Лампови / Транзисторни усилватели
Превод и адаптация Алекс https://sites.google.com/site/hifiaudiobg/
Източник http://education.lenardaudio.com/en/14_valve_amps_7.html
Всъщност темата е по-обширна и не става въпрос само за усилватели. За да се осъзнае същностната разлика между звученето на лампи и транзистори, не е достатъчно да се изхожда от гледна точка само на устройството на усилвателя. Разбирането на разликите в звука, не може да се обоснове адекватно, без разбиране на общото по между им - говорителя. Ако за товар сложим безиндуктивен резистор, и лампов и транзисторен усилвател ще се държат еднакво. Различията се проявяват тогава, когато за товар имаме говорител.
И така - транзисторните усилватели имат по-високи технически спецификации, в сравнение с ламповите. Но когато, за първи път, са въведени транзисторните усилватели, се забелязва, че те звучат плоско и безжизнено спрямо ламповите. Също така транзисторен усилвател, трябва да бъде два и повече пъти по мощен, за да звучи, също толкова силно като лампов - защо?
Вероятно най-противоречивата и погрешно разбрана функция в ламповите и транзисторните усилватели е отрицателната обратна връзка (ООВ). Недоразуменията се случват, когато техническите функции са вплетени в рамките на морални правила. Един прост пример - да вярваш, че превозните средства с ляв волан са правилни, а с десен волан са грешни. Ето защо трябва да се наложи закон, за да се принудят страните, които карат от грешната страна на пътя, да се обърнат.
Почти изцяло академичната среда заявява, че отрицателната обратна връзка е правилна, и е грешно да липсва. Затова ООВ е била наложена в ламповите усилватели, въпреки че не е била задължителна, за да функционират.
Транзисторни усилватели.
Отрицателната обратна връзка е съществена функция на конвенционалните транзисторните усилватели и те не могат да функционират без нея.
Транзисторния усилвател има два входа описани като "сравнител". Неинвертиращия "+" вход е свързан със входния сигнал. Инвертиращият "-" вход е свързан към изхода на усилвателя чрез R1 (отрицателна обратна връзка). Сигнала на двата входа се сравнява, така че изходния сигнал на усилвателя да съвпада с входния.
Усилването на транзисторния усилвател се определя от съотношението на R1 и R2. Всичко (включително говорители) свързано към изхода няма никакъв ефект върху усилването. Няма разлика в усилването независимо дали има товар или не или дали има какъвто и да било товар. Изходното напрежение ще бъде резултат от съотношението на R1 и R2. Ако окъсим изхода с отверка, транзисторния усилвател ще се опита да осигури правилното изходно напрежение, което е функция на R1 И R2. Ако защитата от късо съединение не сработи достатъчно бързо, усилвателя ще се разруши.
Нулев изходен импеданс. Транзисторния усилвател дава вид на
високоговорителя (товара), че той е късо съединение от другата страна.
Всеки електричен сигнал, който се прилага външно към изхода на
усилвателя, се подава обратно (обратна връзка) чрез R1 към инвертиращия
вход, който усилва в обратна посока (на 180 градуса) и моментално отменя
(окъсява) сигнала на външния източник.
Звуковата бобина генерира електричество, тъй като се движи в магнитно поле. Максимално електричество (обратно ЕДН - електро движещо напрежение) се генерира, на честотата на основния резонанс Fs. Обратното ЕДН, се подава чрез R1 на инвертиращия вход, който усилва в обратна посока (180 градуса) и моментално окъсява, демпфа (заглушава) резонанса на говорителя. Нулевият изходен импеданс се описва, като 100% дъмпинг фактор.
Импеданс на говорителя. Импеданса е съпротивлението R, което варира в зависимост от честота, и това включва всички конусни говорители. Съпротивлението на звуковата бобина по постоянен ток (DC) на повечето 8 омови говорители е около 6 ома. Повечето конусни говорители, са 8 ома само между 400Hz до 600Hz.
Мощността е обратно пропорционална на импеданса на говорителя.
С транзисторен усилвател, мощността подавана към говорителя е в зависимост от неговия импеданс. Когато се увеличава импеданса на говорителя, мощността пада, и обратно. В горната картинка, импеданса на резонансната е 32 ома, следователно мощността намалява до 25%. Само между 200 и 600Hz говорителя е 8 ома. На 10kHz импеданса е 32 ома и мощността намалява до 25%.
Поради промениящия се импеданс на звуковата бобина, говорителя получава максималната мощност в средните честоти и минимална мощност при бас и високи честоти.
Лампови усилватели. Ламповите усилватели не изискват отрицателна обратна връзка, за да функционират. Основната цел на ООВ е да се поддържа усилването и да се предостави демпфане на говорителя. Само една малка част от отрицателната обратна връзка може да се прилага, преди усилвателя да започне да самоосцилира (самовъзбуждане).
Лампов усилвател без отрицателна обратна връзка *(само за тетродно свързване) ще се опита да осигури постоянен (неизменен по величина) ток на вторичната намотка на изходния трансформатор. Когато импеданса на говорителя се увеличи, то същото прави и изходното напрежение на вторичната на изходния трансфорамтор. Един 8 ома говорител, на резонансната си честота Fs е около 20 до 30 ома. Изходното напрежение от лампов усилвател ще нарастне в опит да поддържа незименен тока през говорителя.
*При тетродното свързване, екраниращите, 2-ри решетки са свързвани с отделен филтриран източик на положително захранващо напрежение (не ултралинейно). Независимо дали изходните лампи са тетроди, лъчеви тетроди или пентоди.
Ако импеданса на говорителя на резонансната честота се увеличи х 4 до 32 ома, изходното напрежение също ще се увеличи х 4 и мощността също ще нарастне х 4. Между 200Hz и 600Hz импеданса на говорителя ще бъде 8 ома, усилването ще бъде нормално. На 10kHz импеданса на говорителя е 32 ома, усилването и мощноста ще се усилят х 4. Също така никакви сигнали от говорителя, като обратно ЕДН, не се подават обратно. Говорителя не е демпфан и му е позволено да резонира свободно. Изходния импеданс на лампов усилвател в тетродно свързване, без обратна връзка е безкрайно. Дъмпинг фактора е 0.
Прилагането на отрицателната обратна връзка на лампов усилвтел намалява изходния импеданс и прилага демпфане на говорителя.
Някой ранни лампови Hi-Fi усилватели са имали 3 позиционен превключвател на задния панел на усилвателя, за да се даде възможност с отрицателната обратна връзка, да бъде настройвано коректно демпфането на говорителя. Независимо в каква степен се прилага отрицателна обратна връзка в лампов усилвател е невъзможно да се постигне нулев изходен импеданс (100% дъмпинг фактор) подобно на транзисторните усилватели.
Сравнение
Ако си представим един говорител, който няма вътрешно реактивно съпротивление и съдържа перфектен 8 ома резистор за целия честотен спектър ще има малка слухова разлика между лампов и транзисторен усилвател. За всички конусни говорители е присъщо високо реактивно съпротивление и импеданса варира в целия честотен спектър (около 400%). За това, защото ламповите и транзисторни усилватели работят по противоположен начин, зависещ от промяната на импеданса, разликите в звученето са силно забележими.
С повечето конусни говорители, транзисторните усилватели изглежда че звучат плоско и безжизнено, басът и високи честоти изглеждат мъртви, като че ли одеало е покрило говорителя.
-Лампов усилвател - мощността е право пропорционална на импеданса на говорителя.
Следователно: мощността расте, когато импеданса на говорителя се увеличава.
-Транзисторни усилватели - мощността е обратно пропорционална на импеданса на говорителя.
Следователно: мощността намалява, когато импеданса на говорителя се увеличава.
Когато слушаме лампов усилвател, баса и високите честоти изглеждат сякаш извират, живи, ясни и детайлни. Ако се даде възможност за сравнение, всяко човешко същество с уши ще чуе разликата и ще изберете лампов усилвател, като предпочитана опция за слушане.
Всеки музикант (китарист или басист), незабавно признава по яркия отговор на ламповия усилвател. Музикалните инструменти-усилватели (Fender, Marshall и др.) останаха с ламповата технология, поради тази причина.
Но някой аудиофилски тонколони, умишлено са проектирани да имат гладка честотна характеристика само с транзисторни усилватели. Средночестотния говорител може да бъде 8 ома, високочестотния - 4 ома, следователно два пъти повече мощоност, ще се отдава във високите честоти.
Когато такива ОТ се захранват от лампов усилвател, високочестотния говорител ще получава 1/2 от мощността в сравнение с 8 омовия средно честотен говорител. Високите честоти ще звучат слабо. Озвучителните тела, които са умишлено проектирани да имат нисък импеданс при високи честоти, за да се получи по-уеднаквена честотна характеристика с транзисторен усилвател, няма да дадат права АЧХ, когато са захранвани от лампов усилвател.
Ултра-линеен усилвател. Екраниращата решетка, действа като модулира усилването на лампата в обратна фаза спрямо анода. Това действа като автоматична отрицателна обратна връзка, която премахва повечето, ако не и всички остатъчни изкривявания, създадени от изходни лампи и изходния трансформатор.
Тази локална обратна връзка, изведена от 50% на първичната на изходния трансформатор към екраниращите решетки, в резултат на говорителя свързан към вторичната образува структура на ултралинейна обратна връзка. Изходния импеданс на вторичната намотка има тенденция да се отразява на импеданса на говорителя. Забележителен резултат, е че това отражение връху импеданса може естествено да поддържа константа мощност на говорителя, над честотния спекър, осигурявайки идеално демпфане, което позволява на говорителя да даде най-приятен музикален сигнал.
Тази фундаментална разлика във физиката между ламповите и транзисторните усилватели, рядко е разбирана или посочвана от мнозинството от самостопровъзгласилите се аудио експерти, меломани рецензенти, учебници, уеб сайтове или форуми...
Въпреди всичко, много хора, обладани от манията за перфектни технически спецификации, влизат във вътрешно противоречие със себе си, като избират да бъдат "прави", вместо да изберат да бъдат щастливи...
Няма коментари:
Публикуване на коментар