Conception de circuits · Interactif

Tone Stacks

Les réseaux d’égalisation passifs qui donnent leur voix aux amplificateurs guitare et hi-fi. Ajustez les contrôles et observez la réponse en fréquence évoluer en temps réel.

Guides
Fondamentaux

Qu’est-ce qu’un tone stack ?

Réseaux d’égalisation passifs qui façonnent la réponse en fréquence d’un amplificateur

Un tone stack est un réseau de filtrage passif placé entre les étages de gain d'un amplificateur à tubes. Contrairement aux égaliseurs actifs capables d'amplifier et d'atténuer, les tone stacks passifs ne peuvent qu'atténuer — ils façonnent le signal en supprimant des fréquences plutôt qu'en ajoutant de l'énergie.

Le tone stack classique d’un ampli guitare utilise trois potentiomètres (Graves, Médiums, Aigus) et un réseau de résistances et de condensateurs pour créer des diviseurs de tension dépendants de la fréquence. L’interaction entre ces composants produit le son caractéristique de chaque marque d’amplificateur.

Fender
Creux prononcé dans les médiums, caractère brillant et creusé. Le son du clean américain.
Marshall
Plus de présence dans les médiums, caractère agressif. Le crunch britannique.
Vox
Contrôle d’aigus par atténuation uniquement, aigus cristallins. Le son carillonnant de la British invasion.
H(f) = Zload(f) / (Zseries(f) + Zload(f))
où Z dépend des valeurs R, C et des positions des potentiomètres
Interactive · Fender

Fender Tone Stack

Le circuit de tonalité américain classique — célèbre pour son creux dans les médiums

InR1250k TrebleC1250pFR21M BassOutC2100nFC347nFR325k Mid
R1250k
C1250pF
R21M
C2100nF
R325k
C347nF
Graves5.0
Médiums5.0
Aigus5.0
Observez le creux caractéristique dans les médiums autour de 400-800 Hz. Avec tous les contrôles à 5, le tone stack Fender produit environ 10-15 dB de perte d'insertion avec un creux prononcé dans les médiums. C'est ce qui donne aux amplificateurs Fender leur son clean « creusé ».
Interactive · Marshall

Marshall Tone Stack

Des valeurs de composants différentes produisent plus de présence dans les médiums

R1220k
C1470pF
R21M
C222nF
R325k
C322nF
Graves5.0
Médiums5.0
Aigus5.0
Le tone stack Marshall utilise un condensateur de graves plus petit (C2 = 22nF contre 100nF) et un condensateur d’aigus plus grand (C1 = 470pF contre 250pF). Cela décale la fréquence du creux médiums et réduit sa profondeur, donnant aux amplis Marshall leur poussée caractéristique dans les médiums et leur crunch.
Interactive · Vox

Vox — Contrôle Cut

Un circuit plus simple d’atténuation des aigus uniquement, avec son propre caractère

Le Vox AC30 utilise une approche fondamentalement différente : au lieu d'un tone stack à trois boutons, il emploie un simple contrôle d'atténuation des aigus. Le bouton « Cut » atténue progressivement les hautes fréquences sans le creux prononcé dans les médiums de la topologie FMV. Cela donne au Vox sa sonorité pleine et cristalline si distinctive.

Cut5.0
Au minimum de cut (10), le signal passe de manière relativement plate. En baissant le contrôle cut, les hautes fréquences sont progressivement atténuées tandis que les graves et les médiums restent largement inchangés. Cela préserve la richesse du signal guitare.
Interactive · Hi-Fi

Correcteur de tonalité Baxandall

L’approche par contre-réaction active utilisée dans les amplificateurs hi-fi

Le design de Peter Baxandall de 1952 a révolutionné les contrôles de tonalité en utilisant la contre-réaction négative autour d'un étage amplificateur. Contrairement aux tone stacks passifs qui ne peuvent qu'atténuer, le circuit Baxandall peut à la fois amplifier et atténuer les graves et les aigus de manière symétrique. Il ne possède que deux contrôles et produit une réponse beaucoup plus plate en position centrale.

C’est le contrôle de tonalité standard dans les amplificateurs hi-fi, les consoles de mixage et la plupart des équipements audio actifs. La différence clé : la position neutre est véritablement plate, avec une perte d’insertion quasi nulle.

Graves5.0
Aigus5.0
Avec les deux contrôles centrés (5.0), la réponse est essentiellement plate. Montez les graves pour amplifier les basses fréquences, ou baissez-les pour les atténuer. Ce comportement symétrique d’amplification/atténuation est la signature de l’égalisation active par contre-réaction.
Av(f) = −Zfb(f) / Zin(f)
Topologie amplificateur inverseur — gain défini par le rapport d'impédance contre-réaction/entrée
Analyse

Mode comparaison

Visualisez tous les tone stacks passifs sur le même graphique avec des réglages identiques

Comparez les tone stacks Fender, Marshall et Vox aux mêmes positions de boutons. Les contrôles ci-dessous règlent les trois stacks simultanément.
Graves5.0
Médiums5.0
Aigus5.0
Fender
Marshall
Vox
Aux mêmes réglages, les trois stacks produisent des courbes nettement différentes. Le Fender présente le creux de médiums le plus profond, le Marshall conserve plus d’énergie dans les médiums, et le Vox produit une atténuation globale plus douce sans creux dans les médiums.
Explorateur

Explorateur de valeurs de composants

Modifiez les valeurs individuelles des composants et observez comment chacun façonne la réponse

Partez des valeurs Fender et expérimentez. La ligne pointillée montre la réponse Fender d’origine aux mêmes positions de potentiomètres pour référence. Chaque composant joue un rôle spécifique dans la mise en forme de la réponse en fréquence globale.
Graves5.0
Médiums5.0
Aigus5.0
R1 — Pot. aigus250k
Contrôle la fuite des aigus. Plus élevé = moins de perte d’aigus
C1 — Condo aigus250pF
Définit la plage de fréquences des aigus. Plus grand = fréquence de coupure plus basse
R2 — Pot. graves1.0M
Contrôle la plage de réponse des graves
C2 — Condo graves100nF
Définit la plage de fréquences des graves. Plus grand = graves plus profonds
R3 — Pot. médiums25.0k
Contrôle la profondeur du creux médiums. Plus bas = creux plus profond
C3 — Condo pente47.0nF
Définit la fréquence du creux médiums. Plus grand = centre du creux plus bas
Essayez ces expériences : augmentez C1 pour décaler la plage des aigus vers le bas. Diminuez R3 pour approfondir le creux médiums. Augmentez C2 pour étendre la réponse en graves. Chaque composant interagit avec les autres, créant les courbes de réponse complexes qui définissent le caractère de chaque amplificateur.
Référence

Équations clés

Les mathématiques derrière les réseaux de tonalité passifs et actifs

Impédance du condensateur
ZC = 1 / (j2πfC) = −j / (2πfC)
La réactance capacitive diminue avec la fréquence. En courant continu, un condensateur est un circuit ouvert. À haute fréquence, il se rapproche d’un court-circuit.
Diviseur de tension (complexe)
Vout / Vin = Z2 / (Z1 + Z2)
Lorsque les impédances dépendent de la fréquence, le rapport de division de tension change avec la fréquence, créant l’action de filtrage sur laquelle reposent les tone stacks.
Impédance parallèle
Zparallel = (Za · Zb) / (Za + Zb)
Fréquence de coupure RC
fc = 1 / (2πRC)
Le point à −3dB d'un filtre RC simple. Dans un tone stack, plusieurs combinaisons RC interagissent, créant les courbes de réponse multi-pôles complexes vues ci-dessus.
Gain Baxandall (inverseur)
Av(f) = −Zfeedback(f) / Zinput(f)
Le circuit Baxandall actif utilise des impédances dépendantes de la fréquence dans les chemins d’entrée et de contre-réaction d’un amplificateur inverseur. Lorsque les deux chemins ont la même impédance, le gain est unitaire (0 dB).
Conversion en décibels
dB = 20 log10(|H(f)|)
Tous les graphiques de réponse en fréquence montrent le module de la fonction de transfert en décibels. 0 dB = gain unitaire. −6 dB = tension divisée par deux. −20 dB = un dixième.
Quiz de synthèse

Testez vos connaissances

Validez votre compréhension des circuits de tonalité avant de continuer.

Question 1 / 7

Comment un tone stack passif façonne-t-il le signal ?