Ламповые усилители: особенности и принцип работы

Многие из нас слышали о «ламповом звуке» и недоумевали, почему же меломаны самых разных стран в наши дни предпочитают слушать музыкальные произведения именно с ними.

В чем же особенности этих устройств, каковы их достоинства и недостатки?

Сегодня мы поговорим о том, как правильно подобрать качественный ламповый усилитель.

Ламповый усилитель используется для увеличения мощностных характеристик переменных электросигналов при помощи радиоламп.

Радиолампы, как и многие другие электронные элементы, имеют очень богатую историю. За годы от их создания до наших дней произошла серьезная эволюции технологии. Началось всё в самом начале XX столетия, а закат так называемой «ламповой эры» пришелся на 60-е годы, именно тогда свет увидела самая последняя разработка, а вскоре радиорынок повсеместно начали завоевывать более современные и дешевые транзисторы.

Самым первым видом ламп, созданных специально для усилителей, стали триоды. Цифра три в их названии появилась не просто так — именно такое число активных выходов они имеют. Принцип действия элементов очень прост: между катодом и анодом радиолампы последовательно подключается источник электрического тока и производится первоначальная обмотка трансформатора, к следующей за ней вторичной уже будет подключаться акустика. Звуковая волна подаётся на сетку радиолампы, в момент, когда напряжение подаётся к резисторам, между анодом и катодом проходит поток электронов. Сетка, размещенная между ними, выводит данный поток и, соответственно, изменяет направление, уровень и мощность входного сигнала.

В процессе эксплуатации триодов в самых разных сферах возникла потребность в улучшении их технико-эксплуатационных характеристик. В частности, одной из них была проходная емкость, параметры которой существенно ограничивали возможную частоту работы радиоламп. Для того чтобы решить эту проблему, инженеры создали тетроды — радиолампы, которые имели внутри своей конструкции четыре электрода, в качестве четвертого была использована экранирующая сетка, вставленная между анодом и основной управляющей сеткой.

Это вполне удовлетворило на тот момент разработчиков, основной целью их было создать устройство, которое позволит приемникам функционировать в коротковолновом частотном диапазоне. Однако ученые продолжили работу над оборудованием, они использовали точно такой же подход — то есть добавили в рабочую конструкцию радиолампы еще одну, пятую, сетку и разместили ее между анодом и экранирующей сеткой. Это было нужно для того, чтобы погасить обратное движение электронов в направлении от анода к самой сетке. Благодаря введению этого дополнительного элемента процесс был приостановлен, таким образом выходные параметры лампы стали более линейными, а мощность возросла. Именно так и появились пентоды. Именно они и использовались в дальнейшем.

Прежде чем говорить о достоинствах и недостатках ламповых усилителей, стоит подробнее остановиться на мифах и заблуждениях, которые бытуют среди меломанов. Не секрет, что многие любители качественной музыки сомневаются и с большим недоверием относятся к подобным устройствам.

Ламповые усилители — это непрочная конструкция.

На самом деле такое утверждение абсолютно никак не подтверждено. Ведь вы будете использовать не магнитофон 60-х годов прошлого века, а качественную современную аппаратуру, при создании которой инженеры особое внимание уделяют надежности узлов конструкции. Все элементы, используемые для создания усилителей, проходят самый строгий отбор и рассчитаны на активную эксплуатацию в течение 10-15 тысяч часов, а если вы будете использовать их без фанатизма, то прослужит такое оборудование практически вечно.

У радиолампы слишком мало басов.

Как говорится, это было давно и неправда. Времена, когда изготовители экономили на трансформаторах давно прошли, современные производители используют только железо высокого качества и высокотехнологичные подходы к составлению своей продукции.

Лампы могут изменять звучание.

Здесь мы во многом согласимся. Да, радиолампы имеют свой оттенок голоса, поэтому разработчику при их изготовлении необходимо иметь большой опыт с такими конструкциями и знание принципов их работы. Уверяем вас, что в качественном резисторе будет довольно сложно уловить ту или иную тональность.

Цена на ламповый ресивер сопоставима со стоимостью автомобиля.

Это не совсем верно, поскольку здесь многое зависит от изготовителя: чем более тщательно и скрупулезно он будет приходить к созданию своего усилителя, тем выше будет стоимость продукции.

Ламповые усилители имеют немало достоинств, в пользу такого оборудования говорят некоторые факты.

• Относительная простота конструкционной схемы. Принцип работы этих устройств намного проще, чем у моделей инверторного типа, соответственно, возможности ремонта и его стоимость в данном случае намного выгоднее.
• Неповторимое звуковоспроизведение, обусловленное рядом аудиоэффектов, в том числе большим динамическим диапазоном, повышенный плавностью переходов и приятным овердрайвом.
• Устойчивость прибора к коротким замыканиям под действием температурных колебаний.
• Отсутствие шипения, типичного для полупроводниковых усилителей.
• Стильный дизайн, благодаря чему любой усилитель будет гармонично вписываться в самые разные интерьеры.

Впрочем, нельзя сказать, что ламповый усилитель является средоточием одних достоинств. Лампы имеют и свои недостатки:

• внушительные габариты и солидный вес, поскольку лампы намного больше, чем транзисторы;
• высокий уровень шумности в процессе работы оборудования;
• для выхода на оптимальный рабочий режим звуковоспроизведения лампе нужно некоторое время на предварительный прогрев;
• повышенный выходной импеданс, этот фактор в некоторой степени ограничивает спектр использования акустических систем, с которыми могут совмещаться ламповые усилители;
• меньшая, в сравнении с полупроводниковыми усилителями, линейность;
• повышенное тепловыделение;
• большой расход электроэнергии;
• КПД не превышает 10%.

Тем не менее, уникальный звуковой окрас, который получается при использовании такого оборудования, во многом компенсирует все перечисленные минусы.

Вернемся к истории создания ламповых усилителей. Все упомянутые типы конструкций в том либо ином варианте нашли свое применение в современной аудиотехнике. Долгие годы аудиоинженеры искали способы их использования и очень быстро пришли к пониманию, что участок включения экранирующей сетки пентода в схему работы усилителя представляет собой именно тот инструмент, который может коренным образом изменить характер его работы.

При подключении сетки к катоду получается типичный пентодный режим, но если переключить ее на анод, то это пентод будет работать как триод. Благодаря такому подходу стало возможным объединение двух разновидностей усилителей в одной конструкции с возможностью смены опций рабочего режима.

В середине прошлого столетия американские инженеры внесли предложение подключать эту сетку принципиально новым способом, подводя ее к промежуточным отводам обмотки выходного трансформатора.

Так, с режимами радиоламп, по сути, случилось то же самое, что прежде и с классами усилителей, когда связь категорий А и В послужила толчком к созданию комбинированного класса типа АВ, который сочетал в себе самые лучшие стороны обоих предыдущих.

В зависимости от схемы работы устройства выделяют однотактные и двухтактные ламповые усилители.

Однотактные конструкции считаются более совершенными с точки зрения качества звуковоспроизведения. Простая схема, минимальное число усиливающих элементов, то есть ламп, а также короткий путь прохождения сигнала обеспечивают звучание самого высокого качества.

Однако обратной стороной является пониженная выходная мощность, которая находится в пределах 15 кВт. Это делает довольно жестким ограничение в плане выбора акустики, усилители сочетаются только с высокочувствительным оборудованием, которое доступно в акустических системах рупорного типа, а также в нескольких классических моделях, таких как Tannoy, Audio Note, Klipsch.

В сравнении с однотактными двухтактные усилители звучат чуть грубее. Однако их мощность намного выше, благодаря чему становится возможным совместная работа усилителя с большим количеством современных акустических систем.

В основном пользователи отдают предпочтение японским и российским ламповым усилителям. Топ покупаемых моделей выглядят так.

Audio Note Ongaku имеет следующие характеристики:

• интегральный стереоламповый механизм;
• мощность на канал (8 Ом) 20 Вт;
• класс А.

Согласно отзывам пользователей, этот японский резистор считается один из самых лучших из всех представленных на современном рынке. Из недостатков отмечают только его высокую стоимость, ценник на усилитель начинается от 500 тыс. рублей.

Magnat MA 600 обладает следующими достоинствами:

• интегральный стереоламповый механизм;
• мощность на канал – 70 Вт;
• наличие фонокорректора;
• соотношение сигнал/шум в пределах 98 дБ;
• управление с пульта.

McIntosh MC275 включает следующие параметры:

• ламповый резистор;
• мощность на канал — 75 Вт;
• уровень сигнал/шум — 100 дБ;
• показатель гармонического искажения — 0,5%.

В наши дни промышленность предлагает множество устройств лампового типа, в продаже можно найти бестрансформаторные и гибридные модели, трехполосные и двухполосные, низковольтные, модели низкой звуковой частоты, предназначенные для дома и для профессионального использования.

Для того чтобы подобрать оптимальный ламповый усилитель для колонок, необходимо обратить внимание на определенные факторы.

Для решения задач, стоящих перед ламповым резистором, подходящим параметром мощности будет уровень в 35 Вт, хотя многие любители музыки только приветствуют увеличение параметра до 50 Вт.

Оптимальным считается диапазон от 20 до 20000 Гц, поскольку он характерен для человеческого слуха. На сегодняшний день на рынке практически все ламповые устройства имеют именно такие параметры, в секторе Hi-End непросто отыскать оборудование, которое не доходило бы до этих значений, тем не менее, приобретая ламповый усилитель, обязательно проверьте, в каком именно частотном диапазоне он может звучать.

Параметры гармонических искажений имеют принципиальное значение при выборе устройства. Желательно, чтобы величина параметра не превышала 0,6%, а если говорить в целом, то чем меньше будет это значение, тем более качественный звук вы получите на выходе.

Конечно, цена на такие высококачественные изделия становится несопоставимо более высокой в сравнении с моделями конкурентов, но для многих меломанов стоимость зачастую является второстепенным вопросом.

Большинство ресиверов поддерживают отношение сигнала к уровню шума в пределах 90 дБ, принято считать, что чем больше этот параметр, тем лучше работает система. Некоторые производители даже дают такие отношения, в которых сигнал относится к шуму с показателем 100.

Это важный показатель, но все же второстепенный, на него можно обратить внимание лишь том случае, если по всем перечисленным выше показателям имеются прочие равные параметры.

Ну и, конечно же, при покупке лампового оборудования большую роль играют некоторые субъективные факторы, например, дизайн, качество сборки, а также эргономика и уровень звуковоспроизведения. В этом случае покупатели выбор делают, исходя из своих личных предпочтений.

При выборе параметров выходной мощности обязательно учитывайте габариты помещения. К примеру, в комнате 15 кв. м будет более чем достаточно мощностных характеристик в 30-50 Вт, а вот более просторным залам, особенно если вы планируете использовать усилитель с парой колонок, нужно техника, в которой мощность составляет 80 Вт.

Для того чтобы выполнить настройку лампового усилителя, необходимо обзавестись специальным измерителем – мультимером, а если вы настраиваете профессиональное оборудование, то дополнительно стоит приобрести осциллограф, а также генератор звуковых частот.

Начинать настройку оборудования следует с установки параметров напряжения на катодах двойного триода, оно должно быть выставлено в пределах 1,3-1,5В. Ток в участке выхода лучевого тетрода должен находиться в коридоре от 60 до 65мА.

Все прочие перечисленные в схеме резисторы можно взять любого типа, но предпочтение лучше отдать моделям С2-14.

Так же, как и в предусилителе, базовой составляющей считается разделяющий конденсатор С3, если под рукой его нет, то можно взять пленочные советские конденсаторы К73-16 или К40У- 9, хотя они чуть хуже импортных. Для корректной работы всей схемы данные выбирают с минимальным током утечки.

О том, как сделать ламповый усилитель своими руками, смотрите далее.