Wzmacniacze lampowe: cechy i zasada działania

Wielu z nas słyszało o „dźwięku lampowym” i zastanawiało się, dlaczego melomani z całego świata wolą dziś słuchać z nimi muzyki.

Jakie są cechy tych urządzeń, jakie są ich zalety i wady?

Dziś porozmawiamy o tym, jak wybrać odpowiedni wzmacniacz lampowy.

Wzmacniacz lampowy służy do zwiększenia charakterystyki mocy zmiennych sygnałów elektrycznych za pomocą lamp radiowych.

Lampy radiowe, jak wiele innych elementów elektronicznych, mają bardzo bogatą historię. Na przestrzeni lat od ich powstania do dnia dzisiejszego nastąpiła poważna ewolucja technologii. Wszystko zaczęło się na samym początku XX wieku, a schyłek tak zwanej „ery lamp” przypadł na lata 60-te, wtedy właśnie najnowsze osiągnięcie ujrzało światło dzienne, a wkrótce zaczęły podbijać bardziej nowoczesne i tańsze tranzystory rynek radiowy na całym świecie.

Pierwszym rodzajem lamp zaprojektowanym specjalnie dla wzmacniaczy były triody. Cyfra trzy w ich nazwie pojawiła się nie bez powodu - tyle posiada aktywnych wyjść. Zasada działania elementów jest bardzo prosta: między katodą a anodą lampy radiowej połączone jest szeregowo źródło prądu elektrycznego i wykonuje się początkowe uzwojenie transformatora, a akustyka będzie już podłączona do wtórnego jeden po nim. Fala dźwiękowa jest przyłożona do siatki lampy radiowej, w momencie przyłożenia napięcia do rezystorów strumień elektronów przechodzi między anodą a katodą. Umieszczona pomiędzy nimi siatka wyprowadza ten strumień i odpowiednio zmienia kierunek, poziom i moc sygnału wejściowego.

Podczas pracy triod w różnych dziedzinach zaistniała potrzeba poprawy ich właściwości technicznych i użytkowych. W szczególności jednym z nich była przepustowość, której parametry znacznie ograniczały możliwą częstotliwość pracy lamp radiowych. Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie stworzyli tetrody - lampy radiowe, które miały w swojej strukturze cztery elektrody, ponieważ w czwartej zastosowano siatkę ekranującą wsuniętą między anodę a główną siatkę sterującą.

To całkowicie usatysfakcjonowało ówczesnych programistów, ich głównym celem było stworzenie urządzenia, które umożliwiłoby odbiornikom pracę w zakresie częstotliwości fal krótkich. Jednak naukowcy nadal pracowali nad sprzętem, zastosowali dokładnie to samo podejście - to znaczy dodali kolejną, piątą siatkę do struktury roboczej lampy radiowej i umieścili ją między anodą a siatką ekranującą. Było to konieczne, aby wygasić ruch wsteczny elektronów w kierunku od anody do samej siatki. Dzięki wprowadzeniu tego dodatkowego elementu proces został zawieszony, dzięki czemu parametry wyjściowe lampy stały się bardziej liniowe, a moc zwiększona. Tak powstały pentody. Były używane w przyszłości.

Zanim zaczniemy mówić o zaletach i wadach wzmacniaczy lampowych, warto bardziej szczegółowo przyjrzeć się mitom i błędnym wyobrażeniom, które istnieją wśród melomanów.Nie jest tajemnicą, że wielu miłośników wysokiej jakości muzyki ma wątpliwości i bardzo nieufnie podchodzi do takich urządzeń.

Wzmacniacze lampowe są kruche.

W rzeczywistości takie stwierdzenie absolutnie nie zostało w żaden sposób potwierdzone. W końcu nie użyjesz magnetofonu z lat 60. ubiegłego wieku, ale wysokiej jakości nowoczesnego sprzętu, przy tworzeniu którego inżynierowie zwracają szczególną uwagę na niezawodność jednostek konstrukcyjnych. Wszystkie elementy użyte do stworzenia wzmacniaczy przechodzą najbardziej rygorystyczną selekcję i są przeznaczone do aktywnej pracy przez 10-15 tysięcy godzin, a jeśli użyjesz ich bez fanatyzmu, taki sprzęt będzie trwał prawie na zawsze.

Tuba ma za mało basu.

Jak mówią, to było dawno temu i nieprawda. Czasy, w których producenci oszczędzali na transformatorach już dawno minęły, współcześni producenci stosują tylko wysokiej jakości żelazo i nowoczesne podejście do komponowania swoich produktów.

Lampy mogą zmieniać dźwięk.

W wielu sprawach zgadzamy się tutaj. Tak, lampy radiowe mają swój własny ton głosu, więc twórca przy ich wykonaniu musi mieć duże doświadczenie z takimi konstrukcjami i znajomość zasad ich działania. Zapewniamy, że w wysokiej jakości rezystorze uchwycenie takiej lub innej tonacji będzie dość trudne.

Cena odbiornika lampowego jest porównywalna z ceną samochodu.

To nie do końca prawda, ponieważ wiele zależy od producenta: im ostrożniej i skrupulatnie przystąpi do tworzenia swojego wzmacniacza, tym wyższy będzie koszt produktu.

Wzmacniacze lampowe mają wiele zalet, za takim sprzętem przemawiają pewne fakty.

• Względna prostota projektu... Zasada działania tych urządzeń jest znacznie prostsza niż w przypadku modeli typu inwerterowego, w tym przypadku możliwość naprawy i jej koszt jest znacznie bardziej opłacalna.
• Unikalna reprodukcja dźwiękuze względu na szereg efektów dźwiękowych, w tym duży zakres dynamiki, zwiększone płynne przejścia i przyjemne przesterowanie.
• Odporność na zwarcie pod wpływem wahań temperatury.
• Bez syku typowy dla wzmacniaczy półprzewodnikowych.
• Stylowy design, dzięki czemu każdy wzmacniacz harmonijnie wpasuje się w różnorodne wnętrza.

Nie można jednak powiedzieć, że na wzmacniaczu lampowym skupiają się pewne zalety. Lampy mają też swoje wady:

• imponujące wymiary i solidna waga, ponieważ lampy są znacznie większe niż tranzystory;
• wysoki poziom hałasu podczas pracy sprzętu;
• aby osiągnąć optymalny tryb pracy odtwarzania dźwięku, lampa potrzebuje trochę czasu na wstępne podgrzanie;
• zwiększona impedancja wyjściowa, czynnik ten w pewnym stopniu ogranicza zakres stosowania systemów akustycznych, z którymi można łączyć wzmacniacze lampowe;
• mniej, w porównaniu ze wzmacniaczami półprzewodnikowymi, liniowość;
• zwiększone wytwarzanie ciepła;
• wysokie zużycie energii;
• Wydajność nie przekracza 10%.

Niemniej jednak unikalna barwa dźwięku uzyskana przy użyciu takiego sprzętu w dużej mierze rekompensuje wszystkie powyższe wady.

Wróćmy do historii wzmacniaczy lampowych. Wszystkie powyższe typy struktur w takiej czy innej formie znalazły zastosowanie w nowoczesnym sprzęcie audio. Inżynierowie audio od wielu lat szukali sposobów ich wykorzystania i bardzo szybko doszli do wniosku, że sekcja wbudowania siatki ekranującej pentody w obwód pracy wzmacniacza jest właśnie instrumentem, który może radykalnie zmienić charakter jego działania .

Gdy siatka jest podłączona do katody, uzyskuje się typowy reżim pentodowy, ale jeśli przełączysz go na anodę, to ta pentoda będzie działała jako trioda... Dzięki takiemu podejściu stało się możliwe połączenie dwóch typów wzmacniaczy w jednej konstrukcji z możliwością zmiany opcji trybu pracy.

W połowie ubiegłego wieku amerykańscy inżynierowie przedstawili propozycję połączenia tej sieci w zupełnie nowy sposób, doprowadzając ją do pośrednich odczepów uzwojenia transformatora wyjściowego.

Tak więc z trybami lamp radiowych w rzeczywistości stało się to samo, co wcześniej z klasami wzmacniaczy, kiedy połączenie kategorii A i B posłużyło jako impuls do stworzenia połączonej klasy typu AB, która łączyła najlepsze aspekty obu poprzednich.

W zależności od schematu działania urządzenia rozróżnia się wzmacniacze lampowe typu single-ended i push-pull.

Konstrukcje single-ended są uważane za bardziej zaawansowane pod względem jakości dźwięku. Prosty układ, minimalna liczba elementów wzmacniających, czyli lamp, oraz krótka ścieżka sygnału zapewniają dźwięk najwyższej jakości.

Jednak wadą jest zmniejszona moc wyjściowa, która mieści się w zakresie 15 kW. Sprawia to, że ograniczenia w doborze akustyki są dość surowe, wzmacniacze łączy się tylko z bardzo czułym sprzętem, który jest dostępny w głośnikach tubowych, a także w kilku klasycznych modelach, takich jak Tannoy, Audio Note, Klipsch.

W porównaniu ze wzmacniaczami typu single-ended push-pull brzmią nieco ostrzej. Ich moc jest jednak znacznie wyższa, co umożliwia współpracę z dużą liczbą nowoczesnych systemów głośnikowych.

Zasadniczo użytkownicy preferują japońskie i rosyjskie wzmacniacze lampowe. Tak wyglądają najlepiej zakupione modele.

Audio Note Ongaku ma następujące cechy:

• zintegrowany mechanizm lamp stereo;
• moc na kanał - 18 W;
• klasa A.

Według opinii użytkowników, ten japoński rezystor jest obecnie uważany za jeden z najlepszych na rynku... Z niedociągnięć odnotowuje się tylko jego wysoki koszt, cena wzmacniacza zaczyna się od 500 tysięcy rubli.

Magnat MA 600 ma następujące zalety:

• zintegrowany mechanizm lamp stereo;
• moc na kanał - 70 W;
• obecność przedwzmacniacza gramofonowego;
• stosunek sygnału do szumu w granicach 98 dB;
• sterowanie z pilota.

McIntosh MC275 zawiera następujące opcje:

• rezystor lampowy;
• moc na kanał - 75 W;
• poziom sygnału / szumu - 100 dB;
• współczynnik zniekształceń harmonicznych - 0,5%.

Dziś przemysł oferuje wiele urządzeń typu lampowego, modele beztransformatorowe i hybrydowe, w sprzedaży można znaleźć modele trójdrożne i dwudrożne, niskonapięciowe, niskoczęstotliwościowe przeznaczone do użytku domowego i profesjonalnego.

Aby znaleźć optymalny wzmacniacz lampowy do swoich głośników, musisz zwrócić uwagę na pewne czynniki.

Do rozwiązania problemów, z jakimi boryka się lampowy rezystor, odpowiednim parametrem mocy byłby poziom 35 W, choć wielu melomanów z zadowoleniem przyjmuje podwyższenie tego parametru do 50 W.

Za optymalny uważa się zakres od 20 do 20 000 Hz, ponieważ jest on charakterystyczny dla ludzkiego słuchu. Dziś prawie wszystkie urządzenia lampowe na rynku mają dokładnie takie parametry, w sektorze Hi-End nie jest łatwo znaleźć sprzęt, który nie osiągnąłby tych wartości, jednak kupując wzmacniacz lampowy koniecznie sprawdź w jakim zakresie częstotliwości to może brzmieć...

Podstawowe znaczenie przy wyborze urządzenia mają parametry zniekształceń harmonicznych. Pożądany aby wartość parametru nie przekraczała 0,6%, a generalnie im niższa jest ta wartość, tym wyższą jakość dźwięku otrzymasz na wyjściu.

Oczywiście cena tak wysokiej jakości produktów staje się nieporównywalnie wyższa w porównaniu z modelami konkurencji, ale dla wielu melomanów koszt to często kwestia drugorzędna.

Większość odbiorników utrzymuje stosunek sygnału do szumu w granicach 90 dBuważa się, że im większy ten parametr, tym lepiej działa system... Niektórzy producenci podają nawet współczynniki, w których sygnał odnosi się do szumu w stosunku 100.

Jest to ważny wskaźnik, ale nadal drugorzędny, można na niego zwrócić uwagę tylko wtedy, gdy jeśli dla wszystkich powyższych wskaźników istnieją inne równe parametry.

I oczywiście przy zakupie sprzętu lampowego ważną rolę odgrywają pewne subiektywne czynniki, na przykład design, jakość wykonania, a także ergonomia i poziom reprodukcji dźwięku. W takim przypadku kupujący dokonują wyboru na podstawie swoich osobistych preferencji.

Wybierając parametry mocy wyjściowej należy wziąć pod uwagę wymiary pomieszczenia. Na przykład w pokoju o powierzchni 15 m2. m będzie więcej niż wystarczająca charakterystyka mocy 30-50 watów, ale bardziej przestronne sale, zwłaszcza jeśli planujesz użyć wzmacniacza z parą głośników, potrzebujesz techniki, w której moc wynosi 80 watów.

Aby skonfigurować wzmacniacz lampowy, musisz zaopatrzyć się w specjalny miernik - multimetr, a jeśli konfigurujesz profesjonalny sprzęt, powinieneś dodatkowo kupić oscyloskop, a także generator częstotliwości audio.

Konfigurację sprzętu należy rozpocząć od ustawienia parametrów napięcia na katodach podwójnej triody, powinno ono być ustawione w granicach 1,3-1,5V. Prąd w sekcji wyjściowej tetrody strumieniowej powinien wynosić na korytarzu od 60 do 65 mA.

Wszystkie inne rezystory wymienione na schemacie można pobrać dowolnego typu, ale lepiej jest dać pierwszeństwo modelom C2-14.

Podobnie jak w przedwzmacniaczu, kondensator separujący C3 jest uważany za element podstawowy, jeśli nie ma go pod ręką, możesz wziąć radzieckie kondensatory foliowe K73-16 lub K40U-9, chociaż są nieco gorsze niż importowane. Aby zapewnić prawidłowe działanie całego obwodu, dane są wybierane z minimalnym prądem upływu.

Jak zrobić wzmacniacz lampowy własnymi rękami, patrz poniżej.