La partie électronique : approche

Première difficulté : constituer la liste des pièces nécessaires. Il y a bien la BOM (bill of materials) proposée par Weber : https://taweber.powweb.com/store/kits.htm pour son clone Princeton (le 6A14). Mais cette liste, pour le novice que je suis en fabrication d'amplis, n'était pas explicite en dehors des pièces d'électronique commune : condensateurs, résistances, potentiomètres, diode...

Pour ce qui concerne le hardware, l'accastillage, c'était une autre histoire. Il a donc fallu, avant toute chose, que je m'informe et apprenne. Je me suis cependant fixé comme contrainte de fabriquer le clone le plus proche possible de l'original, tant au niveau du cabinet (bois, dimension, assemblage...) que de l'électronique.

Premier point : sur le schéma original, j'ai d'abord surligné chaque composant pour le rentrer dans une liste des pièces à acheter.

Ensuite, deuxième point : comme strat777 avait intégré dans son montage quelques modifications-améliorations tirées du schéma de Princeton conçu par Weber (https://taweber.powweb.com/store/6a14_layout.jpg ), j'ai fait de même. Ce qui a complété la liste que je dressais. Par la suite, j'ai ajouté d'autres modif, dont une importante sur l'étage reverb.

Quant aux transformateurs, celui de puissance (PT), le transfo de sortie (OT, pour output transformer) ainsi que le transfo de reverb, je suis allé les chercher chez Mercury Magnetics, l'un des meilleurs fabricants américains, dit-on. Le PT, le transfo de reverb sont désormais installé dans mon Princeton. j'ai toutefois remplacé l'OT  Mercury par un OT tiré d'un Princeton silverface original (payé 16$ sur la bay). C'est un Woodward-Schumacher, l'un des principaux fournisseurs de transfos pour Fender.J'ai fait une comparaison de ces trois OT (voir tout à la fin de ce post).

Zoom sur les composants électroniques

La BOM est fonction des modifications que l'on veut apporter. Choisir en priorité des résistances carbon composition (dont l'importance est considérable sur le son de l'ampli quand on souhaite s'approcher du son blackface). Pour les condensateurs électrolytique (les polarisés avec un + et un -), prendre des Vishay/Sprague. Quant aux autres condos, sachez que les Mallory apporteront un son plus fin et fenderien, les Orange drop (en popypropylène) un son plus épais et des aigus plus durs, les paper oil (difficiles à trouver) un son mieux défini, très fenderien avec une douceur extraordinaire, mais ils vieillissent mal. J'ai finalement installé ces derniers condos à la place des Orange drop, principalement sur les liaisons de chaque étage de l'ampli, mais aussi sur la section preamp et dans la continuité de la ligne de bias. Les paper oil sont le high end audio en matière de condos. Ce que je peux en dire : ils amènent un son plus équilibré, des aigus plus doux. Enfin, le dernier condo Orange drop qui était encore présent dans l'étage preamp de l'ampli a été remplacé par un Mallory : il s'agit du 0,047uF ou 47nF. Quant aux condos de petites valeurs (250pF ou 500pF), certains parmi les très bons professionnels préconisent de choisir des condos céramiques supportant une tension de service de plus de 1000V (1KV) plutôt que des condos mica, qu'ils jugent inadaptés à l'audio. Les Fender blackface embarquent souvent des condos céramiques. 

Je préconise ensuite, concernant la BOM, de commander l'ensemble des composants du schéma original, en tenant vraiment compte des préconisations de Fender sur certains d'entre eux, notamment sur la puissance et la tolérance des résistances.  A l'exemple de la R100k 1W 5% du circuit de bias (en haut à gauche sur le layout). Je suggère en outre pour ces composants qui nécessitent d'être précis à cet endroit du schéma d'en acheter plusieurs. Donc, plusieurs R100K 1W 5%, de manière à choisir parmi elles celle qui s'approche le plus de la valeur retenue sur le schéma, en l'occurence 100K. Il est bon de savoir à ce stade que les résistances carbon composition, les valeurs sont quelque peu élastiques, allant pour une 100K de 94 ohms à 108 ohms, par exemple.

Les potentiomètres que j'ai choisis sont des CTS, marque réputée qui bosse pour Fender entre autres.

Pour la diode de la plaque de bias, j'ai placé la très classique 1N4007 qui tolère une tension de service de 1000V. Ce n'est pas obligatoire d'utiliser celle-là : le plus important, c'est que la diode qui sera choisie puisse tolérer 0,5A et 600V. Il faut donc se référer au datasheet (le document technique, précisant les spécifications du composant) de la diode

Les sockets de lampe sont très classiques aussi : 4 supports noval et 3 supports octal de marque Belton (faire attention au diamètre des trous prévus pour les accueillir sur le châssis). Ce point est à étudier en fonction du châssis que vous décidez de vous procurer, s'il est déjà percé ou pas.

Le fusible d'alim secteur est un 2A.

Modifs et améliorations possibles

Les composants du schéma original ayant été traités, passons aux modifications possibles

=> Celle d'Hoffman (qui est impérative) sur le bias qui ajoute à la BOM un condo polarisé de 47uF (disons 50uF) 100V (on peut aller au-delà, à 150V même), plus une R22K (qui remplacera la 27k du schéma) et un pot de bias de 10K.Source : http://www.el34world.com/charts/Biascircuits.htm

=> Celle de strat777 sur le mix de la reverb ajoute une R1,5M et un condo de 22pf.

=> Celle de Weber :  ajout de resistances une R470 ohm d'au moins 1W entre les pins 4 et 6 de chaque 6V6 , plus une R1K5 d'au moins 1W sur les grilles de 6V6. Source (rappel) : https://taweber.powweb.com/store/6a14_layout.jpg

=> Ajout d'un stand-by : ce n'est pas une nécessité. Disons que cela évite de stresser trop les lampes. J'ai donc posé un switch de stand-by qui n'existe pas d'origine sur le Princeton. Comment ? En détournant le câble qui va de la redresseuse au point de jonction de la R1K du circuit et du point milieu du transfo de sortie, pour le placer sur un switch on/off de très bonne qualité (indispensable) de marque Carling dans mon cas. Ce qui permet quand on allume l'ampli de laisser chauffer les filaments des lampes, avant d'envoyer aux tubes la haute tension (un peu plus de 400V).

=> Suppression du ground switch. J'ai supprimé ce ground switch, pour mettre l'ampli directement à la terre, avec une prise actuelle adéquate. Le câble de masse est donc vissé au châssis, sous l'arrivée de l'alim secteur. C'est à mon sens plus safe.

=> L'amélioration faite par Fender. La compagnie américaine a elle-même apporté une modification substantielle sur l'alimentation du princeton et sur l'étage reverb de l'ampli.

Car son schéma du princeton a effectivement évolué au fil du temps. La preuve :  http://www.bruynooghe.fr/public/ampli/princeton_rev_boostpedal.pdf .

Vitriol82, dans un post sur projetG5, suggère donc de reprendre l'alimentation du tube de reverb, la 12AT7, comme proposé sur ce dernier schéma modifié du princeton. Il trouve en effet étrange que la cellule en pi 320V du rail d'alimentation du schéma d'origine (entre les deux R18K / 20µF) ne soit pas utilisé (ref du schéma d'origine : http://midimachine.free.fr/Electronique/Fender_amp/princeton_DIY/princeton_rev_gz34_aa1164.pdf). Il a raison, puisque dans un schéma Fender plus récent, ce rail est cette fois utilisé pour alimenter la 12AT7 en 345V et non plus en 400V. L'objectif est, à tout le moins, de permettre d'accroître la longévité de la 12AT7 et surtout c'est beaucoup plus sécurisant, vu les spécifications de la 12AT7 qui ne supporterait a priori pas plus de 350V aux anodes ! Or, elles reçoivent dans le schéma original du 400V.

J'ai fait cette modif. Deux petits changements sont donc obligatoires pour la réaliser :

1/ Remplacer sur le rail d'alimentation la R18K par une R4,7K de puissance comme sur le schéma modifié (j'ai mis en fait deux R carbone composition 10K d'une puissance de 1W en parallèle, ce qui fait 5K 2W). Cette R18K à remplacer est placée en série avec la R 1K 5W sur la plaque à oeillets. Cette modif n'est pas nouvelle ( tapez John Paul Rick, ainsi que Princeton Mods sur google).

En outre, le câblage du multi-condo de filtrage est, vous le voyez en comparant les deux schémas, un peu différent. Vitriol82, qui est un grand spécialiste de l'alimentation des amplis à tubes, écrit : On doit ramener le point B à 345V en partant de 400V au point A, soit 55V dans la 4k7 ; un courant de : 55/4700= 11.7mA pour alimenter 5 triodes 7025 + la 12AT7, ça ne me parait pas aberrant comme valeur de résistance, plus logique que 18k en tout cas. Je pense qu'il vaille mieux opter pour ce genre de configuration qui est en plus issue du même constructeur.

2/ Supprimer le câble du point B qui va au transfo de reverb et le remplacer par un câble qui part de la cellule 352V, qui était jusque-là inutilisée, jusqu'au transfo de reverb.

La suite en image :

1/ le rail d'alimentation original. Vous voyez entre les deux résistances 18K la cellule d'alimentation 320V qui n'est pas utilisée : aucune connexion ne vient s'y connecter.

2/ le rail d'alim modifié. Cette fois, la cellule B laisse la place à une cellule A d'alimentation 400V, et apparaît une nouvelle cellule B en lieu et place de la cellule 320V qui ne servait pas initialement. Au passage, l'une des deux résistances 18K est remplacée par une R4,7K, de manière à porter le voltage de 320V à 345V. Cette nouvelle cellule B alimente en fait... la 12AT77 avec du 345V, et non plus du 400V comme initialement. Cette modification n'a sûrement pas été faite par Fender pour rien.

Ce changement sur le rail d'alim va de paire avec la modification de l'étage reverb. Car le point B modifié du rail d'alim est destiné à l'alimentation de l'étage reverb. Image ci-dessous. Cela dit, il est à ce niveau changé une autre résistance : celle de référencement de la cathode de la 12AT7 à la masse. Sa valeur diffère d'un schéma à l'autre. Sur l'original, elle est de 2200 ohms ; sur le schéma modifié de 680ohms (entourée d'un cercle sur le schéma ci-dessous).

680ohms.jpeg

Après avoir testé pendant plusieurs semaines différentes possibilités pour conserver la R2200ohms (j'avais, par exemple, augmenté la tension aux anodes de la 12AT7), j'ai finalement décidé de virer cette R2200 ohms pour la remplacer. J'ai d'abord testé une R680 ohms, puis une R1K. Pourquoi ? Tout simplement pour tenir compte d'une tension d'alim aux anodes qui est sur mon montage un peu supérieure au 345V donnés sur le schéma Fender modifié. J'obtiens en effet sur mon clone 360V en utilisant comme rectifieuse une GZ34 JJ. Désormais, la GZ34 est elle aussi remplacée par une 5U4G JJ. Cette modif améliore bel et bien la qualité de la reverb.

EDIT du 21 mars 2011 : j'ai encore changé la valeur de la résistance, dont je parle dans le paragraphe précédent, en plaçant finalement une 3,3K en parallèle avec un 1,7K, en remplacement de la R1K. Je reviens ici à une reverb un peu plus Fender.

Retour au post :

J'ai, en plus, ajouté une autre autre modif, inédite à ma connaissance : remplacer la 18K du rail D (celui qui alimente le preamp de l'ampli) par une 27K 1W carbon comp. Ce qui ramène la tension de 265V (dans le cas d'une 18K en place) à 252V (avec la 27K). La seconde 18K que j'ai remplacée par la 27K est celle de gauche sur le schéma ci dessus. Traduction sur la tension d'anode de ma triode du preamp :

Comme cette triode de preamp est une 5751 Jan qui consomme entre 0,8mA (ou 800µA) et 1mA à l'anode, selon le datasheet, qu'en outre, dans le montage, une R100k est insérée entre le rail d'alim D et les anodes de la triode. Cela donne donc la tension d'anode (Ua) suivante sur la base d'une conso de 1mA : 252V - (100 000 x 0.001), ce qui égale  252V - 100V, donc 152V. Explication : 100 000 ohms pour 100K et 0.001A pour 1mA. Ainsi, on est très loin de la tension max admissible sur les anodes de la 5751.

Le même calcul avec une conso d'anode de 0,8mA : 252V - (100 000 x 0,0008) = 172V.

En fait, pourquoi ai-je voulu obtenir 252V ? C'est simple : sur le schéma révisé, vous constaterez que la tension d'alim sur D est donnée à ... 250V. J'ai voulu m'en approcher, pour ne pas trop augmenter la dynamique de l'ampli, le headroom. Mais, cela soulève quand même une question : pourquoi donc obtenons nous aujourd'hui une tension plus élevée (265V en fait) avec la 18K, alors que sur le schéma, Fender notait 250V ? La tension murale (le secteur) a pas mal augmenté depuis que le schéma a été dessiné. C'est mon explication. Je me plante peut-être. Mais elle paraît au moins logique.

Modif alim : quel impact sur l'alimentation de la demi-triode de vibrato :

Munissez vous du schéma et regardez : l'anode de la demi-triode de vibrato est, d'une part, alimentée par Ub (380V dans mon cas, avec la 5U4G) - marqué d'un B entouré d'un carré - au travers d'un pont diviseur composé d'une R220k et d'une R1M, jonction qui accueille aussi un condo de 0,02uF. L'anode doit, d'autre part, très probablement recevoir une partie de la tension arrivant du pot de vibrato.

=>Un, pour connaître la seule tension arrivant sur l'anode et fournie par Ub, recourir à la règle du pont diviseur :

Vs (tension de sortie) = Ve * (R2/(R1+R2))

donc : Vs = Ub * (R1M/(R220K+R1M))

Vs = 380 * (1000000/(220000+1000000))

Vs = 380 * 0,819 = 311V

Corrigez-moi en cas d'erreur.

Enfin je remercie encore à vitriol82 qui m'a filé un sacré coup de main sur cette partie.

Modif de la cellule de mix de circuit de reverb

Sur le schéma Fender plus récent, on remarque également que la cellule de mix de la reverb a elle aussi été modifiée. La nouvelle cellule est formée d'une R1,5M en parallèle avec un condo 22pf. Ci dessous  :

La cellule mix original de la reverb :

La cellule de mix modifiée par la suite :

Cette modif vaut le coup. Elle rend la reverb plus exploitable.

Résultat des modifs

Si je cite ces modifs possibles, c'est que je les ai toutes testées... et adoptées. A l'arrivée, le son est réellement très bon : aigus plus subtils, moins criards ; et surtout des basses plus serrées, mieux définies, un peu plus sèches aussi ; on peut donc les faire claquer sur une strat.

Je dois dire ici que le son obtenu ne découle pas seulement de ces modifs : le couple condo/résistances carbon composition a également, lui aussi, un impact considérable. A quoi s'ajoute le HP, un Weber 10F150T dans mon cas. Car le choix du HP n'est pas neutre. Loin s'en faut. Sur la base de mon expérience, je dirai qu'il participe à 50% au caractère du son obtenu. Vient, enfin, la qualité de la reverb, un étage qu'il faut particulièrement soigner. S'il n'y a qu'un effet que l'on utilise, c'est très souvent celui-là.

Autres modifications possibles

D'autres modifications existent, notamment celle qui consiste à modifier l'alimentation de l'étage déphaseur (PI ou phase inverter). Je la cite pour ceux qu'elle pourrait intéresser, mais je ne l'ai pas faite. Aucune garantie de ma part sur l'intérêt qu'elle présente : http://blueguitar.org/new/articles/blue_gtr/amps/john_paul_rick_PRmods.pdf

Hardware

Du côté du hardware, direction les marchands du net : Tube-Town (qui a de loin ma préférence quand on peut y trouver la pièce recherchée), Banzai, Tube and More, Ebay aussi... Sachez que l'on trouve tout sur le web. Une remarque toutefois : pour les supports métal et vis pour tenir le châssis (les straps en anglais), demandez au vendeur s'ils sont adaptés au princeton. Ils doivent être de taille medium. Pour ma part, je les ai trouvés sur ebay, ainsi que le châssis et la faceplate.

N'oubliez pas, en outre, que les fiches jacks 6,35 sont toutes à coupure, en dehors des fiches jacks mono.

Les transfos de mon clone sont des Mercury Magnetics, comme je l'ai dit plus haut, excepté le transfo de sortie (OT pour output transformer) : j'ai remplacé l'OT Mercury par l'OT original du Princeton.

Tubes utilisés au 1er juin 2010

Voilà les tubes que j'utilise :

en rectif (redressement) : une Svetlana 5U4G

en 6V6GT (étage de puissance) : deux RCA appairées début 1950, bias à 22mA et 24 mA (RCA remplacées depuis par des 6V6 JJ - très bonnes et ça permet de préserver les RCA, bias à 23mA et 25mA)

V1 (preamp) : une 5751 Jan Philips militaire

V2 (reverb) : une 12AT7 Sylvania, logo jaune

V3 : une 12AX7 Sylvania, logo jaune

V4 (PI & Vib) : une Sovtek 12AX7LPS

Tubes utilisés au 18 october 2010

En rectif, une GZ34 JJ

Plus 6V6 JJ, biasées à 21ma & 22ma

V1 (preamp) : JJ 12AX7

V2 (reverb) : une JJ 12AT7

V3 : une JJ 12AX7

V4 (PI et Vib) : une Sovtek 12AX7LPS

Gare au tube de l'étage déphaseur !

Quel type de tube mettre sur l'étage de PI (phase inverter ou déphaseur en français) ? Cet étage, situé sur la première demi 12AX7 en V4, est primordial dans le fonctionnement d'un ampli push-pull, ce qu'est le Princeton. Car il assure comme son nom l'indique le déphasage, en clair grâce à lui chacune des lampes de puissance amplifie une moitié du signal, à tour de rôle (pour faire simple), jamais en même temps. Cet étage a donc lui aussi un impact considérable sur le caractère du son.Mais surtout, il est vital pour le bon fonctionnement de l'ampli : si la lampe grille, danger ! Il est préférable de prendre un excellent tube pour cet étage.

Souvent on y trouve une 12AX7, mais pas mal de monde suggère d'y mettre une 12AT7 ou une 12AY7, voire une 12AU7, dont le gain est moins important et donne plus de clean au son. D'autres privilégient des 12AX7 dotées de beaucoup de gain, comme les Sovtek 12AX7LPS, ce que j'ai choisi, car elle tolère 330V à ses anodes. Voici un lien intéressant sur le sujet, mais il est en anglais : http://www.guitaramplifierblueprinting.com/files/Phaseinverter.pdf

=> Comparaison des trois transfos de sortie, au niveau des mesures :

1/ Sur chaque demi-enroulement du primaire, mesures relevées avec un multimètre "non RMS" (je précise), positionné sur le plus petit calibre des ohms : Mercury (135,9 ohms et 109,1 ohms), l'OT Princeton original (144 ohms et 144 ohms), l'OT Fender silverface acheté sur la baie (141 ohms et 142 ohms).

2/ Sur le secondaire : OT Mercury série Axiom (7 ohms), le Fender silverface acheté sur la baie (8 ohms), l'OT princeton original (pas encore pu le mesurer)

Petite explication : ces valeurs sont importantes à connaître. Pour le secondaire, il est aisé de comprendre qu'elles doivent correspondre à l'impédance du HP (dans le cas du Princeton, 8 ohms) ; Pour le primaire, ces valeurs sont prises en compte pour la polarisation des tubes de puissance.J'ajoute, suite à ce que m'a dit strat777, que 7 ohms mesurés au multimètre correspond mieux à 8 ohms une fois le transfo en fonctionnement.