Клапанный усилитель звука - Valve audio amplifier

А ламповый усилитель звука (Великобритания ) или же ламповый усилитель звука (Соединенные Штаты ) это ламповый усилитель используется для звукоусиление, звукозапись и воспроизведение.

До изобретения твердое состояние такие устройства, как транзистор, все электронное усиление производилось клапан (трубка) усилители. В то время как твердотельные устройства преобладают в большинстве аудиоусилителей сегодня, ламповые усилители звука все еще используются там, где их звуковые характеристики считаются приятными, например, при исполнении 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 слабых сигналов часто преднамеренно проектируются так, чтобы прирост, выводя сигнал далеко за пределы линейного диапазона ламповой цепи, чтобы намеренно генерировать большие гармонические искажения. Характеристики искажений и перегрузки вентилей сильно отличаются от характеристик транзисторов (не в последнюю очередь по величине запаса по напряжению, доступному в типичной схеме), и это приводит к характерному звуку. Усилители для таких приложений обычно сохраняют схемы тональных сигналов и фильтров, которые в значительной степени исчезли из современных Hi-Fi продуктов. В частности, усилители для гитар могут также включать в себя ряд функций «эффектов».

Истоки усиления электрогитары

Электрогитара родом из Рикенбакера в 1930-х годах, но ее современная форма была популяризирована Крыло и Гибсон (особенно Fender Telecaster (1951) & Stratocaster (1954) и Гибсон Лес Пол (1952) в течение 1950-х гг. Раннее гитарные усилители вероятно, звуковые усилители, сделанные для других целей и введенные в эксплуатацию, но электрогитара и ее усилитель быстро зажили собственной жизнью при поддержке специализированных производителей.

Гитарный комбо-усилитель, вид сзади. Видны две стеклянные выходные лампы 6L6, шесть меньших ламп предусилителя 12AX7 в металлических держателях трубок, а также силовой трансформатор и выходной трансформатор.

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, при этом конденсаторы источника питания относительно небольшого размера создают характерный «провал» в моменты пиковой выходной мощности и потребляемой мощности и 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 таким образом, чтобы выдерживать множество 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 меньших 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 же EL34 но иногда KT88, 6550, или маломощный EL84 в Ультра-линейный связь. Выходному каскаду предшествует каскад усиления напряжения (пентод или сдвоенный триод) и фазоделитель (сдвоенный триод). Используются двойные триоды с двумя одинаковыми секциями в одной огибающей, как правило, новальные типы. 12AT7, 12AU7, или же 12AX7 или эквиваленты, реже восьмеричный 6СН7.

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 подводные телефонные кабели. Вскоре последовали радиоприложения, в которых клапаны использовались как для аудио (AF), так и для радио (RF) схем. (РФ выходит за рамки данной статьи, см. ламповый усилитель ).

Одним из первых применений звукозаписи и электронного воспроизведения примерно в 1920-х годах было их использование во многих кинотеатрах, оборудованных для демонстрации новых фильмов.звукозаписи '. Звуковые системы для кинотеатров этого периода в основном поставлялись компанией Westrex, связанной с компанией Western Electric, поставщиком телекоммуникационных услуг, которые также были производителями лампы DHT 300B, которая сегодня является центральной в текущем производстве DH-SET. аудиофил усиление.

Усилители в этот период обычно использовались Dпрямо ЧАСсъеденные пробирки в классе A SоднократныйEnded Ткругосветка. 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 искажения в значительной степени представляют собой относительно неприемлемую вторую гармонику, 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 негативный отзыв в двухтактной топологии обеспечила большую мощность и линейность, особенно после публикации в 1947 г. Усилитель Williamson, которые установили стандарт (и доминирующую топологию) для того, что должно было следовать.

Широкое распространение двухтактных трансформаторов позволило уменьшить (и, следовательно, дешевле) трансформаторы,^{[нужна цитата ]} в сочетании с большей мощностью (обычно от 10 до 20 Вт) для обработки пиков. В высокая точность промышленность родилась.

Другие разработки включали (среди прочего):

введение серии усилителей "Point One" (в 1945 г.) УТЕЧКА в Великобритании, которая впервые установила стандарт производительности 0,1% THD
то Ультра-линейный выходной каскад (двухтактный выходной трансформатор с ответвлениями, обеспечивающий промежуточную мощность между триодами и пентодами, с меньшими искажениями, чем любой из них) был создан Алан Блюмлейн в 1937 году в Великобритании, но популяризовался после публикации статьи Дэвид Хафлер 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

Концептуальная схема усилителя мощности с фазоинвертором с разделенной нагрузкой и двухтактным пентодом EL34

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 изменения.

Последнее поколение электрических ламп, типичным примером которого является KT66, EL34 и KT88, представляют собой вершину технологий и качества продукции.^{[нужна цитата ]} В ламповых усилителях, произведенных с тех пор, 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 лампы в подавляющем большинстве изменились с восьмеричных базовых ламп, в частности, выбранная аудиолампочка, 6СН7 семья, в меньшую и более дешевую новальную базу ECC81, ECC82, ECC83 (Великобритания, в США - 12AX7,12AT7 и т. Д.). Новальная база меньшей степени EL84 Пентод мощности широко использовался в менее дорогих 10-ваттных сверхлинейных усилителях мощности, которые все еще имели высокую точность воспроизведения.

Производители коммерческих трубок разработали конструкции на основе своих собственных продуктов, в первую очередь Маллард 5-10 схема. Этот дизайн и Williamson были широко реализованы и имитированы, с указанием автора или без него.

Автомобильные усилители

Радиоприемники и усилители Valve использовались в автомобили пока они не были вытеснены транзисторный радио. Основным преимуществом транзисторов было снижение напряжения, обеспечиваемого автомобильным аккумулятором. Ранние радиостанции 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, потому что лампочка усилителя мощности на 12 В не была практичной. Для этого и других применений транзисторы меньше, дешевле, долговечнее, потребляют меньше энергии, меньше нагреваются и не требуют нагрева.

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 плохих технических характеристик ранних граммофонов, отсутствия стандартизированных эквалайзеров, плохих компонентов и аксессуаров (включая громкоговорители) предусилители исторически содержали обширные и очень гибкие выравнивание и тон и фильтр схемы, предназначенные для регулировки частотный отклик усилителя и, следовательно, 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 ламп, а не транзисторов; это просто звук, который изначально ассоциировался с усилителями, построенными с использованием ламп, просто потому, что это было доступно 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 (обратная связь, которая могла быть применена, 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 высоких гармоник, чем в схемах с клапаном.

Факторы, относящиеся к арматурному оборудованию, не разработанному в соответствии со стандартами 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 бюджетной технике.

Известные исторические образцы

Усилитель мощности Quad II

В дополнение к ряду обычных ламповых усилителей были изготовлены некоторые усилители, которые до сих пор высоко ценятся. Среди наиболее известных:

Техническая информация о усилителе звука Valve

При проектировании и различных подходах к конструкции использовались различные базовые схемы.

Смотрите также

внешняя ссылка

Схема Небес - Бесплатный архив схем винтажных гитарных усилителей и схем эффектов.
Аудио схема - Практически полный список производителей, комплектов для самостоятельной сборки, материалов и деталей, а также разделы «Как они работают» по ламповым усилителям.
Мартин Колломс (3 января 1998 г.). «Будущее без обратной связи? (Подробное обсуждение ограничений NFB как панацеи)». stereophile.com.

[1] [1]

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

[1]

[2]