Аудио клапан усилитель ( Великобритания ) или вакуумной трубка звуковой усилитель ( США ) представляет собой усилитель клапана используется для усиления звука , звуковой записи и воспроизведения .
До изобретения твердотельных устройств, таких как транзистор , все электронные усилители производились ламповыми усилителями. В то время как твердотельные устройства преобладают в большинстве усилителей звука сегодня, ламповые усилители звука все еще используются там, где их слышимые характеристики считаются приятными, например, при исполнении музыки или воспроизведении музыки.
Инструментальное и вокальное усиление
Клапанные усилители для гитар (и, в меньшей степени, для вокала и других приложений) имеют другое назначение, чем усилители Hi-Fi. Цель не обязательно состоит в том, чтобы максимально точно воспроизвести звук, а скорее в том, чтобы исполнить представление музыканта о том, каким должен быть звук. Например, искажения почти повсеместно считаются нежелательными в усилителях Hi-Fi, но могут считаться желательной характеристикой в работе.
Цепи малых сигналов часто преднамеренно проектируются так, чтобы иметь очень высокое усиление , выводя сигнал далеко за пределы линейного диапазона ламповой схемы, чтобы намеренно генерировать большие гармонические искажения. Характеристики искажений и перегрузки вентилей сильно отличаются от характеристик транзисторов (не в последнюю очередь из-за запаса по напряжению, доступного в типичной схеме), и это приводит к отличительному звуку. Усилители для таких приложений обычно сохраняют схемы тональных сигналов и фильтров, которые в значительной степени исчезли из современных продуктов Hi-Fi. В частности, усилители для гитар могут также включать в себя ряд функций «эффектов».
Истоки усиления электрогитары
Электрогитара берет свое начало от Рикенбэкера в 1930 - х годах , но его современная форма популяризировали Fender и Gibson ( в частности , в Fender Telecaster (1951) и Stratocaster (1954) и Gibson Les Paul (1952) , в течение 1950 - х лет. Первые гитарные усилители были , вероятно , аудио усилители, сделанные для других целей и введенные в эксплуатацию, но электрогитара и ее усилитель быстро зажили собственной жизнью при поддержке специализированных производителей.
Гитарные усилители часто проектируются так, что они могут по желанию гитариста искажать и создавать тон, богатый гармониками и обертонами. Характеристики лампы и схемы напрямую влияют на характер производимого звука. Даже источник питания может влиять на тональную форму с относительно маленькими конденсаторами источника питания, производящими характерный «провал» в моменты пиковой выходной мощности и потребляемой мощности и последующего восстановления, что часто считается музыкально привлекательным. [1] Кроме того, гитаристы могут использовать акустическую обратную связь, дополнительно изменяя результирующий звук (учитывая, что сигнал обратной связи имеет небольшую временную задержку по сравнению с исходным сигналом).
Гитарные усилители обычно проектируются таким образом, чтобы выдерживать большое количество злоупотреблений как в электрическом, так и в физическом плане (поскольку гитаристы часто ездят на концерты и т. Д.). В больших системах усилитель отделен от корпуса (ей) динамиков, но в небольших системах он часто интегрируется, образуя так называемое «комбо». Поскольку усилитель обычно находится в верхней части комбо, лампы часто свешиваются вверх дном, обращенными к корпусу корпуса. Они могут удерживаться зажимами.
В большинстве современных ламповых гитарных усилителей используется двухтактная схема класса AB1 с парой силовых пентодов или лучевых тетродов, 6L6 или EL34, но иногда KT88 , 6550 или маломощный EL84 в сверхлинейном соединении. Выходному каскаду предшествует каскад усиления напряжения (пентод или сдвоенный триод) и фазоделитель (сдвоенный триод). Используются двойные триоды с двумя идентичными секциями в одной оболочке, обычно это новые типы 12AT7 , 12AU7 или 12AX7 или их эквиваленты, реже восьмеричный 6SN7 .
Усилители для воспроизведения звука
Ранняя разработка
Самое раннее массовое использование ламповых усилителей звука было для телефонии. Клапанные усилители сыграли решающую роль в развитии сетей дальней телефонной связи и подводных телефонных кабелей . Вскоре последовали радиоприложения, в которых клапаны использовались как для аудио (AF), так и для радио (RF) схем. (RF выходит за рамки этой статьи, см. Ламповый усилитель ).
Среди первых применений звукозаписи и электронного воспроизведения примерно в 1920-х годах было ее использование во многих кинотеатрах, оборудованных для показа новых « звуковых фильмов ». Звуковые системы для кинотеатров этого периода в основном поставлялись компанией Westrex, связанной с компанией Western Electric, поставщиком телекоммуникационных услуг, которая также была изготовителем лампы DHT 300B, которая сегодня является центральной в нынешнем производстве аудиофильских усилителей DH-SET .
Усилители в течение этого периода , как правило , используются D irectly Н eated трубок в классе S ingle- Е nded T riode цепи. Выходная мощность варьировалась от нескольких ватт до 20 ватт для исключительно мощного усилителя (современные полупроводниковые усилители производят гораздо более высокую мощность). Сегодня этот тип схем сохраняет свою нишу в высшей категории аудиофильских Hi-Fi, где их часто называют DH-SET.
До Второй мировой войны почти все электронные усилители были триодами без обратной связи. Присущая лампам, хотя и несовершенная, линейность позволяет получить приемлемые искажения без коррекции. Амплитудные искажения в триодном каскаде класса A могут быть небольшими, если принять меры, чтобы анодный ток не стал слишком малым и чтобы ток сети не протекал в любой точке. В этом случае искажение в значительной степени является относительно неприемлемой второй гармоникой, процентное содержание которой близко пропорционально выходной амплитуде. Добавление умеренной отрицательной обратной связи еще больше улучшает линейность. Пентоды с одинаковой рассеиваемой мощностью могут иметь более высокую выходную мощность, чем триоды, но искажения выше и более нежелательны.
1940-е и 1950-е годы
В послевоенный период широкое распространение отрицательной обратной связи в двухтактной топологии привело к большей мощности и линейности, особенно после публикации в 1947 году усилителя Williamson , который установил стандарт (и доминирующую топологию) для того, что должно было следовать.
Широкое распространение двухтактного допускаются меньшие (и , следовательно , более дешевые) трансформаторы, [ править ] в сочетании с большей мощностью ( как правило , от 10 до 20 Вт) до пиков ручки. Так родилась индустрия высокой верности .
Другие разработки включали (среди прочего):
- выпуск серии усилителей Point One (в 1945 г.) компанией LEAK в Великобритании, которые впервые установили стандарт производительности 0,1% THD.
- Ультра-линейный выходной каскад (утра выходного трансформатора двухтактных подач питания , промежуточного между триодами и пентодами, при более низких искажениях , чем либо) был порожден Блюмлейном в 1937 году в Великобритании, но популяризирован после публикации в работе David Hafler и Keroes в США в 1951 году и стала доминирующей топологией во время послевоенного восстановления потребительских товаров.
- Производители предлагают высококачественный домашний Hi-Fi для постоянно расширяющейся аудитории, что в конечном итоге привело к тому, что Dynaco продала более 300 000 ST-70, что сделало его самым популярным в мире Hi-Fi усилителем любого типа на сегодняшний день.
Ламповый Hi-Fi в 1960-е годы
Клапанное усиление достигло пика как основная технология в 1960-х и 70-х годах, при этом устройства и схемы находились в стадии разработки. С тех пор были внесены лишь незначительные улучшения.
Энергетические лампы последнего поколения, представленные KT66 , EL34 и KT88 , представляют собой вершину технологии и качества продукции. [ необходима цитата ] В ламповых усилителях, произведенных с того времени, обычно используется одна из этих ламп, которые с тех пор производятся непрерывно (кроме KT66). Выходная мощность обычно составляла 20 Вт, в исключительных случаях - 35 Вт.
Малые сигнальные клапаны в подавляющем большинстве изменились с восьмеричных базовых ламп, в частности , выбранных аудиоламп , семейства 6SN7 , на меньшие и более дешевые новальные базовые ECC81 , ECC82 , ECC83 (Великобритания, в США известные как 12AX7,12AT7 и т. Д.). Маломощный пентод с новой базой EL84 широко использовался в менее дорогих 10-ваттных сверхлинейных усилителях мощности, при этом сохраняя высокую точность воспроизведения.
Коммерческие производители ламп разработали конструкции на основе своих собственных продуктов, в первую очередь цепи Mullard 5-10 . Этот дизайн и Williamson были широко реализованы и имитированы, с указанием автора или без него.
Автомобильные усилители
Радиоприемники и усилители Valve использовались в автомобилях, пока их не вытеснили транзисторные радиоприемники. Основным преимуществом транзисторов было снижение напряжения, обеспечиваемого автомобильным аккумулятором. Ранние радиоприемники требовали блока питания для преобразования напряжения батареи в значение, достаточно высокое для клапанов. Позже в радиоприемниках использовались специальные клапаны, рассчитанные на работу непосредственно от источника питания 12 В. [2] Эти более поздние радиоприемники были гибридными конструкциями, в которых транзисторы использовались только для выходных звуковых каскадов, поскольку лампочка усилителя мощности на 12 В не была практичной. Для этого и других применений транзисторы меньше, дешевле, долговечнее, потребляют меньше энергии, работают меньше и не нуждаются в нагреве.
Некоторые энтузиасты предпочитают «ламповые усилители», поэтому все еще производится небольшое количество ламповых стереосистем. Производители включают усилители Milbert, Blade, Manley и Sear Sound. Некоторые из них представляют собой гибридные конструкции с транзисторами и клапанами.
Клапанные предусилители
Из - за очень плохие технические характеристики ранних граммофонов, отсутствие стандартизированных equalisations, бедных компонентов и принадлежностей (включая громкоговорители), предусилители исторически содержали обширную и очень гибкую выравнивающую и тон и фильтр цепь , предназначенную для регулировки частотной характеристики усилителя и так звук, производимый системой.
В клапанных предусилителях используются триоды или малошумящие пентоды ( EF86 ). Сетевой гул от нитей нагревателя является потенциальной проблемой на ступенях клапана низкого уровня. Современные усилители всегда работают от сети; Поскольку необходимость в минимизации затрат на дорогостоящие вентильные усилители невелика, питание нагревателя часто выпрямляется и даже регулируется для уменьшения шума до абсолютного минимума.
Типичным вентильным предусилителем 1950-х годов является серия предусилителей Leak 'varislope', которая включала в себя переключаемый фильтр грохота, переключаемый скретч-фильтр с выбираемыми наклонами и угловой частотой, плавно регулируемые регуляторы тембра высоких и низких частот и выбор из 4 различных эквалайзеров граммофона. (RIAA, орто, RCA, 78).
Звук клапана
Усилители того периода и до него часто имеют характерный звук, который сегодня все еще широко называют «звук клапана» и «теплый». Этот тон не вызван строго использованием вентилей, а не транзисторов; это просто звук, который изначально ассоциировался с усилителями, построенными с использованием ламп, просто потому, что они были доступны в то время. Происхождение этого конкретного звука частично связано с:
- типовые схемы того времени (класс A или AB1) в сочетании с
- простые схемы с относительно небольшой обратной связью, производящие в основном низкие гармонические искажения (возможная обратная связь ограничивалась фазовым сдвигом в выходном трансформаторе);
- выходные каскады с низким коэффициентом демпфирования (High Z out);
- использование очень большого количества обратной связи в сигнальных бестрансформаторных полупроводниковых схемах, что приводит к небольшим искажениям, но с гораздо большей долей высших гармоник, чем в схемах с клапаном.
Факторы, относящиеся к арматурному оборудованию, не соответствующему стандартам высокой точности:
- специальные гитарные усилители имели частотную характеристику и искажения, соответствующие их назначению,
- малоразмерные и нерегулируемые источники питания в усилителях, где потребляемая мощность значительно варьировалась в зависимости от мгновенной выходной мощности (класс A не затрагивается, классы AB1, AB2, B, все чаще),
- некачественные выходные трансформаторы в бюджетном оборудовании.
Известные исторические образцы
Помимо ряда обычных ламповых усилителей, были изготовлены некоторые усилители, которые до сих пор высоко ценятся. Среди наиболее известных:
- УТЕЧКА TL / 12
- Усилитель Williamson
- Маллард 5-10
- Quad II
- Dynaco Mark III и Stereo 70
- McIntosh MC275
- Marantz 8B и 9
Техническая информация о усилителе звука Valve
При проектировании и различных подходах к конструкции использовались различные базовые схемы.
Смотрите также
- Усилитель звука
- Аудио усилитель
- Звук клапана
- Клапанный усилитель
Рекомендации
- ^ [1]
- ^ Mullard ECH83, EBF83 - всего лишь два таких примера.
- Valve Amplifiers, Morgan Jones, Third Edition 2003 ISBN 0-7506-5694-8 - о конструкции и конструкции ламповых усилителей звука
- Ламповые усилители, Allegro Verlag, Вена. ISBN 3-901462-00-7 - содержит краткое введение, остальная часть книги - это множество фотографий некоторых ламповых усилителей.
- Стекло Аудио. Давний журнал, посвященный конструкции ламповых усилителей, издаваемый Audio Amateur (TAA) Corp.
- Руководство разработчика радиотронов , классическое издание, F Langford-Smith et al. Впервые опубликовано в 1934 г., редактировалось до 1967 г. ISBN 0 7506 3635 1 - Сборник статей, представляющих исторический интерес для людей в этой области
- http://www.stereophile.com/reference/70/ - обсуждение ограничений NFB в аудиофильских системах
- [2] - Теоретическая статья по проектам OTL.
Внешние ссылки
- Schematic Heaven - Бесплатный архив схем винтажных гитарных усилителей и схем эффектов.
- Аудиосхема - почти полный список производителей, комплектов для самостоятельной сборки, материалов и деталей, а также разделы, посвященные работе с ламповыми усилителями.
- Мартин Колломс (3 января 1998 г.). «Будущее без обратной связи? (Подробное обсуждение ограничений NFB как панацеи)» . stereophile.com .