Elektrónkové zosilňovače: vlastnosti a princíp činnosti

Mnohí z nás už počuli o „elektrónkovom zvuku“ a čudovali sa, prečo v súčasnosti milovníci hudby z celého sveta radšej počúvajú hudbu s nimi.

Aké sú vlastnosti týchto zariadení, aké sú ich výhody a nevýhody?

Dnes si povieme, ako vybrať ten správny kvalitný elektrónkový zosilňovač.

Vákuový elektrónkový zosilňovač sa používa na zvýšenie výkonových charakteristík premenných elektrických signálov pomocou rádiových elektrónok.

Rádiové elektrónky, podobne ako mnohé iné elektronické súčiastky, majú veľmi bohatú históriu. V priebehu rokov od ich vzniku až po súčasnosť došlo k veľkému vývoju technológie. Všetko to začalo na samom začiatku 20. storočia a úpadok takzvanej „elektrónkovej éry“ pripadol na 60. roky, vtedy uzrel svetlo sveta najnovší vývoj a čoskoro začali dobývať modernejšie a lacnejšie tranzistory rozhlasový trh všade.

Úplne prvý typ elektrónky navrhnutý špeciálne pre zosilňovače boli triódy. Číslo tri v ich názve sa objavilo z nejakého dôvodu - to je počet aktívnych výstupov, ktoré majú. Princíp činnosti prvkov je veľmi jednoduchý: medzi katódu a anódu rádiovej trubice je sériovo zapojený zdroj elektrického prúdu a je vyrobené počiatočné vinutie transformátora a akustika už bude pripojená k ďalšie sekundárne vinutie. Zvuková vlna je privádzaná na mriežku rádiovej trubice, v momente, keď je na rezistory privedené napätie, medzi anódou a katódou prechádza prúd elektrónov. Mriežka umiestnená medzi nimi vydáva tento prúd a podľa toho mení smer, úroveň a výkon vstupného signálu.

Počas prevádzky triód v rôznych oblastiach vznikla potreba zlepšiť ich technické a prevádzkové vlastnosti. Jednou z nich bola najmä priepustná kapacita, ktorej parametre výrazne obmedzovali možnú frekvenciu prevádzky rádioelektróniek. Aby sa tento problém vyriešil, inžinieri vytvorili tetrody - rádiové elektrónky, ktoré mali vo svojej štruktúre štyri elektródy, ako štvrtá bola použitá tieniaca mriežka vložená medzi anódu a hlavnú riadiacu mriežku.

To úplne uspokojilo vtedajších vývojárov, ich hlavným cieľom bolo vytvoriť zariadenie, ktoré by prijímačom umožnilo pracovať vo frekvenčnom rozsahu krátkych vĺn. Vedci však pokračovali v práci na zariadení, použili presne rovnaký prístup – to znamená, že na pracovnú štruktúru rádiovej trubice pridali ďalšiu, piatu, sieťku a umiestnili ju medzi anódu a tieniacu sieť. Bolo to potrebné na uhasenie spätného pohybu elektrónov v smere od anódy k samotnej mriežke. Vďaka zavedeniu tohto prídavného prvku sa proces pozastavil, čím sa výstupné parametre svietidla stali lineárnejšími a zvýšil sa výkon. Takto sa objavili pentódy. Boli použité v budúcnosti.

Predtým, ako hovoríme o výhodách a nevýhodách elektrónkových zosilňovačov, stojí za to podrobnejšie sa zaoberať mýtmi a mylnými predstavami, ktoré existujú medzi milovníkmi hudby.Nie je žiadnym tajomstvom, že mnohí milovníci kvalitnej hudby pochybujú a sú k takýmto zariadeniam veľmi nedôverčiví.

Elektrónkové zosilňovače sú krehké.

V skutočnosti takéto vyhlásenie nie je absolútne žiadnym spôsobom potvrdené. Koniec koncov, nebudete používať magnetofón zo 60. rokov minulého storočia, ale kvalitné moderné vybavenie, pri tvorbe ktorého inžinieri venujú osobitnú pozornosť spoľahlivosti konštrukčných celkov. Všetky prvky použité na vytvorenie zosilňovačov prechádzajú najprísnejším výberom a sú navrhnuté na aktívnu prevádzku po dobu 10 - 15 000 hodín, a ak ich používate bez fanatizmu, potom takéto vybavenie vydrží takmer navždy.

Rúrka má príliš málo basov.

Ako sa hovorí, bolo to dávno a nie je to pravda. Časy, keď výrobcovia šetrili na transformátoroch, sú dávno preč, moderní výrobcovia používajú pri skladaní svojich produktov iba kvalitné železo a high-tech prístupy.

Lampy môžu zmeniť zvuk.

V mnohých veciach sa tu zhodneme. Áno, rádiové elektrónky majú svoj vlastný tón hlasu, takže vývojár pri ich výrobe potrebuje mať s takýmito návrhmi veľa skúseností a poznať princípy ich fungovania. Uisťujeme vás, že v kvalitnom rezistore bude dosť ťažké zachytiť jednu alebo druhú tonalitu.

Cena trubicového prijímača je porovnateľná s automobilom.

Nie je to úplne pravda, pretože veľa závisí od výrobcu: čím opatrnejšie a svedomito pristupuje k vytváraniu svojho zosilňovača, tým vyššie budú náklady na výrobok.

Lampové zosilňovače majú mnoho výhod, niektoré fakty hovoria v prospech takýchto zariadení.

• Relatívna jednoduchosť dizajnu... Princíp činnosti týchto zariadení je oveľa jednoduchší ako u modelov invertorového typu, v tomto prípade je možnosť opravy a jej náklady oveľa výnosnejšie.
• Jedinečná reprodukcia zvukuvďaka množstvu zvukových efektov vrátane veľkého dynamického rozsahu, zvýšených plynulých prechodov a príjemného overdrive.
• Odolnosť proti skratu pod vplyvom teplotných výkyvov.
• žiadne syčanie, typické pre polovodičové zosilňovače.
• Štýlový dizajn, vďaka čomu bude každý zosilňovač harmonicky zapadať do rôznych interiérov.

Nedá sa však povedať, že elektrónkový zosilňovač je stredobodom nejakých výhod. Svietidlá majú aj svoje nevýhody:

• pôsobivé rozmery a pevná hmotnosť, pretože lampy sú oveľa väčšie ako tranzistory;
• vysoká hladina hluku počas prevádzky zariadenia;
• na dosiahnutie optimálneho prevádzkového režimu reprodukcie zvuku potrebuje lampa určitý čas na predhriatie;
• zvýšená výstupná impedancia, tento faktor do určitej miery obmedzuje rozsah použitia akustických systémov, s ktorými možno kombinovať elektrónkové zosilňovače;
• menšia linearita v porovnaní s polovodičovými zosilňovačmi;
• zvýšená tvorba tepla;
• vysoká spotreba energie;
• Účinnosť nepresahuje 10%.

Jedinečné zvukové zafarbenie, ktoré sa získa pri použití takéhoto zariadenia, však do značnej miery kompenzuje všetky vyššie uvedené nevýhody.

Vráťme sa do histórie elektrónkových zosilňovačov. Všetky vyššie uvedené typy štruktúr v tej či onej podobe našli svoje uplatnenie v moderných audio zariadeniach. Zvukoví inžinieri dlhé roky hľadali spôsoby, ako ich využiť a veľmi rýchlo prišli na to, že časť začlenenia tieniacej mriežky pentódy do operačného obvodu zosilňovača je presne tým nástrojom, ktorý môže radikálne zmeniť povahu jeho činnosti. .

Keď je mriežka pripojená ku katóde, získa sa typický pentódový režim, ale ak ju prepnete na anódu, tak táto pentóda bude fungovať ako trióda... Vďaka tomuto prístupu bolo možné kombinovať dva typy zosilňovačov v jednom dizajne s možnosťou meniť možnosti prevádzkového režimu.

V polovici minulého storočia americkí inžinieri navrhli pripojiť túto sieť zásadne novým spôsobom a priviesť ju k medziľahlým odbočkám vinutia výstupného transformátora.

Takže s režimami rádiových elektrónok sa vlastne stalo to isté, čo predtým s triedami zosilňovačov, keď spojenie kategórií A a B poslúžilo ako impulz na vytvorenie kombinovanej triedy typu AB, ktorá spájala tzv. najlepšie aspekty oboch predchádzajúcich.

V závislosti od schémy činnosti zariadenia sa rozlišujú elektrónkové zosilňovače s jedným koncom a push-pull.

Jednostranné konštrukcie sa považujú za pokročilejšie z hľadiska kvality zvuku. Jednoduchý obvod, minimálny počet zosilňovacích prvkov, teda elektrónok a krátka signálová dráha zaisťujú zvuk najvyššej kvality.

Nevýhodou je však znížený výkon, ktorý sa pohybuje v rozmedzí 15 kW. Tým je obmedzenie z hľadiska výberu akustiky dosť prísne, zosilňovače sa kombinujú len s vysoko citlivou aparatúrou, ktorá je dostupná v reproduktorových sústavách typu horn, ako aj vo viacerých klasických modeloch ako Tannoy, Audio Note, Klipsch.

V porovnaní s jednostrannými push-pull zosilňovačmi zvuk trochu drsnejší. Ich výkon je však oveľa vyšší, čo umožňuje spolupracovať s veľkým množstvom moderných reproduktorových sústav.

Používatelia v zásade uprednostňujú japonské a ruské elektrónkové zosilňovače. Najlepšie kupované modely vyzerajú takto.

Zvuková poznámka Ongaku má nasledujúce vlastnosti:

• integrovaný mechanizmus stereo trubice;
• výkon na kanál - 18 W;
• trieda A.

Podľa recenzií používateľov, tento japonský odpor je považovaný za jeden z najlepších na dnešnom trhu... Z nedostatkov sú zaznamenané iba jeho vysoké náklady, cena zosilňovača začína od 500 tisíc rubľov.

Magnat MA 600 má nasledujúce výhody:

• integrovaný mechanizmus stereo trubice;
• výkon na kanál - 70 W;
• prítomnosť phono javiska;
• odstup signálu od šumu do 98 dB;
• ovládanie z diaľkového ovládača.

McIntosh MC275 obsahuje nasledujúce možnosti:

• rúrkový odpor;
• výkon na kanál - 75 W;
• hladina signálu / šumu - 100 dB;
• miera harmonického skreslenia - 0,5%.

Dnes priemysel ponúka mnoho prístrojov elektrónkového typu, beztransformátorové a hybridné modely, v predaji možno nájsť trojcestné a obojsmerné, nízkonapäťové, nízkofrekvenčné modely určené pre domáce aj profesionálne použitie.

Aby ste našli optimálny elektrónkový zosilňovač pre vaše reproduktory, musíte venovať pozornosť určitým faktorom.

Na vyriešenie problémov, ktorým čelí elektrónkový rezistor, by bol vhodný výkonový parameter úroveň 35 W, aj keď mnohí milovníci hudby vítajú iba zvýšenie parametra na 50 W.

Za optimálny rozsah sa považuje 20 až 20 000 Hz, pretože je charakteristický pre ľudský sluch. Presne takéto parametre majú dnes takmer všetky elektrónkové aparáty na trhu, v Hi-End sektore nie je jednoduché nájsť zariadenia, ktoré by tieto hodnoty nedosahovali, napriek tomu si pri kúpe elektrónkového zosilňovača určite skontrolujte, v akom frekvenčnom rozsahu môže to znieť....

Pri výbere zariadenia majú zásadný význam parametre harmonického skreslenia. Žiaduce aby hodnota parametra nepresiahla 0,6% a vo všeobecnosti platí, že čím je táto hodnota nižšia, tým kvalitnejší zvuk na výstupe dostanete.

Samozrejme, že cena takýchto kvalitných produktov je v porovnaní s konkurenčnými modelmi neporovnateľne vyššia, no pre mnohých milovníkov hudby je cena často druhoradá.

Väčšina prijímačov zachováva odstup signálu od šumu do 90 dB, má sa za to čím väčší je tento parameter, tým lepšie systém funguje... Niektorí výrobcovia dokonca uvádzajú pomery, kde sa signál označuje ako šum s pomerom 100.

Toto je dôležitý ukazovateľ, ale stále sekundárny, môžete mu venovať pozornosť iba ak ak pre všetky vyššie uvedené ukazovatele existujú ďalšie rovnaké parametre.

A, samozrejme, pri kúpe lampového vybavenia zohrávajú dôležitú úlohu niektoré subjektívne faktory, napríklad dizajn, kvalita spracovania, ako aj ergonómia a úroveň reprodukcie zvuku. V tomto prípade si kupujúci vyberajú na základe svojich osobných preferencií.

Pri výbere parametrov výstupného výkonu určite berte do úvahy rozmery miestnosti. Napríklad v miestnosti s rozlohou 15 m2. m bude viac ako dosť výkonových charakteristík 30-50 W, ale priestrannejšie sály, najmä ak plánujete použiť zosilňovač s párom reproduktorov, potrebujete techniku, v ktorej je výkon 80 wattov.

Ak chcete nakonfigurovať elektrónkový zosilňovač, musíte si zaobstarať špeciálny merač - multimeter, a ak nastavujete profesionálne vybavenie, mali by ste si navyše zakúpiť osciloskop a generátor audio frekvencie.

Nastavenie zariadenia by ste mali začať nastavením parametrov napätia na katódach dvojitej triódy, malo by byť nastavené v rozmedzí 1,3-1,5V. Prúd v úseku výstupu lúčovej tetrody by mal byť v koridore od 60 do 65 mA.

Všetky ostatné odpory uvedené v diagrame môžu byť akéhokoľvek typu, ale je lepšie uprednostniť modely C2-14.

Rovnako ako v predzosilňovači sa oddeľovací kondenzátor C3 považuje za základný komponent, ak nie je po ruke, môžete si vziať sovietske filmové kondenzátory K73-16 alebo K40U-9, aj keď sú o niečo horšie ako dovážané. Pre správnu činnosť celého obvodu sú údaje zvolené s minimálnym únikovým prúdom.

Ako vyrobiť elektrónkový zosilňovač vlastnými rukami, pozri nižšie.