Лампови усилватели: характеристики и принцип на работа

Много от нас са чували за "тръбния звук" и са се чудили защо меломаните от цял ​​свят в днешно време предпочитат да слушат музика с тях.

Какви са характеристиките на тези устройства, какви са техните предимства и недостатъци?

Днес ще говорим за това как да изберем правилно качествен лампов усилвател.

Усилвател с вакуумна лампа се използва за увеличаване на мощностните характеристики на променливи електрически сигнали с помощта на радиолампи.

Радиолампи, подобно на много други електронни елементи, имат много богата история. През годините от създаването им до наши дни е имало голяма еволюция на технологиите. Всичко започна в самото начало на 20-ти век, а упадъкът на така наречената "ера на тръби" падна през 60-те години, тогава най-новата разработка видя светлината и скоро по-модерни и по-евтини транзистори започнаха да завладяват радиопазара навсякъде.

Първият тип лампи, проектирани специално за усилватели, бяха триоди. Числото три в името им се появи с причина - това е броят на активните изходи, които имат. Принципът на работа на елементите е много прост: между катода и анода на радиотръбата се свързва последователно източник на електрически ток и се прави първоначалната намотка на трансформатора, а акустиката вече ще бъде свързана към вторичната един след него. Звукова вълна се прилага към решетката на радиотръбата, в момента, когато напрежението се подаде към резисторите, поток от електрони преминава между анода и катода. Решетката, поставена между тях, извежда този поток и съответно променя посоката, нивото и мощността на входния сигнал.

По време на работата на триоди в различни области възникна необходимост от подобряване на техните технически и експлоатационни характеристики. По-специално, един от тях беше пропускателната способност, чиито параметри значително ограничаваха възможната честота на работа на радиолампи. За да решат този проблем, инженерите създадоха тетроди - радиотръби, които имаха четири електрода вътре в структурата си, като четвъртият беше използвана екранираща решетка, вмъкната между анода и основната контролна решетка.

Това напълно удовлетвори разработчиците по това време, основната им цел беше да създадат устройство, което да позволи на приемниците да работят в късовълновия честотен диапазон. Учените обаче продължиха да работят върху оборудването, използваха абсолютно същия подход - тоест добавиха още една, пета, мрежа към работната структура на радиотръбата и я поставиха между анода и екраниращата мрежа. Това беше необходимо, за да се потуши обратното движение на електроните в посока от анода към самата решетка. Благодарение на въвеждането на този допълнителен елемент, процесът беше спрян, като по този начин изходните параметри на лампата станаха по-линейни и мощността се увеличи. Така се появиха пентодите. Те бяха използвани в бъдеще.

Преди да говорим за предимствата и недостатъците на ламповите усилватели, си струва да се спрем по-подробно на митовете и погрешните схващания, които съществуват сред любителите на музиката.Не е тайна, че много любители на висококачествена музика се съмняват и са много недоверчиви към подобни устройства.

Ламповите усилватели са крехки.

Всъщност подобно твърдение абсолютно не се потвърждава по никакъв начин. В крайна сметка няма да използвате магнетофон от 60-те години на миналия век, а висококачествено модерно оборудване, при създаването на което инженерите обръщат специално внимание на надеждността на структурните възли. Всички елементи, използвани за създаване на усилватели, преминават най-строгия подбор и са предназначени за активна работа в продължение на 10-15 хиляди часа и ако ги използвате без фанатизъм, тогава такова оборудване ще продължи почти вечно.

Лампата има твърде малко бас.

Както се казва, това беше отдавна и не е вярно. Времената, когато производителите са пестели от трансформатори, отдавна са отминали, съвременните производители използват само висококачествено желязо и високотехнологични подходи за композиране на своите продукти.

Лампите могат да променят звука.

Тук сме съгласни за много неща. Да, радиолампите имат собствен тон на гласа, така че разработчикът, когато ги прави, трябва да има много опит с подобни проекти и познания за принципите на тяхната работа. Уверяваме ви, че в качествен резистор ще бъде доста трудно да се улови една или друга тоналност.

Цената на тръбния приемник е сравнима с тази на автомобил.

Това не е съвсем вярно, тъй като много зависи от производителя: колкото по-внимателно и стриктно се захваща с създаването на своя усилвател, толкова по-висока ще бъде цената на продукта.

Ламповите усилватели имат много предимства, някои факти говорят в полза на такова оборудване.

• Относителна простота на дизайна... Принципът на работа на тези устройства е много по-прост от този на моделите от инверторен тип, съответно възможността за ремонт и цената му в този случай са много по-изгодни.
• Уникално възпроизвеждане на звукблагодарение на редица аудио ефекти, включително голям динамичен обхват, подобрени плавни преходи и приятен овърдрайв.
• Съпротивление на късо съединение под въздействието на температурни колебания.
• Без съскане типичен за полупроводниковите усилватели.
• Стилен дизайн, благодарение на което всеки усилвател ще се впише хармонично в различни интериори.

Не може обаче да се каже, че ламповият усилвател е фокусът на някои предимства. Лампите също имат своите недостатъци:

• впечатляващи размери и солидно тегло, тъй като лампите са много по-големи от транзисторите;
• високо ниво на шум по време на работа на оборудването;
• за да достигне оптималния работен режим на възпроизвеждане на звук, лампата се нуждае от известно време за предварително загряване;
• повишен изходен импеданс, този фактор до известна степен ограничава обхвата на използване на акустични системи, с които ламповите усилватели могат да се комбинират;
• по-малко, в сравнение с полупроводниковите усилватели, линейност;
• повишено генериране на топлина;
• висока консумация на енергия;
• Ефективността не надвишава 10%.

Независимо от това, уникалното звуково оцветяване, получено с използването на такова оборудване, до голяма степен компенсира всички горепосочени недостатъци.

Да се ​​върнем към историята на ламповите усилватели. Всички горепосочени типове структури под една или друга форма са намерили своето приложение в съвременното аудио оборудване. В продължение на много години аудио инженерите търсят начини да ги използват и много бързо стигат до разбирането, че участъкът за включване на екраниращата решетка на пентода в работната верига на усилвателя е точно инструментът, който може радикално да промени естеството на неговата работа .

Когато решетката е свързана към катода, се получава типичен пентоден режим, но ако го превключите на анода, тогава този пентод ще работи като триод... Благодарение на този подход стана възможно комбинирането на два вида усилватели в един дизайн с възможност за промяна на опциите за режим на работа.

В средата на миналия век американските инженери направиха предложение за свързване на тази мрежа по принципно нов начин, като я докараха до междинните кранове на намотката на изходния трансформатор.

И така, с режимите на радиолампи всъщност се случи същото, както преди с класовете усилватели, когато връзката на категории A и B послужи като тласък за създаването на комбиниран клас от тип AB, който комбинира най-добрите аспекти на двата предишни.

В зависимост от схемата на работа на устройството се разграничават усилватели с еднопосочни и push-pull тръби.

Единичните дизайни се считат за по-напреднали по отношение на качеството на възпроизвеждане на звук. Проста схема, минимален брой усилвателни елементи, т.е. тръби, и къс път на сигнала осигуряват най-високо качество на звука.

Недостатъкът обаче е намалената изходна мощност, която е в диапазона от 15 kW. Това прави ограничението по отношение на избора на акустика доста строго, усилвателите се комбинират само с високочувствително оборудване, което се предлага в системите за високоговорители тип рупор, както и в няколко класически модела като Tannoy, Audio Note, Klipsch.

В сравнение с еднофазните push-pull усилватели звучат малко по-грубо. Тяхната мощност обаче е много по-висока, което прави възможно съвместната работа с голям брой съвременни високоговорители.

По принцип потребителите предпочитат японски и руски лампови усилватели. Най-добре закупените модели изглеждат така.

Audio Note Ongaku има следните характеристики:

• интегриран стерео тръба механизъм;
• мощност на канал - 18 W;
• клас А.

Според отзивите на потребителите, този японски резистор се счита за един от най-добрите на пазара днес... От недостатъците се отбелязва само високата му цена, цената на усилвателя започва от 500 хиляди рубли.

Magnat MA 600 има следните предимства:

• интегрален механизъм за стерео тръба;
• мощност на канал - 70 W;
• наличието на фонофон;
• съотношение сигнал/шум в рамките на 98 dB;
• управление от дистанционното управление.

McIntosh MC275 включва следните опции:

• тръбен резистор;
• мощност на канал - 75 W;
• ниво на сигнал/шум - 100 dB;
• степен на хармонично изкривяване - 0,5%.

Днес индустрията предлага разнообразие от тръбни устройства, в продажба могат да се намерят безтрансформаторни и хибридни модели, трипосочни и двупосочни, нисковолтови, нискочестотни модели, предназначени за домашна и професионална употреба.

За да намерите оптималния лампов усилвател за вашите високоговорители, трябва да обърнете внимание на определени фактори.

За решаване на проблемите, пред които е изправен ламповият резистор, подходящ параметър на мощността би бил ниво от 35 W, въпреки че много любители на музиката приветстват само увеличение на параметъра до 50 W.

Оптималният диапазон се счита за от 20 до 20 000 Hz, тъй като е характерен за човешкия слух. Днес почти всички лампови устройства на пазара имат точно такива параметри, в Hi-End сектора не е лесно да се намери оборудване, което не би достигнало тези стойности, въпреки това, когато купувате тръбен усилвател, не забравяйте да проверите в кой честотен диапазон може да звучи....

Параметрите на хармоничните изкривявания са от основно значение при избора на устройство. Желателно така че стойността на параметъра да не надвишава 0,6% и най-общо казано, колкото по-ниска е тази стойност, толкова по-качествен звук ще получите на изхода.

Разбира се, цената на такива висококачествени продукти става несравнимо по-висока в сравнение с моделите на конкурентите, но за много любители на музиката цената често е второстепенен въпрос.

Повечето приемници поддържат съотношение сигнал/шум в рамките на 90 dB, се счита, че колкото по-голям е този параметър, толкова по-добре работи системата... Някои производители дори дават съотношения, при които сигналът се отнася към шума със съотношение 100.

Това е важен показател, но все пак второстепенен, можете да му обърнете внимание само ако ако за всички горепосочени показатели има други равни параметри.

И, разбира се, при закупуване на лампово оборудване някои субективни фактори играят важна роля, например дизайн, качество на изработка, както и ергономичност и ниво на възпроизвеждане на звук. В този случай купувачите правят избор въз основа на личните си предпочитания.

Когато избирате параметрите на изходната мощност, не забравяйте да вземете предвид размерите на помещението. Например в стая от 15 кв. m ще има повече от достатъчно мощностни характеристики от 30-50 W, но по-просторни зали, особено ако планирате да използвате усилвател с чифт високоговорители, имате нужда от техника, при която мощността е 80 W.

За да конфигурирате тръбния усилвател, трябва да закупите специален измервателен уред - мултицет, а ако настройвате професионално оборудване, тогава трябва допълнително да закупите осцилоскоп, както и генератор на аудио честота.

Трябва да започнете да настройвате оборудването, като зададете параметрите на напрежението на катодите на двойния триод, то трябва да бъде настроено в рамките на 1,3-1,5V. Токът в участъка на изхода на тетрода на лъча трябва да бъде в коридора от 60 до 65 mA.

Всички други резистори, изброени в диаграмата, могат да бъдат взети от всякакъв тип, но е по-добре да се даде предпочитание на моделите C2-14.

Точно както в предусилвателя, разделителният кондензатор C3 се счита за базов компонент, ако не е под ръка, тогава можете да вземете съветски филмови кондензатори K73-16 или K40U-9, въпреки че са малко по-лоши от вносните. За правилна работа на цялата верига данните се избират с минимален ток на утечка.

Как да направите тръбен усилвател със собствените си ръце, вижте по-долу.