как скрестить ужа с ежом / Своими руками (DIY) / iXBT Live
Около месяца назад я уже немного рассказал о данном усилителе (ссылки будут в конце статьи). А именно о простом транзисторном усилителе А-класса Джона Линсли Худа, придуманным им уже в далеком 1969 году. Из-за своей простоты и комфортного звучания, да и просто (возможно) пиара, данный усилитель популярен до сих пор. Как минимум это видно по большому количеству предложений из поднебесной как готовых, так и кит-наборов усилителей. На пробу был взят один такой кит-набор, правда сразу заменил примерно половину комплектующих на более с виду качественные.
Получившийся результат порадовал. Усилитель действительно звучит интересно, как говорят ближе к лампам, возможно.
В процессе изготовления в конструкцию (железо) усилителя несколько раз вводились корректировки, иногда весьма существенные. Одно из крупных изменений, это смена блоков питания, что заставило пересмотреть внутреннюю компоновку усилителя, перевернуть все с ног на голову.
Дело в том, что корпус ( BRZHIFI BZ2607 311х260х70 ) был уже выбран и куплен. И хотя при кастинге учитывался некий запас по внутреннему объему ( массивные радиаторы с 10 мм подошвой откушали внутреннего объема по ширине прилично, осталось 300х160х64 ), он очень быстро испарился и сделать все аккуратно стало совсем не просто.
После первой версии усилителя, было решено сделать полностью свои платы. Хотелось снизить уровень некой «колхозности» конечного изделия и реализовать на чуть более современной электронной базе (к этому пришел не сразу и по прошествии времени, до конца не уверен в правильности выбора, но об этом в конце).
Новые платы усилителя и не только
Нарисовал и заказал у известного ресурса JLCPCB.COM платы. Чтобы платы вышли дешевыми, надо не вылезать за рамки 100х100 мм. В такой формат удалось впихнуть 4 разные платы на две заготовки. Это усилители левого и правого каналов (зеркальные). Плата дополнительного служебного источника питания, так как усилитель будет сделан по схеме двойного моно, с максимально возможным разнесением каналов.
Плата входной коммутации.
По приходу, платы были разрезаны обычным дремелем и чутка обработаны напильником.
В процессе сборки обнаружилось несколько маленьких косячков, сказалась некая спешка, так как хотел заказать до нового года. В частности забыл, что резистор в цепи Цобеля должен быть приличной мощности. Пришлось немного изгаляться. Все «очепятки» были хоть и неприятны для перфекциониста, но не критичны для конечного результата.
Если кратко, по задумке. Схема усилителя оставлена практически без изменений. Ее можно посмотреть в ранней публикации.
В качестве входного транзистора применен 2SA1015Y с типовым нормированным уровнем шумов порядка 1dB. В качестве драйверного использовал 2SC5707 (поговаривают, что данный транзистор замечательно себя ведет и в качестве выходного для варианта усилителя наушников). Ну, а оконечниками выступают, всем до боли известные, 2SC5200 от Toshiba.
На входе усилителя стоит пара (в параллель) больших MKP10 от Wima 1,0 uF, дабы пухлому звуку было вольготно протискиваться по тракту и ни чего не мешало ))).
Электролиты по 470,0 uF на вольтодобавке и в цепи обратной связи, в цепи смещения средней точки оставил 100,0 uF, как в оригинале. Отдельно к плате подключаются основной конденсатор фильтра по питанию и разделительный выходной конденсатор, оба по 10 000,0 uF. На входе по питанию стоит еще дополнительно дроссель 10,0 uH, образующий с конденсатором LC фильтр.
Также на плате установлено реле для включения акустики с задержкой (так таковая защита для колонок не требуется, только задержка включения и быстрое отключение). К нормально замкнутым контактам реле подключен мощный низкоомный резистор для заряда и разряда разделительного выходного конденсатора.
В качестве соединений на плате применены фастоны, очень удобно и достаточно надежно.
Плата разводилась с учетом минимальных по длине соединений, все транзисторы размещены кучно. «Грязная» земля в одном месте (нижний ряд фастонов). На верхней стороне платы полигон сигнального общего, соединенный с GND в одной точке. Питание для реле гальванически развязано.
Применение чип компонентов, ОАЛА, не шибко бы позволило уменьшить (особенно транзисторы) занимаемый усилителем размер, да и просто хотелось видеть некую уже привычную визуальную аутентичность агрегата.
Также предусмотрел перемычку, позволяющую точно измерить ток покоя усилителя, но настраивал по старинке (ток всего усилителя).
По хорошему, для настройки тока, надо было использовать подстроечник с боковым размещением регулировочного винта (как раз доступен между электролитами). Ибо в моем случае, пришлось откидывать платы с радиаторами в сторону. Неудобно, возможно доработаю.
Питание усилителя
Как и предыдущий вариант, было решено использовать импульсные блоки питания, тем более корпус иного и не позволял. Применены два Mean Well EPP-120S. Реализация двойного моно.
Дополнительный источник питания
Для питания служебных схем (подсветка, реле и еще кое-что интересное) было решено сделать еще один маленький модуль.
На плате установлен БП от той же Mean Well IRM-10-24, выдающий 24 вольта и 10 Ватт, линейные стабилизаторы на 12 и 5 вольт.
Схема задержки включения реле усилителей. Все разъемы и расположение контактов спроектированы так, что не тот разъем не воткнешь. По ошибке ни чего не сгорит.
На фото, плата лежит на специальной бекплейт-нашлепке, напечатанной на 3D принтере.
Плата коммутации источника
Мне очень не нравятся RCA разъемы, считаю их диким пережитком прошлого. Они занимают много места, у обычного исполнения сначала соединяется сигнальный контакт и только потом общий. Считаю, что правильно использовать XLR и TSR разъемы (есть и комбо). В моем варианте будут TSR 6,3 мм.
Для удобства, уменьшения соплей от проводов и легкой сборки/разборки, была сделана еще одна плата.
На плате два TSR стерео разъема.
Один Full Direct, сигнал от источника звука поступает напрямую в усилитель минуя все что можно, включая регулятор громкости. Также, он имеет более высокий приоритет, если в него вставлен «джек», то вся остальная часть коммутации отключается.
Второй разъем может работать в двух режимах.
Стандартный — практически тоже самое, что Full Direct, только появляется возможность регулировать громкость. Дополнительный режим (включается кнопкой на передней панели, справа от регулятора громкости) — перед РГ подключается еще одна штучка. За переключение отвечает сигнально реле Takamisawa NA24W-K.
Теперь немного попечатаем
Чтобы все это хозяйство аккуратно разместить в корпусе, воспользуемся 3D принтером.
Для уменьшение длины сигнальных проводов, компоновка усилителя такая: спереди блоки питания и все, что не влияет особо на звук, сзади усилителя вся сигнальная слаботочка. Исключение разъем и внутренний кабель питания, пусть и не идеально, но эта проблема разрешилась удачно.
На 3D принтере был напечатан большой холдер для крепления блоков питания (отчасти защищает от поражения высоким напряжением и изолирует от металлического корпуса), больших конденсаторов, переменного резистора регулировки громкости ALPS 10 кОм (он также отнесен назад усилителя и приводится через удлинитель), а также реализовано некое подобие кабель менеджмента.
Ну и начинаем потихоньку собирать
Сначала затолкаем все в холдер. Снизу (между основанием холдера и металлической нижней крышкой корпуса) будет еще дополнительная диэлектрическая нашлепка.
Платы усилителя, силовые транзисторы через тонкую слюду вместе с пастой MX2.
И пытаемся впихнуть все это хозяйство в компактный корпус.
Соединения вышли достаточно короткие и было решено отказаться от использования толстых межблочных/микрофонных проводов. Оказалось вполне достаточно витых пар. Главное требование, для исключения земляных петель, соединять общие у входа и выхода, только в одном месте. К примеру, с разъема на РГ идет только сигнал, а общий подключен только со стороны платы коммутации и выполняет функцию экранирования. Снимаем с РГ (ползунок) сигнал и именно по этому соединению происходит двухстороннее подключение общих проводников (экранирование и уравнивание потенциалов).
Стрелочные индикаторы подключаются параллельно клемм акустики. Их подсветка 12 вольт, последовательно от двух индикаторов, как 24 вольта на плату со служебным питанием.
А при чем тут уж и еж?
Ну вот и добрались до некой изюминки данного усилителя.
Было просто интересно собрать усилитель А-класса. Не ставилась задача получить абсолютно правильный девайс. Это была просто некая разминка для головы и рук.
Сейчас, в другом проекте, буду использовать DSP процессор. И подумалось, а не впихнуть и сюда самый простенький DSP, как некий полигон для будущих экспериментов. Основная задача для процессора тут, ввести компенсацию АЧХ комнаты и акустических систем.
В усилитель был водружен народный и простой DSP ADAU1701 от Analog Devices (плата 3 ревизии от ЧипДипа). На борту самого чипа уже есть двухканальный АЦП и 4х канальный ЦАП. Пускай ADAU1701 звезд с неба не хватает (ни разу не Hi-End), но как известно, львиную долю (более половины то точно) искажений в звуковой тракт вносят акустика помещения и колонки, так что хватит над чем работать и ему.
На заднюю стенку усилителя был прикручен 8-ми контактный разъем (к сожалению, мам таких я не видел), что нашелся в хозяйстве.
Он используется для заливки прошивки в процессор по I2C. Также на разъем выведено питание 5 вольт, если захочется сделать некий проводной пульт с крутилками (к примеру, параметрик EQ). Осталось 4 контакта и тут можно будет вывести наружу дополнительные два ЦАП (к примеру для сабвуфера), или можно вывести GPIO процессора и сделать дополнительное простое управление чем нить, или попробовать подключить I2S и тогда реализовать цифровой вход в усилитель. Короче, вариантов много.
Что вышло в итоге
Ток покоя в данном исполнении выставил порядка 1,8 А для 8 Омной нагрузки (можно было чуть меньше даже) и 30 вольт питания усилителя. Если вспомним предыдущую реализацию, то там хорошо получалось при минимум 2,6А, а идеально при 3 Ампер. Мощность RMS при 8 Омах около 12 Ватт на канал. Усилитель из розетки перманентно кушает примерно 120-125 Ватт.
На картинке видна красивая большая вторая гармоника, маскирующая третью не очень благозвучно звучащую.
Что касается сравнения звучания (пока ветвь с DSP не рассматриваем), к сожалению сейчас нет возможности сравнить оба варианта одновременно (первый частично подвергся экзекуции).
Но сложилось впечатление, что китайский вариант на старых транзисторах звучал прикольней. В нем можно было расслышать в паузах всяческие шумовые артефакты (скорей всего из-за приятно «фонящего» входного транзистора 2N2907), дающие дополнительные обертона (или что там) в музыке. Новый вариант усилителя, мне показался слишком чистым в звучании, ни флуктуационного шипения в паузах, ни той теплоты. Хотя, возможно, я просто прислушался и в квартире не так холодно стало).
Возможно, я вернусь к слепому сравнению двух версий усилителя, но позже. И, если китайский вариант мне понравится больше, можно попробовать поэкспериментировать с тем же входным транзистором.
Зачем все это? Как сказал мой старый друг, имеющий в своей коллекции полдюжины сетапов разных эпох: «Современные аппараты не вызывают эмоций. Только чистый, лабораторный звук. Никаких искажений, шипений, ничего что мне нравится.».
Ссылки на предыдущие посты: начало и продолжение.
Статья о о классах усилитлей
Классы усилителей
Основное назначение усилителя мощности – это управление громкоговорителями.
Он обеспечивает подачу высокого напряжения и тока на нагрузку, которая имеет низкое сопротивление, а благодаря большому диапазону частот – усиленный сигнал будет характеризоваться минимальным уровнем искажений. Усилители производится в двух исполнениях: в виде отдельного устройства, а так же, как функциональный модуль, являющийся частью более сложной конструкции. Судить о работе любого усилителя можно по его эффективности, а также по уровню генерации тепла. Другими словами – чем меньше тепла выделяется устройством – тем оно лучше. Впрочем, эта характеристика обуславливает и уровень его энергоэффективности.
Конструкция усилителя
Усилитель складывается из определенной цепи каскадов усиления, которые определенным образом связаны друг с другом. Каскады усиления еще называют – ступенями усилителя. Они состоят из одного, либо же нескольких усилительных элементов, схемы нагрузки и каналов, обеспечивающих взаимодействие между соседними ступенями.
В качестве усилительных элементов могут использоваться специальные транзисторы, лампы, либо туннельные диоды. Кроме прямых обратных связей, бывают также и отрицательные. Последние в частности снижают уровень искажений и обеспечивают стабильную работу устройства. Между каскадами часто монтируются потенциометры, либо же аттенюаторы, позволяющие изменять уровень усиления, а также различные фильтры для регулировки и формирования устойчивой частотной характеристики. Усилители бывают аналоговыми и цифровыми. Так, аналоговые устройства усиливают, но не оцифровывают сигнал. А цифровые, путем аналогово-цифровых преобразований аналогового сигнала, выдают сигнал уже в цифровом формате.
Классификация усилителей
Принадлежность усилителя к тому или иному классу маркируется латинской буквой. Покупатели на эту букву смотрят прежде всего, так как она обозначает режим функционирования усилительного элемента.
Класс А
Усилители, принадлежащие к этому классу относятся к наиболее простым.
Они собираются на базе одного транзистора. Поэтому нелинейные искажения в данном случае практически исключены. Устройства этого класса редко используются в схемах выходного каскада, но становятся идеальным вариантом для входных каскадов. Устройства А-класса составляют основу первого каскада усилителей любых других классов. Все просто: любые помехи, а также искажения с первого каскада усиливаются всеми последующими. Особенностью работы устройств А-класса – является выделение громадного тепла на транзисторе. Для этого требуются достаточно громоздкие системы охлаждения, а кроме того, эти усилители характеризуются высоким энергопотреблением. Усилители класса А, имеют массу недостатков, но аудиофилы считают их настоящим стандартом качества. Все потому, что усилитель выдает точный и практически не искаженный сигнал. Вместе с тем малая эффективность, скромный КПД и значительные энергозатраты при высоком уровне выделения тепла делают такие модели менее востребованными.
Преимущества:
– Практически отсутствуют искажения.
Недостатки:
– Малая мощность.
– Скромный КПД.
– Высокий уровень энергопотребления.
– Выделяют много тепла.
Класс B
Устройства, составляющие класс В – преимущественно двухтактные. У них выходные транзисторы проводят лишь 1/2 волны. По эффективности, они значительно превосходят класс А, однако, из-за характерного для них кроссоверного искажения – существенно искажают сигнал. Поэтому устройства класса В, в «чистом» так сказать, виде используются очень редко. Они оказались полностью вытесненными устройствами D класса.
Класс AB
Наибольшее распространение получили усилители именно этого класса. Они составляют большую часть AV-ресиверов, используемых в стереоусилителях и домашних кинотеатрах. В этом классе усилителей удачно скомбинированы все лучшие достижения классов А и В. Поэтому КПД устройств класса АВ значительно выше, чем у класса А, ну а сигнал искажается гораздо меньше, чем в классе В. Особенность устройств, принадлежащих к классу АВ, состоит в том, что здесь достигнут компромисс между нагреванием усилителя и качеством звучания.
Кроме того эти устройства собираются на основе простых схем, к элементам которых не предъявляется особых требований по качеству. Это достоинство позволяет использовать рассматриваемый класс усилителей во множестве различных моделей.
Преимущества:
– Имеют больший КПД, чем устройства А-класса.
– Более низкий уровень искажений сигнала, чем в В-классе.
– Меньший нагрев, чем у класса А.
– Использование простой схемотехники.
Недостатки:
Уровень искажений выше, чем в А-классе.
Класс D
Разработчики постоянно развивают и совершенствуют модели данного класса, поэтому они достаточно популярны и часто используются в профессиональной и бытовой аудио аппаратуре, а также во многих портативных устройствах. Кроме того они самые эффективные, а их КПД может достигать 90%. Эффективность моделей этого класса обусловлена типом и высокой частотой модуляции, поэтому используется более сложная схемотехника, которая требует качественных компонентов, что неминуемо повышает конечную стоимость устройства.
Но пользователи с удовольствием платят за хорошее качество звука. Отличие устройств, принадлежащих к классу D, от АВ, состоит в том, что для первых характерно сохранение низкого уровня искажений – причем во всем диапазоне громкости. Усилители класса D используют дельта-сигма-модуляцию. С ее помощью шумы выводятся в полосу ультразвука, поэтому человеческое ухо их попросту не воспринимает.
Маломощные усилители класса D активно используются в портативных устройствах. Усилитель состоит из микросхемы, не требующей каких-либо дополнительных фильтров. Благодаря обратной связи компенсируется большая часть искажений и пульсации питания. Помимо этого с помощью высокой частоты модуляции убираются «лишние» высокие частоты. Одним из преимуществ устройств D-класса является то, что они не нуждаются в прогреве, причем даже модели, имеющие большую мощность. Этого не скажешь о классе А: здесь устройство для того, чтобы выйти на паспортные характеристики, нуждается в прогреве. Кроме того, это усилители содержат DSP (цифровой сигнальный процессор), компенсирующий большинство фазово-частотных искажений, возникающих из-за акустических особенностей помещения и самих динамиков.
Подобная комбинация цифрового усилителя с цифровым процессором позволяет получить высококачественный звук, который может быть ограничен лишь возможностями динамика. Любому профессионалу важен конечный результат, поэтому настоящие ценители в основном и выбирают усилители D класса.
Преимущества:
– Высокая эффективность.
– Компактность и относительно небольшой вес.
– Практически отсутствует фоновый шум.
– Низкий уровень теплоотдачи.
– Мгновенная готовность к работе.
Недостатки:
– В конструкции используется сложная схемотехника.
– Высокая цена.
Классы G, H, E, F
Усилители G и H класса – являются аналогами устройств, принадлежащих к классу АВ. Их конструкция предполагает использование дополнительных источников напряжения, которые подключаются в процессе работы к выходному каскаду. В частности, для Н-класса – один источник питания, для G-класса – может применяться два и более.
Напряжение, питающее выходной каскад таких устройств будет изменяться в соответствии с уровнем сигнала, что способствует повышению КПД усилителя.
Характеристики устройств, относящихся к классу Н, просто идеально подходят для компактных усилителей большой мощности, которые применяются в большинстве профессиональных туровых акустических систем. Более высокий КПД имеют усилители E и F классов. У них переключение транзистора осуществляется в момент, когда ток через него не проходит. Но из-за больших искажений сигнала устройства E и F классов для усиления звука практически не используются.
Преимущества:
– Эти усилители имеют высокую эффективность.
– Низкий уровень теплоотдачи.
– Компактность.
Недостатки:
– Высокая цена.
Выводы
Из вышесказанного можно заключить, что любой усилитель, причем независимо от своего класса может быть как хорошим, так и плохим. Конечный результат зависит от использованной в устройстве схемотехники. Важным показателем усилителя является его КПД, а у D-класса – он самый высокий. Выбирая конкретную модель усилителя, стоит обратить внимание на две особенности: это выдаваемая мощность при заданном сопротивлении нагрузки и стоимость устройства.
Наибольшей популярностью сегодня пользуются усилители АВ класса. В их конструкции воплощается оптимальное соотношение вышеназванных характеристик: они хорошо работают, а также имеют сравнительно небольшую стоимость. Вместе с тем аудиофилы предпочитают класс А, так как он выдает чистый звук. Профессионалы, имеющие деньги часто покупают D-класс, имеющий высокий КПД и множество вспомогательных устройств, выполняющих дополнительное динамическое преобразование звука, например: лимитер, эквалайзер, кроссовер. Они даже позволяют настраивать задержку аудио сигнала, которая необходима для достаточно крупных инсталляций, где акустические системы могут быть расположены в сотне метров от сцены. Просто не существует предела совершенству, впрочем, как и поиску новых решений. Постоянно экспериментируйте, ищите и находите наилучшие решения для своих задач.
Что они собой представляют и чем они не являются
Если вы просматриваете рекламу новых усилителей в Интернете и в гитарных журналах, вероятно, вы часто сталкиваетесь с термином «класс А».
И звучит неплохо, правда? Но по самой своей природе этот термин может вводить в заблуждение, а иногда может даже использоваться, чтобы намеренно убедить гитаристов делать предположения о качестве продукта, которому присвоен этот ярлык. Давайте углубимся в эту часто запутанную терминологию, чтобы увидеть, что она на самом деле означает, что она не означает и как все это связано с вашим тоном.
Class Acts
Называя что-либо «классом А», оно звучит лучше, чем то, что таковым не является; как говядина первого класса или почта первого класса. В конце концов, вы бы не были в восторге от покупки говядины класса AB для своей семьи, не так ли? Но когда дело доходит до классификации ламповых усилителей, «Класс А» не предназначен для определения «лучших» усилителей; скорее, это технический термин, используемый для определения конкретного рабочего класса, и он связан с очень специфическими техническими, а не качественными параметрами. Вдобавок ко всему, отделу маркетинга производителя усилителей гораздо проще заявить, что усилитель относится к классу А, чем любому исполнителю или даже обозревателю доказать, что это не так.
Соедините их вместе, и вы получите целую лодку дезинформации, корчащуюся вокруг.
Прежде чем продолжить, давайте рассмотрим эти лакомые кусочки важной информации: Fender Tweed Bassman, Blackface Twin Reverb, Deluxe Reverb и Super Reverb; Marshall JTM45 и Plexi; Mesa/Boogie Mark I и Mark II; Солдано SLO; экспресс поезда крушения; а Dumble Overdrive Special и многие другие легендарные усилители не относятся к классу А. Бесспорная классика? Действительно они! Итак, пока мы продолжаем это исследование, давайте придерживаться того простого факта, что многие из лучших по звучанию и самых влиятельных ламповых усилителей всех времен не относятся к классу А; они класса АВ.
С другой стороны, Fender Champ (Tweed, Blackface, Silverface), Vox AC4, Gibson GA-8, Kalamazoo Model 1, Wards Airline GDR-9012A, Silvertone 1481 и множество других подобных винтажных «практик» или «студенческих Усилители только с одной выходной лампой относятся к классу А (хотя они и не рекламировались как таковые в торговой рекламе того времени).
Оказавшись между этими двумя стульями, учтите, что Tweed Fender Deluxe 50-х годов — и многие современные и переизданные усилители, вдохновленные этой классикой — никогда не рекламировались как «усилители класса А», но легко подпадают под более разговорное определение класса А. сегодня многими производителями усилителей.
Однако, несмотря на такую путаницу, определения рабочего класса, относящиеся к ламповым гитарным усилителям, на самом деле довольно просты. Давайте взглянем.
Класс AB
В двухтактном (PP) усилителе с двумя выходными лампами (или четырьмя лампами, работающими по две пары) одна или пара ламп используются для усиления пиков сигнала (форма волны, которая большинству из вас известно, что это похоже на череду холмов и долин), в то время как другая трубка или пара трубок усиливают долины. Другими словами, одна трубка «толкает холмы», а другая «тянет долины».
Поскольку переменный ток (переменный ток) — который передает сигнал вашей гитары от каскада к каскаду внутри усилителя — несет в себе постоянно чередующиеся холмы и впадины, каждая лампа установки PP получает устойчивый поток каждого из них в обратной фазе друг друга после того, как сигнал прошел через фазоинвертор, который разделяет его на две противофазные цепи.
Во многих гитарных усилителях, фактически в большинстве, каждая сторона схемы PP фактически отключается на короткое время в течение некоторой части цикла, когда другая сторона находится на пике тока. Какие? Одна лампа отключается, а другая усиливает? Правильно, а потом они меняются местами.
На бумаге выглядит безумно, но, конечно, все происходит так быстро, что не слышно разрыва в производительности. 360-градусные волны, которые усиливаются каждой стороной установки PP, имеют обратную фазу друг к другу, поэтому нет потери громкости, когда одна сторона опускается, а другая поднимается. Как упоминалось выше, большинство гитарных усилителей в мире работают таким образом, включая такие классические модели, как все большие Marshall, Fender Bassman и Twins, Dumbles, Mesa/Boogie и так далее.
Как мы уже выяснили, усилители, работающие так, как я только что описал, относятся к усилителям класса AB. По определению, одна сторона пары ламп из полипропилена усилителя класса AB находится в покое, по крайней мере, в течение некоторой части цикла (при измерении на максимальной громкости перед ограничением).
Проще говоря, это действительно все, что есть в определении класса AB, или, по крайней мере, все, о чем вам нужно беспокоиться. Однако также стоит знать, что разделение нагрузки делает выходные лампы, настроенные в классе AB, немного более эффективными с точки зрения мощности, и они, как правило, помогают усилителям звучать немного плотнее, тверже и напористее, а также производят немного больше мощности.
Класс A
С другой стороны, выходная секция, работающая в истинном классе A, имеет лампы, работающие на протяжении всего цикла формы волны (при измерении на максимальной громкости до искажения). Это верно даже для двухтактных усилителей, в которых обе лампы все время вместе посылают сигнал на выходной трансформатор: одна сторона все еще «толкает холмы», а другая «тянет долины», но они не отдыхая при этом попеременно, как в классе АВ. Таким образом, выходные каскады класса A несколько менее эффективны, чем каскады класса AB, и они производят немного меньшую мощность.
Музыканты и производители усилителей часто говорят о более приятном искажении в усилителях класса А, но настоящая работа класса А на самом деле имеет меньше искажений при любом заданном уровне выходного сигнала; хотя он демонстрирует более плавное начало искажения, когда оно появляется, и то, которое обычно слышится как более богатое гармониками. Но тот факт, что определения рабочего класса измеряются при максимальном выходе без учета искажений, должен вам кое-что сказать: о классе А много говорят вуду, особенно отделы маркетинга производителей усилителей, стремящиеся продать вам конкретную новую модель.
Звучание настоящего класса А, работающее в рамках своего определения, на самом деле отличается от того, что подразумевает рекламный слоган «настоящий ламповый усилитель класса А». Относительно немногие усилители полностью соответствуют определению класса А и не подлежат обсуждению, и на данном этапе не о чем беспокоиться. Характерный звук различных классических ламповых гитарных усилителей определяется не только их классовой принадлежностью.
Напряжение в зависимости от смещения
Достижение истинных характеристик класса А в усилителях PP требует тщательного управления двумя факторами: напряжением постоянного тока, подаваемым на выходные лампы, и его установкой смещения. При желании разработчики усилителей могут перевести лампы в это состояние постоянной работы, тщательно установив их точку смещения, что является очень сложной задачей (грубо говоря, представьте, что смещение лампы похоже на холостой ход автомобильного двигателя). Короче говоря, усилители класса А обычно имеют очень «горячее» смещение, что означает, что они сильно работают при высоких уровнях напряжения по отношению к их настройке смещения. Когда все сделано правильно и по правильным причинам, это может сделать их тонально очень «богатыми», с высокой долей гармонических обертонов, присутствующих в вашем гитарном сигнале. Но это также делает их менее эффективными в отношении уровня выходного сигнала, поскольку лампы по обе стороны выходного каскада не так сильно распределяют нагрузку, чтобы добраться до него.
Такое смещение обычно достигается в усилителях класса А, а также в усилителях, которые предположительно относятся к классу А, с помощью метода, известного как «катодное смещение». Это будет наиболее знакомо гитаристам, услышанным в Vox AC30 и AC15 или других усилителях, которые следуют этим шаблонам. А вот и загвоздка: усилители с катодным смещением, независимо от того, относятся ли они к классу A или классу AB в чистом виде, имеют различимый звук, который сам по себе стал ассоциироваться с некоторыми предполагаемыми характеристиками «усилителя класса A». Этот звук гармонически сочный, мерцающий, иногда просто зернистый и рыхлый, и довольно гладкий, когда его перекручивают в дисторшн. Часто он не особенно плотный, пробивной или жирный, или, по крайней мере, менее, чем более эффективный выходной каскад с фиксированным смещением, в относительном выражении. И помните, ни один из них не лучше и не хуже другого, все зависит от того, что вы ищете.
Отрицательная обратная связь
Помимо смещения, большинство усилителей, заявленных как «класс А», также не имеют так называемой «отрицательной обратной связи».
Применение небольшой части выходного сигнала усилителя в обратной фазе назад к передней части выходного каскада в сети, известной как петля отрицательной обратной связи (обычно петля, которая проходит от выходного разъема динамика обратно к точке на входе выходного каскада). фазоинвертор) может помочь улучшить общую плотность и четкость звучания. Таким образом, обратная сторона этого, исключая отрицательную петлю обратной связи, вносит дополнительный вклад в некоторые тональные качества, которые уже подчеркиваются в усилителе с катодным смещением и которые мы в просторечии называем «классом А».
Практически в любом усилителе класса А, с которым вы сталкиваетесь, отсутствует петля отрицательной обратной связи. Независимо от того, поставит ли кто-нибудь его на верстак, прикрепит измеритель и осциллограф и определит, действительно ли он работает в классе А, такой усилитель все равно будет воспроизводить то, что мы обычно называем «звуком класса А», главным образом потому, что он имеет катодное смещение и не имеет отрицательной обратной связи.
Итак, угадайте, что вы найдете внутри Vox AC30. Да: смещение катода и отсутствие петли отрицательной обратной связи. И то же самое касается таких усилителей, как Matchless DC30, Bad Cat Black Cat 30, TopHat King Royale, Mojave Sidewinder, Dr. Z Stangray и других, которые следуют шаблону AC30 (в дополнение ко всем меньшим усилителям, которые эмулируют AC15).
Вы знаете, какие еще усилители имеют катодное смещение и не имеют отрицательной обратной связи? Fender Deluxe и Gibson GA-20 1950-х, GA-30 и GA-40 Les Paul, Selmer Selectortone начала 60-х, Traynor YBA-2 Bass Mate и WEM Dominator конца 60-х, множество усилителей производства Valco… и, ну, множество других.
Однотактные усилители
В четвертом абзаце этой статьи я перечислил несколько тренировочных усилителей меньшего размера, которые по определению считаются настоящими усилителями класса А. Все это то, что мы называем «несимметричными» усилителями, то есть у них есть только одна выходная лампа. Когда одна лампа работает в одиночку в выходном каскаде, она категорически работает в классе А, потому что, конечно, она не может отключиться ни на какой части сигнала, потому что у нее нет партнерской лампы, с которой можно было бы разделить нагрузку.
Используемые в гитарных усилителях однотактные выходные каскады ламп в лучшем случае отклоняются только от усилителя среднего размера, поскольку одна выходная лампа, даже большая, не может выдавать большую мощность, работая в такой неэффективной установке, как эта. . Двойные несимметричные усилители, из которых Gibson GA-8 является единственным в списке, используют пару выходных ламп, работающих параллельно (то есть связанных вместе, как если бы они были одной лампой), чтобы увеличить их потенциальную мощность. Вместо того, чтобы работать по очереди, как пара PP, они действительно притворяются, что они представляют собой одну трубку для оперативных целей, обе все время выдают один и тот же сигнал. Современные примеры таких усилителей крайне редки и включают в себя BiValve от THD и Regal II от Victoria, оба из которых являются самыми большими однотактными усилителями, которые я могу придумать.
Даже с двумя выходными лампами однотактные и двухканальные усилители по-прежнему очень неэффективны по сравнению с усилителями PP, использующими один и тот же комплект ламп.
Такая конструкция, как GA-8, вероятно, выдает только от 8 Вт до 10 Вт по сравнению с номинальной мощностью от 15 Вт до 18 Вт усилителя, такого как PP Gibson GA-20 или Fender Deluxe; Максимальная выходная мощность Victoria Regal II составляет около 30 Вт от пары EL43, которые могут производить 60 Вт или более в эффективной двухтактной конструкции класса AB. Тем не менее, это один из способов получить чуть больше, чем жалкие 4 Вт мощности, из настоящего дизайна класса А.
Сознание класса
В конечном счете, мы должны учитывать, что определение класса усилителя может дать некоторые подсказки о его тональной палитре, но возможность дезинформации и неправильного описания означает, что вы действительно должны играть на усилителе, а не просто полагаться на рекламные описания, прежде чем формирование каких-либо твердых и быстрых мнений относительно его звуковых свойств. Детализируйтесь до сути вашего тона, в зависимости от того, какой усилитель ощущается и звучит правильно для вас и лучше всего подходит для вашего стиля музыки, и пусть категории и описания классов отойдут на задний план вашим ушам и вашим пальцам.
Классы эксплуатации усилителей — усилители
Усилители
Усилитель на биполярных транзисторах представляет собой устройство регулирования тока. Электрический ток в базе транзистора (что зависит от смещения эмиттер-база) регулирует ток в коллекторе. В этом разделе будет использоваться транзистор усилители, чтобы представить концепции и принципы работы усилителей. Первое Обсуждаемая концепция усилителя — это «класс работы» усилителя.
Класс работы усилителя определяется количеством времени (в
относительно входного сигнала), что в выходной цепи протекает ток. Этот
является функцией рабочей точки усилительного устройства. Операционная
точка усилительного устройства определяется смещением, приложенным к устройству.
Существует четыре основных класса работы усилителя. Это: А, АВ,
B и C. Каждый класс операций имеет определенные области применения и характеристики. Никто
класс операций «лучше», чем любой другой класс. Выбор «лучшего»
класс работы определяется применением усилительной схемы.
Класс эксплуатации А
На рисунке показан простой транзисторный усилитель, работающий в классе А. ниже. Поскольку выходной сигнал является 100% (или 360°) копией входного сигнал, ток в выходной цепи должен протекать на 100% от входного время сигнала. Это определение усилителя класса А. Усилитель мощности ток течет для 100% входного сигнала.
Простой транзисторный усилитель класса А.
Усилитель класса А имеет характеристики хорошей точности и
низкая эффективность . Верность означает, что выходной сигнал точно такой же, как
входной сигнал во всех отношениях, кроме амплитуды. Он имеет то же самое
форму и частоту. В некоторых случаях может быть разность фаз
между входным и выходным сигналом (обычно 180°), но сигналы
до сих пор считаются «хорошими копиями». Если выходной сигнал не похож
входной сигнал по форме или частоте, говорят, что сигнал искаженный .
Искажение любое нежелательное изменение сигнала
от входа к выходу.
КПД усилителя относится к количеству отдаваемой мощности. на выходе по сравнению с мощностью, подводимой к цепи. Так как каждый устройство потребляет энергию для работы, если усилитель работает на 360° входного сигнала, он потребляет больше энергии, чем если бы он работал только на 180°. входного сигнала. Если усилитель потребляет больше энергии, меньше мощности доступно для выходного сигнала и КПД ниже. Так как усилители класса А работают (имеют ток) на 360° входного сигнала, они имеют низкую эффективность. Такой низкий КПД приемлем для усилителей класса А, поскольку они используются там, где эффективность не так важна, как точность.
Класс эксплуатации AB
Если усилительное устройство смещено таким образом, что ток течет в устройства около 51% — 99% входного сигнала, усилитель относится к рабочему классу AB. На рисунке ниже показан простой усилитель класса AB.
Простой транзисторный усилитель класса AB.
Обратите внимание, что выходной сигнал искажен. Выходной сигнал больше не той же формы, что и входной сигнал. Часть выходного сигнала, видимо отсечка вызвана отсутствием тока через транзистор. Когда эмиттер становится достаточно положительным, транзистор не может проводить потому что переход база-эмиттер больше не смещен в прямом направлении. Любые дальнейшие увеличение входного сигнала не приведет к увеличению напряжения выходного сигнала.
Усилители класса AB имеют лучшую эффективность и худшее качество воспроизведения, чем класс A. усилители. Они используются, когда выходной сигнал не должен быть полным. воспроизведение входного сигнала, но как положительные, так и отрицательные части входной сигнал должен быть доступен на выходе.
Усилители класса AB обычно определяются как усилители, работающие между
класс A и класс B, потому что усилители класса A работают со 100% входного сигнала
а усилители класса B (обсуждаемые далее) работают с 50% входного сигнала.
Любой усилитель, работающий между этими двумя пределами, относится к рабочему классу AB.
Класс B Эксплуатация
Как было сказано выше, усилитель класса B работает на 50% входного сигнала. На рисунке ниже показан простой усилитель класса B.
Простой транзисторный усилитель класса B.
В схеме, показанной на рисунке выше, смещение база-эмиттер не позволит транзистор проводит всякий раз, когда входной сигнал становится положительным. Таким образом, на экране воспроизводится только отрицательная часть входного сигнала. выходной сигнал. Вы можете задаться вопросом, почему вместо этого будет использоваться усилитель класса B. простого выпрямителя, если требуется только половина входного сигнала в вывод. Ответ на это заключается в том, что выпрямитель не усиливает. Выход сигнал выпрямителя не может быть выше по амплитуде, чем входной сигнал. усилитель класса В не только воспроизводит половину входного сигнала, но и усиливает это также.
Усилители класса B в два раза эффективнее усилителей класса A, поскольку
Усилительное устройство проводит (и использует мощность) только для половины входного
сигнал.
