I segreti del suono della lampada. Devo costruire un amplificatore a valvole? Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a valvole

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Dovrei costruire un amplificatore a valvole? Certo, almeno per scoprire cos’è questo famoso “suono valvolare”. Coloro che non possono costruirlo da soli, lo acquistano in un negozio o ordinano un progetto individuale. Ma tutti gli amplificatori suonano in modo diverso. Grazie agli sforzi di migliaia di audiofili, sono stati delineati i modi per costruire amplificatori a valvole che abbiano un suono eccellente. Non nascondono i risultati dei loro esperimenti, pubblicano riviste (ad esempio "Vestnik A.R.A"), dove pubblicano soluzioni circuitali di successo (e non così riuscite!), concentrandosi su componenti e materiali rari o molto costosi. In queste pubblicazioni viene prestata molta meno attenzione alle questioni teoriche e più “mettersi in mostra”. Si consiglia di selezionare ciascun elemento dell'amplificatore e ascoltare, ascoltare! E ora, pazzo di consigli e ascolti, il lettore sta già correndo al mercato e cercando condensatori da 100 dollari ciascuno o un trasformatore da 500, sperando con il loro aiuto di sentire il famoso "suono valvolare".

Persone intraprendenti iniziarono a produrre una varietà di amplificatori a valvole e KIT (set di parti) per le esigenze di coloro che avevano fame. Le fabbriche che producono dispositivi elettrici per il vuoto producono nuovamente triodi riscaldati direttamente (2S4S, 6S4S, 300V, ecc.). Vengono pubblicati messaggi interessanti: i membri della “Mr. Sakuma Society” (audiofili giapponesi) ignorano gli amplificatori se il loro costo è inferiore a 10000 dollari. In breve, l'opinione che il "suono valvolare" sia buono è fermamente consolidata! E per più soldi, ancora meglio!

Come si confrontano gli amplificatori nel suono? Naturalmente ascoltando registrazioni musicali: dischi, CD, cassette. In questo caso è necessario cambiare costantemente diversi cavi, il che richiede un po' di tempo. Data la natura a breve termine della memoria musicale, il confronto non è più così attendibile. È molto meglio collegare la sorgente del segnale agli ingressi di entrambi gli amplificatori e commutare le loro uscite sugli altoparlanti utilizzando un potente interruttore.

Uno schema a blocchi di tale percorso di ascolto è mostrato in Fig. 1 (un canale mostrato per semplicità).

Fig. 1.

Qui la fonte delle informazioni e gli altoparlanti sono gli stessi per entrambi gli amplificatori. Utilizzando i regolatori RP1 e RP2, lo stesso volume sonoro dei sistemi acustici (AS) viene impostato in diverse posizioni dell'interruttore SA1. L'indicatore di livello PV1 potrebbe non essere presente ma è meglio se utilizzato. Lo schema è semplice e comprensibile.

Tuttavia, se confrontiamo amplificatori con impedenze di uscita diverse, gli errori nella valutazione degli amplificatori sono inevitabili. Qual è il problema? Ma il fatto è che gli altoparlanti, di regola, hanno una resistenza interna Z dipendente dalla frequenza. In Fig. La Figura 2 mostra una dipendenza approssimativa di Z dalla frequenza per un altoparlante a due vie. Il bass reflex alle basse frequenze presenta due picchi invece di uno, ma questo non cambia la sostanza della questione. Se l'altoparlante è a tre vie, potrebbero esserci più “gobbe” nella caratteristica Z(f). R_E - la resistenza dell'altoparlante a corrente continua, è approssimativamente uguale alla resistenza “nominale” dell'altoparlante, cioè Z_Mr. = (1,2...1,3)R_E. Gli altoparlanti più comunemente usati hanno un'impedenza nominale di 4 o 8 ohm. Gli audiofili adorano gli altoparlanti cinematografici da 12 e 16 ohm per la loro potenza elevata. Le gobbe sulla caratteristica Z=Z(f) possono essere 2 o più volte più grandi di Z_Mr..

Riso. 2. Dipendenza approssimativa di Z dalla frequenza per un altoparlante a due vie

È abbastanza ovvio che con diverse impedenze di uscita degli amplificatori R_O e la stessa EMF alle loro uscite, la tensione sull'AC sarà diversa, poiché R_O e Z formano un partitore di tensione. Se le impedenze di uscita degli amplificatori non sono le stesse e possono anche dipendere dalla frequenza, gli altoparlanti suoneranno in modo diverso. Ciò è particolarmente evidente quando si confrontano amplificatori a valvole senza feedback [1] e amplificatori a transistor, che, di regola, hanno un feedback profondamente negativo. Nel primo caso R_O = 2...3 Ohm, nel secondo - R_O = 0,1...0,01 Ohm.

L'amplificatore a valvole enfatizzerà quelle frequenze alle quali Z aumenta. E infatti i bassi e gli alti gli suonano “meglio”. Se la frequenza del tratto compreso tra LF e HF (f_sezione) nell'altoparlante cade nella regione di 3 kHz, e a questa frequenza c'è una "gobba", quindi gli strumenti a corda e le voci dei solisti suonano meglio. La conclusione suggerisce che la risposta in frequenza della resistenza interna dell'altoparlante dovrebbe avere la minore non linearità possibile (idealmente una linea retta orizzontale) in modo da poter confrontare due diversi amplificatori.

Aumentando artificialmente R_O per un amplificatore con bassa resistenza interna includendo un resistore in serie R_д (Fig. 3), otteniamo le stesse condizioni di funzionamento per gli altoparlanti.

Fig. 3.

Queste considerazioni sono state sperimentate nella pratica e pienamente confermate. Sono stati confrontati due amplificatori stereo. Il primo è un tubo, a ciclo singolo, su lampade 6N23P e 2S4S, secondo il circuito Loftin-White senza OS. I suoi parametri principali: R_O ~ 3 Ohm, R_O ~ 3 W, ∆f = 12...40000 Hz. I trasformatori di uscita dell'amplificatore sono realizzati con nuclei di acciaio del tipo 3409, S = 15 cm2, δ = 0,35 mm, l3 = 0,3 mm. Il secondo è a transistor, con OOS, R_O ~ 0,01 Ohm, R_O = 50 W, ∆f = 5...150000 Hz.

Va detto che questo circuito valvolare single-ended su una valvola 2AZ (2S4S) è considerato quasi un UMZCH “esemplare” tra gli audiofili. È vero, stabiliscono anche condizioni aggiuntive (fili speciali, saldatura speciale, ecc.). Il suo suono è davvero buono: frontale tagliente (attacco), grande trasparenza. Gli strumenti a corda e a percussione "Through it" suonano magnificamente.

L'amplificatore a transistor è stato costruito secondo le considerazioni esposte dall'autore in [2]. Il tempo per stabilire la risposta transitoria a un errore dello 0,01% non supera i 10 μs (con resistenza di carico attiva).

Negli esperimenti sono stati utilizzati altoparlanti a tre vie con una potenza nominale di 70 W. Il bass reflex è impostato su una frequenza di 25 Hz, la risposta in frequenza Z è riportata nella tabella:

Il confronto degli amplificatori è stato effettuato presso P_O = 3 W. La risposta in frequenza della tensione ai terminali AC su Rout = 2...3 Ohm acquisisce un aumento (fino a 3 dB) a LF e HF, in base all'aumento di Z. Senza R_д l'amplificatore a transistor suona più secco, ma non appena R è acceso_д = 2,2 Ohm, il suo suono non è in alcun modo (sottolineo - niente!) diverso dal suono di una valvola Loftin-White. Invito coloro che desiderano vederlo di persona.

Dopo aver parlato dell'impedenza di ingresso degli altoparlanti, passiamo all'impedenza di uscita dell'amplificatore. Come già notato, ha una grande influenza sulla qualità del suono. Vediamo quindi come misurarlo. Esistono diversi metodi, ma ci concentreremo su quello definito in GOST 23849-87 [3]. Questo metodo si basa sul passaggio di una corrente sinusoidale attraverso i terminali di uscita dell'amplificatore e sulla misurazione della caduta di tensione attraverso la sua resistenza di uscita Zi (Fig. 4). La direzione della corrente I nella figura è mostrata convenzionalmente (dal generatore al carico). Questo circuito non è destinato a misurare Zi negativo. Qui R1 è una resistenza attiva pari alla resistenza di carico nominale per un dato UMZCH. Deve avere una potenza sufficiente, poiché lo attraversa una discreta corrente (solo 3 volte inferiore alla massima). La caduta di tensione ai suoi capi, misurata dal voltmetro PV2, dovrebbe essere 10 dB (3,16 volte) inferiore alla tensione di uscita nominale dell'amplificatore. Anche il generatore AF deve essere abbastanza potente (ad esempio G3-109).

Riso. 4. Schema per misurare l'impedenza di uscita dell'amplificatore Zi

Il secondo canale di un amplificatore stereo o qualsiasi altro UMZCH di potenza sufficiente può essere utilizzato come amplificatore per creare la corrente richiesta. Se l'amplificatore in prova ha, ad esempio, P_Mr. = 50 W, Z_Mr. = 4 Ohm, allora è necessaria una corrente I = 1,1 A.

impedenza di uscita
Zi = R1*U1/U2, che è interamente basato sulla legge di Ohm.

L'ingresso dell'amplificatore può essere cortocircuitato, ma è meglio sostituire il ponticello con un resistore il cui valore sia uguale alla resistenza della sorgente del segnale. Le misurazioni Zi vengono effettuate ad una frequenza di 1 kHz.

Questo circuito, nella sua semplicità, ci permette di svelare un altro segreto del “suono valvolare”. Il voltmetro PV1 deve quindi essere sostituito con un oscilloscopio sensibile e la frequenza del generatore AF deve essere modificata da 20 Hz a 100 kHz.

Per un amplificatore valvolare single-ended senza feedback operante in classe A, vedremo la tensione U1 sotto forma di un'onda sinusoidale pura sull'intera banda di frequenza operativa. Gli amplificatori operanti in classe AB, soprattutto in classe B, e coperti da retroazione, possono distorcere notevolmente la forma della corrente sinusoidale che scorre attraverso Zi. Ciò suggerisce che Zi non è lineare.

Per la stragrande maggioranza degli amplificatori a transistor questo è vero. Inoltre, alle frequenze più basse, la tensione U1 può essere sinusoidale e all'aumentare della frequenza diventa distorta e a frequenze di 20 kHz o più la distorsione può essere molto ampia, fino a raddoppiare la frequenza. E se misuri la distorsione armonica di un tale amplificatore usando il solito metodo, può essere piuttosto piccola, ad esempio solo dello 0,01%.

Pubblicazione: cxem.net

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