Всем Доброго Аудиофильского!
Сегодня мне задали вопрос ответ на который не так прост, как кажется.
Но я пообещал сделать подробный разбор.
Вопрос звучит так. "Почему Ламповый усилитель лучше транзисторного?".
Вот так однозначно и бесповоротно.
Давайте первым делом локализуем момент. Он лучше. Но для Аудиофилов. Для фанатов Хай-Фая и студийного точного звука, он не подходит в принципе. Так же он не подходит для получения высокоточной копии с катушки на катушку. Или с Винила на катушку.
Но вот на слух. Для воспроизведения музыки. Он может быть очень очень и очень приятен. Это факт.
Сейчас разберемся как это происходит.
Но сначала фотка для наслаждения взора.
фото отсюда http://mvert.ru/product/leben-cs-1000p/
1. Нелинейность Лампы и Транзистора
Старожилы, что застали электронику начала 70х в соображающем возрасте, первым делом скажут, что лампа гораздо линейнее транзистора. Что транзистор вносит больше искажений.
Но тут один момент. Так действительно было. На Германиевых транзисторах.
Лампа в сравнении с ними давала большую линейность.
Но со временем пришли кремниевые транзисторы, у которых линейность выше, чем у лампы.
2. Перегрузочная способность
Лампа лучше по части отработки того, что в звуке называется быстрые транзиенты.
Это когда резкий внезапный всплеск амлитуды. Короткий. Как щелчки на виниле.
В музыке это может быть касание ногтем струны, может быть просвистыванием воздуха между улыбкой на шипящих звуках.
Может быть еще массой причин. Как украшающих музыку, так и просто особенностью работы музыкального инструмента.
Большая часть этих звуков при умеренной фильтрации почти не меняют звук. Зато позволяют маломощным динамикам звучать громче.
Поэтому раскрываю страшный секрет. В динамиках смартфонов и ноутбуков стоит фильтр быстрых транзиентов. Это позволяет не вгонять их в перегруз "неслышимыми звуками", которые при этом раза в 3 громче слышимых.
А без таких перегрузов, меньше хруста. А значит можно громкость поддать. И слабый маломощный динамик начнет не просто чисто музыку играть. Он начнет орать без перегрузов.
Фильтрация быстрых транзиентов - первое решение в борьбе за громкость.
Потому что они первые кто вызывает перегруз тракта. И вот тут интересный момент.
Лампа входя в насыщение при перегрузе, реагирует на него плавнее. Это как энергоемкая подвеска в автомобиле. Она мягко проглатывает неровности. В то время как короткоходная подвеска при той же жесткости комфортной подвески, чуть что уходит в "перегруз" передавая жесткие удары в кузов и пассажиров.
Вот так и Лампа против Транзистора. Она уходит в перегруз плавно и энергоемко.
Это касается в первую очередь каскадов раскачки амплитуды на входе. Ведь там самый сильный перегруз тракта. Особенно с Винила. Когда щелчки всякие с сибилянтами случаются.
И прочими неслышимыми артефактами износа.
Лампа на них реагирует упруго, а транзистор валит кучу слышимых хрипящих гармоник.
И эта проблема до сих пор осталась.
Здесь в чем трудность. Если делать запас по входящей амплитуде, то коэффициент усиления каскада будет низкий, их придется ставить больше. Причем раз эдак в 10. А это лишние гармоники и шумы. Приходится искать компромисс. А он у Лампы выходит благозвучнее.
3. Температурный дрейф характеристик
В добавок к этому у Транзистора есть проблема термореакции. Лампа то изначально прогрета накалом до горячих температур.
А вот транзистор греется под действием полезного сигнала. Лампа конечно тоже под нагрузкой греется сильнее, чем без нее.
Но там это все равно гораздо инерционнее просиходит. Не в ритм баса, а этак с задержкой секунд в 10.
А это ведь означает, что термореакция не модифицирует окрас звучания музыкальных инструментов синхронно с одним из них.
У вас не будет флейта менять свой тембр в ритм контрабаса на лампе. А на транзисторе запросто.
Отсутствие этого процесса у Лампы вызывает чувство более стабильного и чистого звука. А на транзисторе, вроде бы явного гуляния тембров не слышно, да подзсознание в осадочек откладывает.
4. Природа КНИ или разные токовые режимы
Тут о чем речь. Есть в УНЧ электронике три характерных работы усилительных каскадов.
1. Микротоковый
2. Слаботоковый
3. Средне-токовый
4. Сильно-токовый - его в УНЧ сделать можно. Но не в этой статье.
Что тут нужно знать об этих режимах. Тут все просто. Главная причина КНИ - это ток проходящий через каскад, который приводит к замедлению нарастания амплитуды при росте напряжения полезного сигнала. Причиной этого паразитное сопротивление в конструкции элемента. При росте тока, проходящего через него, просиходи спад амплитуды. И это все во время ее роста.
И тут вроде бы у Лампы оно огромное, а у транзистора меньше Ома. Вернее как. У Кремниевого меньше Ома. А вот Германий в этом плане может и пошалить.
Но главный момент с Лампой в том, что питание у нее вольт эдак 200 -300 - а то и больше.
А значит при традиционных 50 - 100 Ватт она пребывает в слаботоковом режиме. Милиампер 100 - 200.
А вот Транзистор при традиционных схемах включения питается скоромными 30ю Вольтами. Ну там плюс минус. А в этом режиме наши красавчеги под 2 Ампера валят.
Конечно можно взять высоковольтные Транзисторы, и так же поставить их на трансформатор на выходе. И получить выходные каскады в малотоке. И так делает фирма Макинтош. Они что на Лампе, что на Транзисторе ставят на выходе трансформатор.
И транзистор у них как раз в малотоке.
Понятно, что минимум искажений будет в микротоке. Там влияние паразитных сопротивлений сведено к минимуму. Но удержать каскад в нем при работе с Винилом можно только на МС картриджах. ММ постоянно норовит из этого режима выпрыгнуть при малейшей неровности пластинки.
И это мы о корректоре говорим. А что делать с мощником? Там без вариантов. Малоток и Среднеток.
5. Типовая характеристика Аудиофильского Звука
Аудиофильский Звук - весьма сложная конструкция требующая от ижененера понимания и природы гармоник, и их влияния на звук, и умения их устранить, и одновременно с этим умения их правильно оставлять, а то и создавать.
Первая причина возникновения Аудиофильства была в том, что в звучании схемотехники в 60х и начала 70х все равно оставались слышимые неприятные артефакты.
Их нужно было маскировать. И вот это маскирование и создало все Аудиофильские дела.
Потому, что маскировать можно по разному. Можно сделать рассыпчатый детальный верх. Это замаскирует грязноватость верхней середины, особенно специфичную для затухающего самовозбуждения стеклянность звучания.
Можно замаскировать интермодуляцию в басу. Она кстати у Лампы весьма высокая, и звучит как некоторое ватное хлюпанье. Обычно ее маскируют или делая бас воздушным и упругим за счет верхних гармоник, или глубоким и насыщенным за счет умышленного затухающего самовозбуждения на более низких резонансных частотах.
Можно замаскировать грязь в нижней середине, вызванную замедленными переходными процессами, по вине блокировочных конденсаторов в цепях термостабилиации транзисторов, накачав в СЧ вкусных гармоник.
Можно сделать упругий и воздушный звук. Это уже побочка случайно найденная. Звук понравился и прижился на рынке.
Можно форсировать бас, сделав его бодрым и быстрым. Тоже побочка которая прижилась. Она тоже маскирует артефакты.
Можно сделать детальный прозрачный звук. Это уже на самом деле следствие борьбы за достоверность звучания. Там в какой-то момент получилось, ее сделать выше, чем у студийного монитора, на котором сводил музыку Звукорежиссер.
Вот и вышло, что все, что он компрессорами уплотнял и ускорял, на таком тракте приобретает выраженную детальную прозрачность. Это уже тракт повышенной точности. Основательно превышающий нормы на коммерческую звукозапись, демонстрируя сверх-низкие показатели искажений.
Хотя при некотором желании можно сформировать и псевдодетальность не менее приятного уровня. Там как это ни странно понадобится правильно приотпустить затухающее самовозбуждение.
6. Резонансы самовозбуждения в Лампе и Транзисторе
Давайте правильно понимать процессы. Вот есть у вас подвеска в машине. Вот есть пружины из металла А. Они имеют вес, размер, жесткость и прочность.
А вам нужно при том же самом просвете сделать другие характеристики упругости, не поломав подвеску. Т.е. размер остается тем же, прочность тоже. А вот вес и жесткость это вам флаг в руки.
Ну т.е. понятно, что придется менять металл.
Тут вы кончено скажете "Слышь чувак, а ты про амортизаторы слышал? А про углы установки опор? А про плоскостно-угловой вектор динамических колебаний?"
Так вот и с транзисторами. Некоторые параметры поведения гармоник, которые вы умышленно хотите создавать, невозможно создать в одном транзисторе. Или делайте генератор на 100500 каскадов, или подбирайте частоту резонанса методом выбора нужной модели транзистора.
И вот тут-то весь главный секрет Лампового Аудиофильства.
А она зачастую дает большее благозвучие. У Лампы резонансы и динамика поведения более приятные на слух. Да и интермодуляции тоже.
Плюс к этому интермодуляции если их правильно готовить, тоже дают весьма приятный результат. А т.к. в Лампе их больше, то и простор для творчества выше.
В добавок кривая затухания гармоник у Лампы имеет более яркий характер на слух. Это дает большее богатство тона. Тембрального окраса приятными звуками, маскирующими артефакты звукозаписи.
А маскировка их свою актуальность не скоро утратит. Пикн Флоид и Битлы. Бенни Гудман и Луи Армстронг. Фрэнк Синатра. Девченок тех лет не забываем.
Выбора нет. Нужно маскировать неприятно звучащие артефакты. И Лампа в этом плане дает лучшие результаты.
7. Итог
Аудиофильский окрас звука неизбежен в силу того, что Хорошая Музыка записана во времена, когда тракты вносили искажения. Когда звук был с посторонними призвуками.
И эти призвуки нужно маскировать. И вот с этой маскировкой Лампа справляется лучше.
Правда при условии, что разработчик все правильно сделал.
8. Послесловие
Я бы еще продолжил об артефактах.
Там ведь не только всякие шумы и перекрестные помехи. Там ведь еще и аретефакты детонации в механике. Делающие звук статичным и не живым.
И тут тоже есть разные способы накачки динамически меняющихся гармоник, оживляющих середину. Особенно вокал. Особенно женский. Он от детонации сильнее мужского страдает.
Но тут есть странный момент. Дело в том, что антидетонационное оживление середины звучит куда как приятнее именно на транзисторах.
На лампе можно оживить вокалистку.
Но достигается это за счет повышенной гнусавости на СЧ. Есть такие схемы с Лампой, которые дают сильный гнусавящий эффект.
При этом Вокалиска звучит как живая. Прям вот реально эффект, что она запела.
Но вот другие музыкальные инструменты при этом страдают сильно.
А вот на Транзисторе пусть и не так выраженно, а сделать вокалистку записанную на тракте с сильной детонацией поющей, и при этом с нормально звучащими остальными инструментами получается лучше.
Такой вот парадокс. Если маскируем артефакты электроники, то Лампа с ними управляется лучше Транзистора. А если маскируем артефакты детонации в механике, то Транзистор лучше Лампы.
Истина где-то в Гибриде. Ну или в цифровой имитации процессов. Это дельце нынче в тренде. Напомню, что для симуляции физических процесоов создавался язык программирования Фортран. Он никуда не делся. Он все эти годы развивался, и на сегодняшний день являет собой мощную среду разработки различных эмуляторов и симуляторов точных научных процессов. У нее даже название суровое. Microsoft Fortran PowerStation.
Спасибо, что дочитали!