Wzmacniacz audio Valve
Wzmacniacz lampowy ( Wielka Brytania ) lub lampowy wzmacniacz audio ( USA ) to wzmacniacz lampowy używany do wzmacniania dźwięku , nagrywania i odtwarzania dźwięku .
Aż do wynalezienia urządzeń półprzewodnikowych , takich jak tranzystor , całe elektroniczne wzmocnienie było wytwarzane przez wzmacniacze lampowe . Podczas gdy urządzenia półprzewodnikowe przeważają obecnie w większości wzmacniaczy audio, wzmacniacze lampowe są nadal używane tam, gdzie ich właściwości słyszalne są uważane za przyjemne, na przykład podczas wykonywania muzyki lub odtwarzania muzyki.
Wzmacnianie instrumentów i wokali
Wzmacniacze lampowe do gitar (oraz w mniejszym stopniu do wokali i innych zastosowań) mają inne cele niż wzmacniacze hi-fi. Celem niekoniecznie jest jak najdokładniejsze odtworzenie dźwięku, ale raczej spełnienie koncepcji muzyka dotyczącej tego, jaki powinien być dźwięk. Na przykład zniekształcenia są prawie powszechnie uważane za niepożądane we wzmacniaczach hi-fi, ale mogą być uważane za pożądaną cechę w działaniu.
Małe obwody sygnałowe są często celowo projektowane tak, aby miały bardzo duże wzmocnienie , kierując sygnał daleko poza liniowy zakres obwodu lampowego, aby celowo generować duże ilości zniekształceń harmonicznych. Charakterystyka zniekształceń i przesterowania lamp jest zupełnie inna niż w przypadku tranzystorów (zwłaszcza wielkość zapasu napięcia dostępnego w typowym obwodzie), co skutkuje charakterystycznym dźwiękiem. Wzmacniacze do takich zastosowań zazwyczaj zachowują obwody tonowe i filtrujące, które w dużej mierze zniknęły z nowoczesnych produktów hi-fi. W szczególności wzmacniacze do gitar mogą również zawierać szereg funkcji „efektów”.
Początki wzmacniania gitary elektrycznej
Gitara elektryczna pochodzi od Rickenbackera w latach trzydziestych XX wieku, ale jej nowoczesną formę spopularyzowali Fender i Gibson (zwłaszcza Fender Telecaster (1951) i Stratocaster (1954) oraz Gibson Les Paul (1952) w latach pięćdziesiątych XX wieku. Najwcześniejsze wzmacniacze gitarowe były prawdopodobnie audio wzmacniacze wykonane do innych celów i wprowadzone do użytku, ale gitara elektryczna i jej wzmocnienie szybko zaczęły żyć własnym życiem, wspierane przez wyspecjalizowanych producentów.
Wzmacniacze gitarowe są często projektowane w taki sposób, aby w razie potrzeby gitarzysta mógł zniekształcać i tworzyć brzmienie bogate w harmoniczne i podteksty. Charakterystyka lampy i obwodu wpływa bezpośrednio na charakter wytwarzanego dźwięku. Nawet zasilacz może wpływać na kształt tonalny, przy czym stosunkowo niewymiarowe kondensatory zasilacza wytwarzają charakterystyczne „zapadnięcie się” w momentach szczytowej mocy wyjściowej i poboru mocy, a następnie odzyskiwania, co często jest uważane za muzycznie wciągające. Ponadto gitarzyści mogą zastosować akustyczne sprzężenie zwrotne, dalej modyfikując wynikowy dźwięk (zwracając uwagę, że sygnał sprzężenia zwrotnego ma niewielkie opóźnienie w stosunku do sygnału oryginalnego).
Wzmacniacze gitarowe są zwykle projektowane tak, aby wytrzymać wiele nadużyć, zarówno elektrycznych, jak i fizycznych (ponieważ gitarzyści często podróżują na koncerty itp.). W dużych systemach wzmacniacz jest oddzielony od obudowy głośnika, ale w mniejszych systemach jest często zintegrowany, tworząc tak zwaną „kombinację”. Ponieważ wzmacniacz zwykle znajduje się na górze zestawu, lampy często zwisają do góry nogami i są skierowane w stronę korpusu obudowy. Można je przytrzymać za pomocą klipsów.
Większość nowoczesnych lampowych wzmacniaczy gitarowych wykorzystuje obwód push-pull klasy AB1 z parą pentod mocy lub tetrod strumieniowych, 6L6 lub EL34 , ale czasami KT88 , 6550 lub EL84 o niższej mocy w połączeniu Ultra-Linear . Stopień wyjściowy poprzedzony jest stopniem wzmacniającym napięcie (pentoda lub podwójna trioda) oraz rozdzielaczem fazy (podwójna trioda). Stosowane są bliźniacze triody z dwiema identycznymi sekcjami w jednej obudowie, zwykle typy noval 12AT7 , 12AU7 lub 12AX7 lub odpowiedniki, rzadziej ósemkowy 6SN7 .
Wzmacniacze do odtwarzania dźwięku
Wczesny rozwój
Najwcześniejsze masowe użycie lampowych wzmacniaczy audio dotyczyło telefonii. Wzmacniacze zaworowe odegrały kluczową rolę w rozwoju dalekosiężnych obwodów telefonicznych i podmorskich kabli telefonicznych . Wkrótce potem pojawiły się zastosowania radiowe, w których zawory były używane zarówno w obwodach audio (AF), jak i radiowych (RF). (RF wykracza poza zakres tego artykułu, patrz wzmacniacz lampowy ).
Jednym z pierwszych zastosowań nagrywania dźwięku i elektronicznego odtwarzania w okolicach lat dwudziestych XX wieku było jego użycie w wielu kinach przygotowujących się do wystawiania nowych „ talkie ”. Systemy dźwiękowe do kin z tego okresu były głównie dostarczane przez firmę „Westrex”, powiązaną z firmą Western Electric, dostawcą usług telekomunikacyjnych, która była również twórcą lampy 300B DHT, która dziś ma kluczowe znaczenie dla obecnej produkcji wzmacniaczy audiofilskich DH- SET .
Wzmacniacze w tym okresie zwykle wykorzystywały lampy ogrzewane bezpośrednio w obwodzie jednobiegunowej triody klasy A. Moc wyjściowa wahała się od kilku watów do około 20 watów dla wyjątkowo mocnego wzmacniacza (nowoczesne wzmacniacze półprzewodnikowe wytwarzają znacznie większą moc). Dziś ten typ obwodów zajmuje niszę, podążając za skrajnymi rozwiązaniami audiofilskiego hi-fi, gdzie jest często określany jako DH-SET.
Przed II wojną światową prawie wszystkie wzmacniacze elektroniczne były triodami używanymi bez sprzężenia zwrotnego. Wrodzona, choć niedoskonała, liniowość lamp pozwala uzyskać akceptowalne zniekształcenia bez korekcji. Zniekształcenia amplitudowe w klasie Stopień triodowy może być mały, jeśli zadba się o to, aby prąd anodowy nie stał się zbyt mały i aby prąd sieciowy nie płynął w żadnym punkcie. W tym przypadku zniekształcenie jest w dużej mierze stosunkowo nie budzącą zastrzeżeń drugą harmoniczną, z procentem ściśle proporcjonalnym do amplitudy wyjściowej. Dodanie skromnego ujemnego sprzężenia zwrotnego jeszcze bardziej poprawia liniowość. Pentody o tym samym rozpraszaniu mocy są w stanie uzyskać wyższą moc wyjściową niż triody, ale zniekształcenia są większe i bardziej niepożądane.
1940 i 1950
W okresie powojennym powszechne przyjęcie ujemnego sprzężenia zwrotnego w topologii przeciwsobnej przyniosło większą moc i liniowość, zwłaszcza po opublikowaniu w 1947 roku wzmacniacza Williamsona , który wyznaczył standard (i dominującą topologię) dla tego, co miało nastąpić.
Powszechne zastosowanie push pull pozwoliło mniejszym (a tym samym tańszym) transformatorom [ potrzebne źródło ] w połączeniu z większą mocą (zwykle 10 do 20 watów) na obsługę szczytów. Narodził się przemysł wysokiej wierności .
Inne zmiany obejmowały (między innymi):
- wprowadzenie serii wzmacniaczy „Point One” (w 1945 r.) przez firmę LEAK w Wielkiej Brytanii, która jako pierwsza wyznaczyła standard wydajności na poziomie 0,1% THD
- ultra -liniowy stopień wyjściowy (transformator wyjściowy przeciwsobny z odczepami zapewniający moc pośrednią między triodami i pentodami, przy niższych zniekształceniach niż obie) został zapoczątkowany przez Alana Blumleina w 1937 r. w Wielkiej Brytanii, ale spopularyzowany po opublikowaniu artykułu Davida Haflera i Keroes w USA w 1951 roku i stała się dominującą topologią podczas powojennej odbudowy produktów konsumenckich
- Producenci dostarczają wysokiej jakości domowe systemy hi-fi stale poszerzającej się publiczności, co ostatecznie doprowadziło do sprzedaży przez Dynaco ponad 300 000 ST-70, co czyni go najpopularniejszym wzmacniaczem hi-fi dowolnego typu na świecie.
Lampowe hi-fi w latach 60
Wzmacnianie zaworów osiągnęło szczyt jako technologia głównego nurtu w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych, kiedy urządzenia i obwody były bardzo rozwinięte. Od tego czasu wprowadzono tylko drobne udoskonalenia.
Ostatnia generacja lamp mocy, typowa dla KT66 , EL34 i KT88 , reprezentuje szczyt technologii i jakości wykonania. [ potrzebne źródło ] Produkowane od tego czasu wzmacniacze lampowe zwykle wykorzystują jedną z tych lamp, które od tamtej pory są w ciągłej produkcji (oprócz KT66). Moc wyjściowa wynosiła zazwyczaj 20 watów, wyjątkowo 35 watów.
Małe lampy sygnałowe w przeważającej mierze zmieniły się z lamp o podstawie ósemkowej, zwłaszcza wybranej lampy audio, rodziny 6SN7 , na mniejszą i tańszą podstawę Noval ECC81 , ECC82 , ECC83 (Wielka Brytania, w USA znana jako 12AX7, 12AT7 itp.). Pentoda mocy noval base EL84 o niższej mocy była szeroko stosowana w tańszych 10-watowych ultraliniowych wzmacniaczach mocy, wciąż o wysokiej wierności.
Komercyjni producenci lamp opracowali projekty w oparciu o własne produkty, w szczególności obwód Mullarda 5-10 . Ten projekt i Williamson były szeroko wdrażane i naśladowane, z uznaniem twórcy lub bez.
Wzmacniacze samochodowe
Radia i wzmacniacze zaworowe były używane w samochodach , dopóki nie zostały wyparte przez radia tranzystorowe . Główną zaletą tranzystorów było odciążanie napięcia dostarczanego przez akumulator samochodowy. Wczesne radia wymagały zasilacza do konwersji napięcia akumulatora na wartość wystarczająco wysoką dla zaworów. Późniejsze radia wykorzystywały specjalne zawory, które zostały zaprojektowane do działania bezpośrednio z zasilania 12 woltów. Te późniejsze radia były konstrukcjami hybrydowymi, które wykorzystywały tranzystory tylko do stopni wyjściowych audio, ponieważ 12-woltowy zawór wzmacniacza mocy nie był praktyczny. W tym i innych zastosowaniach tranzystory są mniejsze, tańsze, trwalsze, zużywają mniej energii, pracują chłodniej i nie wymagają rozgrzewania.
Niektórzy entuzjaści preferują „wzmacniacze lampowe”, więc nadal produkuje się niewielką liczbę zaworowych stereofonicznych samochodów. Producenci to Milbert Amplifiers, Blade, Manley i Sear Sound. Niektóre z nich to konstrukcje hybrydowe z tranzystorami i lampami.
Przedwzmacniacze lampowe
Ze względu na bardzo słabe parametry techniczne wczesnych gramofonów, brak znormalizowanych korektorów, kiepskie komponenty i akcesoria (w tym głośniki), przedwzmacniacze historycznie zawierały rozbudowane i bardzo elastyczne obwody korekcji i tonu oraz filtrów przeznaczone do regulacji pasma przenoszenia wzmacniacza i tak dźwięk wytwarzany przez system.
Przedwzmacniacze lampowe wykorzystują triody lub niskoszumne pentody ( EF86 ). Szum sieciowy z żarników grzejnika jest potencjalnym problemem w stopniach zaworów niskiego poziomu. Nowoczesne wzmacniacze niezmiennie zasilane są z sieci; ponieważ nie ma potrzeby minimalizowania kosztów w drogich wzmacniaczach lampowych, zasilanie grzałki jest często prostowane, a nawet regulowane, aby zredukować szum do absolutnego minimum.
Reprezentatywnym przedwzmacniaczem zaworowym z lat 50. jest seria przedwzmacniaczy Leak „varislope”, która zawierała przełączany filtr dudnienia, przełączany filtr zarysowania z wybieranymi nachyleniami i częstotliwością narożną, płynną regulację tonów wysokich i niskich oraz wybór 4 różnych korekcji gramofonowych (RIAA, orto, RCA, 78).
Dźwięk zaworu
Wzmacniacze z tego okresu i wcześniejsze często mają charakterystyczny dźwięk, który dziś jest nadal powszechnie określany jako „dźwięk lampowy” i „ciepły”. Ten ton nie jest ściśle spowodowany użyciem lamp, a nie tranzystorów; to po prostu dźwięk, który pierwotnie kojarzył się ze wzmacniaczami zbudowanymi na lampach, ponieważ takie były dostępne w tamtym czasie. Pochodzenie tego konkretnego dźwięku jest częściowo spowodowane:
- typowe projekty obwodów tamtych czasów (klasa A lub AB1), w połączeniu z
- proste układy ze stosunkowo niewielkim sprzężeniem zwrotnym, wytwarzające głównie zniekształcenia niskoharmoniczne (sprzężenie zwrotne, które można było zastosować, było ograniczone przesunięciem fazowym w transformatorze wyjściowym);
- stopnie wyjściowe o niskim współczynniku tłumienia (High Z out);
- wykorzystanie bardzo dużych ilości sprzężenia zwrotnego w beztransformatorowych obwodach półprzewodnikowych, co prowadzi do niewielkich zniekształceń, ale ma znacznie większy udział wysokich harmonicznych niż w obwodach zaworowych.
Czynniki istotne dla sprzętu zaworowego, który nie został zaprojektowany zgodnie ze standardami wysokiej wierności:
- dedykowane wzmacniacze gitarowe miały pasmo przenoszenia i zniekształcenia dopasowane do ich przeznaczenia,
- niedowymiarowane i nieregulowane zasilacze we wzmacniaczach, w których pobór mocy różnił się znacznie wraz z chwilową mocą wyjściową (klasa A nie dotyczy, klasy AB1, AB2, B, coraz bardziej),
- kiepskiej jakości transformatory wyjściowe w budżetowych urządzeniach.
Wybitne projekty historyczne
Oprócz szeregu typowych wzmacniaczy lampowych wykonano kilka wzmacniaczy, które do dziś są wysoko cenione. Do najbardziej znanych należą:
- WYCIEK TL/12
- wzmacniacz Williamsona
- Mullarda 5-10
- Quad II
- Dynaco Mark III i Stereo 70
- McIntosha MC275
- Marantza 8B i 9
Informacje techniczne o wzmacniaczu Valve
W projektach iw różnych podejściach do konstrukcji zastosowano różne podstawowe obwody.
Zobacz też
- Wzmacniacze lampowe, Morgan Jones, wydanie trzecie 2003 ISBN 0-7506-5694-8 - o projektowaniu i budowie lampowych wzmacniaczy audio
- Wzmacniacze lampowe, Allegro Verlag, Wiedeń. ISBN 3-901462-00-7 - Zawiera krótkie wprowadzenie, reszta książki to wiele fotografii niektórych wzmacniaczy lampowych.
- Szklany dźwięk. Długo wydawane czasopismo poświęcone konstrukcji wzmacniaczy lampowych, wydawane przez Audio Amateur (TAA) Corp
- Podręcznik projektanta Radiotron , wydanie klasyczne, F Langford-Smith et al. Pierwsza publikacja 1934, poprawiana do 1967 ISBN 0 7506 3635 1 - Kompendium artykułów o znaczeniu historycznym dla ludzi z tej dziedziny
- http://www.stereophile.com/reference/70/ - omówienie ograniczeń NFB w systemach audiofilskich
- [1] - Artykuł teoretyczny na temat projektów OTL.
Linki zewnętrzne
- Schematic Heaven — Darmowe archiwum schematów starych wzmacniaczy gitarowych i schematów efektów.
- Obwód audio - prawie kompletna lista producentów, zestawów do samodzielnego montażu, materiałów i części oraz sekcje „jak one działają” dotyczące wzmacniaczy lampowych.
- Martin Colloms (3 stycznia 1998). „Przyszłość bez informacji zwrotnej? (Szczegółowe omówienie ograniczeń NFB jako panaceum)” . stereophile.com .