«Устарелость редко имеет что-нибудь общее с удовлетворением потребителя или с тем, что потребитель считает качеством. Обычно это деловое решение, основанное на холодных расчетах».
Джо Робертс, редактор SOUND PRACTICES.
Долгое время приемники и усилители были ламповыми – других усилительных приборов тогда не существовало. И автомобиль стал двигателем прогресса. Именно автомобильная аппаратура породила в начале 30-х годов 20 века технические решения, на многие годы определившие развитие электроники. Виброустойчивые лампы с металлическим баллоном прекрасно чувствовали себя не только в автомобиле, но и в военной, а потом и бытовой аппаратуре. Даже напряжение накала большинства радиоламп было принято равным напряжению бортовой сети (тогда 6,3 В) и осталось таким и после того, как о ламповых автомобильных приемниках забыли. Правда, и напряжение бортовой сети к этому моменту возросло до 12 вольт.
В начале 50-х годов транзисторы вышли из тиши лабораторий, и перешли в наступление по всем направлениям. В течение одного десятилетия транзисторы воцарились во всех областях электроники, где была важна экономичность или миниатюрность. Дольше всех сопротивлялась стационарная радиоаппаратура. Так, выпуск ламповых приемников и радиол в СССР прекратился только к середине 70-х, а лампово-полупроводниковые телевизоры продержались еще лет десять. В конце концов лампы остались только в профессиональной звукоусиливающей аппаратуре большой мощности, да у военных – благодаря стойкости к радиации. Всем прочим было объявлено, что лампы – пережиток прошлого.
Транзисторные усилители были с энтузиазмом встречены многими аудиофилами, но радость была недолгой. Довольно скоро обнаружилось, что их звучание жесткое и ненатуральное, в обиход вошел даже термин «транзисторный звук». Болезнь со временем побороли, схемы усложнили, а ламповые усилители все равно звучат приятнее.
КТО ВИНОВАТ?
Традиционные ламповые усилители, несмотря на все различия в схемах и конструкции, являются усилителями напряжения. На выходе усилителя обязательно присутствует трансформатор, согласующий высокое выходное сопротивление лампы (несколько килооом) с сопротивлением нагрузки (единицы Ом). Выходное сопротивление усилителя и сопротивление нагрузки – величины одного порядка, поэтому коэффициент демпфирования небольшой (от 1 у пентодных усилителей до 4-5 у триодных). Благодаря высокому выходному сопротивлению воспроизведение «середины» необычайно детальное, но одновременно с этим звучание низких частот сильно зависит от добротности и акустического оформления АС. Собственные искажения усилителя достаточно велики по современным меркам (до нескольких процентов), но не создают неприятных ощущений, поскольку отсутствуют гармоники высоких порядков. Отрицательная обратная связь, ухудшающая детальность воспроизведения, неглубокая или отсутствует вовсе. Различия в схемотехнике и типах деталей приводят к тому, что звучание каждого усилителя приобретает ярко выраженные «фамильные» признаки. Впрочем, обсуждение этого вопроса уведет нас слишком далеко от основной темы.
Первые усилители на биполярных транзисторах выполнялись по ламповой схемотехнике с выходным трансформатором и звучали относительно хорошо. Но создание бестрансформаторных транзисторных усилителей, не имеющих ламповых аналогов, изменило подход к конструированию. Новая схемотехника была заметно сложнее традиционной: где раньше справлялись две-три лампы, теперь требовался чуть ли не десяток транзисторов. Впрочем, переход на интегральные технологии быстро упростил конструкцию.
Современные транзисторные усилители, за небольшим исключением, выполнены по структурной схеме «усилитель напряжения + усилитель тока». Усилительный каскад (драйвер) обеспечивает необходимое усиление по напряжению (несколько десятков раз), а выходной каскад, выполненный по схеме усилителя тока, согласовывает низкое сопротивление нагрузки с высоким выходным сопротивлением драйвера. Коэффициент усиления по току может достигать нескольких миллионов.
Усилитель напряжения имеет два или три каскада, первый из которых – дифференциальный, необходимый для подачи сигнала общей отрицательной обратной связи (ООС), без которой работа транзисторного усилителя практически невозможна. Причина проста – многокаскадная схема без обратной связи нестабильна, а искажения велики.
Искажения вносит каждый каскад транзисторного усилителя, но механизм их возникновения разный. Большинство выходных каскадов работает в классе АВ, и выбор режима работы каскада – компромисс между экономичностью и уровнем искажений. Особенно сложно бороться с «переключательными» искажениями, свойственными режиму B и близким к нему, но в грамотно спроектированном выходном каскаде с большим током покоя (0,5-1 А) искажения невелики.
Выгодно применять в выходном каскаде полевые транзисторы – с ними необходимое усиление по току можно получить в одном каскаде. Кроме того, полевые транзисторы имеют более стабильные параметры при больших токах в широком диапазоне частот. А уровень гармонических искажений у полевых транзисторов гораздо ниже, чем у биполярных, а по звучанию они напоминают электровакуумные лампы. Поэтому большинство фирм-производителей использует в оконечных каскадах современных усилителей полевые транзисторы. Их можно опознать по аббревиатуре MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) или, в сокращенном варианте – MOS.
Другой источник искажений – дифференциальный входной каскад, подверженный перегрузкам по входу. Максимальный уровень входного сигнала для каскада на биполярных транзисторах составляет 50-300 мВ (в зависимости от исполнения), для каскада на полевых транзисторах – до 1-2 В. Для борьбы с этими искажениями необходимо высокое быстродействие последующих каскадов и глубокая ООС. Получить все необходимое усиление по напряжению в одном каскаде также проблематично, поэтому необходим еще один или два промежуточных каскада усиления напряжения, работающих в режиме А.
Вот вкратце основные проблемы, возникающие перед разработчиком транзисторного усилителя. И если проблемы выходного каскада в основном удается решить, то драйвер до сих пор остается узким местом, в значительной степени определяющим характер звучания усилителя. Добиться натурального звучания транзисторного усилителя невероятно сложно, массовый же возврат к ламповым усилителям исключен по причинам экономическим – уж больно дороги и нетехнологичны высококачественные выходные трансформаторы.
ЧТО ДЕЛАТЬ?
Так на сцене появились гибридные усилители, единственный драйверный каскад которых выполнен на электронной лампе. Это позволяет убить сразу нескольких зайцев: у лампового каскада высокая перегрузочная способность, большой коэффициент усиления и можно обойтись без общей ООС. Гибридные усилители унаследовали лучшие черты транзисторных и ламповых усилителей, и обошлись без их основных недостатков. Звучание, необыкновенно теплое и естественное, сочетается с великолепной точностью передачи деталей звучания. Особенно хорошо воспроизводится атака сигнала – например, щипок струны при акустической записи или легкое касание края тарелки ударником. Приведенная на рисунке схема отражает только принцип действия – на ней не приведены вспомогательные цепи.
С вами был УРАЛ и ЧЕстный Звук.О том, как УРАЛ дважды выиграл патентный спор у правообладателя JBL, читайте в статье
О продукции УРАЛ можно узнать здесь
О новом АК - подробно - тут
Внимание! Продукция УРАЛ теперь не только в DNS, но и на OZON)Наши соцсети:
🔊 VK - https://vk.com/ural_auto
🔊YouTube - https://www.youtube.com/channel/UCLzzLfBqwvyz9WTfUWITRAg
🔊OK - https://ok.ru/group/57850130727085
🔊TELEGRAM - https://t.me/chezvuk
🔊RUTUBE - https://rutube.ru/channel/23872366/playlists/Понравилась статья? Ставьте лайк, делайте репост)
Подписывайтесь на канал! Все самое интересное - впереди.
Всем добра)
#гибрид #усилитель #гибридныйусилитель
