Нужно ли строить ламповый усилитель? Конечно, хотя бы для того, чтобы узнать, что представляет собой этот знаменитый "ламповый звук". Кто не может построить сам, тот покупает в магазине или заказывает индивидуальный проект. Но все усилители звучат по-разному. Усилиями тысяч аудиофилов наметились пути построения ламповых усилителей, обладающих прекрасным звуком. Они не скрывают результатов своих экспериментов, издают журналы (например, "Вестник А.Р.А."), где публикуют удачные (и не очень!) схемные решения, упирая на редкостные, или весьма дорогие комплектующие и материалы. Гораздо меньше в этих изданиях уделяется внимания вопросам теории, больше "пускается пыль в глаза". Рекомендуется подбирать каждый элемент усилителя и слушать, слушать! И вот, очумевший от советов и прослушиваний, читатель уже бежит на рынок и ищет конденсаторы по 100 долларов за штуку или трансформатор за 500, рассчитывая с их помощью услышать знаменитый "ламповый звук".

    Предприимчивые люди начали производить на потребу жаждущих разнообразные ламповые усилители и КИТы (наборы деталей). Заводы, производящие электровакуумные приборы, снова выпускают прямонакальные триоды (2С4С, 6С4С, 300В и т.д.). Печатаются любопытные сообщения: члены "общества господина Сакумы" (Японские аудиофилы) игнорируют усилители, если их стоимость менее 10000$. Короче говоря, прочно утвердилось мнение, что "ламповый звук" — это хорошо! А за большие деньги — еще лучше!

    Как сравнивают усилители по звучанию? Разумеется, прослушивая музыкальные записи: грампластинки, CD, магнитофонные ленты. При этом приходится постоянно переключать несколько кабелей, что требует определенного времени. Учитывая краткосрочность музыкальной памяти, сравнение получается уже не таким надежным. Гораздо лучше подключить источник сигналов к входам обоих усилителей, а их выходы коммутировать на АС с помощью мощного переключателя.

    Блок-схема такого тракта прослушивания приведена на рис.1 (для простоты показан один канал).

Рис.1.

Здесь источник информации и громкоговорители — одни и те же для обоих усилителей. С помощью регуляторов RP1 и RP2 устанавливается одинаковая громкость звучания акустических систем (АС) при разных положениях переключателя SA1. Индикатор уровня PV1 может отсутствовать, но лучше, если он используется. Схема — простая и понятная.

    Однако если мы будем сравнивать усилители с разными выходными сопротивлениями, неизбежны ошибки в оценке усилителей. В чем тут дело? А дело в том, что АС, как правило, имеют частотнозависимое внутреннее сопротивление Z. На рис.2 показана примерная зависимость Z от частоты для двухполосной АС. Фазоинвертор на низких частотах имеет два пика вместо одного, но это сути дела не меняет. Если АС — трехполосная, то "горбов" на ха-рактеристеке Z(f) может быть больше. R_E — сопротивление громкоговорителя на постоянном токе, оно приблизительно равно "номинальному" сопротивлению АС, т.е. Z_ном = (1,2...1,3)R_E. Чаще всего используются АС с номинальным сопротивлением 4 или 8 Ом. Аудиофилы любят громкоговорители для кино с номинальным сопротивлением 12 и 16 Ом за их высокую отдачу. Горбы на характеристике Z=Z(f) могут в 2 и более раз превосходить Z_ном.

Рис.2. Примерная зависимость Z от частоты для двухполосной АС

    Совершенно очевидно, что при разных выходных сопротивлениях усилителей R_вых и одинаковых ЭДС на их выходах, напряжение на АС будет разным, так как R_вых и Z образуют делитель напряжения. Если выходные сопротивления усилителей не одинаковы, а они ведь могут быть и частотно-зависимыми, то АС будут звучать по-разному. Особенно это заметно при сравнении ламповых усилителей без обратной связи [1] и транзисторных, имеющих, как правило, глубокую отрицательную обратную связь. В первом случае R_вых = 2...3 Ом, во втором — R_вых = 0,1...0,01 Ом.

    Ламповый усилитель будет подчеркивать те частоты, на которых Z возрастает. И действительно, НЧ и ВЧ у него звучат "лучше". Если частота раздела НЧ и ВЧ (f_paзд) в АС приходится на область 3 кГц, и на этой частоте имеется "горб", то лучше звучат струнные инструменты и голоса солистов. Напрашивается вывод, что частотная характеристика внутреннего сопротивления АС должна иметь как можно меньшую нелинейность, (в идеале — горизонтальная прямая), чтобы можно было сравнивать два разных усилителя.

    Искусственно увеличив R_вых для усилителя с малым внутренним сопротивлением, включив последовательный резистор R_д (рис.3), получим одинаковые условия работы АС.

Рис.3.

    Эти соображения были проверены на практике и полностью подтвердились. Сравнивались два стереофонических усилителя. Первый — ламповый, однотактный, на лампах 6Н23П и 2С4С, по схеме Loftin-White без ОС. Его основные параметры: R_вых ~ 3 Ом, Р_вых ~ 3 Вт, ∆f = 12...40000 Гц. Выходные трансформаторы усилителя выполнены на сердечниках из стали типа 3409, S=15 см2, δ = 0,35 мм, l3 = 0,3 мм. Второй — транзисторный, с ООС, R_вых ~ 0,01 Ом, Р_вых = 50 Вт, ∆f = 5...150000 Гц.

    Нужно сказать, что этот ламповый однотактник на лампе 2АЗ (2С4С) считается чуть ли не "образцовым" УМЗЧ в среде аудиофилов. Правда, они оговаривают еще и дополнительные условия (спецпровода, спецприпой и т.п.). Звук его действительно хорош: резкий фронт (атака), большая прозрачность. "Через него" прекрасно звучат струнные и ударные инструменты.

    Транзисторный усилитель был построен в соответствии с соображениями, изложенными автором в [2]. Время установления его переходной характеристики до погрешности 0,01% не превышает 10 мкс (на активном сопротивлении нагрузки).

    В экспериментах использовались трехполосные АС с паспортной мощностью 70 Вт. Фазоинвертор настроен на частоту 25 Гц, частотная характеристика Z приведена в таблице:

    Сравнение усилителей проводилось при Р_вых = 3 Вт. АЧХ напряжения на клеммах АС при Rвых = 2...3 Ом приобретает подъем (до 3 дБ) на НЧ и ВЧ, в соответствии с ростом Z. Без R_д транзисторный усилитель звучит более "сухо", но как только включается R_д = 2,2 Ом, его звучание ничем (подчеркиваю — ничем!) не отличается от звучания лампового Loftin-White. Предлагаю желающим убедиться в этом самим.

    Поговорив о входном сопротивлении АС, перейдем к выходному сопротивлению усилителя. Как уже отмечалось, оно оказывает большое влияние на качество звучания. Поэтому посмотрим, как его измерить. Существует несколько способов, но мы остановимся на том, который определен в ГОСТе 23849-87 [3]. Этот метод основан на пропускании синусоидального тока через выходные клеммы усилителя и измерении падения напряжения на его выходном сопротивлении Zi (рис.4). Направление тока I на рисунке показано условно (от генератора в нагрузку). Данная схема не предназначена для измерения отрицательного Zi. Здесь R1 — активное сопротивление, равное номинальному сопротивлению нагрузки для данного УМЗЧ. Оно должно быть достаточной мощности, так как через него течет приличный ток (всего лишь в 3 раза меньший максимального). Падение напряжения на нем, измеряемое вольтметром PV2, должно быть на 10 дБ (в 3,16 раза) меньше номинального выходного напряжения усилителя. Генератор ЗЧ тоже должен быть достаточно мощным (например, Г3-109).

Рис.4. Схема измерений выходного сопротивления усилителя Zi

    В качестве усилителя для создания необходимого тока можно использовать второй канал стереоусилителя или любой другой УМЗЧ достаточной мощности. Если испытываемый усилитель имеет, например, Р_ном = 50 Вт, Z_ном = 4 Ом, то потребуется ток I = 1,1 А. Выходное сопротивление  

    Вход усилителя можно закоротить, но лучше вместо перемычки поставить резистор, номинал которого равен сопротивлению источника сигнала. Измерения Zi ведутся на частоте 1 кГц.

    Эта схема, при всей ее простоте, позволяет приоткрыть еще одну тайну "лампового звука". Вольтметр PV1 тогда нужно заменить чувствительным осциллографом, а частоту генератора ЗЧ менять от 20 Гц до 100 кГц.

    Для лампового однотактного усилителя без обратной связи, работающего в классе А, мы увидим напряжение U1 в виде чистой синусоиды во всей рабочей полосе частот. Усилители, работающие в классе АВ, тем более — в В, и охваченные обратной связью, могут сильно искажать форму синусоидального тока, протекающего через Zi. Это говорит о том, что Zi нелинейно.

    Для громадного большинства транзисторных усилителей это так. Причем на самых низких частотах напряжение U1 может быть синусоидальным, а по мере роста частоты оно искажается, и на частотах 20 кГц и более искажения могут быть очень большими, вплоть до удвоения частоты. А если измерить коэффициент гармоник такого усилителя по обычной методике, он может быть достаточно малым, например, всего 0,01%.

Источники

1. И.Пугачев. Ламповые монстры или бег во вчерашний день. — Радиомир, 2002, N4, с.З.

2. И.Пугачев. Украдет ли усилитель виртуальную глубину? — Радиолюбитель, 2000, N9, с.З

3. ГОСТ 23849-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей звуковой частоты.

Автор: И.ПУГАЧЕВ, г.Минск

Опубликовано по материалам http://www.radioradar.net/staty/staty2004-01-13_13-35-24.php

Статьи

Ламповый звук Тайны лампового звука Волшебство лампового звука [1] [2] Когда лампа лучше, чем транзистор [1] [2] Почему вакуумный триод звучит музыкально Схемотехника ламповых усилителей Лампы или транзисторы? Лампы! Однотактный ламповый усилитель для начинающих Двухтактные ламповые усилители Оконечный пушпульный усилитель - схема Уильямсона-Хафлера-Кероеса Рекомендации по повторению реплики схемы Уильямсона-Хафлера-Кероеса Однотактный усилитель с непосредственной связью. Схема Loftin-White [1] [2] Трехламповый усилитель Губина Однотактник на 300В Усилители низкой частоты Расчет каскада с нагрузкой в аноде Однотактный усилитель на лампе 807 [1] [2] Циклотрон. Мощный усилитель с выходными лампами ГУ-50 SE на RB300 Однотактный усилитель мощности на 300В. Модель WE91 для 90-х годов [1] [2] Как улучшить звучание HI-FI системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] Лампы и звук: назад, в будущее [1] [2] [3] [4] [5] Однотактный ламповый ... [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Апгрейд усилителя XD845MKIII [1] [2] "Усилитель" для наушников на SRPP [1] [2] [3] [4] [5] [6] Ламповый High-End [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [...] Обзор журнала Glass Audio за 1998 год [1] [2] Обзор журнала Glass Audio за 1999 год Корректор для винила Компенсированные регуляторы громкости Усилитель НЧ Даешь ONGAKU! Tubesaurus Rex Усилитель НЧ с комбинированной обратной связью Прибор для измерения напряжения накала высоковольтных кенотронов George Ohm живет в Харькове Ревизия однотактного усилителя с межкаскадным трансформатором Усилитель мощности НЧ с высоким КПД Двухканальный усилитель НЧ Усилитель НЧ с клавишным переключателем Радиотрансляционные установки ТУ-50 и ТУ-100 Портативный проигрыватель Усилитель НЧ Усилитель без выходного трансформатора Усилители без выходного трансформатора Лампово-полупроводниковый УМЗЧ Акустика Бытовые акустические системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Там, где живут басы [1] [2] [3] [4] [5] [6] The Onken Enclosure Категории слухового восприятия [1] [2] Три взгляда на акустику помещений [1] [2] Акустика в которой мы живем [1] [2] Акустика офисов Мифы звукоизоляции Акустика отделочных материалов Акустический агрегат с объемным звучанием Акустические свойства домашней мебели Акустические линзы для громкоговорителей Акустические измерения в практике радиолюбителя Акустический фазоинвертор Акустика студий [1] [2] Полезные советы разработчиков Hi-End Триод против пентода. Что выбрать? [1] [2] SINGLE-ENDED VS PUSH-PULL [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Одноламповые усилители низкой частоты Как пользоваться характеристиками электронных ламп Многоламповые усилители НЧ на импортных лампах Контактно-резисторный коммутатор входов Как проверять аппаратуру в салоне Что лучше: 4 или 8 Ом акустика? Выходной трансформатор для однотактника. Быть или не быть линейным Простая и быстрая проверка трансформаторов Десять способов усовершенствовать вашу аудиокомнату Испытатель ламп Понижение уровня фона в усилителях Evolution Пять правил рационального питания Трансформаторы в однотактных усилителях Выходные трансформаторы Измерение характеристик выходного трансформатора [1] [2] Однотактный «Magnum» Какая лампа нам нужна Какая лампа нам нужна и будет ли она? Улучшенная конфигурация листов трансформаторной стали Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? [1] [2] Звук: интересные наблюдения Вся правда об акустике ProAc Немного теории лампового звука О заметности искажений История лампы 300B Краткая история возникновения Hi-Fi Возможен ли "виниловый ренессанс?" [1] [2] [3] Hi-End: Мифы и реальность [1] [2] Как не заблудиться в кабельных джунглях? Побалуйте свои уши! [1] [2] Ограничение сигнала усилителем – можно ли работать в клиппинге? "Хай-Энд" умер, да здравствует "Хай-Энд"! [1] [2] Блестящие звукозаписи [1] [2] [3] Семь слов об ошибках аудиоэкспертизы Частотные, нелинейные и фазовые искажения Внешние факторы, влияющие на восприятие звука Многоканальный окружающий звук [1] [2] [3] [4] Магнитная запись: мифы и реальность Теория схемотехники и звукотехники Для начинающих. Как работает усилитель [1] [2] Принципы схемотехники электронных ламп [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Хрестоматия радиолюбителя, 1963г. [1] [2] [3] [4] [5] Конструктивный расчет входных и выходных трансформаторов [1] [2] Как работают звуковые трансформаторы Элементарная теория схем с обратной связью [1] [2] [3] Теория звукотехники Двухтактно-параллельный усилитель НЧ Особенности стандартов, описывающих мощность в звукотехнике Отрицательная обратная связь в усилителях Классы усилителей мощности Элементарная теория триода [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Как работает лучевой тетрод О мощности, ваттах, децибелах... [1] [2] Теория звука [1] [2] [3] [4] Звук и цифровые технологии [1] [2] [3] [4] [5] [6] Проектирование абсолютно устойчивых усилителей [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Звуковые форматы Описание стандарта MP3 Правильная мощность Начинающим. Радиолампа Высококачественный усилитель низкой частоты Объемный звук [1] [2] [3] Парадоксы электрона Вибратор к гитаре Ламповый авометр Старая и популярная 12АХ7/ЕСС83 Принцип устройства и работы электро-вакуумных приборов Двухэлектродные лампы Трехэлектродные лампы Рабочий режим триода Многоэлектродные и специальные лампы Электронно-лучевые трубки Газоразрядные и индикаторные приборы Фотоэлектронные приборы Собственные шумы электронных ламп Особенности работы электронных ламп на СВЧ Специальные электронные приборы для СВЧ Надежность и испытание электровакуумных приборов Основы схемотехники ламповых усилителей Искажения в усилителях, их измерение, меры по снижению искажений Основные сведения о радиокомпонентах Источники питания Каскады усиления мощности Каскады предварительного усиления Широкополосные усилители Усилительный каскад с катодной нагрузкой [1] [2] Life in Vacuum. EL34 Life in Vacuum. 6H8C, 6H9C Life in Vacuum. SV572 SV6550 6C5C 6C3П/6C4П Двойной триод 6Н3П Пентод 6Ж5П 6П42С / 6П45С Лучевой тетрод 6П1П Пентод 6П14П в оконечном каскаде Двойной триод 6Н14П Кенотрон 1Ц11П Демпферный диод 6Ц10П Что и как мы слышим