Ламповый звук - Tube sound

Вакуумные лампы светятся внутри секции предусилителя современного гитарного усилителя

Ламповый звук (или звук клапана ) - это характерный звук, связанный с ламповым усилителем ( ламповый усилитель в британском английском), аудиоусилителем на основе вакуумной лампы . Сначала не существовало концепции лампового звука , потому что практически все электронное усиление звуковых сигналов производилось с помощью электронных ламп, а другие сопоставимые методы не были известны или не использовались. После появления полупроводниковых усилителей ламповый звук появился как логическое дополнение транзисторного звука, который имел некоторые негативные коннотации из-за кроссоверных искажений в ранних транзисторных усилителях. Тем не менее, твердотельные усилители были разработаны, чтобы быть безупречными, и позже звук стал считаться нейтральным по сравнению с ламповыми усилителями. Таким образом, ламповый звук теперь означает «благозвучное искажение». Звуковое значение лампового усиления для аудиосигналов является предметом постоянных споров среди аудиоэнтузиастов.

Многие электрогитары , бас-гитаристы и клавишники нескольких жанров также предпочитают звук ламповых усилителей или предусилителей. Некоторые слушатели для стереосистем также предпочитают ламповые усилители.

История

До коммерческого внедрения транзисторов в 1950-х годах в электронных усилителях использовались вакуумные лампы (известные в Соединенном Королевстве как «клапаны»). К 1960-м годам твердотельное (транзисторное) усиление стало более распространенным из-за его меньшего размера, меньшего веса, меньшего тепловыделения и повышенной надежности. Ламповые усилители сохранили преданных поклонников среди некоторых аудиофилов и музыкантов. Некоторые конструкции ламп требуют очень высоких цен, а ламповые усилители переживают возрождение с тех пор, как рынки Китая и России открылись для мировой торговли - производство ламп никогда не выходило из моды в этих странах. Многие усилители мощности звука на базе транзисторов используют полевые транзисторы MOSFET (металл-оксид-полупроводник) в своих силовых секциях, потому что их кривая искажения больше похожа на ламповую.

Усиление музыкального инструмента

Некоторые музыканты предпочитают ламповые характеристики искажений транзисторам для усилителей электрогитары, баса и других инструментов. В этом случае целью обычно является создание преднамеренного (а в случае электрогитар часто значительного) слышимого искажения или перегрузки . Этот термин также может использоваться для описания звука, создаваемого специально разработанными транзисторными усилителями или устройствами цифрового моделирования, которые пытаются точно имитировать характеристики лампового звука.

Ламповый звук часто субъективно описывается как имеющий «теплоту» и «богатство», но источник этого никоим образом не согласован. Возможные объяснения упоминают нелинейное ограничение или более высокие уровни гармонических искажений второго порядка в несимметричных схемах, возникающие в результате взаимодействия лампы с индуктивностью выходного трансформатора.

См. Также: Дисторшн (гитара) и гитарные эффекты

Слышимые отличия

Звук лампового усилителя частично зависит от топологии схем, обычно используемых с лампами, по сравнению с топологиями, обычно используемыми с транзисторами, а также от самих устройств усиления. Помимо проектирования схем, существует и другие различия, такие , как отличающиеся электронные характеристики триода , тетрод и пентодные вакуумные трубки, а также их твердотельных аналоги , такие как биполярный транзистор , полевой транзистор , МОП - транзистор , IGBT , и т.д. Они могут быть дополнительно разделены в различиях между различными моделями указанного типа устройства (например, EL34 по сравнению с тетродами 6L6). Во многих случаях топология схем должна учитывать эти различия, чтобы либо гомогенизировать их широко варьирующиеся характеристики, либо установить определенную рабочую точку, требуемую устройством.

Спад на низких частотах можно объяснить тем, что многие ламповые усилители имеют высокий выходной импеданс по сравнению с конструкциями транзисторов. Спад обусловлен более высоким импедансом устройства и уменьшенными запасами обратной связи (чем больше обратная связь, тем ниже выходное сопротивление). Некоторые конструкции ламповых усилителей используют минимальную обратную связь, в то время как другие используют ее немного больше. Насколько оптимальна обратная связь для ламповых усилителей, остается предметом споров.

Содержание гармоник и искажения

Триоды (и полевые МОП-транзисторы ) создают монотонно затухающий спектр гармонических искажений. Гармоники четного и нечетного порядка являются натуральными числами, кратными входной частоте.

Психоакустический анализ показывает, что гармоники высокого порядка более оскорбительны, чем низкие. По этой причине при измерениях искажений следует более взвешивать слышимые гармоники высокого порядка, чем низкие. Важность гармоник высокого порядка предполагает, что искажение следует рассматривать с точки зрения полного ряда или составной формы волны, которую представляет этот ряд. Было показано, что взвешивание гармоник квадратом порядка хорошо коррелирует с субъективными тестами на прослушивание. Взвешивание формы волны искажения пропорционально квадрату частоты дает меру, обратную радиусу кривизны формы волны, и, следовательно, связано с резкостью любых углов на ней. На основе этого открытия были разработаны очень сложные методы взвешивания гармоник искажения. Поскольку они концентрируются на источниках искажения, они в основном полезны для инженеров, которые разрабатывают и проектируют усилители звука, но, с другой стороны, их может быть сложно использовать для обозревателей, которые измеряют только выходной сигнал.

Огромная проблема заключается в том, что измерения объективного характера (например, показывающие величину измеряемых с научной точки зрения переменных, таких как ток, напряжение, мощность, THD, дБ и т. Д.) Не учитывают субъективные предпочтения. Это серьезная проблема, особенно в случае разработки или обзора инструментальных усилителей, поскольку цели их проектирования сильно отличаются от целей проектирования подобных усилителей HiFi. Дизайн Hi-Fi в значительной степени сосредоточен на улучшении характеристик объективно измеряемых переменных. При разработке инструментального усилителя основное внимание уделяется субъективным вопросам, таким как «приятность» определенного типа тона. Прекрасными примерами являются случаи искажения или частотной характеристики: конструкция Hi-Fi пытается минимизировать искажения и фокусируется на устранении "оскорбительных" гармоник. Он также нацелен на идеально ровный отклик. Конструкция усилителя для музыкальных инструментов намеренно вносит искажения и большие нелинейности в частотную характеристику. Прежняя «агрессивность» определенных типов гармоник становится очень субъективной темой, наряду с предпочтениями определенных типов частотных характеристик (плоских или не плоских).

Двухтактные усилители используют два номинально идентичных устройства усиления в тандеме. Одним из следствий этого является то, что все гармонические произведения четного порядка аннулируются, допуская только искажения нечетного порядка. Это связано с тем, что двухтактный усилитель имеет симметричную ( нечетную симметрию ) передаточную характеристику . Усилители мощности относятся к типу двухтактного , чтобы избежать неэффективности усилителей класса А .

Несимметричный усилитель обычно производит как четные, так и нечетные гармоники. В особенно известном исследовании «лампового звука» сравнивается выбор однотактных ламповых предусилителей с микрофонными предусилителями с двухтактным транзистором. Различие в гармонических схемах этих двух топологий отныне часто ошибочно приписывалось разнице ламповых и твердотельных устройств (или даже класса усилителя). Двухтактные ламповые усилители могут работать в классе A (редко), AB или B. Кроме того, усилитель класса B может иметь кроссоверные искажения, которые обычно будут высокого порядка и, таким образом, действительно очень нежелательны с акустической точки зрения.

Содержание искажений в схемах класса A (SE или PP) обычно монотонно уменьшается по мере уменьшения уровня сигнала, асимптотически до нуля во время тихих отрывков музыки. По этой причине усилители класса A особенно востребованы для классической и акустической музыки, поскольку искажения относительно сигнала уменьшаются по мере того, как музыка становится тише. Усилители класса A лучше всего работают при малой мощности. Усилители класса AB и B лучше всего измеряют мощность чуть ниже максимальной номинальной.

Громкоговорители представляют собой реактивную нагрузку на усилитель ( емкость , индуктивность и сопротивление ). Значение этого импеданса может изменяться в зависимости от частоты и амплитуды сигнала. Эта переменная нагрузка влияет на характеристики усилителя как потому, что усилитель имеет ненулевое выходное сопротивление (он не может поддерживать постоянное выходное напряжение при изменении нагрузки динамика), так и потому, что фаза нагрузки динамика может изменить запас устойчивости усилителя. Влияние импеданса динамика различно для ламповых и транзисторных усилителей. Причина в том, что ламповые усилители обычно используют выходные трансформаторы и не могут использовать отрицательную обратную связь из-за фазовых проблем в цепях трансформатора. Заметными исключениями являются различные ламповые усилители OTL (бестрансформаторные), впервые разработанные Джулиусом Футтерманом в 1950-х годах, или несколько более редкие ламповые усилители, которые заменяют согласующий трансформатор импеданса дополнительной (часто, хотя и не обязательно, транзисторной) схемой, чтобы исключить паразиты и магнитные искажения, не связанные с музыкой. В дополнение к этому, многие твердотельные усилители, разработанные специально для усиления электрических инструментов, таких как гитары или бас-гитары, используют схему обратной связи по току. Эта схема увеличивает выходное сопротивление усилителя, в результате чего отклик аналогичен характеристикам ламповых усилителей.

Конструкция кроссоверных сетей динамиков и другие электромеханические свойства могут привести к тому, что динамик будет иметь очень неровную кривую импеданса для динамика с номинальным сопротивлением 8 Ом, которое будет составлять всего 6 Ом в некоторых местах и ​​достигать 30–50 Ом в других местах. Кривая. Усилитель с небольшой отрицательной обратной связью или без нее всегда будет плохо работать, если столкнется с громкоговорителем, кривой импеданса которого уделялось мало внимания.

Сравнение дизайна

Было много споров по поводу характеристик ламп и транзисторов с биполярным переходом . Триоды и полевые МОП-транзисторы имеют определенное сходство в своих передаточных характеристиках. Более поздние формы лампы, тетрод и пентод , имеют совершенно другие характеристики, которые в некотором смысле похожи на биполярный транзистор. Тем не менее, схемы усилителя MOSFET обычно не воспроизводят ламповый звук больше, чем типичные биполярные конструкции. Причина в различиях схем между типичной конструкцией лампы и типовой конструкцией полевого МОП-транзистора. Но есть исключения, например, такие конструкции, как серия Zen от Nelson Pass .

Входное сопротивление

Характерной особенностью большинства конструкций ламповых усилителей является высокое входное сопротивление (обычно 100  кОм и более) в современных конструкциях и до 1 МОм в классических конструкциях. Входное сопротивление усилителя является нагрузкой для устройства-источника. Даже для некоторых современных устройств воспроизведения музыки рекомендуемое сопротивление нагрузки превышает 50 кОм. Это означает, что вход среднего лампового усилителя является беспроблемной нагрузкой для источников музыкального сигнала. Напротив, некоторые транзисторные усилители для домашнего использования имеют более низкое входное сопротивление, всего 15 кОм. Поскольку из-за высокого входного сопротивления можно использовать устройства с высоким выходным импедансом, могут потребоваться другие факторы, такие как емкость кабеля и микрофонность.

Выходное сопротивление

Громкоговорители обычно загружают усилители звука. В истории аудио почти все громкоговорители были электродинамическими. Существует также меньшинство электростатических громкоговорителей и некоторые другие, более экзотические громкоговорители. Электродинамические громкоговорители преобразуют электрический ток в силу, а силу - в ускорение диафрагмы, которая вызывает звуковое давление. Из-за принципа электродинамического динамика большинство динамиков должно приводиться в действие сигналом электрического тока. Сигнал тока управляет электродинамическим динамиком более точно, вызывая меньшие искажения, чем сигнал напряжения.

В идеальном усилителе тока или крутизны выходное сопротивление стремится к бесконечности. Практически все коммерческие усилители звука являются усилителями напряжения. Их выходные сопротивления были специально доведены до нуля. Из-за природы электронных ламп и звуковых трансформаторов выходной импеданс среднего лампового усилителя обычно значительно выше, чем у современных звуковых усилителей, производимых полностью без электронных ламп или звуковых трансформаторов. Большинство ламповых усилителей с их более высоким выходным сопротивлением являются менее идеальными усилителями напряжения, чем твердотельные усилители напряжения с их меньшим выходным сопротивлением.

Мягкая обрезка

Мягкое ограничение - очень важный аспект лампового звука, особенно для гитарных усилителей . Привет-Fi усилитель обычно не должен когда - либо приводиться в вырезку. В гармониках добавлены к сигналу , имеют низкую энергию с мягкой вырезкой , чем жесткая вырезка. Однако мягкое клиппирование применяется не только к трубкам. Его можно смоделировать в транзисторных схемах (ниже точки, в которой может произойти реальное жесткое ограничение). (См. Раздел «Преднамеренное искажение» .)

Большое количество глобальной отрицательной обратной связи недоступно в ламповых схемах из-за фазового сдвига в выходном трансформаторе и отсутствия достаточного усиления без большого количества ламп. При более низкой обратной связи искажения выше и преимущественно низкого порядка. Начало клиппирования также постепенное. Большой объем обратной связи, допускаемый бестрансформаторными схемами со многими активными устройствами, приводит к численно меньшим искажениям, но с более высокими гармониками и более сложным переходом к ограничению. По мере увеличения входного сигнала обратная связь использует дополнительное усиление, чтобы гарантировать, что выход точно следует за ним, пока усилитель не перестанет давать усиление и выход не перейдет в насыщение.

Однако фазовый сдвиг в значительной степени является проблемой только для глобальных контуров обратной связи. Архитектура проекта с локальной обратной связью может использоваться для компенсации отсутствия глобальной отрицательной обратной связи. «Селективизм» дизайна снова является тенденцией: разработчики устройств, производящих звук, могут счесть отсутствие обратной связи и, как следствие, более высокими искажениями, полезными, разработчики устройств воспроизведения звука с низким уровнем искажений часто использовали локальные контуры обратной связи.

Мягкое клиппирование - это не только результат отсутствия обратной связи: трубки имеют разные характеристические кривые. Такие факторы, как смещение, влияют на линию нагрузки и характеристики отсечения. Усилители с фиксированным и катодным смещением ведут себя по-разному при перегрузке. Тип схемы фазоинвертора также может сильно повлиять на мягкость (или ее отсутствие) ограничения: например, схема с длинными хвостовыми парами имеет более мягкий переход к ограничению, чем катодин. Соединение фазоинвертора и силовых трубок также важно, поскольку некоторые типы устройств связи (например, трансформаторная муфта) могут приводить силовые лампы к классу AB2, в то время как некоторые другие типы не могут.

В звукозаписывающей индустрии, особенно с микрофонными усилителями, было показано, что усилители часто перегружаются переходными процессами сигнала. Рассел О. Хэмм, инженер, работающий на Уолтера Сира в Sear Sound Studios, писал в 1973 году, что существует большая разница между компонентами гармонического искажения сигнала с искажением более 10%, который был усилен тремя способами: лампами, транзисторами. , или операционные усилители.

Инженер-мастер Р. Стивен Минц написал опровержение статье Хамма, заявив, что схема имеет первостепенное значение, больше, чем лампы против твердотельных компонентов.

Работе Хэмма также возражали Дуайт О. Монтейт-младший и Ричард Р. Флауэрс в их статье «Транзисторы звучат лучше, чем ламповые», в которых представлена ​​конструкция транзисторного микрофонного предусилителя, который фактически реагировал на переходную перегрузку так же, как ограниченный выбор ламповых предусилителей, протестированных Хаммом. . Монтейт и Флауэрс заявили: «В заключение, представленный здесь высоковольтный транзисторный предусилитель поддерживает точку зрения Минца:« При полевом анализе характеристики типичной системы, использующей транзисторы, зависят от конструкции, как в случае ламповых схем. A конкретный «звук» может возникнуть или избежать по желанию дизайнера, независимо от того, какие активные устройства он использует ».

Другими словами, мягкое отсечение не является исключительной особенностью электронных ламп или даже присущим им свойством. На практике характеристики ограничения в значительной степени определяются всей схемой, и поэтому они могут варьироваться от очень мягких до очень жестких, в зависимости от схемы. То же самое относится как к электронным лампам, так и к полупроводниковым схемам. Например, твердотельные схемы, такие как операционные усилители крутизны с разомкнутым контуром, или каскады MOSFET КМОП-инверторов, часто используются в коммерческих приложениях для создания более мягкого ограничения, чем то, что обеспечивается обычными триодными каскадами усиления. Фактически, можно заметить, что типовые каскады усиления триода довольно "жестко" отсекаются, если их выходной сигнал тщательно исследуется с помощью осциллографа.

Пропускная способность

Ранние ламповые усилители часто имели ограниченную полосу отклика , отчасти из-за характеристик доступных в то время недорогих пассивных компонентов . В усилителях мощности большинство ограничений связано с выходным трансформатором; низкие частоты ограничены первичной индуктивностью, а высокие частоты - индуктивностью рассеяния и емкостью. Другое ограничение заключается в сочетании высокого выходного сопротивления, разделительного конденсатора и сеточного резистора, который действует как фильтр верхних частот . Если соединения выполнены длинными кабелями (например, от гитары к входу усилителя), высокий импеданс источника с высокой емкостью кабеля будет действовать как фильтр нижних частот .

Современные компоненты премиум-класса позволяют легко производить усилители, которые практически плоские по звуковому диапазону, с ослаблением менее 3 дБ на частотах 6 Гц и 70 кГц, что далеко за пределами слышимого диапазона.

Негативный отзыв

Типичные (не OTL) ламповые усилители мощности не могут использовать такую ​​же отрицательную обратную связь (NFB), как транзисторные усилители, из-за больших фазовых сдвигов, вызванных выходными трансформаторами и их более низким коэффициентом усиления каскада. Хотя отсутствие NFB значительно увеличивает гармонические искажения, оно позволяет избежать нестабильности, а также ограничений скорости нарастания и полосы пропускания, налагаемых компенсацией доминирующего полюса в транзисторных усилителях. Однако эффекты от использования низкой обратной связи в основном применимы только к схемам, в которых значительный фазовый сдвиг является проблемой (например, усилители мощности). В каскадах предусилителя можно легко использовать большое количество отрицательной обратной связи. Такие конструкции обычно используются во многих ламповых приложениях, стремящихся к более высокой точности.

С другой стороны, компенсация доминирующего полюса в транзисторных усилителях точно контролируется: ровно столько, сколько необходимо, чтобы найти хороший компромисс для данного приложения.

Эффект компенсации доминирующего полюса заключается в том, что усиление уменьшается на более высоких частотах. На высоких частотах становится все меньше NFB из-за пониженного усиления контура.

В аудиоусилителях ограничения полосы пропускания, вносимые компенсацией, по-прежнему выходят далеко за пределы диапазона звуковых частот, и ограничения скорости нарастания могут быть настроены таким образом, что сигнал полной амплитуды 20 кГц может воспроизводиться без искажения скорости нарастания сигнала, что даже не является необходимым. для воспроизведения фактического аудиоматериала.

Источники питания

Ранние ламповые усилители имели источники питания на основе выпрямительных ламп. Эти источники питания были нерегулируемыми, что продолжается и по сей день в конструкциях транзисторных усилителей. Типичный анодный источник питания представлял собой выпрямитель , возможно, полуволновой, дроссель ( индуктор ) и конденсатор фильтра . Когда ламповый усилитель работал на большой громкости из-за высокого импеданса выпрямительных ламп, напряжение источника питания падало, поскольку усилитель потреблял больший ток (в предположении класса AB), уменьшая выходную мощность и вызывая модуляцию сигнала. Эффект погружения известен как «провисание». Для некоторых электрогитаристов эффект провисания может быть желательным по сравнению с жестким клиппированием. По мере увеличения нагрузки усилителя или выхода это падение напряжения будет увеличивать искажение выходного сигнала. Иногда этот эффект провисания желателен для усиления гитары.

Несимметричный гитарный усилитель Blackheart мощностью 5 Вт класса A с дополнительно установленным вентильным выпрямителем GZ34

В некоторых конструкциях инструментальных ламповых усилителей вместо кремниевых диодов используется ламповый выпрямитель , а в некоторых конструкциях предлагается выбор обоих выпрямителей с помощью переключателя. Такой усилитель был представлен в 1989 году компанией Mesa / Boogie и получил название «Dual Rectifier», а переключение выпрямителя является предметом патента.

Благодаря добавленному сопротивлению, включенному последовательно с источником высокого напряжения, кремниевые выпрямители могут имитировать провал напряжения лампового выпрямителя. При необходимости сопротивление можно включить.

В усилителях для электрогитары часто используется усилитель класса AB 1 . В каскаде класса A средний ток, потребляемый от источника питания, является постоянным с уровнем сигнала, следовательно, он не вызывает провисания линии питания до тех пор, пока не будет достигнута точка ограничения. Другие звуковые эффекты из-за использования лампового выпрямителя с усилителем этого класса маловероятны.

В отличие от своих твердотельных эквивалентов, ламповым выпрямителям требуется время для прогрева, прежде чем они смогут подавать напряжения B + / HT. Эта задержка может защитить вакуумные лампы с питанием от выпрямителя от повреждения катода из-за приложения напряжений B + / HT до того, как лампы достигнут своей правильной рабочей температуры за счет встроенного нагревателя трубки.

Класс А

Преимущество всех усилителей класса А - отсутствие кроссоверных искажений . Это кроссоверное искажение стало особенно раздражающим после того, как на потребительский рынок появились первые транзисторные усилители на кремниевых транзисторах классов B и AB . Более ранние конструкции на основе германия с гораздо более низким напряжением включения, характерным для этой технологии, и нелинейными кривыми отклика устройств не демонстрировали большого количества перекрестных искажений. Хотя кроссоверные искажения очень утомляют ухо и ощущаются при прослушивании, они также почти незаметны (пока не будут обнаружены) в традиционных измерениях полного гармонического искажения (THD) той эпохи. Следует отметить, что эта ссылка несколько иронична, учитывая дату ее публикации в 1952 году. Как таковая, она, безусловно, относится к искажению "утомляемости уха", обычно встречающемуся в существующих конструкциях трубчатого типа; Первый в мире прототип транзисторного усилителя Hi-Fi появился только в 1955 году.

Двухтактные усилители

Двухтактный усилитель класса A обеспечивает низкий уровень искажений для любого заданного уровня обратной связи , а также нейтрализует магнитный поток в сердечниках трансформатора , поэтому энтузиасты HIFI-аудио и строители, работающие самостоятельно, часто считают эту топологию идеальной. инженерный подход к ламповому усилителю Hi-Fi для использования с обычными колонками . Выходная мощность до 15 Вт может быть достигнута даже с классическими лампами, такими как 2A3, или 18 Вт у модели 45. Классические пентоды, такие как EL34 и KT88, могут выдавать до 60 и 100 Вт соответственно. Специальные типы, такие как V1505, могут использоваться в конструкциях мощностью до 1100 Вт. См. «Подход к проектированию усилителя звуковой частоты», собрание эталонных проектов, первоначально опубликованных GEC.

Усилители на несимметричных триодах (SET)

Усилители SET показывают плохие измерения искажений с резистивной нагрузкой, имеют низкую выходную мощность, неэффективны, имеют низкие коэффициенты демпфирования и высокие измеренные гармонические искажения. Но они несколько лучше показывают динамические и импульсные характеристики.

Несмотря на то, что триод является самым старым устройством усиления сигнала, он также может (в зависимости от рассматриваемого устройства) иметь более линейную передаточную характеристику без обратной связи, чем более продвинутые устройства, такие как лучевые тетроды и пентоды.

Все усилители, независимо от класса, компонентов или топологии, имеют некоторую степень искажения. Это в основном гармоническое искажение представляет собой уникальный образец простых и монотонно затухающих последовательностей гармоник, в которых преобладают умеренные уровни второй гармоники. Результат подобен добавлению того же тона на одну октаву выше в случае гармоник второго порядка и на одну октаву плюс одна пятая выше для гармоник третьего порядка. Добавленный гармонический тон имеет меньшую амплитуду, примерно 1–5% или меньше в усилителе без обратной связи при полной мощности и быстро уменьшается при более низких уровнях выходного сигнала. Гипотетически, искажение второй гармоники несимметричного усилителя мощности могло бы уменьшить аналогичные гармонические искажения в громкоговорителе с одним драйвером, если бы их гармонические искажения были одинаковыми и усилитель был подключен к динамику, чтобы искажения нейтрализовали друг друга.

Комплекты обычно производят всего около 2  Вт (Вт) для лампового усилителя 2A3, до 8 Вт для 300B и практически до 40 Вт для лампового усилителя 805. Результирующий уровень звукового давления зависит от чувствительности громкоговорителя, размера и акустики комнаты, а также от выходной мощности усилителя. Их низкая мощность также делает их идеальными для использования в качестве предусилителей . Усилители SET имеют потребляемую мощность как минимум в 8 раз превышающую заявленную мощность стерео. Например, стереосистема на 10 Вт потребляет минимум 80 Вт, а обычно 100 Вт.

Несимметричные усилители на пентодах и тетродах

Особенностью тетродов и пентодов является возможность получения сверхлинейной или распределенной нагрузки с соответствующим выходным трансформатором. На практике, помимо нагрузки на клеммы пластины, распределенная нагрузка (особой формой которой является сверхлинейная схема) распределяет нагрузку также на катодные и экранные клеммы лампы. Ультралинейное соединение и распределенная нагрузка по сути являются методами отрицательной обратной связи, которые позволяют уменьшить гармонические искажения наряду с другими характеристиками, связанными с отрицательной обратной связью. Ультралинейная топология в основном ассоциируется со схемами усилителей, основанными на исследованиях, проведенных Д. Хафлером и Х. Кероэсом, известными специалистами Dynaco. Распределенная загрузка (в целом и в различных формах) использовалась такими компаниями, как McIntosh и Audio Research.

Класс AB

В большинстве современных коммерческих усилителей Hi-Fi до недавнего времени использовалась топология класса AB (с более или менее чистым низкоуровневым классом A в зависимости от используемого постоянного тока смещения) для обеспечения большей мощности и эффективности , как правило. 12–25 Вт и выше. Современный дизайн обычно включает в себя по крайней мере некоторые отрицательные отзывы . Однако топология класса D (который намного эффективнее класса B) все чаще применяется там, где в традиционном дизайне будет использоваться класс AB из-за его преимуществ как в весе, так и в эффективности.

Двухтактная топология класса AB почти повсеместно используется в ламповых усилителях для электрогитар, которые вырабатывают мощность более 10 Вт.

Преднамеренное искажение

Ламповый звук от транзисторных усилителей

Некоторые индивидуальные характеристики лампового звука, такие как волновая форма при перегрузке, легко воспроизвести с помощью транзисторной схемы или цифрового фильтра . Для более полного моделирования инженерам удалось разработать транзисторные усилители, которые производят звук, очень похожий на ламповый. Обычно для этого используется топология схемы, аналогичная той, что используется в ламповых усилителях.

Совсем недавно исследователь представил метод асимметричного цикла гармонической инжекции (ACHI) для имитации лампового звука с помощью транзисторов.

Используя современные пассивные компоненты и современные источники, цифровые или аналоговые, а также широкополосные громкоговорители , можно получить ламповые усилители с характерной широкой полосой пропускания современных транзисторных усилителей, в том числе с использованием двухтактных схем класса AB и обратной связи. Некоторые энтузиасты, такие как Нельсон Пасс , построили усилители на транзисторах и полевых МОП-транзисторах, которые работают в классе A, включая несимметричные, и они часто имеют «ламповый звук».

Гибридные усилители

Трубы часто используются для придания характеристик , что многие люди считают , внятно приятно твердотельные усилители, такими как Musical Fidelity использование «s из Nuvistors , крошечные триод трубы, для управления больших двухполюсных транзисторов в их NuVista 300 усилителе мощности. В Америке Moscode и Studio Electric используют этот метод, но для питания используют полевые МОП-транзисторы, а не биполярные. Итальянская компания Pathos разработала целую линейку гибридных усилителей.

Чтобы продемонстрировать один аспект этого эффекта, можно использовать лампочку в контуре обратной связи схемы множественной обратной связи с бесконечным усилением (IGMF). Таким образом, медленный отклик сопротивления лампочки (которое меняется в зависимости от температуры) можно использовать для смягчения звука и достижения лампового «мягкого ограничения» выхода, хотя другие аспекты «лампового звука» не будут дублироваться. в этом упражнении.

Триоды с прямым нагревом

Смотрите также

Примечания

использованная литература