Это интересно

Когда импеданс нагрузки падает, линия нагрузки испытывает наклон (вроде вращения по часовой стрелке относительно рабочей точки). В этом случае искажения увеличиваются, так как линия нагрузки нижним своим концом упирается в место, где анодные характеристики толпятся (51, 52). Что и подтверждается поведением кривых искажений на Рис. 11. (Верхняя - 2 Омная нагрузка, нижняя - 8 Омная, середина - 4 Ома).
    Если разработчик задал нагрузочной линии сильный наклон (как часто делается, чтобы форсировать мощность при данном импедансе нагрузки), усилитель станет "нервно" реагировать на падения импеданса. (Это происходит в моменты, когда импеданс громкоговорителя проваливается на определенных частотах). Не скажу, что Саrу спроектирован именно подобным образом, очевидно, что не так, и характер искажений на 4-х Омах очень близок тому, что на 8 Омах нагрузки.
    На положительной полуволне (см. Рис. 6) видны мелкие засечки. С чисто иллюстративной целью (без анализа), полагаю, что это вызвано искажениями, а не шумом. Так как они асимметричны, то налицо опять четные искажения, а в силу их остроты - искажения высоких порядков, хотя и ничтожны по амплитуде. И, наконец, на графике заметны отклонения как верхней, так и нижней половин сигнала. Это говорит о присутствии нечетных искажений.
    Рис. 12 демонстрирует более наглядную форму нечетных искажений. Очевидно, что искажения влияли на обе половины сигнала. Острые выбросы говорят за присутствие искажений высоких порядков.
    Спектр искажений своеобразен для каждого усилителя и может быть подобен египетской клинописи. Оба они совершенно непостижимы, пока не был найден камень Розетты, открывший таинство начертаний. И мы приступим к поиску такого камня.
    На Рис. 13 показан типичный спектр SE усилителя. Ясно видим гладкое спадение по амплитуде продуктов искжений (так что а2>а3>а4>аn). Если передаточная характеристика проанализирована графически (53), то подобный же вид будет иметь и огибающая спектра. Если мы по известной технологии (о ней нетрудно догадаться из Рис. 8) построим передаточную характеристику, то при данных сеточных и анодных кривых, она будет всегда слегка искривлена (см. Рис. 8), приводя тем самым к диспропорции между входным и выходным сигналами. Таким образом, чтобы получить линейную характеристику передачи, характеристики лампы также должны быть линейны, параллельны и отстоять друг от друга на одинаковом расстоянии.
    В отличие от спектра SE усилителей, спектр усилителей РР представляет собой подобие гребенчатого фильтра, где идет подавление продуктов четных. Однако, на практике суммарный спектр ]состоит из двух независимых последовательностей - одна из нечетных гармоник, другая из четных.
    На Рис. 14 представлен типичный образец спектра РР усилителя с эффектом гребенчатого фильтра. Теоретически, подавление нечетных гармоник в двухтактной схеме возможно путем применения полностью идентичных элементов с верхнем и нижнем плечах (54).
    Спектр на Рис. 15 имеет почти одинаковые по величине гармоники 2-го и 3-го порядка. При более тщательном подгоне половин выходного каскада, возможно снижение второй гармоники, но тогда 3-я гармоника, менее созвучная, станет доминировать. (В этом тоже состоит искусство настройки - Ред.). До тех пор, пока 3-я гармоника не подавлена полностью, есть смысл оставлять и 2-ю, так как она дает положительный маскирующий эффект, тем самым "затеняя" продукты искажений более высокого порядка (55, 56).
    Наиболее важный момент - подавление высших гармоник. Они ощутимы главным образом не из-за того, что создают диссони- рующие интервалы с основным тоном, но с ростом их порядка (гармоник) катастрофи- чески, с более быстрой скоростью растут интермодуляции (57). Когда две или более гармоники взаимодейст- вуют между собой, появляются суммарные, либо разностные тоны, что собственно и есть продукты интермодуля- ции (IM) (58,59,60). К примеру, 18-я гармоника будет "взаимномо- дулировать" со всякой, существующей в интервале от 2-й (включительно) до 17-й. То же самое произойдет с 17-й, с 16-й и т.п.
    Амплитуды IM продуктов пропорциональны амплитудам взаимодействую- щих между собой гармоник. Этот факт проиллюстри- рован на Рис. 16, 17, одновременно можно сравнить и спектры обмеряемых устройств. Однотактный Сагу CAD-805 имеет более "грязный" IM спектр, поскольку его гармонический спектр более обогащен (Рис. 18).
    Звучит ли Krell более "чисто", чем Саrу, как это показывают измерения? Продукты интермодуля- ций, как правило, никак не соотносятся с основным тоном. Распределение их в спектре псевдослучайно, подобно шуму, это нечто среднее между розовым шумом и шумом дождя. Эффект ясно слышен на LP Warner Bros. BSK 3109 - Seals and Croft's Greatest Hits. Послушайте вспышку аплодисментов в начале "I'll Play for You". Они "болтаются" по громкости, подобно промодули- рованному шуму. Что это - редкие хлопки, или прекращение дождя?
    Подобные разновидности шумов весьма эффективно используются психоакустиками, например, James T. Johnston из AT&T. В своих экспериментах по восприятию человеком различных слуховых иллюзий, ученые вводят шум, чтобы маскировать музыкальные звуки. Было выяснено, к примеру, что определенные разновидности аддитивного шума могут сделать голоса в хоре более выпуклыми или выделить скрипки в секции смычковых!
    С другой стороны, некоторые шумы могут уничтожить пространство сцены и до неузнаваемости разрушить разборчивость речи, сказанной с экрана. Эти эффекты имеют место в зависимости от того, какой тип шумов замешан в звуковой сигнал.
    Очевидно, что спектр искажений, изображенный на Рис. 18, не имеет точной корреляции с субъективным восприятием DO, слушавшего CAD-805. Как же нам быть при подобном несоответствии?
    Из Рис. 19 можно сделать вывод, что на низких уровнях мощности, триоды имеют спектр гораздо чище, чем пентоды. На полуватте триод 2АЗ имеет только вторую гармонику, тогда как у пентода 6F6 гармонический хвост тянется аж до 9-й гармоники!
    "Маломощный спектр", таким образом, разъясняет суть явления,называемого "первым ваттом". В этой связи более важно рассматривать моменты перехода от низкого уровня к более высокому, с точки зрения обогащения спектра, когда динамик с достаточно высокой чувствительностью не станет "вытягивать" лишние, искаженные ватты из усилителя.
    Из того же Рис. 19 видно, что с повышением отдаваемой мощности, растет хвост из третьей и четвертой гармоник, а измерения на Рис. 18 лишний раз это подтверждают. Если категорично это интерпретировать, то следует заявить, что однотактники при высоких мощностях должны иметь очень диссонансный голос. Но действительность опрокидывает такое предположение. Как с этим быть?
    Простое отношение второй гармоники к основной, вроде бы не должно нарушать общей картины созвучия (т.к. отношение 1 : 2 является простейшим из всех интервалов, кроме собственно унисона). Тем не менее, гармонические искажения, хотя бы и второго порядка, добавляют постороннюю энергию к обертонам музыкальных инструментов. К примеру, спектр на Рис. 13 всеми своими гармониками должен "прилипнуть" к спектру на Рис. 20 (отметьте их подобие). Такое вот уникальное соответствие явно усилит спектр флейты. А если так, то все язычковые инструменты должны приобрести "флейтовый" голос.
    Опять же спектр Рис. 14 должен усилить спектр кларнета на Рис. 21 и в звучание флейты проникнет его тембр. Известно, что подобные эффекты также приложимы и к балансным схемам, которые, как правило, двухтактные(*22)(61). Однако, не забудьте, что суммарные гармонические искажения балансных схем гораздо ниже, чем у однотактных. И это может сделать их менее заметными в тракте, с точки зрения вносимых искажений, а может и не сделать. Это определит характер музыки или речи.
    Понятное дело, что для оценки искажений требуется какойто универсальный и лучший метод. И их все время предлагали (62, 63, 64), но ни один из них не выдержал проверки на прочность.(*23) Проблема достоверности этих методов заключается в том, что существует понятие, по определению Олсона, как blending - слитность, гармония (48). Тембр определенного инструмента содержит столь много гармонических составляющих, что мы не способны произвести простую оценку его (инструмента) индивидуальности.
    1 = основная или унисон (1:1)
    2 = 1-я октава (1:2)
    3 = чистая квинта (2:3)
    4 = 2-я октава (2 : 4), чистая кворта (3 : 4)
    5 = большая секста (3 : 5), большая терция (4 : 5)
    6 = чистая квинта (4 : 6), малая терция (5 : 6)
    7 = гармонически малая септима (4:7)
    8 = 3-я октава (4 : 8), иояая секста (5 : 8); чистая кварта (6 : 8)
    Рис. 22 Таблица стандартных интервалов для первых восьми гармоник.
    На Рис. 22 показаны наиболее важные интервалы, которые существуют между первыми восемью гармониками. И то, как мы воспринимаем звучание инструмента, есть результат слияния гармонических интервалов, ему присущих. То, что мы называем "голосом" инструмента.
    Если, скажем, два чистых тона, звучащих одновременно, вызывают зубную боль, то добавлением третьего возможно добиться абсолютного созвучия или, по крайней мере, сглаживания. Вот этот тройной (четвертной и т.д.) звук и выражает собой суммарный эффект гармонизации. D.E.I. Shorter еще в 50-х заметил: "Искажения должны рассматриваться не как просто величины отдельных гармоник, а как законченная последовательность их, или суммарная форма волны, в которую они складываются (65)".
    Эффект гармонизации может быть легко продемонстрирован с гитарой.(*24) К примеру, взяв F (ниже открытой Е) вместе с Е, даст определенное несозвучие. Но если тут же добавить А, то мы услышим явное сглаживание первого диссонанса. Интервал от F (фа) одной октавы до Е (ми) другой октавы есть большая септима (8 : 15). Добавляя же ноту А (ля), мы получаем два новых интервала: большую терцию (4 : 5) и чистую квинту (2 : 3). Два вновь образованных созвучных интервала "развалили" один диссонансный, создав, таким образом, приятное трезвучие. Определяющим, критическим параметром конечного созвучия, стало не маскирование, а слитность, гармоничность. Маскирование имеет место в том случае, когда маскирующий тон достаточно велик, чтобы "заглушить" наш слуховой механизм (48, 56). К примеру, если постоянно повышать громкость чистого тона в 1 кГц, то наше ухо, в дополнение к килогерцу, создаст затухающую серию гармоник (так, что 2 кГц>3 кГц>4 кГц...). Тогда любой чистый тон с частотой какой либо гармоники должен превышать ее по уровню, чтобы быть услышанным отдельно нашим ухом (Рис. 23).
    Согласно труду Parker'a и Sybil'a, гармоники возникают из-за того, что обратная связь от высшего нервного центра как бы сдерживает амплитуду колебаний среднего уха, способную оглушить наш орган слуха. Тогда, в момент защиты ухом самого себя, входная амплитуда давления испытывает компрессию на среднем ухе...
    Далее.....

Информация

Принципы схемотехники электронных ламп

ЧАСТЬ 1

Введение

1. Годы и лампы

2. Музыка из ящика

3. Начнем с азов

4. К тетроду и пентоду

5. Режимы ламп

6. Работаем с малыми сигналами

7. Сюрпризы высоких частот

8. Борьба с помехами

9. Проблемы АРУ

10. Предварительное усиление

11. Тетродные усилители мощности

12. Триодные усилители мощности

13. Двухтактное усиление

14. "Транзисторный" звук в ламповых схемах

15. Структуры радиоприемников. Избирательные системы

16. Структуры радиоприемников. Паразитный прием

17. О диодах и не только

Введение

Желающие освоить подзабытую технику электронных ламп обращаются к литературе прежних лет. Но с этим не все обстоит благополучно. Хотя бы потому, что такой литературы осталось мало. Но главное - эти книги устарели морально, чаще всего это просто сборники "типовых схем", мало разъясняющие суть проблем, перед которыми стояли разработчики. Вдобавок они содержат ошибки, привычно переходящие от одного автора к другому.

Конечно, изданы даже и в последние годы книги по ламповой тематике. Они порой весьма продвинуты. Но вряд ли в них найдется то, что имеет сказать автор этих строк.

Явная потребность в новых пособиях по старой технике подтолкнула написать эту работу. Точнее, подтолкнули просьбы друзей - радиолюбителей. Но автор не имел достаточно свободного времени, чтобы создать какой-то фундаментальный труд. Поэтому предполагается, что читатель имеет некоторые базовые представления о предмете изложения, и уж, конечно, знаком с основами электро- и радиотехники. Больше того: сведения, которые можно найти в книгах, стоящих на магазинных и ваших полках, иногда намеренно опускаются в пользу рассмотрения ранее не освещавшихся вопросов. Чтобы даже искушенный знаток нашел здесь для себя что-то новое, неожиданное.

По указанной выше причине материал написан лаконично. Здесь не стоит выискивать готовых схем для любительского повторения, в еще меньшей степени - шаманских рецептов, гарантирующих чудодейственные результаты; каких-нибудь советов по выбору особенно хорошо звучащих ламп (и даже резисторов): такого добра наплодили немало. Изложены именно сами принципы функционирования и разработки устройств на лампах.

Наоборот - здесь по возможности минимизировано число схем, формул, оставлено лишь самое необходимое. Автор повсюду старался въедливо растолковать, почему ламповые схемы построены именно так, как они построены, какие трудности стояли перед тогдашними инженерами, как они преодолевались, и как эти проблемы видятся сейчас.

Впрочем, нередко эти пояснения иллюстрируются практическими расчетами или прикидками, ведь они нагляднее, чем отвлеченные формулы, не правда ли?

Данная работа представляет собой оригинальный труд, созданный специалистом высокой квалификации. Хотя она и открыта для свободного доступа, это не значит, что на нее не распространяется авторское право. Любое полное или частичное воспроизведение возможно только с согласия автора.

1. Годы и лампы

1.1. Интересна ли нам история

Об этапах становления производства электронных ламп написано много, и этот короткий исторический обзор вовсе не претендует на новизну. Просто хочется еще раз с удовольствием проследить славные вехи, принадлежащие, в сущности, мировой культуре ХХ века.

Не слишком ли громко сказано? Думается, что нет. Мы же согласимся, например, что к музыкальной культуре могут быть по праву отнесены не только сами произведения, но и инструмент - скрипки талантливых мастеров.

Сейчас уже трудно как следует осознать, что миллионы людей в прошлом веке связывали восхитительную возможность слышать весь мир - с теплыми огоньками внутри стеклянных колб. Волнующие вопросы о том, на скольких радиолампах собран аппарат, чем заменить редкую лампу - были достоянием не узкого круга радиоспециалистов, а буквально каждого. Нынешние, действительно намного более функциональные, черные "мыльницы", не несущие явно видимого отпечатка живого труда и человеческого ума, вряд ли можно представить в подобной роли властителя душ.

А такие шедевры творческой мысли и виртуозного исполнения, как, например, германский радиоприемник "Кельн" - вполне достойны сохраняться для будущих поколений наравне со скрипками Страдивари. Я не шучу.

1.2. Первые серии

В качестве первых массово выпускаемых радиоламп следует упомянуть европейские лампы 20-х годов серий RE, RES, RENS. В СССР выпускались десятью годами позже их аналоги. Например, тетрод СБ-147 из популярного тогда приемника ЭКЛ-5 - это (изображенный на фото) RES094 фирмы Telefunken.

Лампы эти были еще несовершенными: громоздкими, неэкономичными, с нелепыми на нынешний взгляд цоколями и клеммами, а их параметры - невысокими. В настоящее время они представляют, пожалуй, только коллекционную ценность.

Впрочем, некоторые типы этих ламп до сих пор ценятся аудиофилами и числятся в "легендарных".

1.3. Цоколи-пауки

В середине 30-х годов появились европейские лампы нового поколения - "красная серия". Впервые начала претворяться в жизнь идея "гармонических" серий: были разработаны наборы взаимосогласованных (как считалось) типов ламп - целевым образом для построения определенных классов массовых радиоприемников.

Это были лампы с необычным, так наз. бесштырьковым цоколем (с боковыми ламелями). Такие цоколи еще назывались "пауками". Впрочем, выпускались они также и с американским "октальным" цоколем, и с другими цоколями.

Особенностями нового этапа являлась уже чрезвычайно широкая номенклатура ламп, а также появление комбинированных ламп. Например: ACH1 - гексод с триодом. Электрические параметры к этому времени значительно повысились.

Трофейные радиоприемники с лампами "красной серии" в свое время в немалом количестве привозились из Германии. Лампы для них пользовались большим спросом, сейчас они довольно редки.

1.4. Золотой век

Годы накануне войны некоторые считают "золотым веком" развития техники электронных ламп, да и вообще радио. В Европе были созданы лампы следующего поколения - так наз. "стальная серия". Продолжая линию "гармонических" серий, новые лампы имели значительно более высокие электрические параметры и экономичные катоды. Отметим еще одну важную веху: электронное машиностроение впервые освоило монтаж ламп на "плоской ножке" вместо прежней - "гребешковой". Это повысило технологичность и позволило значительно снизить индуктивности выводов, а значит - расширить частотный диапазон приборов.

Лампы стальной серии оформлялись в приземистом железном баллоне (отсюда и название), электродная система лежала горизонтально. Они имели странного вида цоколь с короткими штырьками. Впрочем, отдельные типы мощных ламп помещались и в стеклянный баллон.

Но лампы этой серии выпускались и с другими цоколями, в особенности интересны лампы с так наз. "локтальным" цоколем - восьмиштырьковым, на плоской цельностеклянной ножке, с замком на ключе. Локтальные лампы имелись и у нас, например, 12Ж1Л, аналог знаменитой немецкой RV12P2000 (имевшей, впрочем, совсем другую конструкцию).

Отечественная ламповая промышленность предвоенных лет взяла, однако, курс на США. В те годы у нас было начат пробный выпуск американских "октальных" ламп в металлических баллонах с восьмиштырьковым цоколем, оснащенным ключом. Технически эти лампы были хуже европейских, но проще в производстве.

Октальные лампы, металлические и стеклянные, господствовавшие в отечественной технике не менее двадцати лет, знакомы каждому, их можно встретить и сейчас.

1.5. Последний рывок

Послевоенное развитие электронных ламп во всем мире определялось потребностями освоения диапазонов ультракоротких волн, вызванными к жизни развитием радиолокации, телевидения, связи и вещания на частотах десятки и сотни мегагерц. Именно с этими увлекательными делами и было связано начало выпуска ламп, известных как "пальчиковые" (с цоколями "гепталь" и "новаль"). Конструкции на "плоской ножке" теперь стали обычными для ламп любых размеров. Были освоены рамочные сетки и прочие новшества.

Справедливости ради надо отметить, что прототипы таких ламп были созданы тоже в Германии - для средств связи вермахта.

В 60-70 г. создано множество типов ламп нового поколения, имеющих фантастические по прежним меркам параметры и сверхэкономичные катоды - специально для работы в высокочастотных диапазонах, в каскадах широкополосного усиления и в импульсном режиме.

Многим знакомы сверхминиатюрные лампы с гибкими выводами. В основном они находили применение в ракетной и авиационной бортовой аппаратуре (модели прямого накала использовались в носимой связной технике).

Последним рывком техники радиоламп можно считать производство "нувисторов" - ламп, созданных как конкурент полупроводников, превосходящий последние в отношении стойкости к облучению потоком нейтронов. Думается, комментарии в этой связи не нужны.

1.6. Прямой и косвенный накал

Большинство из когда-либо выпускавшихся ламп составили лампы косвенного накала. Кроме возможности питания нити накала от сети переменного тока, они обладают еще одним достоинством: самостоятельный вывод катода дает куда больше свободы в схемотехнических решениях. Известны случаи применения ламп косвенного накала даже в аппаратуре батарейного питания.

Впрочем, это нечастый вариант. Все же прямонакальные лампы отличает большая экономичность, что для аппаратов автономного питания крайне важно. Например, лампу 6П1П можно считать довольно близкой к 4П1Л. Однако, при похожих электрических параметрах и выходной мощности, она потребляет на накал 3,15 Вт вместо 1,36 Вт у прямонакальной 4П1Л.

2. Музыка из ящика

2.1. Лампы и звук

Ламповый "ренессанс" последних лет неотделим от новых подходов к сфере разработки высококачественной аудиотехники. И этот сюжет обойти никак невозможно.

Домашний радиоприемник явился по времени первым источником электрически воспроизведенной музыки (вторым было звуковое кино). Создателями стандартов де-факто на бытовые радиоприемники на два десятка лет вперед считают европейские фирмы Telefunken и Philips. К середине 30-х годов полностью сложился облик такого радиоприемника (в отношении типовых схемных решений, конструкции, дизайна и требований к параметрам).

Долгое время показатели качества звуковоспроизведения у массовых бытовых приемников были невысокими, по нынешним временам - просто смешными. Вот типичные их значения:

1) коэффициент нелинейных искажений - до 7-10%;

2) диапазон воспроизводимых частот - от 100 Гц до 5-7 кГц;

3) выходная мощность - 1-2 Вт.

Кто-то может, кстати, возразить: выходная мощность - это не качественный, а скорее количественный показатель, уровень громкости, так сказать; для чего он сюда затесался? Однако это мнение неверно, а почему - будет ясно из дальнейшего.

2.2. Что же было до

А пока мы попытаемся разобраться: почему столь низкими были требования к аппаратуре? Разумеется, сама по себе ламповая техника не несла каких-либо принципиальных ограничений на качество звуковоспроизведения. Нет, дело было в ином.

До начала 50-х годов практически отсутствовали высококачественные источники звуковых сигналов. Точнее, таковым могла считаться, пожалуй, только звуковая дорожка фильма, по этой причине озвучивание кинотеатров и выполнялось совершенно на другом уровне.

Прием программ с амплитудной модуляцией не мог дать высокого качества звучания. Полоса модулирующих частот при радиовещании с АМ не превышает 4-5 кГц, а амплитудный детектор на диоде создает нелинейные искажения, достигающие нескольких процентов. Еще худший звук давали электромагнитные звукосниматели совместно с хрипящими шеллачными грампластинками. В таких условиях не было смысла удорожать технику с целью повышения качества звуковых трактов.

Вспомним еще кое-что. И эфир, и грампластинки сопровождали полезный сигнал шумами и помехами, это делало бессмысленным наращивание выходной мощности бытовых низкочастотных усилителей. Для тех, кто по-прежнему не понимает, причем тут мощность - небольшое отступление.

2.3. Динамический диапазон

В старых радиолюбительских книгах можно прочесть рекомендации, наподобие следующей: для озвучивания даже большой комнаты вполне достаточно выходной мощности радиоприемника 2 - 3 ватта. Как так, ведь нынешние домашние аудиосистемы выпускаются на мощность минимум десятки ватт; разве мы стали хуже слышать? Попытаемся разобраться.

Любой источник звука обладает важной характеристикой: динамическим диапазоном. Это соотношение между уровнем наиболее громких, и самых тихих звуков. Собственно, этот диапазон можно считать даже бесконечным, ведь самый тихий звук - это моменты тишины.

Однако динамический диапазон звука, пропущенного через радиоаппарат, уже принципиально ограничен: даже в режиме "молчания" - на выходе неизбежно присутствуют различного вида помехи. Полезные звуки, лежащие ниже уровня помех, не будут воспроизведены. Если мы соотнесем максимальный уровень громкости, который может быть обеспечен данным аппаратом, с уровнем помех, то получим динамический диапазон звукового тракта.

Разумеется, просто нет смысла устанавливать громкость на таком уровне, чтобы были явственно слышны шумы, помехи, фон - они будут раздражать слушателя. Вот и выходит, что чем уже динамический диапазон системы, тем ниже требования к ее выходной мощности.

Но при высококачественном воспроизведении звука, когда уровень помех невелик, есть смысл увеличивать среднюю громкость. Иначе самые тихие звуки будут потеряны, звуковая картина обеднена. А для неискаженного воспроизведения на пиках громкости - понадобится соответственно более высокая выходная мощность.

2.4. Рождение Hi-Fi

Триумфальное шествие в послевоенные годы пришедшей к нам из Америки концепции Hi-Fi (и аппаратуры данного класса) было связано с рядом факторов: технических, социальных, психологических, экономических, и понять их небесполезно.

Технические предпосылки очевидны: появление высококачественных источников сигналов потребовало, естественно, и аудиооборудования должного уровня. Речь идет о новых, так называемых виниловых (или долгоиграющих) грампластинках, системах магнитной записи, а также о радиоприеме в УКВ диапазоне с частотной модуляцией. Эти источники звукового сигнала отличаются значительно более широким диапазоном воспроизводимых частот, меньшим уровнем нелинейных искажений, низкими шумами.

Типичными значениями показателей качества аппаратуры лампового этапа Hi-Fi (конец 50-х - начало 60-х годов) уже можно считать:

1) коэффициент нелинейных искажений - не более 2-3%;

2) диапазон воспроизводимых частот - по меньшей мере, от 60 Гц до 10-12 кГц;

3) выходная мощность - 4-6 Вт.

В качестве социальных и психологических причин успеха новшества нельзя не упомянуть общую перестройку жизни на мирный лад, усталость от войны и политики, ориентацию в большей мере на развлечения. Это хорошо поняли производители. Вместо прежнего лозунга: "сидя дома, ты сможешь слушать весь мир", в массы был внедрен новый: "сидя дома, ты почувствуешь себя как в концертном зале".

Концепция "высокой верности воспроизведения" (сокращенно Hi-Fi) была подкреплена и еще одним: сформировавшейся у широкого потребителя готовностью тратить на электронную аппаратуру заметно больше денег, чем ранее.

2.5. Техника Hi-Fi

Технической базой первоначальной, ламповой аппаратуры Hi-Fi явились схемные решения, может и не бывшие абсолютно новыми, но ранее нечасто применявшиеся в массовых бытовых устройствах. В их ряду следует упомянуть:

1) двухтактные оконечные каскады;

2) оконечные тетроды, включенные по ультралинейной схеме;

3) отрицательные обратные связи.

Эти решения вели, конечно, к усложнению и удорожанию схем. Но эпоха успеха примитивных, предельно дешевых аппаратов уже кончалась.

2.6. Ламповый и транзисторный звук

Попытаемся разобраться, чем вызвано нынешнее возобновление интереса к ламповой аудиотехнике.

Первой и, возможно, главной причиной являются отзвуки давних баталий вокруг "транзисторного" и "лампового" звука.

Транзисторные Hi-Fi усилители, распространившиеся в 60-70 г., строились на принципах так наз. операционных усилителей и имели по всем объективным показателям огромные преимущества перед ламповыми. Они обеспечивали небывало широкий диапазон передаваемых частот, имели фантастически низкий уровень нелинейных искажений, крайне малое выходное сопротивление, выдавали большие мощности, обладали несопоставимо более высоким КПД, небольшой массой и размерами, малым тепловыделением - короче, лампы проигрывали им по всему фронту.

Кроме одного. Субъективно эти транзисторные усилители звучали неважно.

Слушатели, покоренные небывалой чистотой звучания полупроводниковых систем, тем не менее, отмечали и негативные моменты. Можно было встретить примерно такие суждения.

"Звучание лампового аппарата кажется мягким, "бархатным", транзисторного - резким, раздражающим".

"Звук лампового приемника льется свободно, транзисторного - как бы прорывается через преграду".

 "Ламповый аппарат хочется слушать и слушать, транзисторный - быстро утомляет".

Дело было, конечно, не в каком-то особом "звучании" транзисторов самих по себе. Причины указанного явления выяснены, они кроются в специфике работы устройств с глубокими отрицательными обратными связями (а без таких связей полупроводниковые усилители приемлемо работать не могут, таковы уж особенности характеристик транзисторов). Кстати, по этой причине возможно "транзисторное" звучание и чисто ламповых схем (дальше об этом будет немало).

Ясны и меры борьбы с "транзисторным звуком", в современных полупроводниковых схемах он совершенно не ощутим.

 Тем не менее, многие аудиофилы уверены, что негативные особенности звучания до конца устранить невозможно, и искушенное ухо отдает неоспоримое преимущество звуку ламповых усилителей, не имеющих обратных связей (по крайней мере, глубоких). Автор решительно не готов выступать в этом вопросе экспертом.

2.7. Никаких компромиссов

Нынешний ламповый "Hi-End" - это кажущийся возврат к прежней технике, но на другом уровне, под лозунгом "никаких компромиссов": все подчинено только качеству звука. В техническом отношении он выливается зачастую как бы в отрицание Hi-Fi (никаких обратных связей, никаких двухтактников, непременно триоды...).

Но почему же, ведь решения Hi-Fi класса в свое время и так уже достигли, пожалуй, потолка возможных параметров? Дело в том, что сменилась сама парадигма: важны не объективные показатели, замеренные приборами (они-то как раз обычно невысоки), а субъективные ощущения аудиофила.

Опять настаиваю, что, не будучи изощренным ценителем, категорически уклоняюсь от личных мнений по этому вопросу.

2.8. Эстетический феномен

Есть и иные, даже более убедительные, причины "лампового ренессанса". Ламповый аппарат не только звучит, но еще и согревает душу. Теплое свечение ламп чем-то сродни огоньку домашнего очага, а статус несомненного раритета добавляет удовольствия процессу несуетливого прослушивания. Это - такой же объективный эстетический феномен, как и впечатление какого-то особенного наслаждения от звучания старых музыкальных инструментов. Для многих - с лампами связывается ностальгия по "доброму старому времени", и уж конечно здесь нет ничего плохого. К тому же признаем, что ведь и сами радиолампы, особенно стеклянные, изумительно красивы.

Иные из домашних умельцев считают ламповую технику более подходящей для самостоятельного конструирования. Транзисторные аппараты, особенно сложные, все же предполагают владение технологией печатных плат, а она не всем доступна.

И еще одно. При кустарном исполнении аппарата, претендующего на современность, как ни старайся с внешним оформлением, никак не уйти от впечатления самопальной поделки. В то время как сами лампы, располагаемые, по нынешней моде, снаружи блока, являются настолько мощной эстетической доминантой, что и некоторые дизайнерские огрехи будут казаться лишь своеобразным "индустриальным" (а может, ретро) стилем.

Сергей Гаврилов

Часть [1]  [2]  [3] [4]  [5]  [6]  [7]  [8] 

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

Найти на сайте

Информация

Только к середине 80-х возникла новая волна спора между двухтактными усилителями на триодах и пентодных в ультралинейном включении. Противостояние касалось исключительно только РР схем; так что не будем обсуждать этот момент и скажем лишь одно - триоды вернулись, а наряду с ними вся орава усилителей с переключением триод/UL пентод.
    Вторая волна поднялась в начале 90-х, уже с знакомым нам конфликтом - двухтактные триоды против однотактных. Поскольку он так и не разрешен, им мы и займемся. Темы дебатов опять крутятся вокруг фазоинверторов, продуктов искажений, глубины ОС и вдруг всплывшего эффекта под названием "первый ватт".
    Далее...

Это интересно

3. Начнем с азов
    3.1. Вольтамперные характеристики
    Так называемые анодно-сеточные характеристики лампы хорошо иллюстрируют существо ее работы: зависимость анодного тока IА от напряжения на управляющей сетке UC (точнее, от напряжения между этой сеткой и катодом). Хотелось бы избежать повторения физических основ, напоминаний, что анодный ток образован потоком свободных электронов, испускаемых катодом за счет термоэлектронной эмиссии и т.д. - читателю все это, разумеется, известно.
    Между прочим, когда иное не оговорено, потенциал катода будем принимать условно за нулевой.
    Рисунок дает пример анодно-сеточных характеристик триода. Мы усматриваем здесь не одну, а целое семейство характеристик - при различных анодных напряжениях UA. Важная особенность триода состоит в том, что потенциал не только сетки, но и анода в большей или меньшей степени влияет на ток лампы: при увеличении UA характеристика смещается "влево". В зависимости от анодного напряжения изменяется напряжение запирания (напряжение на сетке, при котором ток анода спадает практически до нуля). Оно определяет так наз. "раствор характеристики", внутри которого обычно и должен уместиться размах колебаний полезного входного сигнала - как говорят, от пика до пика.
    Приведенные здесь характеристики называют статическими: в отличие от динамических, они действительны при фиксированном потенциале анода.
    Теория говорит о том, что (для идеализированного триода, конечно) анодно-сеточная характеристика выражается полиномом степени 3/2. Если так, то она заметно более "линейна", чем соответствующие характеристики транзисторов: биполярного (экспонента) и полевого (степень 2).
    Впрочем, профессионалы, как правило, используют в работе не анодно-сеточные, а анодные характеристики.
    3.2. Режимы триода
    Режим работы триода характеризуется совокупностью тока анода и напряжений на электродах (аноде и сетке) при отсутствии сигнала. Однако из характеристик понятно, что если две из этих величин известны, то третья легко находится: независимыми являются лишь любые две.
    Конкретный режим, отображаемый на характеристиках лампы, называется также рабочей точкой. Выбор рабочей точки - важнейший этап разработки ламповой схемы.
    3.3. Ток сетки и утечка сетки
    Уместно отметить, что, рассматривая кривые для тока анода, мы не упоминали про ток сетки. Это естественно, ведь при отрицательных потенциалах на сетке (наиболее частый случай) ее ток практически равен нулю.
    По этой причине напряжение, требуемое для установления заданного режима, нередко подают на сетку через омическое сопротивление весьма большой величины, достигающее мегом, тем не менее, практически не влияющее на величину потенциала. Такое сопротивление называют сопротивлением утечки сетки.
    Как правило, положительных напряжений на управляющей сетке избегают, поскольку эти режимы связаны с появлением нежелательного сеточного тока. Впрочем, это не значит, что работа с токами сетки вообще недопустима.
    3.4. Статические параметры
    Для выбранной рабочей точки определены статические параметры триода:
    1) крутизна характеристики ;
    2) статический коэффициент усиления ;
    3) внутреннее сопротивление .
    Значения параметров в заданной точке нетрудно определить графическим построением, о чем можно прочесть в любой книжке.
    Прошу извинения у тех читателей, которые затрудняются с понятием производной; можно считать, что д - это символ малого приращения. Честно сказать, это даже будет вернее: ведь замер параметров реальных ламп именно и производится путем их испытаний малыми приращениями.
    3.5. Номинальные значения
    В справочниках мы привыкли находить значения параметров, которые дает изготовитель. Например, для лампы 6Н2П читаем: S = 2,1 ± 0,5 мА/В. Кажется, все понятно? Возможно, не совсем: ведь приведенное значение крутизны действительно для одного конкретного режима - того, при котором оно контролируется при выпуске с завода. В данном случае (снова заглядываем в справочник) - при UC = -1,5 В и UА = 250 В. Это - так наз. номинальное значение параметра, действительное для номинального режима.
    Для различных типов ламп номинальный режим задан по-разному. Бывает - через определенное напряжение на сетке, как выше. В других случаях этот режим обеспечивается включением в катодную цепь резистора автоматического смещения заданной величины. Например, для 6Ж53П RK = 68 Ом.
    3.6. Реальные значения
    Если режим лампы в реальной схеме отличается от номинального, то статические параметры уже будут другими. Какими? Вероятно, ничего не остается, как обратиться к характеристикам лампы. Правда, они не всегда наличествуют, а достоверность имеющихся может вызывать сомнения...
    Однако можно попытаться оценить их значения для фактического режима, исходя из номинального значения.
    Во-первых, приблизительно можно считать, что в режиме с током анода, равным номинальному (но, возможно, с другим сочетанием потенциалов анода и сетки), крутизна триода будет соответствовать номинальной.
    Во-вторых, можно принять с некоторой степенью точности, что крутизна пропорциональна кубическому корню тока анода: при токе, в 8 раз меньше номинального, следует ожидать значения S вдвое ниже паспортного. Конечно, не для всех реальных ламп это справедливо.
    В-третьих, статический коэффициент усиления µ (не путать с фактическим коэффициентом усиления) от режима лампы по сути дела не зависит, он определяется конструкцией электродов. Эта особенность нам далее очень пригодится.
    3.7. "Левые" и "правые"
    Найдите в справочнике и сравните между собой анодно-сеточные характеристики триодов 6Н7С и 6Н8С: вы увидите очевидную разницу.
    У первого ток анода, даже при отсутствии отрицательного смещения на сетке, невелик. К примеру, чтобы добиться тока IA = 10 мА даже при нулевом потенциале сетки, потребуется задать анодное напряжение свыше 200 вольт. Анодно-сеточная характеристика лампы как бы прижата вправо, это так наз. "правая" лампа.
    В отличие от нее, лампу 6Н8С можно считать "левой": тот же ток IA = 10 мА и при смещении на сетке -4 В легко достигается здесь при анодном напряжении менее 200 В.
    Разница характеристик объяснима: статические коэффициенты усиления 6Н7С и 6Н8С составляют, соответственно, 35 и 20.
    Каков же смысл в мощном триоде (а 6Н7С - мощный триод), так анода которого при реальном смещении - всего лишь несколько миллиампер? В свое время будут даны пояснения.
    3.8. Анодные характеристики
    Именно этими характеристиками обычно и пользуются специалисты: они удобнее для анализа. На рисунке дано семейство анодных характеристик триода: зависимостей IA от UA при разных значениях UC.
    Эти графики построены по анодно-сеточным характеристикам, рассматривавшимся ранее, и полностью им соответствуют.
    3.9. Анодная нагрузка
    В реальных схемах в цепь анода включают нагрузку, чтобы получить на ней выходное напряжение (усилитель напряжения) либо чтобы обеспечить заданную мощность в нагрузке (усилитель мощности). Если сопротивление нагрузки является активным (омическим), то колебания напряжения на аноде будет в противофазе с таковыми на сетке.
    В схемах резонансного усиления анодной нагрузкой служит колебательная система. На частоте резонанса ее эквивалентное сопротивление тоже активно - это так наз. резонансное сопротивление.
    4. К тетроду и пентоду
    4.1. Анод и "анод"
    Появление лампового тетрода, а вслед за тем и пентода, было вызвано рядом особенностей триодов, которые в те годы осознавались как очевидные недостатки.
    Во-первых, наличие заметной электрической емкости между сеткой и анодом затрудняет использование лампы для усиления высоких частот.
    Во-вторых, особенности анодных характеристик триода препятствуют получению больших мощностей (высокого КПД) в каскадах оконечного усиления. Пока достаточно пояснить, что суть проблемы - в катастрофическом спаде анодного тока при уменьшении потенциала на аноде, что отлично видно по анодным характеристикам. Усилительный каскад с триодом не способен отдать значительный ток в момент минимума анодного напряжения (а ведь как раз в этот момент ток обязан быть наибольшим).
    Генеральная идея тетрода - в разделении функций анодов. В нем отделены: "анод", отвечающий за обеспечение режима (его роль как раз и играет вторая, экранная сетка с постоянным положительным потенциалом UC2), от анода, принимающего полезный ток (это собственно анод).
    4.2. Триодная часть
    Для так наз. "триодной части тетрода" (катод - управляющая сетка - экранная сетка) всегда обеспечивается режим работы с фиксированным "анодным" потенциалом. Поэтому нежелательный эффект спада анодного тока с уменьшением потенциала на аноде (настоящем аноде) проявляется в значительно меньшей мере, ведь теперь анод не входит в триодную систему. Это видно из анодных характеристик тетрода, ничуть не напоминающих триодные.
    Таким образом, с тетродом можно добиться значительно большей максимальной амплитуды полезного сигнала на аноде: как говорят, повысить использование анодного напряжения.
    Далее...

Информация