Кратка история на усилвателите

Експлоатационни свойства и характеристики

Привидната недадеждност и примитивност на ламповите конструкции се уравновесява от тяхната ремонтопригодност. Ако се разполага с трансформатори, усилвател може да се оживи буквално в полеви условия. Устойчивостта на електронните лампи към вредните електрически въздействия е по-висока, отколкото тази на ИС или транзисторите. Механичната якост на стъкления балон е малка, но сериозният усилвател обикновено се монтира в сериозна кутия.

Съвременните линейни, а и импулсни транзисторни усилватели трудно могат да се ремонтират "в крачка", а даже малко превишаване на стойността на напрежението или тока води до повреда, и заради това са разработени различни начини за защита. Те предполагат контрол над множество параметри, от захранващото напрежение и потребяваната енергия до температурата на радиатора, нивото на входния сигнал и товарното съпротивление. Съществува плавен (мек) старт с тестване на различните елементи – съвремените цифрови методи за обработка на сигнала позволяват това да се осъществи с помощта само на една интегрална схема.

И "ключовите", и линейните усилватели сега се снабдяват с импулсни захранващи блокове, което се отразява добре на масата и габаритите на цялото устройство. По-висшите модели такива захранваиня разполагат със защити, осигуряващи пълноценна работа при промяна на захранващото напрежение. Независимо от това обаче, и импулсните захранвания имат недостатъци: освен несинусоидалното потребление се забелязват и проблеми с комутацията.

Не трябва да се забравят и такива наглед "дреболии" като климатични условия, в границите на които се гарантира работоспособност и качество. Усилвателите също влияят на околната среда, по-точно на захранващата мрежа. Усилвател с класически захранващ блок потребява ток с несинусоидална форма, което води до неприятни последствия. Увеличението на загубите в мрежовите проводници може да се пренебрегне, ако става дума за усилвател с мощност 100 вата, но при няколко такива комплекса загубите ще се окажат сериозни. Хармониците на тока могат да създадат проблеми на други уреди, захранващи се от същата мрежа.

В първите усилватели проблемът за топлотвеждането се решавал просто: увеличаване на излъчвателната площ на охладителния радиатор. Съвременните мощни усилватели разполагат с вентилатори и понякога въздухоотводи. Най-простото решение е да се използва като управляващ сигнал самият звуков такъв: колкото е по-високо неговото ниво, толкова по-бързо се върти перката. По-целесъобразно е употребата на термодатчик, който при повишаване на температурата над определено равнище задейства вентилатора на по-високи обороти.

Важни за експлоатацията са и други характеристики – напр. мощност за 1 кг тегло. По тези параметри усилвателите в ключов режим са вън от всяка конкуренция: 500 вата/кг. Най-добрите линейни усилватели имат показатели около 100 вата/кг.

Транзистори или лампи?

Този спор е огромна тема, по която всеки различен модел има какво да каже. Независимо от посоченото по-горе, много специалисти, аудиофили и музиканти предпочитат ламповите усилватели, независимо от често пъти много по-високата им цена. Смята се, че ламповият усилвател има по-качествено звучене, характеризиращо се с понятията "вярност" (fidelity), "яснота" или "точност", "детайлност". Строго погледнато, такова мнение не е просто субективизъм.

Най-удобно е разликите между лампов и транзисторен усилвател да се представят в табличен вид:

Гледайки таблицата, изглежда, че е най-добре да се използват лампи. Но на помощ на транзисторите идва т.н. отрицателна обратна връзка. Локалните и общите обратни връзки намаляват импеданса на изхода, разширяват честотния диапазон и правят работата стабилна и независима от температурата на кристалите. Но монетата винаги има и две страни. Странични ефекти на ООС са интермодулационните изкривявания на изходния сигнал, времевото "размиване" (забавяне) и нарушаването на т.н. фазова картина. Слушателят се оплаква от "твърд" и "метален" и въобще неистински звук. Изобилието от реактивности в усилвателните стъпала води до "многопосочно" разпространение на сигнала и фазова деструктурализация.

Забавянето на сигнала е причинено от факта, че през веригата за обратна връзка той многократно се връща на входа на усилвателното стъпало. Времето на забавяне за ООС може да достигне 100 ms и повече. Друг забележим страничен ефект е влошаването на динамичността и отслабването на енергичността на музикалното звучене.

Ламповите усилватели също притежават елемент, влошаващ качеството на звука – изходният трансформатор (предназначен за съгласуване на изходния импеданс на усилвателя и този на товара). Но вредите от ООС при транзисторните се оказват повече.

Исторически първите усилватели били изцяло лампови, след това се появили хибридните и накрая – напълно транзисторизираните. По-голямата част от съвременните устройства са от последния тип, но ламповите са съхранили една неголяма, но изключително твърда група почитатели от различни обществени групи – професионални, неформални и т.н.

Съвременни лампови и транзисторни усилватели

В последните години се появиха устройства, съчетаващи цифрова обработка и ключов метод за усилване на сигнала. Да си представим например линеен усилвател от десетки слъстери, включени в Ethernet мрежа. По нея се предава звуков сигнал в цифров вид, но поначало той е управляващ сигнал. Установяват се оптималните за дадения клъстер групово време на закъснение, амплитудно-честотна и фазо-честотна характеристика. Отварят се най-широки възможности за съставяне на дигарама на насочеността и АЧХ характеристиката на комплекса. Въпросът за организацията на една такава мрежа излиза от рамките на настоящата статия, затова само ще изброим някои патентовани технологии за това: Harman Pro HiQnet, Crown TCP/IQ, CobraNet, IQ Network, Roland RSS Digital Snake, Yamaha m-LAN, EtherSound, MAGiC.

Много може да се спори около проблемите, свързани с проектирането и производството на усилватели в ключов режим и те са предмет на статия, посветена само на това. В крайна сметка усилвателят е устройство, което подпомага и осигурява слушането на музика. Сигналът на един усилвател съществува съвсем обективно, но няколко различни слушатели ще дадат различна оценка за качеството му. Затова чуйте звука! И ако той Ви удовлетворява – позвайте машината със здраве.

Още по темата

19/11/2015

Медицина

За пръв път са изградени човешки гласни струни по изкуствен път

24/10/2015

Технологии

Електронната длан и ламповото ухо

01/09/2015

Технологии

Микрочипът - схемата, която промени света

22/07/2015

Човекът

Музиката ни прави по-умни