Клапанный аудиоусилитель

Ламповый аудиоусилитель ( Великобритания ) или ламповый аудиоусилитель ( США ) представляет собой ламповый усилитель, используемый для усиления звука , записи и воспроизведения звука .

До изобретения твердотельных устройств, таких как транзистор , все электронное усиление производилось с помощью ламповых усилителей. В то время как полупроводниковые устройства сегодня преобладают в большинстве аудиоусилителей, ламповые аудиоусилители по-прежнему используются там, где их звуковые характеристики считаются приятными, например, при исполнении музыки или воспроизведении музыки.

Усиление инструментов и вокала

Ламповые усилители для гитар (и, в меньшей степени, для вокала и других приложений) имеют иное назначение, чем усилители Hi-Fi. Целью не обязательно является максимально точное воспроизведение звука, а скорее реализация представления музыканта о том, каким должен быть звук. Например, искажения почти повсеместно считаются нежелательными в усилителях Hi-Fi, но могут считаться желательной характеристикой их производительности.

Схемы малых сигналов часто намеренно проектируются так, чтобы иметь очень высокий коэффициент усиления , выводя сигнал далеко за пределы линейного диапазона ламповой схемы, чтобы намеренно генерировать большое количество гармонических искажений. Характеристики искажений и перегрузки ламповых ламп сильно отличаются от транзисторов (не в последнюю очередь запасом напряжения, доступным в типичной схеме), и это приводит к характерному звуку. Усилители для таких приложений обычно сохраняют схемы тонов и фильтров, которые практически исчезли из современных продуктов Hi-Fi. В частности, усилители для гитар также могут включать в себя ряд функций «эффектов».

Истоки усиления электрогитары

Электрогитара возникла у Рикенбакера в 1930-х годах, но ее современная форма была популяризирована Fender и Gibson (особенно Fender Telecaster (1951) и Stratocaster (1954) и Gibson Les Paul (1952) в 1950-х годах. Самыми ранними гитарными усилителями, вероятно, были аудио. усилители, созданные для других целей и введенные в эксплуатацию, но электрогитара и ее усиление быстро зажили своей собственной жизнью, поддерживая от специализированных производителей.

Гитарные усилители часто проектируются таким образом, чтобы они могли, по желанию гитариста, искажать и создавать тон, богатый гармониками и обертонами. Характеристики лампы и схемы напрямую влияют на характер издаваемого звука. Даже источник питания может влиять на форму тона: конденсаторы источника питания относительно небольшого размера создают характерный «провал» в моменты пиковой выходной мощности и потребления мощности, а также последующее восстановление, что часто считается музыкально привлекательным. ^{[ 1 ]} Кроме того, гитаристы могут использовать акустическую обратную связь, дополнительно изменяя результирующий звук (отмечая, что сигнал обратной связи имеет небольшую задержку по времени относительно исходного сигнала).

Гитарные усилители обычно проектируются так, чтобы выдерживать большие нагрузки, как электрические, так и физические (поскольку гитаристы часто ездят на концерты и т. д.). В больших системах усилитель отделен от корпуса(ов) динамиков, но в меньших системах он часто интегрирован, образуя так называемое «комбо». Поскольку усилитель обычно находится в верхней части комбо, лампы часто висят вверх тормашками, обращенными к корпусу корпуса. Их можно закрепить зажимами.

В большинстве современных ламповых гитарных усилителей используется двухтактная схема класса AB1 с парой мощных пентодов или лучевых тетродов, 6L6 или EL34, но иногда и KT88 , 6550 или маломощный EL84 в ультралинейном соединении. Выходному каскаду предшествует каскад усиления напряжения (пентод или двойной триод) и фазоделитель (двойной триод). Используются двойные триоды с двумя одинаковыми секциями в одной оболочке, обычно новальные типы 12АТ7 , 12АУ7 или 12АХ7 или их эквиваленты, реже восьмеричный 6СН7 .

Усилители для воспроизведения звука

Раннее развитие

Самое раннее массовое использование ламповых аудиоусилителей было в телефонии. Ламповые усилители сыграли решающую роль в разработке телефонных сетей междугородной связи и подводных телефонных кабелей . Вскоре последовали радиоприложения, где лампы использовались как для аудио (AF), так и для радио (RF) схем. (РЧ выходит за рамки этой статьи, см. ламповый усилитель ).

Среди первых применений звукозаписи и электронного воспроизведения примерно в 1920-х годах было их использование во многих кинотеатрах, оборудованных для показа новых « звуковых фильмов ». Звуковые системы для кинотеатров того периода в основном поставлялись компанией Westrex, связанной с компанией Western Electric, поставщиком телекоммуникаций, которая также была производителем лампы 300B DHT, которая сегодня занимает центральное место в нынешнем производстве аудиофильских усилителей DH-SET.

усилителях того периода обычно использовались прямым лампы с нагревом в несимметричного А. триода класса В схеме Выходная мощность варьировалась от нескольких ватт до, возможно, 20 ватт для исключительно мощного усилителя (современные полупроводниковые усилители производят гораздо большую мощность). Сегодня этот тип схемы сохраняет свою нишу на самом краю аудиофильского Hi-Fi, где его часто называют DH-SET.

До Второй мировой войны почти все электронные усилители представляли собой триоды без обратной связи. Присущая лампам, хотя и несовершенная, линейность позволяет получить приемлемые характеристики искажений без коррекции. Амплитудные искажения в триодном каскаде класса А могут быть небольшими, если позаботиться о том, чтобы анодный ток не стал слишком мал, и чтобы ток сетки не протекал ни в одной точке. В этом случае искажения в основном представляют собой относительно не вызывающую возражений вторую гармонику, процентная доля которой тесно пропорциональна выходной амплитуде. Добавление умеренной отрицательной обратной связи еще больше улучшает линейность. Пентоды с такой же рассеиваемой мощностью способны выдавать более высокую выходную мощность, чем триоды, но искажения выше и более нежелательны.

1940-е и 1950-е годы

В послевоенный период широкое внедрение отрицательной обратной связи в двухтактной топологии привело к большей мощности и линейности, особенно после публикации в 1947 году усилителя Уильямсона , который установил стандарт (и доминирующую топологию) для того, что должно было последовать.

Широкое распространение двухтактной схемы позволило использовать трансформаторы меньшего размера (и, следовательно, более дешевые), ^{[ нужна ссылка ]} в сочетании с большей мощностью (обычно от 10 до 20 Вт) для работы в пиках. высокой точности Зародилась индустрия .

Другие разработки включали (среди прочего):

появление серии усилителей Point One (в 1945 году) компанией LEAK в Великобритании, которая впервые установила стандарт производительности 0,1% THD.
Ультралинейный Аланом выходной каскад (двухтактный выходной трансформатор с отводом, обеспечивающий промежуточную мощность между триодами и пентодами, с меньшими искажениями, чем любой из них) был разработан Блюмлейном в 1937 году в Великобритании, но популяризирован после публикации статьи Дэвида Хафлера и Keroes в США в 1951 году и стал доминирующей топологией во время послевоенного восстановления потребительских товаров.
Производители предлагают высококачественную домашнюю Hi-Fi-систему постоянно растущей аудитории, что в конечном итоге привело к тому, что Dynaco продала более 300 000 ST-70, что сделало его самым популярным в мире усилителем Hi-Fi любого типа на сегодняшний день.

Ламповый Hi-Fi 1960-х годов

Ламповое усиление достигло своего пика как основная технология в 1960-х и 70-х годах, когда устройства и схемы были высокоразвиты. С тех пор произошли лишь незначительные доработки.

Последнее поколение ламп, представленных моделями КТ66 , EL34 и КТ88 , представляет собой вершину технологии и качества производства. ^{[ нужна ссылка ]} В ламповых усилителях, выпускаемых с того времени, обычно используется одна из этих ламп, которые с тех пор производятся непрерывно (кроме КТ66). Выходная мощность обычно составляла 20 Вт, в исключительных случаях 35 Вт.

Маленькие сигнальные лампы в подавляющем большинстве были заменены лампами с восьмеричным основанием, в частности аудиолампами семейства 6SN7 , на меньшие по размеру и более дешевые новые лампы ECC81 , ECC82 , ECC83 (Великобритания, в США известные как 12AX7,12AT7 и т. д.). с новой базой меньшей мощности Силовой пентод EL84 широко использовался в менее дорогих 10-ваттных ультралинейных усилителях мощности, которые по-прежнему имели высокую точность воспроизведения.

Производители коммерческих ламп разработали конструкции на основе своей собственной продукции, в первую очередь схемы Mullard 5-10 . Эта конструкция и Уильямсон широко применялись и копировались, с указанием автора или без него.

Автомобильные усилители

Ламповые радиоприемники и усилители использовались в автомобилях , пока их не вытеснили транзисторные радиоприемники. Транзисторы имели главное преимущество: они отрабатывали напряжение автомобильного аккумулятора. Ранним радиоприемникам требовался блок питания для преобразования напряжения батареи до значения, достаточно высокого для ламп. Позже в радиоприемниках использовались специальные лампы, предназначенные для работы напрямую от источника питания 12 В. ^{[ 2 ]} Эти более поздние радиоприемники представляли собой гибридную конструкцию, в которой транзисторы использовались только для выходных каскадов звука, поскольку ламповый усилитель мощности на 12 В был непрактичен. Для этого и других приложений транзисторы меньше, дешевле, долговечнее, потребляют меньше энергии, работают с меньшим охлаждением и не требуют прогрева.

Некоторые энтузиасты предпочитают «ламповые усилители», поэтому до сих пор производится небольшое количество ламповых автомобильных стереосистем. Производители включают Milbert Amplifiers, Blade, Manley и Sear Sound. Некоторые из них представляют собой гибридные конструкции с транзисторами и лампами.

Ламповые предусилители

Из-за очень плохих технических характеристик ранних граммофонов, отсутствия стандартизированных эквалайзеров, плохих компонентов и аксессуаров (включая громкоговорители), предусилители исторически содержали обширные и очень гибкие схемы эквалайзера , тембра и фильтров, предназначенные для регулировки частотной характеристики усилителя и, таким образом, звук, воспроизводимый системой.

В ламповых предусилителях используются триоды или малошумящие пентоды ( EF86 ). Шум сети от нитей нагревателя является потенциальной проблемой на ступенях клапана низкого уровня. Современные усилители всегда работают от сети; поскольку нет необходимости минимизировать затраты на дорогие ламповые усилители, питание нагревателя часто выпрямляется и даже регулируется, чтобы свести шум до абсолютного минимума.

Типичным ламповым предусилителем 1950-х годов является серия предусилителей Leak «varislope», которая включала переключаемый фильтр грохота, переключаемый скретч-фильтр с выбираемыми крутизной и угловой частотой, плавные регуляторы тембра высоких и низких частот, а также выбор из 4 различных граммофонных эквалайзеров. (RIAA, орто, RCA, 78).

Звук клапана

Усилители этого периода и до него часто имеют характерный звук, который сегодня до сих пор широко называют «ламповым звуком» и «теплым». Этот тон вызван не только использованием ламп, а не транзисторов; это просто звук, который изначально ассоциировался с ламповыми усилителями просто потому, что они были доступны в то время. Происхождение этого конкретного звука частично связано с:

типичные 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 больших величин обратной связи в сигнальных бестрансформаторных полупроводниковых схемах, что приводит к искажениям, небольшим, но имеющим гораздо большую долю высоких гармоник, чем в ламповых схемах.

Факторы, относящиеся к клапанному оборудованию, не разработанному в соответствии со стандартами высокой точности:

специальные гитарные усилители имели частотную характеристику и искажения, подходящие для их целей,
недостаточно габаритные и нерегулируемые источники питания в усилителях, где потребляемая мощность значительно варьируется в зависимости от мгновенной выходной мощности (класс A не влияет, классы AB1, AB2, B, в большей степени),
некачественные выходные трансформаторы в бюджетной технике.

Известные исторические проекты

В дополнение к ряду обычных ламповых усилителей было выпущено несколько усилителей, которые до сих пор высоко ценятся. Среди наиболее известных:

Техническая информация

В конструкциях и в различных подходах к построению использовались различные базовые схемы.

См. также

Ссылки

^ «Пульсации источника питания класса AB» .
^ Mullard ECH83, EBF83 — всего лишь два таких примера.

Другие источники

Джонс, Морган (2003). Ламповые усилители (3-е изд.). Эльзевир Наука. ISBN 0-7506-5694-8 . – о конструкции и конструкции ламповых усилителей звука.
Лэнгфорд-Смит, Ф.; и др. (1967) [1934]. Справочник конструктора радиотрона (Классическое издание). ISBN 0750636351 . – Сборник статей, представляющих исторический интерес для людей в этой области.
Трауэнштайн, Магнус. усилители Ламповые . (на немецком языке) Вена: Аллегро Верлаг. ISBN 3-901462-00-7 . – Содержит краткое введение, остальная часть книги представляет собой множество фотографий некоторых ламповых усилителей.

Дальнейшее чтение

Колломс, Мартин (3 января 1998 г.). «Будущее без обратной связи?» . Стереофил . (Подробное обсуждение ограничений NFB как панацеи)
Стеклянный звук . Многолетний журнал, посвященный конструкции ламповых усилителей, издаваемый Audio любительской (TAA) Corp.

Внешние ссылки

Schematic Heaven – бесплатный архив схем винтажных гитарных усилителей и схем эффектов.
Аудиосхема - почти полный список производителей, комплектов для самостоятельного изготовления, материалов и деталей, а также разделы о том, как они работают, о ламповых усилителях.
Теоретическая работа по конструкциям OTL - архив p 2007 г.

[1] «Пульсации источника питания класса AB» .

[2] Mullard ECH83, EBF83 — всего лишь два таких примера.

[ 1 ]

[ 2 ]