Түтік дыбысы - Tube sound - Wikipedia

Ішінде жанып тұрған вакуумдық түтіктер алдын ала дайындық заманауи гитара күшейткішінің бөлімі

Түтік дыбысы (немесе клапанның дыбысы) сипаттама болып табылады дыбыс байланысты вакуумдық түтік күшейткіші (британдық ағылшын тіліндегі клапан күшейткіші), а вакуумдық түтік - негізделген аудио күшейткіш.[1] Алғашында түтік дыбысы болған жоқ, өйткені аудио сигналдардың барлық электронды күшейтуі вакуумдық түтіктермен жасалды және басқа салыстырмалы әдістер белгісіз немесе қолданылмады. Қатты күйдегі күшейткіштерді енгізгеннен кейін транзисторлық дыбыстың логикалық толықтырушысы ретінде түтік дыбысы пайда болды, ол жағымсыз коннотацияға ие болды кроссовердің бұрмалануы ерте транзисторлық күшейткіштерде.[2][3] Дыбыстық сигналдардағы түтікті күшейтудің дыбыстық маңызы аудио-энтузиастар арасында үздіксіз пікірталас тақырыбы болып табылады.[қосымша түсініктеме қажет ][4]

Көптеген электр гитара, электр бас және бірнеше жанрдағы пернетақта ойнатқыштары түтік дыбысын жақсы көреді аспап күшейткіштері немесе күшейткіштер. Түтік күшейткіштерін стерео жүйелер үшін кейбір тыңдаушылар да жақсы көреді.[қосымша түсініктеме қажет ]

Тарих

Коммерциялық енгізілім алдында транзисторлар 1950 жылдары электронды күшейткіштер вакуумдық түтіктерді қолданды (Ұлыбританияда «клапандар» деп аталады). 1960 жылдарға қарай, қатты күй (транзисторлық) күшейту оның өлшемі кішірек, салмағы аз, жылу өндірісі төмен және сенімділігі жақсарғандықтан кең таралған. Түтік күшейткіштері кейбір аудиофилдер мен музыканттар арасында өзінің адал ізбасарларын сақтап қалды. Кейбір түтіктердің дизайны өте жоғары бағаларға ие, ал түтік күшейткіштері қытайлық және ресейлік нарықтар әлемдік саудаға жол ашқаннан бері қайта жандана бастады - бұл елдерде түтік шығару ешқашан сәнден шыққан емес.[қосымша түсініктеме қажет ] Көптеген транзисторларға негізделген аудио күшейткіштер пайдалану MOSFET (метал-оксид-жартылай өткізгіш өрісті транзистор) құрылғылар күш бөлімдер, өйткені олардың бұрмалау қисық түтікке ұқсас.[5]

Музыкалық аспапты күшейту

Кейбір музыканттар[6]артықшылығы бұрмалау электр гитара, бас және басқа аспаптық күшейткіштерге арналған транзисторлар үстіндегі түтіктердің сипаттамалары. Бұл жағдайда әдейі генерациялау (және электр гитараларында жиі айтарлықтай) бұрмалау немесе асыра жіберу мақсаты болып табылады. Бұл терминді арнайы жасалған транзисторлық күшейткіштер немесе сандық түтік дыбысының сипаттамаларын мұқият еліктеуге тырысатын модельдеу құралдары.

Түтік дыбысы көбінесе субъективті түрде «жылу» және «байлық» деп сипатталады, бірақ мұның қайнар көзі еш уақытта келісілмейді. Мүмкін болатын түсініктемелерде сызықты емес кесу туралы немесе құбырдың өзара әрекеттесуінен туындайтын бір жақты конструкциялардағы екінші ретті гармоникалық бұрмаланудың жоғары деңгейі туралы айтылады. индуктивтілік шығыс трансформаторының.

Сондай-ақ оқыңыз: Бұрмалану (гитара) және Гитара әсерлері

Естілетін айырмашылықтар

Түтік күшейткішінің дыбысы ішінара көбінесе күшейту құрылғыларының өзі сияқты транзисторларда қолданылатын топологияларға қатысты құбырлармен қолданылатын тізбек топологиясының функциясы болып табылады. Тізбекті жобалаудан басқа, басқа электронды сипаттамалары сияқты басқа да айырмашылықтар бар триод, тетрод, және пентод сияқты қатты денелі аналогтарымен бірге вакуумдық түтіктер биполярлық транзистор, FET, MOSFET, IGBT және т.с.с. аталған құрылғылардың әр түрлі модельдерінің арасындағы айырмашылықтарды бөлуге болады (мысалы, 6L6 тетродтарындағы EL34). Көп жағдайда тізбектегі топологиялар осы айырмашылықтарды олардың әр түрлі сипаттамаларын біртектестіру үшін немесе құрылғыға қажет белгілі бір жұмыс нүктесін құру үшін ескеруі керек.[дәйексөз қажет ]

Төмен жиіліктегі шығуды жоғары өнімділігі бар көптеген түтік күшейткіштерімен түсіндіруге болады импеданс транзисторлық конструкциялармен салыстырғанда. Шығу құрылғының импедансының жоғарылауына және кері байланыс шектерінің төмендеуіне байланысты (кері байланыс көп болса, шығыс кедергісі төмен болады). Кейбір түтік күшейткіштерінің конструкциялары минималды кері байланыс пайдаланады, ал басқалары оның біразын пайдаланады. Түтік күшейткіштері үшін қаншалықты кері байланыс оңтайлы екендігі әлі күнге дейін пікірталас тудырады.[дәйексөз қажет ]

Гармониялық мазмұн және бұрмалану

Триодтар (және MOSFET ) монотонды ыдырайтын гармоникалық бұрмалану спектрін шығарады.[түсіндіру қажет ] Жұп ретті гармоника және тақ ретті гармоника екеуі де натурал сан кіріс жиілігінің еселіктері.

Психоакустикалық талдау бізге жоғары ретті гармониканың төменге қарағанда қорлайтындығын айтады. Осы себептен бұрмалануды өлшеу жоғары деңгейлі гармониканы төмен деңгейден гөрі салмақтандыруы керек. Жоғары деңгейлі гармониканың маңыздылығы бұрмалаушылықты толық серия немесе осы серия ұсынатын композициялық толқын түрінде қарастыру керек деп болжайды. Гармониканы реттік квадрат бойынша өлшеу субъективті тыңдау тесттерімен жақсы байланыста екендігі көрсетілген. Бұрмаланған толқын формасын жиіліктің квадратына пропорционалды өлшеу толқын формасының қисықтық радиусының өзара өлшемін береді, сондықтан ондағы кез-келген бұрыштың айқындылығымен байланысты.[7] Осы ашылудың негізінде бұрмаланған гармониканы өлшеудің өте күрделі әдістері жасалған.[8] Олар бұрмалаушылықтың бастауында шоғырланғандықтан, олар көбінесе аудио күшейткіштерді жасайтын және жобалайтын инженерлер үшін пайдалы, ал екінші жағынан оларды тек нәтижені өлшейтін рецензенттер үшін пайдалану қиын болуы мүмкін.[9]

Үлкен мәселе, объективті табиғатты өлшеу (мысалы, ток, кернеу, қуат, THD, дБ және т.с.с. сияқты ғылыми сандық айнымалылар шамасын көрсететін) субъективті артықшылықтарды шеше алмайды. Әсіресе аспаптық күшейткіштерді жобалау немесе қарау кезінде бұл өте маңызды мәселе, өйткені олардың дизайнерлік мақсаттары HiFi күшейткіштерінің дизайнерлік мақсаттарынан айтарлықтай ерекшеленеді. HiFi дизайны көбінесе объективті түрде өлшенетін айнымалылардың өнімділігін жақсартуға бағытталған. Аспап күшейткішінің дизайны көбінесе субъективті мәселелерге, мысалы тонның белгілі бір түрінің «жағымдылығына» шоғырланған. Жақсы мысалдар - бұл бұрмалану немесе жиілікке жауап беру жағдайлары: HiFi дизайны бұрмалануды барынша азайтуға тырысады және «шабуыл» гармоникасын жоюға бағытталған. Ол сондай-ақ идеалды тегіс жауап беруге бағытталған. Музыкалық аспаптың күшейткішінің дизайны әдейі бұрмалануды және жиіліктік реакцияның үлкен сызықтық еместігін енгізеді. Гармониканың жекелеген түрлерінің бұрынғы «шабуылдаушылығы» жоғары субъективті тақырыпқа айналады, сонымен қатар жиілік реакцияларының жекелеген түрлеріне (тегіс немесе тегіс емес) басымдық беріледі.[дәйексөз қажет ]

Push-pull күшейткіштері тандемде екі бірдей күшейту қондырғыларын қолданады. Мұның бір нәтижесі - барлық гармоникалық өнімдер тек тақ ретті бұрмалауға жол беріп, күшін жояды.[10] Себебі итеру күшейткіші симметриялы (тақ симметрия ) трансферттік сипаттама. Қуат күшейткіштері тиімсіздікті болдырмау үшін итергіш түріне жатады А класс күшейткіштері.[дәйексөз қажет ]

Жалғыз күшейткіш тақ гармоникамен қатар жұп шығарады.[11][12][13] «Түтік дыбысы» туралы белгілі зерттеу бір түтікті микрофонның алдын-ала күшейткіштерін таңдауды итергіш-транзисторлы микрофонның алдын-ала күшейткіштерін таңдауымен салыстырды.[14] Осы екі топологияның гармоникалық заңдылықтарының айырмашылығы бұдан әрі көбінесе түтіктер мен қатты күйдегі құрылғылардың (немесе тіпті күшейткіштердің класы) айырмашылығы ретінде дұрыс көрсетілмеген. Тығыздағыш күшейткіштерді А сыныбында (сирек), АВ немесе В-да қосуға болады. Сонымен қатар, а B класс күшейткіші кроссовердің бұрмалануы болуы мүмкін, ол әдетте жоғары тәртіпке ие болады, демек, бұл өте қажет емес.[15]

Ә-класс тізбектерінің бұрмалану мазмұны (SE немесе PP) әдетте музыканың тыныш өтуі кезінде сигнал деңгейі асимптоталық нөлге дейін төмендеген кезде монотонды түрде азаяды.[16] Сондықтан классикалық күшейткіштер классикалық және акустикалық музыкаға бұрмалаушылықтан бастап қажет сигналға қатысты музыка тынышталған сайын азаяды. А-класс күшейткіштері төмен қуаттылықта жақсы өлшенеді. AB және B класс күшейткіштері максималды номиналды қуаттан сәл төменірек өлшенеді.[дәйексөз қажет ]

Динамиктер күшейткішке реактивті жүктеме береді (сыйымдылық, индуктивтілік және қарсылық ). Бұл кедергі сигнал жиілігі мен амплитудасына байланысты әр түрлі болуы мүмкін. Бұл айнымалы жүктеме күшейткіштің жұмысына әсер етеді, себебі күшейткіштің нөлдік шығыс кедергісі бар (ол динамиктің жүктемесі өзгерген кезде оның шығыс кернеуін толық тұрақты ұстай алмайды) және динамик жүктемесінің фазасы күшейткіштің тұрақтылық шегін өзгерте алады. Динамик импедансының әсері түтік күшейткіштері мен транзисторлық күшейткіштер арасында әр түрлі болады. Себебі түтік күшейткіштері әдеттегідей шығыс трансформаторларын пайдаланады және трансформатор тізбектеріндегі фазалық ақауларға байланысты көп кері байланыс қолдана алмайды. 1950 жылдары Джулиус Футтерман бастаған түтік күшейткіштері немесе импедансты сәйкестендіретін трансформаторды қосымша (көбінесе, транзисторланған) тізбектермен алмастыратын түтік күшейткіштері әртүрлі «OTL» (шығыс трансформаторсыз) күшейткіштері болып табылады. паразиттер және музыкалық байланысты емес магниттік бұрмаланулар.[17] Бұған қоса, гитара немесе бас гитара сияқты электр аспаптарын күшейтуге арналған көптеген қатты денелік күшейткіштер ағымдағы кері байланыс тізбегін қолданады. Бұл схема күшейткіштің шығыс кедергісін жоғарылатады, нәтижесінде түтік күшейткіштері сияқты жауап береді.[дәйексөз қажет ]

Динамиктердің кроссоверлі желілері мен басқа электр-механикалық қасиеттерінің дизайны кедергісі өте үлкен қисық сызықты динамикке әкелуі мүмкін, номиналды 8 Ω динамик үшін кейбір жерлерде 6 Ω төмен, ал басқа жерлерде 30-50 high дейін. қисық. Теріс кері байланысы аз немесе жоқ күшейткіш динамикке қарсы импеданс қисығына аз көңіл бөлінген кезде әрқашан нашар жұмыс істейді.[дәйексөз қажет ]

Дизайнды салыстыру

Түтіктердің сипаттамалары туралы айтарлықтай пікірталастар болды биполярлық қосылыс транзисторлары. Триодтар және MOSFET олардың тасымалдау сипаттамаларында белгілі бір ұқсастықтар бар. Түтіктің кейінгі формалары, тетрод және пентод, биполярлық транзисторға ұқсас кейбір сипаттамалары бар. MOSFET күшейткіш схемалары әдеттегі биполярлық конструкциялардан гөрі түтік дыбысын шығармайды. Себебі тізбек айырмашылықтары құбырдың типтік дизайны мен типтік MOSFET дизайны арасында. Ерекшеліктер бар, мысалы, Zen сериясы сияқты дизайн Нельсон асуы.

Кіріс кедергісі

Түтік күшейткіш құрылымдарының көпшілігінің тән ерекшелігі - жоғары кіріс импеданс (әдетте 100kΩ немесе одан да көп) заманауи дизайнда және классикалық дизайндағы 1 МΩ-ге дейін.[18] Күшейткіштің кіріс кедергісі бастапқы құрылғы үшін жүктеме болып табылады. Тіпті кейбір заманауи музыкалық репродукциялар үшін жүктеме кедергісі 50 кОм-ден асады.[19][20] Бұл орташа түтік күшейткіштің кірісі музыкалық сигнал көздері үшін проблемасыз жүктеме екенін білдіреді. Керісінше, үйде пайдалануға арналған кейбір транзисторлық күшейткіштердің кіріс кедергілері төмен, 15 кОм-ға дейін.[21] Кіріс кедергісі жоғары болғандықтан, шығыс кедергісі жоғары құрылғыларды қолдану мүмкін болғандықтан, кабель сыйымдылығы және микрофоника сияқты басқа факторларды ескеру қажет болуы мүмкін.

Шығару кедергісі

Дауыс зорайтқыштар әдетте аудио күшейткіштерді жүктейді. Аудио тарихында барлық дауыс зорайтқыштар электродинамикалық дауыс зорайтқыштар болған. Сондай-ақ, аз электростатикалық дауыс зорайтқыштар және басқа да экзотикалық дауыс зорайтқыштар бар. Электродинамикалық дауыс зорайтқыштар электр тогын күшке және диафрагманы үдетуге күшке айналдырады, бұл дыбыс қысымын тудырады. Электродинамикалық динамиктің принципіне байланысты, дауыс зорайтқыш драйверлердің көпшілігі электр тогының сигналымен басқарылуы керек. Ағымдағы сигнал электродинамикалық динамикті дәлірек басқарады, бұл кернеу сигналына қарағанда аз бұрмалануды тудырады.[22][23][24]

Идеал ток немесе өткізгіштік күшейткіш шығыс кедергісі шексіздікке жақындайды. Іс жүзінде барлық коммерциялық аудио күшейткіштер кернеу күшейткіштері болып табылады.[25][26] Олардың шығу кедергілері нөлге жақындау үшін әдейі жасалды. Вакуумдық түтіктер мен аудио трансформаторлардың сипатына байланысты, орташа түтік күшейткіштің шығыс импедансы вакуумдық түтіктерсіз немесе аудио трансформаторларсыз толық шығарылған қазіргі заманғы аудио күшейткіштерден едәуір жоғары. Шығару кедергісі жоғары құбырлы күшейткіштердің көпшілігі кернеу күшейткіштері онша үлкен емес, кернеу күшейткіштері аз.

Жұмсақ кесу

Жұмсақ қыстырғыш - бұл түтік дыбысының өте маңызды аспектісі гитара күшейткіштері. A сәлем Әдетте күшейткішті қыстыруға жіберуге болмайды. The гармоника сигналға қосылған қатты қыстырғышқа қарағанда жұмсақ қыстырғышпен төмен энергияға ие. Алайда, жұмсақ кесу тек түтіктерге ғана тән емес. Оны транзисторлық тізбектерде имитациялауға болады (нақты қатты кесінді пайда болатын нүктеден төмен). (Қараңыз «Әдейі бұрмалау» бөлім.)

Шығарылатын трансформатордың фазалық ығысуына және көптеген түтікшелерсіз жеткілікті күшейтудің болмауына байланысты түтік тізбектерінде ғаламдық теріс кері байланыстың көп мөлшері жоқ. Төменгі кері байланыс кезінде бұрмалану жоғары және көбінесе төмен тәртіпке ие. Кесудің басталуы да біртіндеп жүреді. Көптеген белсенді құрылғылармен трансформаторсыз тізбектер арқылы жіберілген үлкен көлемдегі кері байланыс сандық түрде бұрмалаушылыққа әкеледі, бірақ гармоникасы жоғары және қиюға қиын ауысады. Кіріс күшейген кезде кері байланыс қосымша күшейтуді күшейткіштің күшейтуге артық күші болмайынша және шығыс қаныққанға дейін оның дәлме-дәл келуін қамтамасыз ету үшін пайдаланады.

Алайда, фазалық ауысу негізінен тек ғаламдық кері байланыс циклына қатысты мәселе болып табылады. Жергілікті кері байланысы бар жобалық архитектураны ғаламдық теріс кері байланыс шамасының орнын толтыру үшін пайдалануға болады. «Селективизм» дизайны қайтадан байқалатын тенденция болып табылады: дыбыс шығаратын қондырғылардың дизайнерлері кері байланыстың жоқтығын және оның нәтижесінде жоғары бұрмалануды пайдалы деп санайды, ал бұрмалануы төмен дыбыс шығаратын қондырғылардың дизайнерлері көбінесе жергілікті кері байланыс циклдарын қолданады.

Жұмсақ кесу де кері байланыстың жоқтығының нәтижесі емес: түтікшелердің әртүрлі қисық сызықтары бар. Ауыстыру сияқты факторлар жүктеме сызығына және кесу сипаттамаларына әсер етеді. Бекітілген және катодты күшейткіштер шамадан тыс асып кету кезінде өздерін басқаша ұстайды және қысады. Фазалық инвертор тізбегінің түрі қыстырудың жұмсақтығына (немесе оның жетіспеуіне) қатты әсер етуі мүмкін: мысалы, ұзын құйрықты жұптық тізбек, катодинге қарағанда, кесуге жұмсақ ауысады. Фазалық инвертор мен электр түтіктерінің байланысы да маңызды, өйткені муфталардың белгілі бір түрлері (мысалы, трансформаторлық муфталар) қуат түтіктерін АВ2 класына дейін жеткізе алады, ал кейбір басқа түрлері мүмкін емес.

Жазу индустриясында және әсіресе микрофон күшейткіштерінде күшейткіштер көбінесе сигналдың өтпелі кезеңімен шамадан тыс жүктелетіндігі көрсетілген. Рассел О. Хэмм, жұмыс істейтін инженер Уолтер Сир Sear Sound студиясында 1973 жылы үш әдіспен күшейтілген 10% бұрмалануы бар сигналдың гармоникалық бұрмалану компоненттері арасында үлкен айырмашылық бар деп жазды: түтіктер, транзисторлар немесе жұмыс күшейткіштері.[14][27]

Мастер-инженер Р.Стивен Минц Хаммның қағазына теріске шығаруды жазды, бұл схема дизайны түтіктерге қарағанда қатты күйдегі компоненттерге қарағанда маңызды болды.[28]

Хэммнің қағазына Дуайт О.Монтейт кіші және Ричард Р.Гүлдер өздерінің «Транзисторлар түтікшелерден гөрі жақсы» мақаласында қарсы тұрды, олар транзисторлы микрофондардың алдын-ала күшейткіштерінің дизайнын ұсынды, олар уақытша шамадан тыс жүктеуге реакция жасады, сол сияқты Хамм тексерген түтіктердің алдын-ала күшейткіштері. .[29] Monteith and Flowers: «Қорытындылай келе, жоғары кернеулі транзисторлы алдын-ала күшейткіш Минцтің көзқарасын қолдайды: 'Өрісті талдауда транзисторларды қолданатын типтік жүйенің сипаттамалары, мысалы, түтік тізбектеріндегі сияқты, дизайнға байланысты. A дизайнер қандай да бір белсенді құрылғыларды қолданғанына қарамастан, оның «дыбысы» орын алуы немесе одан аулақ болуы мүмкін. ''[29]

Басқаша айтқанда, жұмсақ кесу вакуумдық түтікшелер үшін ғана емес, тіпті оларға тән қасиет те емес. Іс жүзінде қию сипаттамалары көбіне бүкіл схемамен анықталады, сондықтан олар схемаға байланысты өте жұмсақтан қаттыға дейін өзгеруі мүмкін. Бұл вакуумдық түтікке де, қатты денеге негізделген схемаларға да қатысты. Мысалы, ашық трансформаторлық күшейткіштер немесе CMOS инверторларының MOSFET каскадтары сияқты қатты күйдегі электр тізбегі коммерциялық қосымшаларда жалпы триодтардың пайда болу кезеңдерімен қамтамасыз етілгеннен гөрі жұмсақ кесу жасау үшін жиі қолданылады. Шындығында, жалпы триодтың өсу кезеңдері «қатты» қысылатынын байқауға болады, егер олардың шығуы осциллографпен мұқият тексерілсе.

Өткізу қабілеті

Ертедегі түтік күшейткіштерінің реакциясы жиі шектеулі болды өткізу қабілеттілігі, ішінара арзан сипаттамаларына байланысты пассивті компоненттер содан кейін қол жетімді. Қуат күшейткіштерінде көптеген шектеулер шығыс трансформаторынан туындайды; төмен жиіліктер бастапқы индуктивтілікпен, ал жоғары жиіліктер индуктивтілік пен сыйымдылықпен шектеледі. Тағы бір шектеу жоғары шығыс кедергісі, ажыратқыш конденсатор мен тор резисторының тіркесімінде болады, ол жоғары өткізу сүзгісі. Егер өзара байланыс ұзын кабельдерден жасалса (мысалы, гитарадан амп кірісіне дейін), кабельдің сыйымдылығы жоғары көзден тұратын кедергі жоғары болады төмен жылдамдықты сүзгі.

Қазіргі заманғы премиум компоненттері дыбыс диапазонында тегіс күшейткіштерді шығаруды жеңілдетеді, 6 Гц және 70 кГц жиіліктегі 3 дБ аз, дыбыстық диапазоннан тыс.

Теріс кері байланыс

Әдеттегі (OTL емес) түтік күшейткіштері көп қолдана алмады кері байланыс (NFB) транзисторлық күшейткіштер ретінде шығыс трансформаторлары мен олардың төменгі сатысында пайда болған фазалық ауысулардың үлкен болуына байланысты. NFB-нің болмауы гармоникалық бұрмалауды едәуір күшейтсе де, тұрақсыздықты болдырмайды өлтіру жылдамдығы және транзисторлық күшейткіштердегі доминантты полюсті өтемдеу арқылы өткізілетін өткізу қабілетінің шектеулері. Алайда, төмен кері байланыстың әсерлері, негізінен, маңызды фазалық ығысу мәселесі болатын тізбектерге ғана қатысты болады (мысалы, күшейткіштер). Алдын ала күшейткіш кезеңдерде теріс кері байланыстың көп мөлшері оңай жұмыс істей алады. Мұндай конструкциялар көбінесе жоғары сенімділікке бағытталған түтікке негізделген көптеген қосымшаларда кездеседі.

Екінші жағынан, транзисторлық күшейткіштердегі полюстің басым компенсациясы дәл бақыланады: оның дәл осы бөлігі осы қосымшаның жақсы ымырасына жету үшін қажет болғанша қолданылуы мүмкін.

Доминантты полюсті өтеудің әсері жоғары жиілікте пайда азаяды. Жоғары жиіліктегі NFB барған сайын азаяды, бұл контур күшейтуінің төмендеуіне байланысты.

Аудио күшейткіштерде компенсация арқылы өткізілетін өткізу қабілеттілігінің шектеулері аудио жиіліктің диапазонынан әлдеқайда асып түседі және беріліс жылдамдығының шектеулерін 20 кГц амплитудасының толық сигналын бұралудың пайда болу сигналынсыз шығаруға болатын етіп теңшеуге болады, бұл тіпті қажет емес нақты аудио материалды көбейту үшін.

Қуат көздері

Ерте түтік күшейткіштерінде түзеткіш түтіктерге негізделген қуат көздері болған. Бұл жабдықтар реттелмеген, бұл тәжірибе транзисторлық күшейткіштің құрылымында әлі күнге дейін жалғасуда. Типтік анод жабдықтау болды түзеткіш, мүмкін жарты толқын, тұншықтырғыш (индуктор ) және а конденсатор сүзгісі. Түтік күшейткіші үлкен көлемде жұмыс істегенде, түзеткіш түтіктердің үлкен кедергісіне байланысты, күшейткіш ток күшін көбейтіп (АВ сыныбын ескере отырып), қуаттың шығуын азайтып, сигналдың модуляциясын тудыратындықтан, кернеу төмендейді. Бату әсері «салбырау» деп аталады. Саг кейбір электр гитаристер үшін қатты кесіндімен салыстырғанда тиімді әсер етуі мүмкін. Күшейткіштің жүктемесі немесе шығысы оны көбейтеді кернеудің төмендеуі шығыс сигналының бұрмалануын күшейтеді. Кейде бұл салбырау әсері гитараны күшейту үшін қажет.

Blackheart 5 Вт GZ34 клапанының түзеткіші қосымша орнатылған бір ұшты класс-гитара күшейткіш шассиі

Кейбір аспаптық күшейткіш конструкцияларында вакуумдық түтік қолданылады түзеткіш орнына кремний диодтары, ал кейбір конструкциялар қосқыш арқылы екі түзеткішті таңдауды ұсынады. Мұндай күшейткішті 1989 жылы «Dual Rectifier» деп аталатын Меса / Буги енгізген, ал түзеткішті ауыстыру патенттің тақырыбы болып табылады.[30]

Жоғары кернеулі қоректендіргішпен сериялы қосымша кедергісі бар кремний түзеткіштері түтік түзеткіштің кернеуінің төмендеуін еліктей алады. Қарсылықты қажет болғанда қосуға болады.[31]

Электро гитара күшейткіштері көбінесе AB-класс пайдаланады1 күшейткіш. А классында қоректендіруден алынған орташа ток сигнал деңгейіне сәйкес тұрақты болады, сондықтан ол кесу нүктесіне жеткенше қоректену желісінің төмендеуіне әкелмейді. Түтікті қолдануға байланысты басқа дыбыстық әсерлер түзеткіш бұл күшейткіштің көмегімен екіталай.

Түтік түзеткіштері қатты дененің эквиваленттерінен айырмашылығы, олар B + / HT кернеуін беру үшін жылынуға уақытты қажет етеді. Бұл кідіріс түзеткішпен қамтамасыз етілген вакуумдық түтіктерді түтікшеге орнатылған қыздырғыш арқылы түтіктер дұрыс жұмыс температурасына жеткенге дейін B + / HT кернеулерін қолдану салдарынан катодтың зақымдануынан сақтай алады.[32]

А класы

Барлығының пайдасы А-сынып күшейткіштері болмауы кроссовердің бұрмалануы. Бұл кроссовердің бұрмалануы бірінші кремний-транзистордан кейін әсіресе тітіркендіргіш болды В класы және АВ класы транзисторлық күшейткіштер тұтынушылық нарыққа келді. Ертерек германий негізіндегі конструкцияларда осы технологияның қосылу кернеуі анағұрлым төмен және құрылғылардың сызықтық емес жауап қисықтары көлденең бұрмаланудың көп мөлшерін көрсеткен жоқ. Кроссовердің бұрмалануы құлаққа өте шаршататын және тыңдау тестілерінде байқалатынына қарамастан, дәстүрлі түрде бұл көрінбейді (іздегенше) Жалпы гармоникалық бұрмалану (THD) сол дәуірдің өлшемдері.[33] Бұл сілтеме оның 1952 жылы жарияланған күнін ескере отырып, біршама күлкілі екендігіне назар аударған жөн. Осылайша, ол түтік типіндегі қолданыстағы дизайндарда кездесетін «құлақтың шаршауына» қатысты бұрмалануды білдіреді; әлемдегі алғашқы прототипті транзисторлық hi-fi күшейткіші 1955 жылға дейін пайда болған жоқ.[34]

Тығыз күшейткіштер

А класы итеру - тарту күшейткіш кез келген берілген деңгей үшін төмен бұрмалануды тудырады кері байланыс, сондай-ақ ағын ішінде трансформатор ядролар, сондықтан бұл топологияны HIFI-аудио әуесқойлары және өз қолдарымен жасаушылар көбінесе түтікке деген инженерлік тәсіл ретінде қарайды. Hi-fi қалыпты күшейткіш спикерлер. 15 Вт-қа дейінгі қуатқа тіпті 2A3 сияқты классикалық түтіктерде де қол жеткізуге болады[35] немесе 45 типтен 18 ватт. EL34 және KT88 сияқты классикалық пентодтар сәйкесінше 60 және 100 ватт қуат шығара алады. V1505 сияқты арнайы типтерді 1100 ваттға дейінгі қуаттылықта пайдалануға болады. Бастапқыда G.E.C. шығарған анықтамалық дизайн жиынтығын «Дыбыстық жиілікті күшейткіштің дизайнына көзқарас» бөлімін қараңыз.

Бір жақты триодты (SET) күшейткіштер

SET күшейткіштері резистивтік жүктемесі бар бұрмаланудың нашар өлшемдерін көрсетеді, шығу қуаты төмен, тиімсіз, нашар демпфер факторлары және жоғары өлшенген гармоникалық бұрмалану. Бірақ олар динамикалық және импульсті жауап беруде әлдеқайда жақсы жұмыс істейді.

Триод сигналдарды күшейтудің ең көне құрылғысы болғанымен, сонымен қатар сәулелі тетродалар мен пентодтар сияқты жетілдірілген құрылғыларға қарағанда (қарастырылатын құрылғыға байланысты) сызықтық кері байланыссыз сипаттамаға ие бола алады.

Барлық күшейткіштер, класына, компоненттеріне немесе топологиясына қарамастан, белгілі бір дәрежеде бұрмалануға ие. Бұл негізінен гармоникалық бұрмалану - гармониканың қарапайым және монотонды түрде ыдырайтын қатарының ерекше өрнегі, екінші гармониканың қарапайым деңгейлері басым. Нәтиже сол тонды қосқанға ұқсайды октава екінші ретті гармоника жағдайында жоғары, ал үшінші ретті гармоника үшін бір октава плюс бестен бір жоғары. Қосылған гармоникалық тон амплитудасы бойынша төмен, шамамен 1-5% немесе одан аз, кері байланыс күшейткішінде толық қуатта, ал төменгі деңгейлерде тез төмендейді. Болжам бойынша, бір жақты күшейткіштің екінші гармоникалық бұрмалануы, егер олардың гармоникалық бұрмаланулары тең болса және күшейткіш динамикке қосылса, бұрмаланулар бір-бірін бейтараптайтын болса, бір драйвердің дауыс зорайтқышындағы ұқсас гармоникалық бұрмалауды азайтуы мүмкін.[36][37][38]

SETs тек шамамен 2 шығарадыватт (W) 2A3 түтік күшейткіші үшін 8 Вт үшін 300B үшін 805 түтікті күшейту үшін практикалық максимум 40 Вт дейін. Нәтижесінде дыбыс қысымының деңгейі дауыс зорайтқыштың сезімталдығына, бөлменің көлеміне және акустикасына, күшейткіштің қуатына байланысты. Олардың төмен қуаты оларды пайдалану үшін өте ыңғайлы етеді преампалар. SET амперлерінің қуаты көрсетілген стерео қуатынан кемінде 8 есе көп. Мысалы, 10 Вт стерео SET минимум 80 Вт, және әдетте 100 Вт қолданады.

Бір жақты пентодты және тетродтық күшейткіштер

Тетродтар мен пентодтар арасындағы ерекшелік - алу мүмкіндігі ультра сызықты немесе тиісті шығыс трансформаторымен бөлінген жүктеме жұмысы. Іс жүзінде, пластиналық терминалды жүктеуден басқа, үлестірілген жүктеме (оның ультра сызықтық тізбегі нақты формасы болып табылады) жүктемені түтіктің катодты және экрандық терминалдарына да таратады. Ультра сызықты қосылыс және үлестірілген жүктеме мәні бойынша кері кері байланыс әдістері болып табылады, олар теріс кері байланыспен байланысты басқа сипаттамалармен бірге аз гармоникалық бұрмалануға мүмкіндік береді. Ультра сызықты топология көбінесе Д.Хафлер мен Динаконың даңқы Х.Керуздің зерттеулері негізінде күшейткіш тізбектерімен байланысты болды. Таратылған жүктеме (жалпы және әртүрлі формада) McIntosh және Audio Research сияқты компанияларда қолданылған.

AB класы

Қазіргі заманғы коммерциялық роликтің басым бөлігі Hi-fi күшейткіштің конструкциялары жақында қолданылған класс-AB топология (төмен немесе төмен деңгейдегі таза А деңгейіндегі қабілеттілікпен, тұрақты ток ағымына байланысты), көбірек жеткізу үшін күш және тиімділік, әдетте 12-25 ватт және одан жоғары. Қазіргі заманғы дизайн кем дегенде кейбіреулерін қамтиды кері байланыс. Д-класс топологиясы (В класына қарағанда анағұрлым тиімді) дәстүрлі дизайн АВ сыныбын салмақ жағынан да, тиімділік жағынан да артықшылықтары болғандықтан жиі қолданатын болады.

Класс-АВ клапанының топологиясы шамамен 10 Вт-тан астам электр қуатын өндіретін электрлік гитара қосымшалары үшін түтік амперлерінде қолданылады.

Әдейі бұрмалау

Транзисторлық күшейткіштерден түтік дыбысы

Түтік дыбысының кейбір жеке сипаттамалары, мысалы толқын пішіні асып кету кезінде транзисторлық тізбекте түзу немесе сандық сүзгі. Толық модельдеу үшін инженерлер түтік дыбысына өте ұқсас дыбыстық сапа шығаратын транзисторлық күшейткіштерді дамыта алды. Әдетте бұл құбырлы күшейткіштердегіге ұқсас схемалық топологияны қолдануды қамтиды.

Жақында зерттеуші транзисторлармен түтік дыбысын шығарудың асимметриялық циклінің гармоникалық инъекция әдісін (ACHI) енгізді.[39]

Заманауи пайдалану пассивті компоненттер сандық немесе аналогтық және кең диапазондағы заманауи көздер динамиктер, қазіргі транзисторлық күшейткіштердің сипаттамалық кең өткізу қабілеттілігі бар түтік күшейткіштері болуы мүмкін, соның ішінде итеру-тарту схемалары, AB класы және кері байланыс. Сияқты кейбір энтузиастар Нельсон асуы, транзисторлар мен MOSFET-терді қолдана отырып күшейткіштер құрастырды, олар А класында жұмыс істейді, соның ішінде бір ұшты және олар көбіне «түтік дыбысы» бар.[40]

Гибридті күшейткіштер

Түтікшелер көбінесе қатты дененің күшейткіштеріне жағымды болатын сипаттамаларды беру үшін қолданылады, мысалы Музыкалық адалдық пайдалану Нувисторлар, кішкентай триодты түтіктер, олардағы үлкен екі полярлы транзисторларды басқару NuVista 300 қуат күшейткіші. Америкада Moscode және Studio Electric осы әдісті қолданады, бірақ қуат үшін екі полярлы емес, MOSFET транзисторларын қолданады. Pathos, итальяндық компания, гибридті күшейткіштердің бүкіл желісін жасады.

Осы эффекттің бір жағын көрсету үшін, шексіз күшейтудің көптеген кері байланысының (IGMF) тізбегінің кері байланыс циклінде шамды қолдануға болады. Шамның қарсыласуының баяу реакциясы (температураға байланысты өзгереді), осылайша, дыбысты қалыпқа келтіру және шығыс түтік тәрізді «жұмсақ шектеуге» жету үшін қолданылуы мүмкін, дегенмен «түтік дыбысының» басқа аспектілері қайталанбайды. осы жаттығуда.

Тікелей қыздырылған триодтар

Сондай-ақ қараңыз

Ескертулер

  1. ^ ван дер Вин, М. (2005). Клапан күшейткіштеріне арналған әмбебап жүйе және шығыс трансформатор (PDF). 118-ші AES Конвенциясы, Барселона, Испания.
  2. ^ Карр, Джозеф Дж. (1996) [1996]. «6-7 күшейткіштер». Сызықтық IC қосымшалары: дизайнердің анықтамалығы. Ньюнес. б. 201. ISBN  0-7506-3370-0. Бұл қатты күйдегі жоғары сенімділік техникасына негізделген «транзисторлық дыбыс» деп аталатын кроссовердің бұрмалануы болды. Кроссовердің бұрмалануын жеңу үшін бейімділік келісімдері қолданылады.
  3. ^ Өзім, Дуглас (2013). «10. Шығарылым кезеңінің бұрмаланулары». Аудио күшейткіштің дизайны (6-шы басылым). Focal Press. б. 270. ISBN  978-0-240-52613-3. Әдеттегіден, 1960-шы жылдардағы «транзисторлық дыбыс» үшін кроссовердің дыбыстық бұрмалануы себеп болды деген консенсус бар.
  4. ^ Филиал, Джон (2007). «Постмодерндік тұтыну және жоғары адалдықтағы микромәдениет». Тұтынушылардың мінез-құлқындағы зерттеулер. 11: 79–99. дои:10.1016 / S0885-2111 (06) 11004-2 (белсенді емес 2020-11-22).CS1 maint: DOI 2020 жылдың қарашасындағы жағдай бойынша белсенді емес (сілтеме) (сонымен қатар табылған Филиал, Джон Д. (2007-05-23). «Постмодерндік тұтыну және жоғары адалдықтағы микромәдениет». Рассел Белкінде; Кіші Рассел Белк; Джон Шерри (ред.) Тұтынушылар мәдениетінің теориясы, 11 том (Тұтынушылардың мінез-құлқын зерттеу) (1 басылым). JAI Press. 79–99 бет. ISBN  978-0-7623-1446-1.)
  5. ^ Флиглер, Ричи; Eiche, Jon F. (1993). Амп! Рок-н-роллдың екінші жартысы. Hal Leonard корпорациясы. ISBN  9780793524112.
  6. ^ Мысалы, Роберт Уолсер Ібіліспен жүгіру: күш, жыныс және ауыр метал музыкасындағы ессіздік, Уэслиан университетінің баспасы, 1993 ж ISBN  0-8195-6260-2 43-44 беттерде ізделген «түтік дыбысы» талқыланады Эдди Ван Хален
  7. ^ Қысқа, D. E. L. (сәуір 1950). «Сызықтық емес бұрмалаудағы жоғары дәрежелі өнімдердің әсері». Электрондық инженерия. Лондон, Ұлыбритания. 22 (266): 152–153. Жоғары ретті гармониканың төменгі деңгейден гөрі қорлағыш екендігі бұрыннан танылған ...
  8. ^ Гедес, граф Р .; Ли, Лидия В. (қазан 2003). Сызықтық емес бұрмалаушылықты есту арқылы қабылдау (PDF). AES 115-ші конвенциясы. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Аудиоинженерлік қоғам.
  9. ^ Ховард, Кит (қыркүйек 2005). «Салмақ өлшеу» (PDF). Көп медиа өндірушісі. Питерборо, Нью-Гэмпшир: Әуесқой аудио: 7–11. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2005-12-21 ж.
  10. ^ Электроникадағы алғашқы курс, 414-416 бет. Анвар А.Хан және Канчан К.Дей
  11. ^ Дәрігерлерден сұраңыз: пробирка мен қатты күйдегі гармоникаларға қарсы —Әмбебап аудио веб-журнал
  12. ^ Көлемі амп-диспутқа айналды —Electronic Engineering Times
  13. ^ У.Бусси және Р. Хайглер (1981). Электр гитара күшейткіштеріндегі транзисторларға қарсы түтіктер. IEEE Акустика, сөйлеу және сигналдарды өңдеу бойынша халықаралық конференция. 6-том б. 800–803.
  14. ^ а б Хэмм, Рассел О. (мамыр 1973). «Транзисторларға қарсы түтіктер - бұл жерде дыбыстық айырмашылық бар ма?». J Audio Eng Soc. Нью-Йорк: Аудиоинженерлік қоғам. 21 (4): 267–273. Түйіндеме – AES. Бұл жұмыста күшейткіштер көбінесе сигналдың өтпелі кезеңдерімен қатты жүктелетіндігі көрсетілген (THD 30%). Бұл жағдайда күшейтілген сигналдың гармоникалық бұрмалану компоненттері мен жұмыс күшейткіштерінің ерекше топтарға бөлінуінде үлкен айырмашылық бар.
  15. ^ Meusburger, Walter (қазан 1999). «B класындағы 4 кроссоверлік бұрмалау» (PDF). Кроссоверлік бұрмалаусыз жаңа күшейткіштің топологиясы (Д.Тех. Тезис). Грац, Австрия: Грац технологиялық университеті. б. 27. мұрағатталған түпнұсқа (PDF) 2007-11-20. Алынған 2011-03-18. Кроссовердің бұрмалануы сигнал деңгейінің төмендеуіне байланысты пайыздық өсу мүмкіндігімен жағымсыз жоғары гармониканы тудырады және олар бірдей THD болса да, тегіс қисық сипаттамадан туындаған бұрмалаудан гөрі тыңдаушыға әлдеқайда жағымсыз. Сондықтан кроссовердің бұрмалануын минималды мөлшерге дейін азайту керек.
  16. ^ Пасс, Нельсон (2008). «Аудио, бұрмалау және кері байланыс». PassDiy. Гармоникалық бұрмалану және дыбыс. Алынған 12 қазан 2013. А класындағы күшейткіштердің біркелкі беру қисықтары монотонды сипаттамаға ие, яғни шығарылым төмендеген кезде бұрмалану төмендейді.
  17. ^ Трансформаторларға қарсы түтіктер: түтіктерді, трансформаторларды, тонды және трансценденттілікті эзотерикалық зерттеу
  18. ^ R. S. Babbs; D. H. W. Busby; P. S. Dallosso; C. Хардкасл; Дж. Латхэм; В.А.Фергюсон (1959). «Үш клапанды стереофониялық күшейткіш». Mullard Tube Circuits for Audio Amplifiers (2-ші басылым). Peterborough, New Hampshire: Audio Amateur Press. б. 123. ISBN  1-882580-03-6.
  19. ^ Sony Corporation 1999. Sony compact disc player CDP-XB930 Operating Instructions. (1). Specifications, p.20.
  20. ^ CDP-XB930/XB930E service manual (PDF). Japan: Sony Corporation. 1999. б. 1.
  21. ^ Rotel stereo integrated amplifier RA-935BX owners manual. MN10002975-A. 4-бет
  22. ^ Mills, Paul G. L.; Hawksford, M. O. J. (March 1989). "Distortion Reduction in Moving-Coil Loudspeaker Systems Using Current-Drive Technology". Journal of the Audio Engineering Society. University of Essex, Wivenhoe Park, Colchester, Essex, CO4 3SQ, UK. 37 (3): 129–148.
  23. ^ Meriläinen, Esa (February 2010). "5.7 The Secret of Tube Amplifiers". Current-Driving of Loudspeakers. Кеңістік. 111-112 бет. ISBN  978-1-4505-4400-9. The most significant differences are, however, found in the output impedance. The output impedance of transistor amplifiers is typically less than 0.1 Ω, which denotes pure voltage feed for the speaker. In tube amplifiers, instead, the output impedance varies rather widely; from tenths of an ohm to even more than five ohms (with 8 Ω loading). A source impedance of even a couple of ohms is able to weaken the speaker's EMF currents so that the effects are observable; and as the value exceeds 5 Ω, the speaker may function at some frequencies even halfly current-driven.
  24. ^ "The Caged Frog -- A Pentode Based Transconductance Amplifier for Headphones". ecp.cc. 22 тамыз 2010. Алынған 14 қазан 2012. But, as I was about to disassemble it and put the parts away, I wondered what the circuit would sound like without any feedback. That is, just a pentode with a transformer load. I figured it was going to be awful, so I was not prepared for what I heard, which was near sonic bliss. From note one, this was something special. Turns out, I had built a transconductance amp more or less by accident.
  25. ^ Self, Douglas (2002) [First published 1996]. "Damping factor". Audio Power Amplifier Design Handbook (3-ші басылым). Ньюнес. б. 25. ISBN  0-7506-56360. Audio amplifiers, with a few very special exceptions, approximate to perfect voltage sources; i.e., they aspire to a zero output impedance across the audio band.
  26. ^ Smith, Peter Jay; Cordell, Bob (2005). "The Amplifier Guru speaks: Bob Cordell" (PDF). Jipihorn. Without giving the standard weakest link answer, how important is the amp as a component?. Алынған 11 қазан 2013. The job of the amplifier is very simple. It must multiply the incoming signal voltage by a factor of about 20, and deliver a perfect replica of the signal to the speaker, independent of the impedance that the speaker presents to it.
  27. ^ Hamm, Russell O. "Tubes Versus Transistors –Is There an Audible Difference?". Milbert Amplifiers. Алынған 19 шілде 2009.
  28. ^ Mintz, R. Steven (October 1973). "Comments on 'Tubes Versus Transistors – Is There an Audible Difference?'". Journal of the Audio Engineering Society. 21 (8): 651.
  29. ^ а б Monteith, Dwight O. "Transistors Can Sound Better Than Tubes" (PDF). J Audio Eng Soc. Audio Engineering Society.
  30. ^ U.S. Patent 5168438: Selectable dual rectifier power supply for musical amplifier
  31. ^ http://home.comcast.net/~fredholz/Justin-Holton/The%20Tube%20Rectifier%20Sag%20Mod.pdf
  32. ^ Langford-Smith, F. Radiotron Designer's Handbook 4th Edition. 1952, б. 3
  33. ^ Langford-Smith, F. (1952). "14 Fidelity and distortion" (PDF). Radiotron Designer's Handbook (4-ші басылым). Sydney, Australia: Wireless Press. б. 610. One interference which may reasonably be drawn is that any sharp kinks in the linearity curve, as usually occur in any class-AB1 or AB2 amplifier, have a far more serious subjective effect than is indicated by any of the standard methods of measuring distortion –whether total harmonic distortion, conventional weighted distortion factor or the standard form of intermodulation testing.
  34. ^ "First-Hand:The World's First Transistor Hi-Fi System - Engineering and Technology History Wiki".
  35. ^ Pete Millett's DIY Audio pages. Tube data. RCA 2A3 Power Triode.
  36. ^ de Lima, Eduardo (2005). "Why single-ended tube amplifiers? About distortion behavior between SE amplifiers and speakers". Audiopax. Архивтелген түпнұсқа on 2007-08-15.
  37. ^ de Lima, Eduardo (2005). "Why single-ended tube amplifiers? About distortion behavior between SE amplifiers and speakers" (PDF). Алынған 2016-03-15.
  38. ^ System distortion Мұрағатталды 2008-03-18 at the Wayback Machine, Gerrit Boers
  39. ^ Li, Jerry (2019), "Using Transistors to Emulate Vacuum Tube Sound Quality Based on Asymmetric Cycle Harmonic Injection Method", 2019 IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE), Osaka, Japan, 2019, pp. 752-753.
  40. ^ Olsher, Dick (July 2001). "The Volksamp Aleph 30 SE Power Amplifier (product review)". Enjoy the Music.com. 5th paragraph. It effectively bridges the gap between solid-state and tube sound, blending tube and transistor virtues into a musically satisfying whole.

Әдебиеттер тізімі