terminée côté cuivre.

b) Dépose des transistors TO3 pour nettoyage des radiateurs (très sales) :

Il y a en tout 24 transistors TO3 (MJ410), comme il est possible qu'ils aient été appairés (?) il sont été repiqués sur un carton pour garder l'emplacement d'origine.

Les quatre radiateurs sont aussi déposés ainsi que les micas.

Vue de l'arrière du boîtiers avec les trous pour les pattes des transistors et les fixations

Une fois tout nettoyé et re-graissé on remonte :

Les transistors remontés.

c) Nettoyage de la face avant :

le démontage se fait de façon classique s'agissant d'un système façade/contre-façade.

Surprise de démontage : une étiquette a été placée lors de la fabrication avec tampon et date de fabrication inscrite à la main (28/8/73 pour celui-ci) sur la contre-façade et donc accessible uniquement en déposant la façade!

La façade déposée, bandeau décollé idem pour les caches de couleur. Au-dessus les quatre capots noirs qui recouvrent les transistors de puissance fixés au radiateurs.

L'intérieur de l'appareil une fois la révision/réparation terminée.

5°) Essais et mesures :

compte tenu de la rareté de cet appareil, un ensemble complet de mesures a été fait, mais à puissance relativement faible (40W RMS) car la chaîne de mesure actuelle ne permet d'aller au-delà de façon sûre.

a) DHT et SNR :

On constate que la DHT reste en dessous de 0,2%, et qu'elle est très faible (0,04% pour les fréquences basses et médium).

Le SNR reste toujours supérieur à 111 dB.

b) Bande passante :

La BP est bien plate, cela dit il ne faut pas perdre de vue que c'est un amplificateur de puissance!

c) Slew Rate :

En théorie la vitesse d'un amplificateur se mesure toujours sur un signal carré, cela dit cette mesure reste très dangereuse : pour un carré un peu rapide à puissance élevée, l'amplificateur peut osciller et partir en fumée immédiatement!

Il a donc été prudemment décidé de tester avec une sinusoïde de 20 kHz, l'amplitude de sortie étant de 50 V cac sous 8 ohms. La vitesse est de 2,8 V/µs ce qui est très bon.

d) Signal carré :

dans les données techniques le constructeur donne des oscillogrammes suivants :

A des fins de comparaison, il a été procédé à deux mesures : carré à 10 kHz et carré à 100 Hz, 20 V càc :

On est dans les clous (en particulier en terme d'amortissement), il est plus difficile de se prononcer sur la descente du plateau supérieur sous 100 Hz et surtout sur la montée comparativement assez lente sous 10 kHz... le constructeur ne donne aucune base de temps.

6°) Bilan :

bel appareil : bien construit, avec de très bonnes performances en dessous de 70 W RMS. Utiliser des amplificateurs de puissance à faible puissance est d'ailleurs une très bonne façon d'obtenir une restitution sonore de qualité.

Appareil rare, qui méritait bien cette restauration.

7°) Statut :

restitué à son propriétaire.