Усилители мощности. Ламповый усилитель. Усилитель звуковой частоты Hi

Проблемы высококачественного звуковоспроизведения
Звуковые усилители мощности hi-fi

	Мифы и реальность усилительной тематики «хай-фай» (Hi-Fi)
	Если на электронную схему не подать питание, то она, как правило, не работает. Восточная мудрость Все посмеиваются над Ильфо-Петровским персонажем Шурой Балагановым, когда тот точно отвечает сколько ему нужно денег для полного счастья. А мне почему –то обидно за человека, который знает, чего хочет и сколько ему для этого надо. Дело в том, что когда разговор заходит об усилителях мощности звуковых сигналов, то этот «безобидный элемент» звукового тракта превращается в монстра, который мешает слушать музыку или наоборот чего-то не доигрывает. И вообще, «лучший усилитель – это тот, на который не хватает денег».
	Миф первый: Усилитель «должен звучать» или по-другому «быть музыкальным». Точка зрения: Не должен. Он что-то умеет, чего-то не умеет в силу тех способностей, которыми наградили его "родители" и условий, в которых Вы его используете.
	Миф второй: Бывают ламповые усилители с «теплым мягким звучанием» и транзисторные с «неприятным, резким». Точка зрения: Бывают усилители (смотри рисунок):
	Классификация аналоговых звуковых усилителей мощности
	Миф третий: Усилитель должен быть тяжелым. Точка зрения: Совсем не обязательно. Вес определяется мощностью блока питания и наличием или отсутствием звуковых трансформаторов. Он является следствием схемотехнических решений и может только подсказать как решена техническая задача.
	Миф четвертый: Усилитель должен прогреться для того, что бы зазвучать. Точка зрения: Это вряд ли. Если усилитель изменяет параметры при длительном (более 2-3 минут) прогреве – это скорее свидетельствует о непрофессиональном подходе при конструировании. Задача разработчика состоит в обратном – вогнать элементы в рабочий режим максимально быстро и удерживать в заданной рабочей точке, несмотря на факторы этому противостоящие – непогоду, колебания напряжения сети, время и т.д.
	Миф пятый: Усилитель должен иметь толстые питающие провода и кондиционеры питания, потому, что «это слышно». Точка зрения: кондиционеры и толстые провода – это не более, чем проблема, касающаяся корректности питающей сети, но никак не проблема звукового тракта.
	Проблему приобретения усилительного устройства для домашнего звукового тракта можно решать несколькими способами: -Купить музыкальный центр и радоваться жизни. (После этого предложения количество слушателей в зале сократилось буквально на 2/3). -Взять чемодан с деньгами или платочек с мелочью, предварительно прочитав соответствующее аудио издание с тестами и дойти до ближайшего гипер маркета, тем более, что их сейчас как аптек или парикмахерских. (О-о-о-о-о! Так нас осталось совсем мало). Будем считать, что оставшиеся – это по природе любопытные люди или те, у кого действительно наболело. И те и другие – наши люди. Тогда начнем...
	Усилитель мощности, как правило, мало волнует что в тракте «до него». Смешно слышать когда говорят колонки разработаны для нового формата SACD или что-то в этом роде. Зато его (усилитель) очень волнует что после него - ибо ему это обслуживать. Поможем ему в этом. Ваша акустика…. ну, например, полочные колонки стоимостью 400$, двухполосные (громкоговорители 5’’ и 1‘’), 10-литровые, чувствительностью 86 дБ и соответственно мощностью 60 Вт. Для предполагаемого усилителя – это несложная электромеханическая нагрузка за одним исключением - она «по - определению тихая». Что это значит? Это значит, чтобы добиться комфортного звучания (90-110 дБ акустической мощности) усилитель должен иметь 30-40 Вт неискаженной мощности. Из всего многообразия усилителей нам подходят в этом случае: усилители с обратной связью (пентодный, двухтактный со звуковым трансформатором или транзисторный с бестрансформаторным выходом). Какому в этой ситуации отдать предпочтение?
	Начнем с лампового Логика подсказывает, что стоимость компонентов в системе целесообразно иметь примерно равную, чтобы никакой элемент не «тормозил» остальных. Для того, что бы обеспечить качественные параметры такой усилитель должен иметь три трансформатора: силовой (мощностью 150 Вт и весом 4-5 кг) и два звуковых примерно таких же массогабаритных показателей. Схемотехника таких усилителей устоявшаяся, несложная - о ней и сказать особо нечего. Стоимость его определяется в основном стоимостью применяемых ламп и трансформаторов. А вот здесь неувязка получается. Для того, что бы обеспечить полосу хотя бы 20 Гц - 30 кГц нужно применить звуковой трансформатор стоимостью от 60 до 150 $ и комплект ламп на полторы сотни. Поэтому реальная стоимость приличного усилителя такого типа минимум 600$. Но если устраивает стоимость, то это вполне жизнеспособная комбинация. Такой усилитель достаточно экономичен и хорошо отдает мощность. Хочу только, в качестве ремарки, заметить, что в усилителях такого типа дело не столько в типе ламп, как это часто можно слышать, а в наличии петли обратной связи, которая охватывает трансформатор. Из-за этого эти усилители тяготеют к самовозбуждению, не любят режима холостого хода (без колонок), качественные параметры сильно зависят от глубины обратной связи. Поэтому пентодный двухтактный усилитель с точки зрения точности передачи сигнала – сплошной компромисс.
	Вариант второй, транзисторный За 400$ несложно изготовить транзисторный усилитель. Самые дорогие компоненты здесь: корпус, силовой трансформатор и конденсаторы источника питания (мы помним известную истину о том, что усилитель питается, питается усилитель …., правильно – от конденсаторов). Схемотехника за эти деньги у всех производителей примерно одинакова. В этой ценовой нише никто особо не вкладывает средства в инновации – все вариации в основном вокруг дизайна с рекламным подогревом. Эта ниша наиболее консервативна, «отлизана до блеска», потому что именно в ней в основном зарабатываются деньги. Для примера: в усилителе Quad77 образца 1996г применяется схема усилителя фирмы “Bryan” образца 1970г. И я уверен, что в Quad99 образца 2000г применяется она же. И на здоровье.
	Если жизнь распорядилась так , что у Вас колонки за 1000$, трехполосные (2*6''/1''или 8’’/5’’/1’’), чувствительностью 88 дБ и мощностью соответственно 100 Вт, то комбинация типов усилителей для этого случая практически не отличается от предыдущего. Ламповый двухтактный еще может «разогнать» эту акустику, единственное, стоит сменить класс транзисторного усилителя. Если позволить себе усилитель за те же деньги что и колонки, то это уже должен быть очень приличный экземпляр. 88 дБ –ным колонкам мощности усилителя от 60 до 100 Вт вполне достаточно. Но теперь Вы в праве потребовать от кандидата на покупку полосы в 200 кГц, поинтересоваться сколько транзисторов в плече усиления (2-3 нориально) и в каком классе усиления они находятся. Также информативен тип транзисторов (предпочтительнее Motorola, Sanken, Toshiba), ну и хватит, чтобы не показаться очень нудным. А теперь, вкратце, что несет информация о полосе воспроизводимых частот и класс в котором работают выходные транзисторы. Если полоса в 200 кГц, а на выходе стоят биполярные транзисторы фирмы Sanken в классе АВ, то можете быть спокойны – это свежая разработка, в ней применяются свежие элементы. Если на выходе полевые транзисторы с маркировкой 2SK, 2SJ фирмы Toshiba, то полоса может быть и шире – 500 кГц. Это даст хороший плюс по высоким, но звучание в области низких нуждается в проверке. Попробуйте включить такой усилитель на самые большие имеющиеся в распоряжении колонки и внимательно послушайте на максимальной громкости. Усилители на полевых транзисторах не любят отдачу от больших громкоговорителей (НЧ -громкоговоритель на большой амплитуде сам является источником противо э.д.с. и активно предлагает ее навстречу усилителю). Если вопросов не возникло – покупка может быть удачной. В случае если Вам предлагают усилитель, работающий в классе А – будьте очень внимательны. Полоса в таком усилителе в значительной мере обеспечивается током смещения транзисторов – это слишком привлекательный способ расширить полосу. Но! К.п.д. такого усилителя ниже, чем у работающего в классе АВ. Нагрузка на блок питания не импульсная, а постоянная, что резко повышает требования к трансформатору и конденсаторам. Ну и выделяемое тепло, которое является большим испытанием для силовой схемы в смысле надежности. Нужно большое количество компенсационных элементов, которые бы удерживали активные элементы в заданном режиме. Одним словом, дело хлопотное, а преимущества не настолько очевидны.
	Ну и наконец, достаточно редкий, но самый интересный, с моей точки зрения, вариант. У Вас дорогие, чувствительные колонки (90 дБ и выше)? Тогда, добро пожаловать в мир триодных усилителей. Классификация триодных усилителей мощности
	Просмотрев эту нехитрую схемку, классифицирующую усилители с точки зрения выходной характеристики можно обратить внимание, что до сих пор мы рассматривали правую ветку. Это ламповые и транзисторные двухтактные с обратной связью, работающие в классе АВ с обратной связью. Характеристика этого направления: экономичность, вытекающая из этого высокая выходная мощность, обязательное наличие обратной связи и, как следствие, широкая полоса воспроизводимых частот при низких нелинейных искажениях. (Транзисторные, двухтактные, в классе А, без обратной связи попадают в этот класс, но являются экзотикой в силу технических причин и поэтому говорить о них не имеет смысла). Левая ветка – это, по сути, усилители на ламповых триодах. Причем есть двухтактные схемы на триодах работающих в классе АВ, но поскольку это сразу предполагает наличие ОС, то такой усилитель будет страдать теми же болезнями, что и пентодный, поэтому предлагаю сосредоточиться на однотактной схеме или в англоязычной интерпретации «single ended». Принципиальное отличие таких схем – в отсутствии отрицательной обратной связи (ОС) Если Вы помните, то задача обратной связи исправлять частотные и нелинейные недостатки элементов схемы (в основном силовых).
	Работает отрицательная обратная связь по напряжению примерно так. После того как входной сигнал попал на выход усилителя и потек ток в нагрузке – это привело к его же (сигнала) изменению, поскольку выходные элементы (транзистор или пентод) имеют нелинейную выходную характеристику по мощности. Обратная связь передала форму искаженного сигнала на вход и при помощи дифференциального каскада начала проверять на соответствие с эталонным входным. Естественно, найдя отличия дифкаскад начинает изменять форму усиливаемого сигнала так, чтобы выходной сигнал принял форму входного (компенсировать одним словом). Все бы ничего, да усилитель работает на нагрузку емкостного характера, а это приводит к тому, что ОС начинает «задирать» высокие частоты и еще в силу природного отставания от входного сигнала из отрицательной становится положительной, усилитель возбуждается и в конечном счете может «сгореть». Что бы этого не произошло, при помощи той же ОС приходится обрезать полосу воспроизведения усилителей. К чему это приводит физически? Заинтегрированная ОС ворует из динамического диапазона «тихие, артикуляционные звучки», которые отвечают за нюансы и делают звук более живым, приближенным к бытовому, тот который Вы слышите каждый день, на который настроено ухо.
	Поэтому заманчиво сконструировать усилитель без ОС. Это позволяет сделать ламповый триод! Как и за счет чего? Ответ простой. За счет линейной выходной характеристики по мощности и трансформатора. Линейность имеет место быть когда триод работает в классе А (рабочая точка в центре выходной характеристики). Мы упоминали о том, что режим в классе А большое испытание для транзистора, но для лампы это естественный режим, поскольку ее внутреннее сопротивление противостоит изменению рабочих параметров с прогревом. Единственное, и мы тоже об этом помним, класс А – неэкономичен, потому, что при этом половина допустимой мощности (к сожалению, теперь уже тепловой) рассеивается на самой лампе и в схеме. Самый мощный реальный триод (6С33С) имеет максимальную допустимую мощность 60 Вт. С учетом необходимости работы в линейной области такой триод может отдать в нагрузку не более 20 Вт полезной мощности. Причем сделать он может это только через звуковой трансформатор.
	Два слова об этом важнейшем компоненте. Его задача адаптировать относительно слаботочный триод к низкоомной нагрузке (колонкам), которой нужен большой ток. При этом желательно сохранить полосу пропускания не менее 100 кГц при минимуме внутренних потерь. Они видны через демпинг – фактор. Уменьшение сигнала при подключении нагрузки всего на 1дБ –очень хороший результат. На практике это значит, что импеданс колонок, изменяющийся в широких пределах, не вызовет изменение амплитуды выходного сигнала более, чем на 1 дБ – ухо «прощает» такие недостатки. Достигается это сложной намоткой трансформатора и качеством используемого железа. Поэтому при достаточно простой схеме усиления стоимость трансформатора в таких устройствах очень высока.
	И даже если свести потери к 10% (а это реально), выходная мощность на выходе составит всего 20*0,9=18Вт. Вот и приехали. И когда потратили на триоде с учетом подогрева. 200Вт а на выходе получили от силы 18Вт надеюсь, становятся понятны рассуждения по поводу колонок с высоким к.п.д. Да и количество рассеиваемого в окружающую среду тепла с учетом стереопары делает его отнюдь не летней комбинацией. Но не стоит отчаиваться. Взамен мы получаем: пусть не громкий, но детальный звук с массой новых нюансов и без тех излишков которыми нас «снабжал» громкий транзисторный усилитель. Принимая во внимание, что некоторый дополнительный прогрев помещения в осенне-зимний период не бывает лишним, я уверен, что при этом Вы делаете доброе дело для своих ушей, поскольку снижается «утомляемость» при прослушивании, а значит появляется желание дольше слушать музыку, а это – важно.

Эпилог

Изложение на первый взгляд построено в виде простой классификации для того,
что бы посоветовать что–то приобрести в соответствии с рекомендациями.
На самом деле, нет четких границ и комбинировать можно как угодно, только теперь, вооружившись элементарными знаниями, Вам будет проще экспериментировать для того, чтобы сделать правильным собственный выбор.
Юрий Нечунаев, г. Киев

в начало

• АУДИО ДАКИ	• АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ	• ПОИСК ПО САЙТУ	• КОНТАКТЫ
• УСИЛИТЕЛИ	• ДИНАМИЧЕСКИЕ ГОЛОВКИ	• СПРАВОЧНИК	• СОТРУДНИЧЕСТВО
• N-AUDIO PRODUCTS	• АВТОАКУСТИКА	• СТАТЬИ	• ГЛАВНОЕ МЕНЮ