УводВсеки (или почти всеки) усилвател се състои главно от две части: усилвател на напрежение (предусилвател) и усилвател на мощност (Крайно Стъпало или КС). Усилвателят на напрежение (УН) усилва сигнала до необходимото ниво, а КС "поема" този сигнал и се заема с тежката задача да движи с него говорителите. Усилвателите се правят с транзистори и/или електронни лампи. Първите усилватели са били лампови (тогава още е нямало транзистори). И сега много уважавани фирми правят лампови усилватели, а дори се появяват нови компании, които произвеждат електронни лампи (като SVETLANA, например). Лампите работят с много високо напрежение (примерно 200V), а на говорителят му трябва доста по-ниско (примерно 20V). Затова между изхода на КС и говорителя се слага трансформатор, който е голям проблем, понеже трансформаторите нямат линейни характеристики, имат индуктивност, внасят фазови изкривявания и т.н. Поради тази причина на тях се отделя много голямо внимание и се правят изключително прецизно, за да се намалят доколкото е възможно тези лоши черти. Може да се каже, че този изходен трансформатор определя качеството на ламповия усилвател, тъй като дори усилвателя да е перфектен, трансформатора може да развали всичко.
Лампите имат страхотни показатели като усилватели на напрежение (волтове), но не са много добри КС заради големия ток (ампери). Затова все повече фирми правят хибридни усилватели: УН е лампов, а КС - с транзистори. Така отпада и изходният трансформатор. Лампите, за разлика от транзисторите, имат определен живот и с времето променят характеристиките си. След появата си, транзисторите бързо (edit: не чак толкова бързо
изместват лампите, понеже са изключително малки, много надеждни, евтини, имат неограничен живот и работят при ниски напрежения. С тях започва ерата на миниатюризацията. Първите транзистори, обаче за съжаление нямали много добри характеристики и хората все още използвали лампи, когато качеството е решаващо. Днес естествено, вече не е така и транзисторите побеждават лампите в почти всички показатели, но много от старите аудиофили си спомнят за неотдавна отминалата борба между транзистори и лампи и промъкват идеята, че лампите са върха, като същевременно продават изключително скъпите си лампови усилватели. Тази идея се подкрепя и от факта, че най-високо се ценят най-старите лампи, произведени преди повече от 50 години! Защо новите лампи, с много по-добри показатели, произведени по съвременна технология, са по-малко ценени от аудиофилите отколкото старите, почти изхабени, кривящи звука лампи? Дори има фирми които произвеждат дигитални емулатори на тези кривящи звука лампи.
Нямам нищо против лампите. Както вече казах, те са страхотни усилватели на напрежение, имат малък шум, ниски динамични изкривявания и т.н., но тази спекулация все повече се разраства и когато някой прочете в рекламна брошура за "неповторимия лампов звук", "меките високи честоти" и "плътният богат тон", той започва да разказва на свои приятели и се получава верижна реакция. Този "лампов звук" се дължи на едно нещо, което по-късно ще обясня в раздела за изкривяванията.
Трябва да спомена и друг вид усилватели - едностъпалните. Доколкото знам, поне с транзисторен дизайн, тази минималистична идея пръв прокарва Нелсън Пас (
www.passlabs.com) със своя усилвател ZEN. При него един и същ мощен транзистор едновременно усилва по напрежение и по мощност. Много аудиофили прегърнаха идеята, харесвайки странното звучене на Zen, което се дължи на факта, че когато транзистора е свързан в схема за усилване по напрежение, неговото изходно съпротивление се увеличава и това променя някои характеристики на говорителя, който от своя страна започва да се държи странно. Самият Нелсън Пас казва, че не всички говорители "харесват" Zen.
Сега малко история...
Видове усилватели Съществуват много видове усилватели, които се класифицират в класове. Най-важните от тях са:
Клас А (истински) - Първите КС са били клас А с една лампа (по-късно транзистор) - Single Ended или SE. При тях КС се състои от един транзистор, който сам поема цялата синусоида на сигнала. SE все още са най-ценените усилватели на мощност, тъй като транзистора работи самостоятелно и състояноето му (работната точка) остава непроменено, което води до изключителна линейност. Проблемът при клас А е, че черпят страшно много мощност, дори и да няма сигнал. Нещо като да караш кола постоянно настъпил газта и да контролираш скоростта със спирачките. Това означава огромни радиатори, вентилатори и т.н.
Клас В - Понеже хората искали да слушат силна музика, без да се налага да слагат усилвателите си във фризер е бил измислен нов тип крайни стъпала - клас В. При тях има два транзистора и всеки командва неговата си полвина от синосуидата, като е включен само тогава, когато трябва (Push-Pull - сиреч "бутни-дръпни"). Така КПД-то се увеличава значително, но на висока цена: Когато Горният транзистор си свърши работата, се изключва и отива да изпуши една цигара в стаичката. Видял това, Долния транзистор си загася фаса и отива на работа, но вече е късно, защото точно в този момент никой от тях не работи. По този начин отрицателната полувълна не преминава моментално в положителната, а има известен период от време в който напрежението се задържа на нула и се получава характерното за клас В "стъпало" в синусоидата.
Клас АВ (A-AB) - Тъй като на хората не се понравил свистящия звук на клас В, решили да изпращат всеки от транзисторите по-рано на работа за да се застъпват смените и да няма такива празни моменти.Колкото по-рано отиват на работа транзисторите, толкова повече време стоят включени. Така от клас В може постепенно да се премине в клас А , когато и двата транзистора си поделят работата през цялото време (схемата си остава Push-Pull, просто транзисторите ЗАЕДНО бутат и дърпат сигнала). Но за жалост два транзистора, дори избрани като комплиментарна двойка, никога не са абсолютно еднакви и единия винаги ще работи по-различно от другия, макар усилвателя да се води че е клас А. Затова все още някои хора трошат пари и усилия да правят "истинския" клас А - Single Ended. Въпреки всичко 99,9% от усилвателите на пазара са клас АВ, защото при тях лесно и евтино се постигат големи мощности с изключително малки изкривявания. Дори да притежавате усилвател на който пише че е клас А, то почти е сигурно че е АВ "разширен" до А (тоест пак е Push-Pull)
Изкривявания (познати като THD - Total Harmonic Distortion)
Хармоничните изкривявания се наричат хармонични, защото паразитните честоти са хармоници на реалните.
Пример : Реалната честота е 100 херца, но се появяват и честоти от 200, 300, 400 херца и т.н. Ако реалната честота е 20 херца, се появяват и честоти от 40, 60, 80, 100 херца и т.н. (40 херца е втора хармонична, 60 е трета...).
Тези честоти не присъстват в подадения сигнал - усилвателят сам ги създава!!!
Забелязвате, че тези хармонични паразити представляват реалната честота умножена по две, по три, по четири и така до безкрай. Големи количества ХИ ще чуете ако усилите прекалено или пък извикате много силно в микрофон или просто чуете китара с дисторшън. Защо се получават тези хармоници? Сигнала става прекалено голям и излиза от работните напрежения на усилвателя, затова се получава "отрязване" на върховете на синусоидата. (Или сплескване - ей сега ще стигнем дотам). Затова принципно колкото по-тихо е "пуснат" усилвателя, толкова са по-малки ХИ.
Звукът на лампитеМисля, че сега е време да спомена за "ламповия звук". Ламповия звук са сравнително високи ХИ, но предимно от втора хармонична, а останалите след тях силно затихват с реда си. Втория хармоник е най-близко до реалната честота (всъщност точно една октава по-висок) и е най-приятен за ухото в сравнение с по-високите хармоници. Не случайно се нарича хармоник, и понеже е в хармония с истинската честота, изкуствено прави звука по-богат и плътен. На някои хора това им харесва и се превъзнасят по "ламповия звук", но тайната за постигане на високи нива на 2-ра хармонична и ниски нива на останалите хармоници не е в лампата...
Както вече обясних в началото всички усилватели са били клас А Single Еnded. Естествено първите усилватели са били лампови. Този специфичен звук на ламповите SE, обаче хората са решили, че идва от лампите, а не от спецификата на схемата. Горе-долу с появата на транзисторите се измислят и новите класове усилватели различни от SE. Появила се и дълбоката Отрицателна Обратна Връзка (ООВ). Естествено хората слушали старите си лампови SE и се възмущавали от новите транзисторни клас В. Но разликата не идва от транзистора, а от схемата. При SE няма ООВ и синусоидата на сигнала, с приближаването си до границите на захранващото напрежение, доста отрано започва постепенно да си заобля върховете, което накрая преминава в "сплескване" на върха на синусоидата (но въпреки това формата остава заоблена). Това леко заобляне произвежда високи нива на 2-ра хармонична и почти никави по-високи хармоници. Това е този "мек" дисторшън, представляващ "ламповия" звук. Дълбоката ООВ при Push-Pull силно намалява нивата на всички хармоници, т.е. дори сигнала да е стигнал почти до границата си остава правилен, но при нейното преминаване върха на синусоидата се "отрязва" рязко и предизвиква експлозия от хармоници стигащи и до 20-та хармонична. Забележете обаче, че ако сигнала не стига границите, тоест усилвателя работи в нормален режим, ХИ почти няма, благодарение на ООВ, докато при SE (без ООВ) дори и при ниски нива на сигнала има значителни ХИ (но почти изцяло от любимата на някои 2-ра хармонична). Според множеството правени проучвания по този въпрос се стига до следният извод:
"
Ако усилвателя работи със сравнително ниски нива, няма разлика (нито на цифри нито на ухо) между видовете усилватели. Единственото приложение където лампите са за предпочитане е микрофонният предусилвател в звукозаписните студия, където той се явява същевременно естествен лимитер на огромната динамика на микрофона." (Russell O. Hamm - Audio Engineering Society, New York)
(Тук трябва да включа и всички велики китаристи на света, които разбираемо предпочитат лампови кубета, но нека не бъркаме "ефектите" с Hi-Fi да не говорим пък за Hi-End)
Сега когато разбрахме откъде идва ламповия звук, ще ви попитам какъв "лампов звук" има в лампов усилвател клас АВ Push-Pull с дълбока ООВ (тъй като повечето лампови усилватели сега не са SE)?
Естествено, че няма, но на човек му стига да знае, че вътре има лампи и това му е достатъчно за да чува несъществуващи неща.
Но също така му е достатъчно да знае, че усилвателя е транзисторен (въпреки, че е SE), за да не може да долови любимия си "лампов звук". (Пример - гореспоменатия "Zen")
Заключение? (май няма.. Слушането на музика е неимоверно субективно занимание и трябва да оставя всеки от вас да прецени, кое звучене му допада най-много.
Но преди да започнете да се наслаждавате на звука на любимия си свръхкачествен усилвател, помислете за източника на музика. Помислете за музикантите в студиото за записи с всички дигитални ефекти, процесори, миксери тъпкани с транзистори, операционни усилватели, компютри и т.н. Помислете за вашия CD плейър или грамофонен предусилвател пълен със същите елементи, съчетани в най-умопомрачителни схеми. Помислете за 5-10 процентовите изкривявания на високоговорителите. Помислете за ужасните резонансни пикове и спадове в честотната лента предизвикани от помещението в което слушате музиката. Накрая излиза, че усилвателя има най-малко значение от всички елементи на озвучаването
Всъщност повечето от вас, ако са честни, едва ли ще доловят някаква разлика между лампов SE и транзисторен клас АВ, освен ако разликата не идва от различните озвучителни тела, но това е една друга (много важна) тема.
Ето оттам вече идва ЗВУКЪТ!!!
Гост