Amplificateur McIntosh MA6100

1°) Présentation générale :

Cet appareil est un amplificateur intégré et a produit de 1972 à 1979, il était vendu au prix de 700 $, soit 3500 FF. C'est une des premières production de McIntosh en semi-conducteur. On verra que sur un certain nombre de points on retrouve une façon de fabriquer proche de celle utilisée dans les appareils à lampes.

On verra que cet appareil est affecté par un "défaut", une malfaçon générique électronique qui n'a jamais été détectée par la firme du début à la fin de la production. C'est un intégré déjà bien vieux, avec une section pé-amplification complètement dépassée et pas très bien pensée, par contre l'amplification de puissance est remarquable.

Données constructeur :

Ces données appellent quelques commentaires :

- Les watts sont bien des WCSAP, c'est précisé et les deux canaux en charge !

- On ne sait pas si la DHT concerne tout l'appareil ou bien si ce n'est que la partie amplification de puissance (ceci est problématique pour un appareil dont le pré-ampli et l'ampli peuvent être déconnectés).

- Le bruit et le ronflement sont donnés en dB, mais on ne sait pas si c'est des dBv, dBu ou dBr, surtout il est indiqué : "bellow rated power"... ben oui on peut avoir un niveau de bruit relativement bas par rapport à un signal très élevé (rated power ici c'est 70 WCSAP, autrement dit une grosse puissance).

On note un 76 dB pour la phono : c'est vraiment assez faible, autrement dit la partie phono génère beaucoup de bruit et de ronflement... Ce qui n'est pas étonnant pour un appareil de cette génération (ça a un demi-siècle !!!).

a) Partie mécanique :

C'est très très bien fait !

Châssis très très solide, façon ampli à lampes de la marque, très soigné, chromé... Façade en verre sur contre-façade en acier bichromatée, cartes capotées, etc. Seul tout petit bémol mais qui n'a rien à voir avec la qualité : les têtes de vis sont au format anglo-saxon et nécessitent donc une empreinte en pouce...

b) Partie électronique :

Là ça se gâte :

- câblage : c'est très beau de se débrouiller pour que les fils sont bien droits, bien serrés, seulement un fil bien droit ça fait bien plus antenne qu'un fil laissé libre, et serrer les fils ça augmente le risque de crosstalk (même si tout ça est bien blindé). On est aussi assez étonné par la gestion des masses... on s'attend à un raccord de toutes les masses en un seul point (puisqu'on est en filaire), ben c'est pas le cas.

- l'électronique est montée sur des cartes amovibles, c'est très bien pour le dépannage, simplement y a pas que l'électronique des cartes qui peut planter (condo de filtrage en particulier) et là c'est d'un accès plus délicat, mais c'est un détail.

C'est très ancien, pour preuve on trouve une entrée : TH (tape head) qui correspond en fait à une entrée pour lecteur bande directement à partir de la tête de lecture, l'ampli est commun avec celui qui gère les phono (MM) avec une compensation différente, La topologie globale est assez curieuse... Les semi-conducteurs travaillent sous des tensions assez élevées, ça peut poser des pbs de vieillissement de plus il n'était pas forcément simple de faire des alim basse puissance bien filtrées à cette époque.

On a ensuite un réglage de volume, un système de "compensation" avec un effet : présence (augmentation des médium), rien, et un loudness (très utile pour une écoute à faible volume... dire qu'aujourd'hui c'est décrié !!), puis des réglages de tonalités qui font varier la BP de l'étage de préamplification, deux filtres et un inverseur de phase (utilité ??) sur le canal droit.

On a quand même deux entrées phono (MM) et cinq de haut niveau ! Tout est au format CINCH.

- Le pré-ampli est relié à l'ampli de puissance par des cavaliers situés derrière l'appareil, ceci permet de n'utiliser que la partie amplification de puissance.

C'est très curieusement dessiné :

Ci-dessus schéma McIntosh, qui revient en fait à ça (ce qui une représentation bien plus classique) :

Le schéma dans son intégralité :

On note une ligne d'alim + à 110 VCC... c'est beaucoup ! Ca permet d'augmenter la CMRR, en contre-partie il faut une résistance de 10 W pour pour polariser le transistor qui suit la paire différentielle...

On trouve ensuite un push-pull quasi-complèmentaire, le bias de base est fixé par deux diodes en série : D403 et D413, la limitation en intensité est faite par Q407 et Q409. Il n'a pas de rétro-action en température via un bias (par transistor fixé sur le radiateur ou CTN). Un système à triac protège les HP en cas de dérive en continu en mettant à la masse la sortie HP ce qui provoque la fusion immédiate des fusibles d'alim de la partie puissance.

- La partie alimentation est aussi intéressante, on va voir que c'est là que se situe l'erreur de fabrication évoquée plus haut.

Schéma général :

On a un gros transfo à trois enroulement dont deux à point milieu. Il est possible que ce transfo ait été utilisé pour des montages à tubes car on y trouve un enroulement en 6,3 VAC ce qui est typique de la tension d'alim en alternatif des filaments de lampes basse et moyenne puissance.

En haut un pont classique double alternance avec les capa de filtrage derrière et le point milieu pour l'alim de l'étage de puissance.

Ce qui est intéressant c'est ce qui est au milieu !

Redressement simple alternance à point milieu par D305-304, filtrage par filtre en Pi de la ligne 110 V sans stabilisation.

Les lignes 105 Vet 105 V vont servir à créer du 75 V stabilisé et du 20 V également stabilisé.

On a un montage ballast avec zéner (proprement découplée par un condo, comme il se doit). La 22 k est une résistance de polarisation, on a donc 75 V à la base du transistor et on a 75 V aussi à l'émetteur (la zéner ayant été bien choisie pour travailler dans une bonne partie de ses caractéristiques).

La ligne 105 V a une résistance de chute qui abaisse la tension au collecteur du transistor.

En bas, on a une alim simplement stabilisée par une zéner et un filtrage avec un condo de 1 µF.

La zéner 75 V est sous le châssis montée en l'air avec le condo en parallèle.

Le PCB de la partie avec le transistor et la zéner 20 V est le suivant (tiré du SM de McIntosh) :

La zéner 20 V est située au bon endroit et conformément au schéma. Ce qui se trouve en haut à droite c'est le déphaseur qui est sans intérêt ici.

Or voici ce qu'on peut trouver sur (tous ?) les PCB montés (photos trouvées sur internet):

Cartes d'origine :

Inversion zéner 20 V / résistance 4k7 !

Carte refaite (uniquement changement de condensateurs) :

Inversion zéner 20 V / résistance 4k7 !

Carte d'origine et refaite :

Inversion zéner 20 V / résistance 4k7 !

Ces photos ont été trouvées sur des sites européens et anglophones... On en déduit que tous les MA6100 ont eu une supply board faite avec une erreur de montage ; inversion de la zéner 20 V et de la résistance de 4k7. Mais alors comment cela se fait-il que l'ampli ait quand même fonctionné ?

La sortie 20 V ne sert qu'à alimenter l'étage phono / tape head, la 12 k avait dû être calculée pour avoir à la louche 20 V (qui auraient dû être bien stabilisés par la zéner), la 4,7 k tire un peu de jus et c'est tout. On a donc une tension de 20 V sans doute un peu fluctuante mais sans plus, l'étage phono marche quand même.

La sortie 75 V : la zéner 20 V est en sens direct, elle conduit comme une diode, le transistor ballast a une ddp E-C plus élevée que ce qui était prévu (il manque la 4,7 k), il chauffe plus, mais il est surdimensionné donc il tient. La 1,5 k 5 W chauffe aussi nettement plus, mais elle tient. Le 75 V est bien stabilisé par la zéner 75 V, et ça marche, avec deux bémol :

- sur certains amplis ayant beaucoup servis, le PCB autour du radiateur du transistor est un peu marron, il y a des variantes de radiateurs avec semble-t-il des radiateurs plus importants (mais qui en fait ne règlent pas l'erreur de fab.)

- et surtout on observe assez souvent que la résistance de 1k5 5 W chauffe assez fortement avec des traces de chauffe autour.

On remarque ici que c'est bien la résistance de 1k5 qui a le plus chauffé.

Là par contre il est clair qu'il y a un autre pb, et un pb assez grave puisque les résistances ont tellement chauffées que les gaines isolantes des fils qui leur sont reliés ont fondues !!!

Au final cette inversion entre une résistance et une zéner est passée assez inaperçue car le transistor ballast était surdimensionné, pare contre il n'est pas évident que la section phono ait eu les spécificités annoncées par le constructeur...

Un point est assez étonnant sur cet appareil : le mauvais blindage entre potentiomètre de volume et les cartes de pré-amplification... avec pour conséquence un ronflement assez facilement visible à l'analyse du bruit résiduel et qui s'entend. Quand on regarde comme c'est fait, ce n'est pas très étonnant :

Encadré en rouge les deux fils qui vont du potentiomètre aux cartes de pré-amplification, en fait il y a un aller-retour puisque le sélecteur l'arrivée se fait à droite de la photo, puis on file vers le volume à gauche et on revient aux cartes de pré-amplification à droite...

La gestion des blindages flaires est d'ailleurs assez curieuse : parfois on a les deux extrémités du blindage de reliées à la masse, parfois non, on a plusieurs points de masse sur une même carte...

Plusieurs essais ont été faits pour essayer d'améliorer ce câblage sans grand résultat. Le fait que lorsque l'on dessoude les fils de modul qui arrivent aux carte de pré-amplification, il y a disparition du ronflement prouve bien que se sont eux qui les génèrent (ou le pot volume situé très près du transfo...). La présence de l'inter secteur sur le bouton volume ne change rien (un essai en débranchant cette arrivée et en alimentant directement le transfo n'a rien donné).

2°) Problèmes à la réception :

L'appareil est relativement sale, le potentiomètre coaxial balance/présence a son axe tordu. Tout est d'origine, sauf peut-être certains semiconducteurs sur les cartes de puissance qui n'ont pas de ref propres à MacIntosh. Certains condensateurs sont quasi HS, et surtout des résistances carbone agglo ont beaucoup de dispersion dans les valeurs (ce qui est normal pour un appareil de cette époque).

3°) La restauration en images :

Toutes les résistances à carbone aggloméré sur les cartes ont été changées, certaines diodes également, la gaffe de la zéner a été corrigée, tous les condensateurs électrochimiques changés y compris ceux de la relativement haute tension (certains d'entre eux étaient très fatigués). Le reste a été fait comme à l'habitude : graisse thermique and co...

Le changement de toutes les résistances carbone agglo par des film métallique a permis un recul du bruit très important : autrement dit le signal en sortie est plus pur et proche de celui qui a été injecté aux entrées.

On voit bien le gros transfo et les deux gros condo de filtrage de la puissance (trois composants qui sont de très bonne qualité et participent grandement à la très bonne tenue de l'étage de puissance).

Sur le côté gauche les cartes d'origine enfichables, au fond les radiateurs avec les transistors TO3, derrière les deux gros condo gris, un plus petit condo, c'est celui qui filtre la "haute" tension, il est assez compliqué à remplacer car il contient en fait quatre condensateurs, et comme il est apparent, il faut garder une esthétique identique !

Cartes d'origine déposées, condo ROE et Sprague bien fatigués...

Le quadruple condensateur "haute" tension refait... Ce n'est pas très joli mais ce condensateur est serti, le support est particulier et fixé directement sur la châssis... Il a donc fallu faire au mieux en récupérant le fond et en mettant un collier. Le résultat esthétique en surface est tout à fait correct.

La carte régulation avec la zéner (remplacée par deux zéner en série pour une meilleure dissipation) à sa place, les nouveaux condo, la graisse sous le transistor ballast et les résistances carbone toutes changées !

Tant qu'on y est (pas de condo de filtrage "haute" tension, ni de cartes) autant défaire les radiateurs pour nettoyer correctement le châssis chromé.

Vue de la contre-façade avec la classique mousse oxydant la peinture située sur la face arrière de la façade en verre... Encadré en vert l'emplacement du condo coax bal/compensation et en jaune, au fond le dit potentiomètre déposé.

Le problème de la mousse :

On voit assez bien sous les boutons de sélection centraux, une sorte de bande un peu grise... C'est la peinture de la façade en verre qui a été mangée par la mousse... Il n'y a pratiquement rien à faire, mettre de la peinture ne donne pas de bons résultats, il vaut mieux enlever soigneusement la mousse et laisser comme ça, dans le cas présent ça reste assez discret.

Le pb du potentiomètre coaxial :

Les deux axes étaient tordus, surtout celui du centre. Un redressement a été possible, mais obtenir une coaxialité parfaite, non, et ce potentiomètre est indémontable et... introuvable. La coaxialité non respectée fait que les deux boutons frottaient légèrement l'un contre l'autre, ce qui entraînait une modif du réglage de la balance quand on ne souhaitait que modifier la compensation (ou inversement). Pas d'autre solution que de reprendre très légèrement le bouton externe et d'agrandir son diamètre interne.

En haut le bouton retouché, en bas le bouton central. D1 augmenté, D2 d'origine ; l'écart entre les deux diamètres a donc été un peu augmenté ce qui permet, malgré le battement, qu'il n'y ait pas accrochage !

Vue de l'appareil presque fini, il manque la carte régulation de tension.

Vue du dessous, quelques diodes de changées, un condo et une zéner, quelques soudures de reprises.

Appareil fermé, il ne reste que les boutons du potentiomètre repris à mettre en place. C'est mécaniquement très bien fait !

Face arrière, on note un inter 8-16-4 ohms d'impédance HP ! Les cavaliers de raccord pré-ampli/ampli, les entrées aux format CINCH et... les borniers destinés aux HP (main and remote), ces borniers marchent très bien, avec un fil de 0,75 ça passe très bien, ce qui est plus que suffisant pour un ampli HiFi de 50-70 WCSAP.

4°) Essais et mesures :

Les essais ont été fait sur du 8 ohms purement résistifs. Deux configurations ont été testées : l'amplificateur intégré et la partie puissance seule. La ref dBr est le consummer audio level de 0,315 VRMS.

a) Amplificateur intégré :

- Gain :

Il est de 35 dBr pour une DHT < 0,5%

A mi-volume on est à 25 dBr.

On constate que si le gain est bien linéaire, il n'est pas le même sur les deux voies, ceci est certainement lié au potentiomètre de volume ou de balance, ou peut-être à un gain différent entre les deux cartes de pré-amplification.

On retrouve bien la linéarité et un gain de zéro pour la voie opposée à celle mise au maximum. On voit bien ici que la balance fonctionne en réduisant le gain d'une voie sans jouer nullement sur le gain de l'autre.

- Bande passante :

Quelque soit la puissance on a une différence de gain qui confirme la première courbe. La standard à 0,5 % est tout à correcte.

- DHT+N en fonction de la puissance :

Il est fort probable que McIntosh pour donner ses spec techniques n'ait pas réalisé cette courbe sur l'ampli complet mais simplement sur la partie puissance. Le résultat est correct pour l'époque mais complètement dépassé aujourd'hui.

- Analyse de la DHT+N :

Le premier harmonique à - 30 dBr c'est pas extraordinaire...

- Séparation des deux canaux :

La mesure doit se faire deux fois :

- du canal A sur le canal B

- du canal B sur le canal A

Là aussi on a pas une séparation formidable au regard des critères d'aujourd'hui.... l'appareil a quarante ans...

- Etude du bruit :

Là aussi le SNR (pondéré A) est très moyen. Il semble en désaccord avec les données du constructeur, mais celui-ci donne un SNR "below rated power", autrement dit mesuré à la puissance max, du coup le bruit est relativement plus faible par rapport au signal (le signal est proportionnellement beaucoup plus amplifié que le bruit...).

Ici on mesure ce que produit l'amplificateur en absence complète de signal en entrée, autrement dit en cas de silence complet dans la bande son reproduite, on est à 0,216 mVRMS c'est beaucoup... c'est dû avant tout à la partie pré-amplification.

La FFT du bruit est toujours intéressante : on voit un gros paquet à 28 kHz... c'est pas gênant pour l'oreille humaine, par contre on a une raie à 20 kHz et surtout des raies à des niveaux importants (-12 à -80 dBu) pour des fréquences inférieures à 3 kHz.

b L'amplificateur de puissance seul :

- Linéarité du gain :

On a une excellente linéarité et surtout un gain absolument identique des deux canaux : 17,5 dB. Ceci confirme bien que c'est le pré-ampli qui pose un pb dans la différence de gain des canaux.

- Bande passante :

Elle est très bonne puisqu'on a un delta d'environ 0,15 dBu. On ne doit pas se laisser abuser par la descente dans les aigües : on est sur une échelle de gain très grande.

- Séparation des deux canaux :

Ca c'est assez mauvais pour un ampli de puissance et c'est curieux... Peut-être un pb dans la chaîne de mesure...

- DHT+N en fonction de la puissance :

Ca c'est la courbe impressionnante pour un appareil de cet âge et de cette taille : on reste sous 0,2 % jusqu'à 70 WCSAP, ce qui est parfaitement conforme aux données McIntosh. Pour un classe AB non complémentaire, c'est pas mal du tout, rattrapé par un taux de CR assez élevé...

- Etude du bruit :

Le SNR est bon ! Etonnant aussi pour un appareil aussi ancien. Avant rénovation on était aux environs de 90 dBu... on a gagné en moyenne 20 dBu (ceci est lié au passage en résistances métalliques).

Le bruit résiduel est (très) faible : 1 à 0,5 mVRMS... Il y a un canal qui fait nettement plus de bruit, mais on reste dans des niveaux très faibles.

La FFT est très intéressante (à comparer avec celle du bruit résiduel avec le pré-ampli) : toutes les raies sont à - 70 dBu. On retrouve le paquet à 28 kHz, sans incidence puisque bien au-delà de ce que l'oreille humaine peut percevoir.

5°) Bilan :

L'anecdote au sujet de l'inversion zéner/résistance est intéressante, bon ça peut arriver, ce qui est étonnant c'est que l'erreur ait perduré sur tout le temps de la prod (7 ans !).

L'appareil en tant qu'ampli intégré est dépassé et c'est parfaitement normal compte tenu de son âge, par contre la partie puissance reste de très très bonne qualité. Pour ceux qui aiment vraiment cette marque cela vaudrait le coup d'utiliser un pré-ampli McIntosh plus récent et de lui faire attaquer l'étage de puissance du MA6100 (d'autant qu'il peut piloter jusqu'à 4 ohms d'impédance), sinon on peut utiliser un autre pré-ampli, pour peu que celui-ci soit de bonne qualité on devrait arriver à un bon résultat.

Il faut quand même être clair : les MA6100 aujourd'hui sur le marché doivent obligatoirement être révisés entièrement sous peine de panne(s) grave(s).