Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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 . [1] 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. [2] [3]Звуковое значение лампового усиления для аудиосигналов является предметом постоянных споров среди аудиоэнтузиастов. [ требуется дальнейшее объяснение ] [4]

Многие электрогитары , бас-гитаристы и клавишники в нескольких жанрах также предпочитают звук ламповых усилителей или предусилителей. Некоторые слушатели для стереосистем также предпочитают ламповые усилители. [ требуется дальнейшее объяснение ]

История [ править ]

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. [ требуется дополнительное объяснение ] Многие усилители мощности звука на базе транзисторов используютУстройства MOSFET ( полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) в их силовых частях, потому что их кривая искажения больше похожа на лампу. [5]

Усиление музыкальных инструментов [ править ]

Некоторые музыканты [6] 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 различия [ править ]

Звук лампового усилителя частично зависит от топологий 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, наряду с их твердотельными аналогами , такими как биполярный транзистор , полевой транзистор , МОП - транзистор , IGBTи т. д. Их можно дополнительно разделить на различия 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. [ необходима цитата ]

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. [ необходима цитата ]

Гармоническое содержание и искажения [ править ]

Триоды (и полевые МОП-транзисторы ) создают монотонно затухающий спектр гармонических искажений. [ требуется пояснение ] 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. [7]На основе этого открытия были разработаны очень сложные методы взвешивания гармоник искажения. [8] Поскольку они концентрируются на происхождении искажений, 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. [9]

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 проектирования или пересмотра инструментальных усилителей, поскольку цели их проектирования сильно отличаются от целей проектирования подобных усилителей Hi-Fi. 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).[ необходима цитата ]

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. [10] 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 . [ необходима цитата ]

Несимметричный усилитель обычно производит как четные, так и нечетные гармоники. [11] [12] [13] В особенно известном исследовании "лампового звука" сравнивается выбор несимметричных ламповых предусилителей с микрофонными предусилителями с двухтактным транзистором. [14] Различие в гармонических структурах 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. [15]

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. [16] 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. [ необходима цитата ]

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 устранить паразитные и не связанные с музыкой магнитные искажения.[17] 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. [ необходима цитата ]

Конструкция кроссоверных сетей динамиков и другие электромеханические свойства могут привести к тому, что динамик будет с очень неровной кривой импеданса для динамика с номинальным сопротивлением 8 Ом, который 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 динамиком, кривой импеданса которого уделялось мало внимания. [ необходима цитата ]

Сравнение дизайна [ править ]

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 [ править ]

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. [18] Входное сопротивление усилителя является нагрузкой для устройства-источника. Даже для некоторых современных устройств воспроизведения музыки рекомендуемое сопротивление нагрузки превышает 50 кОм. [19] [20] Это означает, что вход среднего лампового усилителя является беспроблемной нагрузкой для источников музыкального сигнала. Напротив, некоторые транзисторные усилители для домашнего использования имеют более низкий входной импеданс, всего 15 кОм. [21] 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 [ править ]

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 более точно управляет электродинамическим динамиком, вызывая меньшие искажения, чем сигнал напряжения. [22] [23] [24]

В идеальном усилителе тока или крутизны выходное сопротивление стремится к бесконечности. Практически все коммерческие усилители звука являются усилителями напряжения. [25] [26] 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.

Мягкое отсечение [ править ]

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. Большое количество обратной связи, допускаемое 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. [14] [27]

Инженер-мастер Р. Стивен Минц написал опровержение статье Хэмма, заявив, что схема имеет первостепенное значение, больше, чем лампы против твердотельных компонентов. [28]

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 . [29] Монтейт и Флауэрс сказали: «В заключение, транзисторный предусилитель высокого напряжения, представленный здесь, поддерживает точку зрения Минца:« В полевом анализе характеристики типичной системы, использующей транзисторы, зависят от конструкции, как в случае лампового Конкретный «звук» может возникать или предотвращаться по желанию дизайнера независимо от того, какие активные устройства он использует »» [29].

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 выход тщательно исследовать с помощью осциллографа.

Пропускная способность [ править ]

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.

Отрицательный отзыв [ править ]

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 NFB становится все меньше 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 [ править ]

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 или выхода усилителя это падение напряженияувеличит 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 назван «Dual Rectifier», и переключение выпрямителя является предметом патента. [30]

Благодаря добавленному сопротивлению, включенному последовательно с источником высокого напряжения, кремниевые выпрямители могут имитировать провал напряжения лампового выпрямителя. При необходимости сопротивление можно включить. [31]

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, питаемые выпрямителем, от повреждения катода из-за приложения напряжений B + / HT до того, как лампы достигнут своей правильной рабочей температуры с помощью встроенного нагревателя трубки. [32]

Класс А [ править ]

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. [33]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 [34].

Двухтактные усилители [ править ]

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-самоделки 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 такими классическими лампами, как 2A3 [35].или 18 Вт от типа 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) [ править ]

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 работают по динамической и импульсной характеристикам.

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 похож на добавление одного и 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, искажения второй гармоники несимметричного усилителя мощности могли 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. [36] [37] [38]

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 [ править ]

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 из Dynaco. Распределенная загрузка (в целом и в различных формах) использовалась такими компаниями, как McIntosh и Audio Research.

Класс AB [ править ]

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 [ править ]

Ламповый звук от транзисторных усилителей [ править ]

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. [39]

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». [40]

Гибридные усилители [ править ]

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

См. Также [ править ]

  • Измерения аудиосистемы
  • Бутик-усилитель
  • Британская ассоциация клапанов
  • Виртуальный вентильный усилитель

Заметки [ править ]

  1. ^ ван дер Вин, М. (2005). Универсальная система и выходной трансформатор для ламповых усилителей (PDF) . 118-я Конвенция AES, Барселона, Испания.
  2. ^ Карр, Джозеф Дж. (1996) [1996]. «Усилители мощности 6-7». Применение линейных ИС: Справочник дизайнера . Newnes. п. 201. ISBN 0-7506-3370-0. Именно кроссоверный дисторшн стал корнем так называемого «транзисторного звука», приписываемого раннему твердотельному оборудованию с высоким качеством воспроизведения. Меры смещения используются для преодоления кроссоверных искажений.
  3. Перейти ↑ Self, Douglas (2013). «10. Искажения выходного каскада». Дизайн усилителя мощности звука (6-е изд.). Focal Press. п. 270. ISBN 978-0-240-52613-3. Необычно, что есть что-то вроде консенсуса, что слышимые кроссоверные искажения были ответственны за так называемый «транзисторный звук» 1960-х годов.
  4. ^ Бранч, Джон (2007). «Постмодернистское потребление и микрокультура аудио высокого качества». Исследования потребительского поведения . 11 : 79–99. DOI : 10.1016 / S0885-2111 (06) 11004-2 (неактивный 2021-01-14).CS1 maint: DOI неактивен с января 2021 г. ( ссылка )(также найдено в Бранч, Джон Д. (2007-05-23). ​​«Постмодернистское потребление и микрокультура аудио высокого качества». В Рассел Белк; Рассел Белк-младший; Джон Шерри (ред.). Теория потребительской культуры, том 11 (Исследование потребительского поведения) (1-е изд.). JAI Press. Стр. 79–99. ISBN 978-0-7623-1446-1.)
  5. ^ Флиглер, Ричи; Эйче, Джон Ф. (1993). Амперы! Другая половина рок-н-ролла . Хэл Леонард Корпорейшн . ISBN 9780793524112.
  6. ↑ Например, Роберт Уолзер Бег с дьяволом: сила, пол и безумие в музыке хэви-метала , Wesleyan University Press, 1993 ISBN 0-8195-6260-2, стр. 43-44 обсуждает «ламповый звук», которого добивался Эдди Ван Хален. 
  7. ^ Короче, DEL (апрель 1950). «Влияние продуктов высокого порядка на нелинейные искажения». Электронная инженерия . Лондон, Великобритания. 22 (266): 152–153. Давно признавалось, что гармоники высокого порядка более оскорбительны, чем низкие ...
  8. ^ Geddes, Earl R .; Ли, Лидия В. (октябрь 2003 г.). Слуховое восприятие нелинейных искажений (PDF) . 115-я конвенция AES . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Общество звукорежиссеров.
  9. ^ Ховард, Кейт (сентябрь 2005 г.). «Утяжеление» (PDF) . Производитель мультимедиа . Питерборо, Нью-Гэмпшир: Любитель аудио: 7–11. Архивировано 21 декабря 2005 г. из оригинального (PDF) .
  10. ^ Первый курс электроники, стр. 414-416. Анвар А. Хан и Канчан К. Дей
  11. ^ Спросите врачей: ламповые и твердотельные гармоники - Интернет-журнал Universal Audio
  12. ^ Объем провернул в ампах дебатов -Электронных Engineering Times
  13. ^ В. Басси и Р. Haigler (1981). Лампы против транзисторов в усилителях для электрогитар . Международная конференция IEEE по акустике, речи и обработке сигналов . стр. Том 6 стр. 800–803.
  14. ^ a b Хэмм, Рассел О. (май 1973 г.). «Лампы и транзисторы - есть ли разница на слух?». J Audio Eng Soc . Нью-Йорк: Общество звукорежиссеров. 21 (4): 267–273. Текстовое резюме - AES . В этой статье, однако, указывается, что усилители часто сильно перегружены переходными сигналами ( THD 30%). При этом условии существует большая разница в составляющих гармонических искажений усиленного сигнала и разделении операционных усилителей на отдельные группы.
  15. ^ Meusburger, Вальтер (октябрь 1999). «4 кроссоверных искажения в классе B» (PDF) . Новая топология усилителя мощности без кроссоверных искажений (докторская диссертация). Грац, Австрия: Технологический университет Граца. п. 27. Архивировано из оригинального (PDF) 20 ноября 2007 года . Проверено 18 марта 2011 . Искажения кроссовера генерируют неприятные гармоники высокого порядка с потенциалом увеличения в процентах при падении уровня сигнала и гораздо более неприятны для слушателя, чем искажения, возникающие из-за плавно изогнутой характеристики, даже если они имеют одинаковый THD. Поэтому желательно уменьшить искажение кроссовера до минимума.
  16. ^ Пасс, Нельсон (2008). «Аудио, искажения и обратная связь» . PassDiy . Гармонические искажения и звук . Проверено 12 октября 2013 года . Плавные передаточные кривые усилителей класса A имеют монотонную характеристику, то есть искажения уменьшаются по мере уменьшения выходной мощности.
  17. ↑ Трубы против трансформаторов: эзотерическое исследование ламп, трансформаторов, тона и трансцендентности.
  18. ^ RS Babbs; ГВС Басби; PS Даллоссо; К. Хардкасл; JC Latham; У. А. Фергюсон (1959). «Трехклапанный стереофонический усилитель». Ламповые схемы Малларда для усилителей звука (2-е изд.). Питерборо, Нью-Гэмпшир: Audio Amateur Press. п. 123. ISBN 1-882580-03-6.
  19. ^ Sony Corporation 1999. Проигрыватель компакт-дисков Sony CDP-XB930 Инструкция по эксплуатации. (1). Технические характеристики, стр.20.
  20. ^ Руководство по обслуживанию CDP-XB930 / XB930E (PDF) . Япония: Sony Corporation. 1999. с. 1.
  21. ^ Rotel стерео интегрированный усилитель владельцы RA-935BX руководство. МН10002975-А. стр.4
  22. ^ Миллс, Пол GL; Хоксфорд, Минюст (март 1989 г.). «Снижение искажений в акустических системах с подвижной катушкой с использованием технологии токового привода». Журнал Общества звукорежиссеров . Университет Эссекса, Вивенхо-Парк, Колчестер, Эссекс, CO4 3SQ, Великобритания. 37 (3): 129–148.
  23. ^ Meriläinen Эс (февраль 2010). «5.7 Секрет ламповых усилителей». Текущее управление громкоговорителями . Создает пространство. С. 111–112. ISBN 978-1-4505-4400-9. Однако наиболее существенные различия обнаруживаются в выходном сопротивлении. Выходное сопротивление транзисторных усилителей обычно меньше 0,1 Ом, что означает подачу чистого напряжения на динамик. Напротив, в ламповых усилителях выходное сопротивление изменяется в довольно широких пределах; от десятых долей Ом до даже более пяти Ом (при нагрузке 8 Ом). Импеданс источника даже в пару Ом может ослабить токи ЭДС динамика, так что эффекты становятся заметными; и если значение превышает 5 Ом, динамик может работать на некоторых частотах даже с половинным током.
  24. ^ "The Caged Frog - Пентодный усилитель крутизны для наушников" . ecp.cc. 22 августа 2010 . Проверено 14 октября 2012 года . Но когда я собирался разобрать его и убрать части, мне стало интересно, как будет звучать схема без какой-либо обратной связи. То есть просто пентод с трансформаторной нагрузкой. Я подумал, что это будет ужасно, поэтому я не был готов к тому, что услышал, что было почти звуковым блаженством. Из первой заметки, это было что-то особенное. Оказывается, я построил усилитель крутизны более или менее случайно.
  25. ^ Self, Дуглас (2002) [Впервые опубликовано в 1996 году]. «Коэффициент демпфирования». Справочник по проектированию усилителей мощности звука (3-е изд.). Newnes. п. 25. ISBN 0-7506-56360. Усилители звука, за некоторыми очень особыми исключениями, приближаются к идеальным источникам напряжения; то есть они стремятся к нулевому выходному сопротивлению в звуковом диапазоне.
  26. ^ Смит, Питер Джей; Корделл, Боб (2005). «Гуру усилителя говорит: Боб Корделл» (PDF) . Джипихорн. Не давая стандартного ответа на вопрос о самом слабом звене, насколько важен усилитель как компонент? . Проверено 11 октября 2013 года . Работа усилителя очень проста. Он должен умножать напряжение входящего сигнала примерно в 20 раз и передавать на динамик точную копию сигнала, независимо от импеданса, который динамик ему подает.
  27. ^ Хэмм, Рассел О. "Лампы и транзисторы - есть ли разница?" . Усилители Милберта . Проверено 19 июля 2009 года .
  28. ↑ Минц, Р. Стивен (октябрь 1973 г.). «Комментарии к теме« Лампы и транзисторы - есть ли разница на слух? » » . Журнал Общества звукорежиссеров . 21 (8): 651.
  29. ^ a b Монтейт, Дуайт О. «Транзисторы могут звучать лучше, чем лампы» (PDF) . J Audio Eng Soc . Аудио инженерное общество.
  30. ^ Патент США 5168438: Выбираемый источник питания с двойным выпрямителем для музыкального усилителя
  31. ^ http://home.comcast.net/~fredholz/Justin-Holton/The%20Tube%20Rectifier%20Sag%20Mod.pdf
  32. ^ Лэнгфорд-Смит, Ф. Руководство разработчика радиотронов, 4-е издание. 1952, стр. 3
  33. ^ Лэнгфорд-Смит, Ф. (1952). «14 Верность и искажение» (PDF) . Справочник конструктора радиотронов (4-е изд.). Сидней, Австралия: Wireless Press. п. 610. Одно вмешательство, которое можно обоснованно сделать, состоит в том, что любые резкие перегибы на кривой линейности, которые обычно возникают в любом усилителе класса AB 1 или AB 2 , имеют гораздо более серьезный субъективный эффект, чем указывается любым из стандартных методов измерение искажений - будь то полное гармоническое искажение, обычный взвешенный коэффициент искажения или стандартная форма тестирования интермодуляции.
  34. ^ «Из первых рук: первая в мире транзисторная система Hi-Fi - Wiki по истории инженерии и технологий» .
  35. ^ Страницы DIY Audio Пита Миллета. Данные трубки. Силовой триод RCA 2A3.
  36. ^ де Лима, Эдуардо (2005). «Почему однотактные ламповые усилители? О поведении искажений между усилителями SE и динамиками» . Audiopax . Архивировано из оригинала на 2007-08-15.
  37. ^ де Лима, Эдуардо (2005). «Почему однотактные ламповые усилители? О поведении искажений между усилителями SE и динамиками» (PDF) . Проверено 15 марта 2016 .
  38. ↑ Системное искажение. Архивировано 18марта 2008 г.в Wayback Machine , Геррит Боерс.
  39. ^ Ли, Джерри (2019), «Использование транзисторов для имитации качества звука в вакуумных трубках на основе метода гармонической инжекции с асимметричным циклом» , 8-я Глобальная конференция IEEE по бытовой электронике (GCCE) 2019 г., Осака, Япония, 2019 г., стр. 752-753.
  40. ^ Olsher, Dick (июль 2001). «Усилитель мощности Volksamp Aleph 30 SE (обзор продукции)» . Наслаждайтесь Music.com . 5-й абзац. Он эффективно устраняет разрыв между твердотельным и ламповым звуком, объединяя достоинства ламп и транзисторов в музыкально удовлетворяющее целое.

Ссылки [ править ]

  • Барбур, Эрик. Классный звук ламп в IEEE Spectrum Online .
  • Хэмм, Рассел О. (14 сентября 1972 г.). "Лампы против транзисторов: есть ли разница?" . Представлен на 43-м съезде Общества инженеров аудио в Нью-Йорке.
  • Райш, Джордж. Ученые против аудиофилов 1999 в Stereophile , март 1999 г.
  • Архив данных о трубках - массивный сборник (многие гигабайты) отсканированных оригинальных листов данных о трубках и технической информации.