Введение

Тип лампового усилителя
ламповые аудиоусилители

Ламповый аудиоусилитель (Великобритания) или усилитель на электронных лампах (США) – это усилитель, использующий электронные лампы для усиления, записи и воспроизведения звука. До изобретения твердотельных устройств, таких как транзистор, все электронное усиление осуществлялось с помощью ламповых усилителей. Хотя в большинстве современных аудиоусилителей преобладают твердотельные устройства, ламповые усилители по-прежнему используются там, где их звуковые характеристики считаются более приятными, например, при живом музыкальном исполнении или воспроизведении музыки.

Усиление голоса и инструментов

Ламповые усилители для гитар (и в меньшей степени для вокала и других применений) преследуют иные цели, чем усилители для высококачественного звука (Hi-Fi). Их задача не обязательно в максимально точном воспроизведении звука, а скорее в реализации представления музыканта о том, каким этот звук должен быть. Например, искажения почти всегда считаются нежелательными в Hi-Fi усилителях, но могут восприниматься как ценная характеристика при игре на музыкальных инструментах. Схемы обработки малого сигнала часто намеренно проектируются с очень высоким коэффициентом усиления, выводя сигнал далеко за пределы линейной области ламповой схемы, чтобы целенаправленно генерировать значительное количество гармонических искажений. Характеристики искажений и перегрузки ламп существенно отличаются от характеристик транзисторов (в частности, по запасу напряжения в типичной схеме), что и создает уникальное звучание. Усилители для подобных применений обычно сохраняют контуры тона и фильтрации, которые практически исчезли из современных Hi-Fi устройств. Усилители для гитар, в частности, могут также включать в себя различные функции "эффектов".

Истоки усиления электрогитары

Электрическая гитара появилась у Rickenbacker в 1930-х годах, но её современная форма стала популярной благодаря Fender и Gibson (в частности, Fender Telecaster (1951) и Stratocaster (1954) и Gibson Les Paul (1952) в 1950-х годах). Самые ранние гитарные усилители, вероятно, представляли собой аудиоусилители, созданные для других целей и приспособленные для этой задачи, но электрическая гитара и её усиление быстро развились и получили поддержку специализированных производителей. Гитарные усилители часто проектируются таким образом, чтобы по желанию гитариста создавать искажения и формировать тембр, богатый гармониками и обертонами. Характеристики лампы и схемы напрямую влияют на характер производимого звука. Даже блок питания может влиять на тональную окраску, при этом относительно малогабаритные конденсаторы питания создают характерный "проваливание" (sag) в моменты пиковой выходной мощности и потребления энергии, а затем – восстановление, что часто считается музыкально привлекательным. Кроме того, гитаристы могут использовать акустическую обратную связь, дополнительно изменяя результирующий звук (следует отметить, что сигнал обратной связи имеет небольшую задержку относительно исходного сигнала). Гитарные усилители обычно рассчитаны на выдерживание значительных электрических и физических нагрузок (поскольку гитаристы часто путешествуют с концертами и т.п.). В больших системах усилитель отделен от корпуса динамиков, но в небольших системах он часто интегрирован, образуя так называемое "комбо". Поскольку усилитель обычно расположен в верхней части комбо, лампы часто висят вверх ногами, обращенные к корпусу. Они могут быть закреплены клипсами. Большинство современных ламповых гитарных усилителей используют схему push-pull класса AB1 с парой выходных пентодов или пучковых тетродов, 6L6 или EL34, но иногда KT88, 6550 или менее мощные EL84 в ультралинейной схеме. Перед выходным каскадом располагается каскад усиления напряжения (пятилампа или двойной триод) и фазоинвертор (двойной триод). Используются двойные триоды с двумя идентичными секциями в одном баллоне, обычно типа noval 12AT7, 12AU7 или 12AX7 или их эквиваленты, реже – октальные 6SN7.

Раннее развитие

Самым ранним массовым применением вакуумных аудиоусилителей была телефония. Вакуумные усилители сыграли ключевую роль в разработке телефонных линий связи на большие расстояния и подводных телефонных кабелей. Вскоре после этого появились радиоприменения, где вакуумные лампы использовались как в аудио (AF), так и в радио (RF) схемах. (Радиочастотные схемы не входят в область рассмотрения данной статьи, см. вакуумные усилители). Одним из первых применений звукозаписи и электронного воспроизведения в 1920-х годах стало их использование во многих кинотеатрах, оснащаемых для показа новых "говорящих фильмов". Звуковые системы кинотеатров того периода в основном поставлялись компанией "Westrex", связанной с компанией Western Electric, поставщиком телекоммуникационного оборудования, которая также была производителем лампы 300B DHT, которая сегодня является центральной в современном производстве усилителей DH SET. Усилители в этот период обычно использовали лампы с прямым накалом в однотактной триодной схеме класса А. Выходная мощность варьировалась от нескольких до, возможно, 20 Вт для исключительно мощного усилителя (современные полупроводниковые усилители обеспечивают гораздо большую мощность). Сегодня этот тип схемы сохраняет свою нишу среди самых требовательных аудиофилов, где его часто называют DH SET. До Второй мировой войны почти все электронные усилители были триодами, использовавшимися без обратной связи. Присущая лампам, хотя и неидеальная, линейность позволяет достичь приемлемых показателей искажений без коррекции. Амплитудные искажения в триодной каскаде класса А могут быть небольшими, если принять меры для предотвращения слишком малого тока анода и исключения протекания тока сетки в любой точке. В этом случае искажения в основном представлены относительно благозвучным вторым гармоническим, процент которого приблизительно пропорционален выходной амплитуде. Добавление умеренной отрицательной обратной связи дополнительно улучшает линейность. Пентоды с той же рассеиваемой мощностью способны выдавать большую выходную мощность, чем триоды, но искажения при этом выше и более заметны.

Трубная Hi-Fi в 1960-х годах

Усиление на лампах достигло своего расцвета как основной технологии в 1960-х и 70-х годах, когда устройства и схемы были высокоразвиты. С тех пор вносились лишь незначительные улучшения. Последнее поколение выходных ламп, представленное KT66, EL34 и KT88, является вершиной этой технологии и качества производства. Ламповые усилители, производимые с тех пор, обычно используют одну из этих ламп, которые непрерывно выпускаются (за исключением KT66). Типичная выходная мощность составляла 20 Вт, в исключительных случаях – 35 Вт. Лампы для слабых сигналов практически полностью перешли от ламп с октальным цоколем, особенно популярной в аудио 6SN7, к более мелким и дешевым лампам с новальским цоколем ECC81, ECC82, ECC83 (в США известные как 12AX7, 12AT7 и т.д.). Низкомощный пентод EL84 с новальским цоколем широко использовался в менее дорогих ультралинейных усилителях мощности мощностью 10 Вт, сохраняя при этом высокое качество звучания. Коммерческие производители ламп разрабатывали схемы на основе собственной продукции, наиболее известной из которых является схема Mullard 5-10. Эта схема и схема Уильямсона широко применялись и копировались, с указанием или без указания авторства.

Усилители для автомобилей

Ламповые радиоприемники и усилители использовались в автомобилях до тех пор, пока их не вытеснили транзисторные радиоприемники. Транзисторы имели существенное преимущество – они работали от напряжения автомобильного аккумулятора. Ранним радиоприемникам требовался блок питания для преобразования напряжения аккумулятора в значение, достаточно высокое для ламп. Позднее стали использоваться специальные лампы, разработанные для работы непосредственно от 12-вольтового источника питания. Эти более поздние радиоприемники представляли собой гибридные конструкции, в которых транзисторы использовались только в выходных каскадах усиления звука, поскольку создание 12-вольтной ламповой усилительной лампы было непрактичным. Для этого и других применений транзисторы меньше, дешевле, надежнее, потребляют меньше энергии, меньше нагреваются и не требуют прогрева. Некоторые энтузиасты предпочитают "ламповые усилители", поэтому небольшое количество ламповых автомобильных стереосистем все еще производится. Среди производителей – Milbert Amplifiers, Blade, Manley и Sear Sound. Некоторые из них – гибридные конструкции, использующие как транзисторы, так и лампы.

Предварительно усиливающие устройства клапанов

Из-за крайне низких технических характеристик ранних граммофонов, отсутствия стандартизированной эквализации, некачественных компонентов и аксессуаров (включая акустические системы), предварительные усилители исторически содержали обширные и очень гибкие схемы эквализации, тональной коррекции и фильтрации, предназначенные для регулировки частотной характеристики усилителя и, следовательно, звука, воспроизводимого системой. Ламповые предварительные усилители используют триоды или малошумящие пентоды (EF86). Сетевой гул от нитей накала является потенциальной проблемой на малосигнальных ламповых каскадах. Современные усилители неизменно работают от сети; поскольку в дорогих ламповых усилителях нет необходимости минимизировать затраты, питание нитей накала часто выпрямляется и даже стабилизируется для сведения гула к абсолютному минимуму. Типичным ламповым предварительным усилителем 1950-х годов является серия Leak "varislope", которая включала переключаемый фильтр низких частот (rumble filter), переключаемый фильтр щелчков с регулируемым наклоном и частотой среза, непрерывно изменяемые регуляторы высоких и низких частот, а также выбор из 4 различных эквализаций для граммофонов (RIAA, ortho, RCA, 78).

Техническая информация

Различные базовые схемы применялись в проектах и в различных подходах к созданию устройств.