что такое двухтактный ламповый усилитель

Ламповый усилитель мощности: плюсы и минусы

Ламповый усилитель мощности – устройство для повышения уровня аудиосигнала, выполненное исключительно на электровакуумных лампах либо радиолампах. С его помощью осуществляется регулировка уровня громкости, коммутация приборов системы и передача усиленного сигнала на соответствующее оборудование для воспроизведения звука.

С применением ламповых усилителей напрямую связано формирование комплектов домашних акустических систем класса Hi-End и профессиональной студийной аппаратуры. Музыканты, говоря о звучании акустики с предусилителем такого типа, чаще всего употребляют такие характеристики как «ясный», «прозрачный», «насыщенный» и «теплый». В особенности это актуально при проигрывании средних и высоких частот.

Итак, каковы плюсы и минусы подобной техники? В чем заключается специфика этого оборудования, формирующего «теплый котоламповый» эффект, что так высоко ценится сторонниками исключительного звучания?

Однотактные и двухтактные ламповые усилители

Прежде, чем перейти к рассмотрению преимуществ этих устройств, стоит разобраться в специфике их классификации. И в этом плане первым пунктом является их разделение на две большие группы – однотактовые и двухтактные приборы.

Однотактный ламповый усилитель отличается простотой конструкции и имеет всего два усиливающих компонента (два каскада усиления). Они стимулируют увеличение как положительной, так и отрицательной полуволн звукового сигнала. В итоге на выходе из прибора такой конструкции звук приобретает высокую прозрачность и практически не имеет постороннего окрашивания. Однотактовые модели на лампах принадлежат к классам усиления А1 и реже – А2.

Усилитель на лампах: преимущества и недостатки

Каковы положительные стороны выбора интегрированного усилителя или предусилителя на лампах в сравнении с моделями, функционирующих на базе транзисторного усиления сигнала?

Наиболее существенные плюсы от выбора в пользу ламп включают в себя следующие пункты:

Разумеется ламповый усилитель мощности не является воплощением сплошных достоинств. В противном случае представители этой технологии бы напрочь вытеснили транзисторные приборы аналогичного назначения. К числу слабых сторон устройства относятся:

Без сомнений, исходя из количества слабых сторон, присущих предусилителям на лампах, их нельзя назвать идеальными. Но зато уникальный окрас звука, который получается при их использовании, компенсирует все перечисленные недостатки.

Типы лампового звука

Принято различать три типа лампового звука, получаемого при использовании соответствующих усилителей:

На основании изложенной информации, не сложно представить случаи, при которых ламповые модели этой техники предпочтительнее транзисторных. Прежде всего, это те стили музыки, в которых акцент делается на гитарное звучание, уникальный тембр голоса исполнителя и звучание оркестровых партий. То есть, фактически, большинство музыкальных жанров от классики до современных направлений.

Подобрать самые современные ламповые усилители для формирования действительно хорошей акустической аудиосистемы можно с помощью каталога компании «Hi-Fi Design».

Мы сделаем звук Вашей аудиосистемы безупречным!

Источник

Как работают ламповые усилители, или Особенности теплого звука

Классы усиления — вполне логичный и понятный способ отличить одну типовую схему от другой. Однако, применительно к ламповой схемотехнике такого подхода оказалось недостаточно. В зависимости от типа, лампы способны работать в различных режимах, которые при этом одинаково применимы в усилителях разных классов. Этот факт кратно увеличивает количество возможных сочетаний, не говоря уже о том, что режимы работы ламп можно модифицировать, комбинировать и объединять. Столь глубоко в схемотехнику мы, конечно, погружаться не будем, но постараемся разобраться в базовых понятиях.

История

Радиолампы, как и другие электронные компоненты, имеют богатую историю, в ходе которой произошла заметная эволюция. Началось все в нулевых годах прошлого века, а закатом ламповой эры можно считать шестидесятые годы, когда свет увидела последняя фундаментальная разработка — миниатюрные радиолампы нувисторы, а транзисторы уже начали активно завоевывать рынок. Но из всей истории нас интересуют лишь ключевые этапы, когда были созданы основные типы радиоламп и разработаны основные схемы их включения.

Первый в мире триод изобретателя Ли де Фореста, 1908 год

Первой разновидностью радиоламп, разработанной для создания усилителей, были триоды. Цифра 3 слышится в названии не случайно — именно столько активных выводов имеет триод. Принцип работы триода предельно прост. Между анодом и катодом лампы последовательно включаются источник питания и первичная обмотка выходного трансформатора (ко вторичной обмотке которого подключается акустика). Полезный сигнал подается на сетку лампы. При подаче напряжения в схему усилителя между катодом и анодом протекает поток электронов, а расположенная между ними сетка модулирует этот поток соответственно изменениям уровня входящего сигнала.

В ходе использования триодов в различных отраслях промышленности потребовалось улучшить их характеристики. Одной из таких характеристик была проходная емкость, величина которой ограничивала максимальную рабочую частоту лампы. В процессе решения этой проблемы появились тетроды — радиолампы, имеющие внутри не три, а четыре электрода. Четвертым стала экранирующая сетка, установленная между управляющей сеткой и анодом. Задачу повышения рабочей частоты это решало в полной мере, что вполне удовлетворило создателей технологии, разрабатывавших тетроды для того, чтобы радиостанции и радиоприемники работали в коротковолновом диапазоне, имеющим более высокие несущие частоты нежели средне- и длинноволновый.

Строение триода

С точки зрения качества воспроизведения звука тетрод не превзошел триод принципиально, поэтому другая группа ученых, озадаченная вопросами воспроизведения звуковых частот, усовершенствовала тетрод, используя, по сути, тот же подход — просто добавив в конструкцию лампы еще одну дополнительную сетку, располагающуюся между экранирующей сеткой и анодом. Это было необходимо для того, чтобы подавить динатронный эффект — обратную эмиссию электронов от анода к экранирующей сетке. Подключение дополнительной сетки к катоду препятствовало этому процессу, делая выходную характеристику лампы более линейной и повышая выходную мощность. Так появился новый тип ламп: пентод.

Принцип работы

Все вышеупомянутые типы ламп в том или ином виде нашли применение в аудиотехнике. При этом пытливые умы аудиоинженеров постоянно искали пути наиболее эффективного их использования. Довольно быстро они пришли к выводу, что место включения экранирующей сетки пентода в схему усилителя — это инструмент, с помощью которого можно принципиально изменить режим его работы. При подключении сетки к катоду мы имеем классический пентодный режим, если же переключить сетку на анод — пентод начинает работать в режиме триода. Это позволяет объединить два типа усилителя в одном с возможностью смены режима с помощью простого переключателя.

Так работает тетрод

Но и этим дело не ограничилось. В 1951 году американские инженеры Дэвид Хафлер и Харберт Керос предложили подключать сетку пентода совершенно иным способом: к промежуточным отводам первичной обмотки выходного трансформатора. Такое подключение является чем-то средним между чистым триодным и чистым пентодным включением, давая возможность комбинировать свойства обоих режимов.

Таким образом, с режимами ламп произошла та же история, что и с классами усиления, когда вслед за «чистыми» классами А и В появился комбинированный класс АВ, сочетающий сильные стороны двух предыдущих.

Обозначение разных типов ламп по ГОСТу

В том, что касается сочетания режимов работы ламп и классов усиления, они могут комбинироваться произвольным образом, что приводит к изрядной путанице и даже жарким спорам в рядах неофитов. Не добавляет ясности и тот факт, что разработчики ламповых усилителей в большинстве случаев указывают не класс усилителя, а принцип схемотехники: однотактный — SE (Single Ended) или двухтактный — PP (Push-Pull). В итоге, пентоды и тетроды нередко ассоциируют исключительно с классом АВ и двухтактной схемой в целом, а триод, напротив, считают синонимом класса А и сугубо однотактного включения. На самом же деле, ни что не препятствует переключить усилитель, работающий в классе А, в пентодный или ультралинейный режим, а на паре триодов можно собрать двухтактный усилитель, работающий в классе В или АВ.

Предпосылкой к неверным ассоциациям является частота использования тех или иных режимов в различных классах усиления. Триоды чаще используют в однотактных схемах и классе А. В свою очередь, пентоды и тетроды лучше подходят для работы в двухтактных схемах, хотя переключение их в триодный режим — реальная опция, встречающаяся на усилителях, работающих в классе АВ, и не имеющая ровным счетом никакого отношения к классу А.

Плюсы

Традиционный триодный режим работы лампы имеет как минимум одно значимое преимущество: способность работать без обратной связи. Пентодный режим имеет свои плюсы: большую линейность работы и возможность достигать более высокой мощности. Ультралинейный режим дает возможность отказаться от общей обратной связи и при этом сохранить мощность, близкую к пентодному включению. При этом триод при прочих равных обходит оба варианта по уровню собственного шума лампы.

Минусы

Слабые места одних режимов ламп вполне закономерно можно обнаружить там, где проявляются сильные места других. Триодный режим имеет меньший КПД и меньшую линейность, хуже переносит динамические нагрузки. Пентодный и ультралинейный режимы проигрывают по уровню шумов, к тому же на практике оказываются более зависимы от качества выходных трансформаторов. Пентодный усилитель невозможен без общей обратной связи, и она может понадобиться в некоторых вариантах ультралинейного режима.

Особенности

С точки зрения качества и характера звучания каждый тип ламп и каждый режим включения имеет свои особенности, настолько очевидные на слух, что даже ультралинейный режим, по факту, не стал золотой серединой. Триоды в чистом виде и триодное включение пентодов обеспечивают наиболее чистый и объемный звук до тех пор, пока дело не дойдет до энергичной музыки с быстрыми и значительными по амплитуде перепадами громкости. Иными словами — для спокойного джаза триоды подходят куда лучше, чем для прослушивания рока.

Пентодный и ультралинейный режимы, напротив, больше подходят для энергичной музыки, но в ряде случаев звучат недостаточно чисто, точно и детально. Особенно часто эти претензии относятся к пентодному режиму, а в целом характер звучания и пентодного, и ультралинейного режимов нередко сравнивают с транзисторными усилителями.

Практика

Ламповая схемотехника — дело тонкое, поэтому большинство производителей упражняются в совершенствовании какого-то одного сочетания режима работы ламп и класса усиления. Стремление разработчиков получать идеальный (согласно их представлениям) звук и следующий за этим отказ от любых альтернативных способов включения ламп вполне понятны, но при поиске испытуемого наша задача состояла как раз в обратном: иметь возможность сравнить один и тот же набор ламп как минимум в двух вариантах включения.

Это существенно сократило выбор кандидатов, однако, подходящий вариант был найден. Им стал Cayin CS-100A — аппарат, буквально созданный для разного рода экспериментов. Его конструкция допускает использование выходных ламп двух типов: тетродов KT88 и пентодов EL34. При этом есть возможность выбора между триодным и ультралинейным режимом с выходной мощностью 50 или 80 Вт на канал, соответственно. При этом схемотехника усилителя в обоих случаях двухтактная, и работает он в классе АВ.

Кроме прочего, Cayin CS-100A является хорошим примером современной реализации традиционного лампового усилителя. Он имеет классическую компоновку со съемной решеткой закрывающей лампы, несет на борту выходные трансформаторы солидных размеров, обеспечивающие не только достаточную мощность, но и широкий диапазон воспроизводимых частот. Комплектующие соответствуют современным требованиям качества: в усилителе применяются угольные резисторы, аудиофильские конденсаторы, тороидальный трансформатор питания и проводка серебряным кабелем. Монтаж при этом реализован навесным способом — так же, как это делали более полувека назад. Это является не столько данью истории, сколько способом сокращения путей сигнала. В целом, Cayin CS-100A — это аппарат, в полной мере попадающий под определение лампового High End.

Когда речь идет о High End-компонентах, особенно ламповых, не всегда удается четко провести грань между «усилитель не справился» и «так и было задумано». В конце концов, аудиоинженер в мире High End — это тоже в некотором роде художник и он имеет право на свое собственное представление о том, как должна звучать система. Избежать такого рода недоразумений помогло использование в процессе тестирования двух пар акустических систем, обладающих принципиально разными характеристиками. Специфические признаки недостатка мощности и роста искажений можно было заметить на тяжелой нагрузке и на громкости выше средней, что в общем соответствует заявленным характеристикам. С крупными полочниками или напольниками средних размеров со столь же среднестатистическими параметрами мощности, импеданса и чувствительности Cayin CS-100A вполне справится.

В триодном режиме усилитель выдает красивое, тембрально насыщенное звучание с богатым верхним и средним басом. Лучше всего звучала спокойная медленная музыка, вокал, аудиофильский джаз, камерная классика малых составов. Вполне можно было получить удовольствие от ранних Beatles и Led Zeppelin. При этом попытки послушать современный рок и металл не увенчались успехом. Звучание гитар было очень густое, тягучее, округлое и не особенно агрессивное. Самый злющий металл подавался так, словно его записывали в начале семидесятых.

Переключение в ультралинейный режим производится одним нажатием кнопки и меняет картину полностью: рок, металл, танцевальная электроника сбрасывают налет винтажности и начинают звучать не менее энергично, чем на транзисторных усилителях, работающих в классе АВ. В характере остается некоторая теплота и приятная округлость басовых нот, но в весьма умеренных количествах. На медленной музыке и малых составах ультралинейный режим не столь красив и выразителен, как триодный, музыка подается более спокойно и ровно.

Выводы

Каждый режим работы лампы в усилителе имеет свои плюсы и минусы, которые дают хорошо различимые на слух отличия в звучании. Учитывая, что ламповая техника — это всегда техника с характером, выбор усилителя, работающего в том или ином режиме (или переключение режимов на самом усилителе), является инструментом пользователя, позволяющим подобрать усилитель согласно индивидуальным предпочтениям.

Статья подготовлена при поддержке компании «Аудиомания», тестирование усилителей проходило в залах прослушивания салона.

Другие полезные материалы в разделе «Мир Hi-Fi» на сайте «Аудиомании» и Youtube-канале компании:

Источник

Однотактные и двухтактные ламповые усилители: особенности звучания

Не раз мне приходилось слышать вопрос о том, какой тип лампового усилителя лучше, и в чём заключаются особенности звучания однотакта и двухтакта? Вопрос этот настолько технического плана, насколько и философского. Ибо рассуждение только с одной позиции кажется заранее обречённым на провал. Потому что никакие технические подробности не разрешат проблему индивидуальных особенностей восприятия каждого человека.

На просторах рунета полно противоположных суждений о том, что же всё-таки лучше: single-ended или push-pull? Сторонники двух враждующих лагерей ударяются в самые невозможные крайности со всеми вытекающими последствиями. Значительно меньше адекватных статей и обзоров о разной специфике этих двух типов. А схемотехнических решений примерно поровну.

Мне хотелось бы описать основные особенности звучания этих двух типов. Без предвзятых мнений. Рассказать, какую музыку предпочтительнее слушать на том или ином типе.

Исторически изначально появились однотактные схемы, которые применялись в ламповых радиоприёмниках, радиостанциях и телевизорах.

Среди их очевидных преимуществ можно выделить:

• максимально короткий тракт, абсолютный класс «А»

• одна лампа в выходном каскаде, не требуется подбор ламп в плече

• значительная вторая гармоника даёт певучий звук

• естественное соотношение между чётными и нечётными гармониками

С развитием медиа-индустрии людям понадобилась мощная аппаратура для озвучивания больших залов и кинотеатров. Однотактная схемотехника не справлялась с такими запросами. Количество ламп и их размеры увеличивались, а КПД оставался сравнительно низким. Да и сложности с изготовлением выходных трансформаторов для таких схем никто не отменял. Плюс ещё и тепла выделяли такие агрегаты — будь здоров. Наверное, батареи в аппаратных киномехаников точно не требовались. Как и в комнатах современных рядовых майнеров (за исключением зимнего периода в России).

Так вот, потом схемотехники взяли и придумали два плеча усиления. Когда звуковой сигнал расщепляется на две полуволны, усиливается по отдельности, и затем вновь собирается воедино выходным трансформатором.

Такой вариант сразу дал несколько преимуществ:

• двукратное возрастание мощности

• общее снижение фона и помех, поскольку лампы в плече взаимно их вычитают

• меньшие требования к качеству выходных трансформаторов

• способность работать с акустическими системами с более высоким импедансом (сопротивлением)

• необходимость подбирать парные лампы и балансировать режим работы

• нарушение естественного соотношения между чётными и нечётными гармониками (что существенно обедняет звук)

• более затратная конструкция, т.к. ламп в схеме больше в два раза

Мне довелось собрать три двухтактных, и один однотактный УМЗЧ. Если выразиться точнее: двухтактный моно-усилитель для электрогитары с фиксированным смещением на выходных лампах 6п14п, двухтактный стереоусилитель с автосмещением на лампах 6п14п и двухтактный стереоусилитель с фиксированным смещением на выходных лампах 6п3с. Однотактная схема сделана на буржуйских лампах 6SL7 (Tungsol) и KT88 (Electro-harmonics).

Потребность в хорошем ламповом звуке для электрогитары, собственно, и побудила меня к «лампостроительству». Потом захотелось собрать усилок для стереокомплекса, сделать ламповый преамп, купить виниловый проигрыватель и задуматься о необходимости фонокорректора. Читая модные аудио-журналы, твёрдо решил поменять совдеповскую акустику «S-90» на двуполосные полочники от омской компании «Acoustic Lab» на динамиках Ciare. Обзавёлся дешёвеньким CD-проигрывателем «Iceberg», который играет на порядок выше звуковой карты «SB Audigy Player» и компьютерного DVD-привода. Ну а спаянный под конец школьных лет усилитель на микросхемах TDA7294 озвучивал фонограммы в моей комнате аж с 2003 года.

Второй ламповый двухтакт на 6п14п предназначался уже для прослушивания аудио. Звук вкатил сразу своим «объёмом, тёплом и атмосферой». Да, как бы это не казалось смешным после многочисленных словесных излияний в пользу лампы. Но так оно и было на самом деле. После TDA7294 и отечественных усилителей типа «Амфитона», «Радиотехники» и «Одиссея». Совсем иной характер звука, потрясающая динамика и передача высоких частот. «Dark side of the moon» и Stanley Clark открыли мне во всех подробностях прелести лампового звучания. Сопровождалось это стойким ощущением вынутых из ушей парой бируши. Тарелочки, панорама, поющая середина — очевидные отличительные черты лампового звука от транзисторного. И это сразу бросается в глаза (если не сказать – в уши). С момента вступления группы во вступлении пинк-флойдовской «Breathe».

В 2012 году у меня заказали сборку двухтакта 6п3с. Выходные трансформаторы на этот раз пришлось намотать самому на самодельном приспособлении. На омской оптовке купил какие-то трансы, размотал их и намотал новые по грамотным расчётам одного омского инженера. Количество витков, провод и железо рассчитывались по формулам конкретно под двухтактник на 6п3с.

Звучал этот аппарат намного взрослее, мощнее и объёмнее предыдущего. Всё-таки размеры баллонов имеют немаловажное значение. Это и понятно, потому что по мощности 6п3с в двухтакте выдаёт примерно 24 Вт, а 6п14п — 14 Вт. Для маленькой комнаты 3.5/3 метра — более чем достаточно. 6п3с может запросто озвучить зал среднестатистической городской квартиры. Впрочем, для комфортного прослушивания музыки вполне достаточно мощности и в 10 Вт, но существует ещё такое понятие, как запас мощности по динамическому диапазону. То есть, если усилитель играет даже на маленькой громкости, то сразу становится понятно, что «под капотом» у него спрятаны большие мускулы. А с запасом в 10 Вт есть вероятность появления неприятных искажений на крайних положениях ручки громкости. Однако, это касается скорее транзисторных, нежели ламповых усилков.

Как ни странно, самый простой схемотехнически усилитель — однотакт KT88 — стал последним собранным мною аппаратом. В инете была найдена схема с автосмещением и пентодным режимом работы выходного каскада. В драйвере стояла лампа 6SL7 фирмы Tungsol. Лампы для двух каналов и плёночные конденсаторы «Solen Fast Cup» заказывались из США на сайте Tubedepot. Пришло всё примерно за месяц. Лампы бережно запакованы, всё в целости и сохранности. Выходные трансформаторы изготавливал сам на железе от промышленных ОСМ-0.25 по расчётам своего приятеля инженера. В питании использовал уже проверенные ТА-201 и ТН-36, диодную сборку KBU и фильтрующие дроссели.

Все четыре ламповых агрегата делались на диодной сборке в питании. С кенотронами так почему то и не связался. Питание подавалось через стандартную схему раздельного включения накала и анодного напряжения.

Первые впечатления от прослушивания однотакта — звуковая картина намного более детально прорисовывается по средним и высоким частотам. Струнные и духовые инструменты, распределение источников звука по панораме, артикуляция и объёмы – просто потрясающие. Можно услышать все детали звукоизвлечения у гитары и контрабаса. Скольжение пальцев по струнам слышно так, будто исполнитель сидит в метре от тебя. Этот аппарат как бы «допевает» музыкальный материал и привносит в окончательную аранжировку свой неповторимый почерк. Двухтакт же даёт больше панча и звукового давления по низам. Чего, как мне показалось, немного не хватает у однотакта. Но это можно исправить каким-нибудь предварительным усилителем после CD-проигрывателя.

Однотакты прекрасно воспроизводят звучание как симфонического оркестра, так и малые формы в виде камерной музыки и джаза. Словом, где требуется детальная прорисовка музыкальной картины и передача пространственного расположения источников звука — там своё назначение однотакты выполняют на все 100%. Если же вы любитель рока и ритм-н-блюза, где нужен «панч» и звуковое давление — тогда смело выбирайте двухтактный вариант. За исключением тяжёлых стилей музыки: металла, трэша и разных «core». Для этих направлений подходят только транзисторные усилители. Поскольку объём и воздух, формируемые ламповой техникой, — абсолютно не нужны в стилях с «чёсовой» электрогитарой. Да и потом такого пространства в аранжировке тяжёлых направлений почти нет, а идёт сплошная стена звука (за редкими исключениями, конечно же).

Ну а для симфонической музыки, джаза, фьюжна и авторской песни — наилучшим решением станет однотакт.

Музыкальный материал

The Stanley Clarke Band 2010 / CD, Stereo

Источник