Назначение звукового усилителя — увеличение звукового сигнала, поступающего из источника, в мощные колонки или динамики, без искажения сигнала.
Немного истории
Усилители звука появились лишь в 20-ом веке.
Пассивные акустические преобразователи (голосовые связки или мембрана фонографа) не имеют источника внешней энергии. В пневматическом усилителе, аэрофоне, конструкции созданной в 1875 году Т. А. Эдисоном, поток сжатого воздуха в трубке управлялся голосом человека, говорящего в вентиль с мембраной. В более позднем фонографе Пате, созданном в 1905 году и запатентованном под названием "оксетофон" (auxetofon)( Рис. 2. ), мембрана вентиля была соединена непосредственно с иглой.
Простор для развития усилителей открылся с появлением электронных приборов. Американский изобретатель Ли де Форест усовершенствовал вакуумный диод Д. А. Флеминга, использовав управляющий электрод в виде проволочной сетки (отсюда кстати и название) для регулировки потока электронов. Так родился триод( Рис. 3.) , электрический аналог механического вентиля. У триода было множество положительных качеств, но и не меньше недостатков: малая мощность, низкая надежность (поэтому используется панелька, что упрощает замену), сильный нагрев и ограниченный срок службы. В конце пятидесятых годов прошлого века появился первый полупроводниковый элемент — транзистор(Рис. 3.), в котором электроны проходят не через вакуум, а через твердое вещество полупроводника (отсюда английское название транзистора Solid State). Разная среда прохождения электронов, по мнению некоторых аудиофилов, вызывает разное звучание транзисторных и ламповых усилителей.
Выбор усилителя
Попытаемся обобщить все то, что является наиболее существенным при выборе самостоятельного усилителя с точки зрения пользователей с требованиями выше средних. При этом предполагается, что пользователь уже принял хотя бы приблизительное решение, к чему он подключит усилитель, что именно он будет в основном слушать, что ему известны акустические свойства комнаты, в которой будут установлены акустические системы, и что он помнит, какую сумму он решил вложить в покупку. Решающими для нас будут качество звучания, технические параметры и конструкция усилителя, а все остальные его качества будем считать второстепенными.
В идеальном случае у нас уже имеются акустические системы, отвечающие нашим требованиям, и мы можем взять на время несколько выбранных усилителей, подключить их к громкоговорителям, и в домашних условиях, не торопясь, сосредоточенно выбрать наиболее подходящий.
Но поскольку такая возможность маловероятна и недоступна каждому, большинству из нас не останется ничего иного, как перечитывать результаты тестирований, критически изучать рекламные материалы фирм-изготовителей, обходить массу магазинов и салонов, слушать, выбирать, снова слушать и т.д.
На что же следует обращать внимание при выборе усилителя? Как правило, первыми данными, которые интересуют покупателя, являются величина выходной мощности, отношение сигнал/шум и частотная характеристика. Из всего этого наибольший интерес для нас представляет выходная мощность. Следует выяснить, по какой методике она измерялась, на каком сопротивлении, относится ли эта мощность к кратковременной динамической, музыкальной или синусоидальной. Не следует забывать и о том, какова при этом была величина искажений. Для достижения высококачественного звучания, как правило, рекомендуется мощность от 100 ватт на каждый канал. Хотя на самом деле все определяется чувствительностью акустики, для которой приводится рекомендуемая мощность усилителя. Вторым параметром является отношение сигнал/шум, которое сообщает, какой шум будет издавать усилитель после его подключения к акустическим системам. Существует правило: чем больше величина этого соотношения, тем лучше. Но осторожно, само по себе число может сбить с толку! Его величина зависит от того, измерялось ли это соотношение при короткозамкнутом входе, был ли при этом регулятор громкости в минимальном или в каком-либо другом положении, был ли при этом под нагрузкой выход усилителя и т.д. Третьим параметром, на который обращают внимание, является частотная характеристика. Впрочем, в настоящее время он постепенно теряет смысл, поскольку в области от 20 Гц до 20 кГц не представляет большого труда достичь уравновешенную кривую. Важным является тот факт, чтобы форма этой кривой была одинаковой при малых и больших мощностях. Намного более важным параметром, который, как это ни парадоксально, интересует лишь немногих, является скорость нарастания выходного сигнала, которая свидетельствует о динамических качествах усилителя. Покупатель может также поинтересоваться величиной нелинейных искажений, а также интермодуляционных и переходных.
Коэффициент нелинейных (в англоязычных источниках — гармонических) искажений в современных усилителях бывает настолько низким, что при прослушивании им вполне можно пренебречь. Значения же коэффициента интермодуляционных и тем более переходных искажений фирмы приводят очень редко. И их наличие в сопроводительных документах является косвенным подтверждением серьезности подхода фирмы к своим изделиям. Однако влияние искажений нельзя переоценивать. Высокая верность предполагает максимальное приближение к оригиналу, но, например, так называемые благозвучные искажения имеют многочисленных сторонников. Нельзя возражать против хорошего звучания, которое радует человека и помогает ему понять содержание воспроизводимой музыки.
Подключение акустики
Для согласования усилителя с акустическими системами, а тем самым и для оптимальной эксплуатации всего комплекта аппаратуры, необходимо соблюсти несколько правил. Прежде всего усилитель должен обладать соответствующей мощностью, которая должна быть не меньше рекомендуемой для акустики, но и не больше. В первом случае не удастся раскачать акустику до требуемой громкости, а во втором возможно ее физическое разрушение. Рекомендуется, чтобы акустические системы обладали более высокой номинальной мощностью, чем максимальная мощность усилителя. Еще одним условием оптимальной эксплуатации усилителя является соответствие импеданса громкоговорителей рекомендованному. По этой причине общее сопротивление акустических систем должно быть не меньше указанного рядом с клеммами для подключения громкоговорителей. Даже в высококачественных усилителях иногда возникает проблема, связанная c тем, что рекомендуемая величина сопротивления составляет 8 Ом для одной пары громкоговорителей. Если их владелец захочет последовательно подключить две пары, то сопротивление должно составить 16 Ом, что значительно сужает выбор акустики. Более благоприятной является ситуация, когда усилитель обеспечивает возможность подключения нагрузки до 2 Ом. При выборе акустических систем отпадают заботы, связанные с величиной их сопротивления, поскольку даже самые низкие величины в частотной характеристике сопротивления, как правило, не опускаются ниже 2 Ом. В настоящее время наиболее часто встречаются акустические системы с сопротивлением 8, 6 или 4 Ом. Если есть подозрение, что у усилителя возникнут проблемы, связанные с низким сопротивлением нагрузки, то следует выбрать 8-омную акустику. Поскольку рынок предлагает большое количество таких систем, проблем с выбором не будет.
Превышение мощности и плохая работа защиты могут вызвать перегорание силовых транзисторов или повреждение источника питания. Но даже при правильном согласовании подобные результаты могут быть вызваны резким падением сопротивления громкоговорителей на какой-нибудь частоте (наибольший риск представляют частоты собственного резонанса низкочастотной головки). Предпочтение следует отдавать громкоговорителям с минимальным изменением импеданса во всем рабочем диапазоне частот.
На практике самым главным условием является согласование собственного вкуса и личной симпатии с качеством усилителя, характеристикой акустических систем и акустическими условиями помещения для прослушивания. Если эти аспекты соблюдены, то это позволит достичь столь желанного чувства удовлетворения. Время, затраченное на поиски “своей” системы, явится временем поиска нашей “правды”. Так что не будем слушать советы типа “Купи это и только это!” То, что отвечает нашим представлениям о хорошем звучании, каждый должен выбрать сам. Поэтому желаем всем много терпения, ясной головы и чистого сигнального тракта!