Elektronkové zesilovače: vlastnosti a princip činnosti

Mnoho z nás slyšelo o „elektronovém zvuku“ a zajímalo se, proč v dnešní době milovníci hudby z celého světa raději poslouchají hudbu s nimi.

Jaké jsou vlastnosti těchto zařízení, jaké jsou jejich výhody a nevýhody?

Dnes si povíme, jak vybrat ten správný kvalitní elektronkový zesilovač.

Elektronkový zesilovač se používá ke zvýšení výkonových charakteristik proměnných elektrických signálů pomocí rádiových elektronek.

Rádiové elektronky, stejně jako mnoho jiných elektronických prvků, mají velmi bohatou historii. V průběhu let od jejich vzniku až po současnost došlo k velkému technologickému vývoji. Vše začalo na samém počátku 20. století a úpadek tzv. „elektronové éry“ připadl na 60. léta, tehdy spatřil světlo nejnovější vývoj a brzy začaly dobývat modernější a levnější tranzistory rozhlasový trh všude.

Úplně prvním typem elektronky navržené speciálně pro zesilovače byly triody. Číslo tři v jejich názvu se objevilo z nějakého důvodu - to je počet aktivních výstupů, které mají. Princip činnosti prvků je velmi jednoduchý: mezi katodu a anodu rádiové elektronky je sériově zapojen zdroj elektrického proudu a je vyrobeno počáteční vinutí transformátoru a akustika již bude připojena k el. další sekundární vinutí. Zvuková vlna je přivedena na mřížku rádiové elektronky, v okamžiku přivedení napětí na rezistory prochází mezi anodou a katodou proud elektronů. Mřížka umístěná mezi nimi vysílá tento proud a podle toho mění směr, úroveň a výkon vstupního signálu.

Při provozu triod v různých oborech vyvstala potřeba zlepšit jejich technické a provozní vlastnosti. Zejména jednou z nich byla propustnost, jejíž parametry výrazně omezovaly možnou frekvenci provozu radioelektron. Aby se tento problém vyřešil, inženýři vytvořili tetrody - rádiové elektronky, které měly uvnitř své konstrukce čtyři elektrody, jako čtvrtá byla použita stínící mřížka vložená mezi anodu a hlavní řídicí mřížku.

To zcela uspokojilo tehdejší vývojáře, jejich hlavním cílem bylo vytvořit zařízení, které by přijímačům umožnilo pracovat v pásmu krátkých vln. Vědci však pokračovali v práci na zařízení, použili úplně stejný přístup – tedy přidali další, pátou, síť do pracovní struktury rádiové trubice a umístili ji mezi anodu a stínící síť. To bylo nutné k uhašení zpětného pohybu elektronů ve směru od anody k samotné mřížce. Díky zavedení tohoto přídavného prvku byl proces pozastaven, výstupní parametry lampy se tak staly lineárnějšími a výkon vzrostl. Tak vznikly pentody. Byly použity v budoucnu.

Než budeme mluvit o výhodách a nevýhodách lampových zesilovačů, stojí za to se podrobněji zabývat mýty a mylnými představami, které existují mezi milovníky hudby.Není žádným tajemstvím, že mnoho milovníků kvalitní hudby má pochybnosti a je k takovým zařízením velmi nedůvěřivé.

Elektronkové zesilovače jsou křehké.

Ve skutečnosti takové tvrzení není absolutně žádným způsobem potvrzeno. Přeci jen nepoužijete magnetofon 60. let minulého století, ale kvalitní moderní zařízení, při jehož tvorbě inženýři věnují zvláštní pozornost spolehlivosti konstrukčních celků. Všechny prvky používané k vytvoření zesilovačů procházejí nejpřísnějším výběrem a jsou navrženy pro aktivní provoz po dobu 10-15 tisíc hodin, a pokud je používáte bez fanatismu, pak takové zařízení vydrží téměř navždy.

Elektronka má příliš málo basů.

Jak se říká, bylo to dávno a není to pravda. Doby, kdy výrobci šetřili na transformátorech, jsou dávno pryč, moderní výrobci používají ke skladbě svých produktů pouze kvalitní železo a high-tech přístupy.

Lampy mohou změnit zvuk.

V mnoha věcech se zde shodneme. Ano, radioelektrony mají svůj vlastní tón hlasu, takže vývojář při jejich výrobě potřebuje mít s takovými návrhy velké zkušenosti a znalost principů jejich fungování. Ujišťujeme vás, že v kvalitním rezistoru bude docela obtížné chytit tu či onu tonalitu.

Cena elektronkového přijímače je srovnatelná s cenou automobilu.

To není tak úplně pravda, protože hodně záleží na výrobci: čím pečlivěji a pečlivěji bude svůj zesilovač vytvářet, tím vyšší budou výrobní náklady.

Elektronkové zesilovače mají mnoho výhod, některá fakta hovoří ve prospěch takového zařízení.

• Relativní jednoduchost provedení... Princip fungování těchto zařízení je mnohem jednodušší než u modelů invertorového typu, v tomto případě je možnost opravy a její náklady mnohem výhodnější.
• Jedinečná reprodukce zvukudíky řadě zvukových efektů, včetně velkého dynamického rozsahu, zvýšených plynulých přechodů a příjemného overdrive.
• Odolnost proti zkratu pod vlivem teplotních výkyvů.
• Žádné syčení typické pro polovodičové zesilovače.
• Stylový design, díky kterému každý zesilovač harmonicky zapadne do různých interiérů.

Nedá se však říci, že by elektronkový zesilovač byl těžištěm nějakých předností. Lampy mají také své nevýhody:

• působivé rozměry a solidní hmotnost, protože lampy jsou mnohem větší než tranzistory;
• vysoká hladina hluku během provozu zařízení;
• k dosažení optimálního provozního režimu reprodukce zvuku potřebuje lampa určitý čas na předehřátí;
• zvýšená výstupní impedance, tento faktor do jisté míry omezuje rozsah použití akustických systémů, se kterými lze lampové zesilovače kombinovat;
• menší, ve srovnání s polovodičovými zesilovači, linearita;
• zvýšená tvorba tepla;
• vysoká spotřeba energie;
• Účinnost nepřesahuje 10 %.

Nicméně jedinečné zvukové zabarvení získané použitím takového zařízení do značné míry kompenzuje všechny výše uvedené nevýhody.

Vraťme se do historie elektronkových zesilovačů. Všechny uvedené typy struktur v té či oné podobě našly své uplatnění v moderních audio zařízeních. Zvukoví inženýři po mnoho let hledali způsoby, jak je využít a velmi rychle přišli na to, že část začlenění stínící mřížky pentody do pracovního obvodu zesilovače je přesně tím nástrojem, který může radikálně změnit povahu jeho činnosti. .

Když je mřížka připojena ke katodě, získá se typický pentodový režim, ale pokud ji přepnete na anodu, pak tato pentoda bude fungovat jako trioda... Díky tomuto přístupu bylo možné kombinovat dva typy zesilovačů v jednom provedení s možností měnit možnosti provozního režimu.

V polovině minulého století američtí inženýři navrhli připojit tuto mřížku zásadně novým způsobem a přivést ji k mezilehlým odbočkám vinutí výstupního transformátoru.

S režimy radioelektronek se tedy vlastně stalo totéž, co dříve u tříd zesilovačů, kdy spojení kategorií A a B posloužilo jako podnět k vytvoření kombinované třídy typu AB, která spojovala tzv. nejlepší aspekty obou předchozích.

V závislosti na schématu provozu zařízení se rozlišují jednokoncové a push-pull elektronkové zesilovače.

Jednostranné konstrukce jsou považovány za pokročilejší z hlediska kvality reprodukce zvuku. Jednoduchý obvod, minimální počet zesilovacích prvků, tedy elektronek, a krátká signálová cesta zajišťují nejvyšší kvalitu zvuku.

Nevýhodou je však snížený výkon, který se pohybuje v rozmezí 15 kW. Tím je omezení ve výběru akustiky poměrně přísné, zesilovače jsou kombinovány pouze s vysoce citlivou aparaturou, která je k dispozici v hornových reproduktorových soustavách i v několika klasických modelech jako Tannoy, Audio Note, Klipsch.

Oproti single-endovým push-pull zesilovačům zvuk trochu drsnější. Jejich výkon je však mnohem vyšší, což umožňuje spolupracovat s velkým množstvím moderních reproduktorových soustav.

Uživatelé v zásadě preferují japonské a ruské elektronkové zesilovače. Nejlépe dostupné modely vypadají takto.

Zvuková poznámka Ongaku má následující vlastnosti:

• integrovaný stereoelektronový mechanismus;
• výkon na kanál - 18 W;
• třída A.

Podle uživatelských recenzí, tento japonský rezistor je dnes považován za jeden z nejlepších na trhu... Z nedostatků jsou zaznamenány pouze jeho vysoké náklady, cena zesilovače začíná od 500 tisíc rublů.

Magnat MA 600 má následující výhody:

• integrovaný stereoelektronový mechanismus;
• výkon na kanál - 70 W;
• přítomnost phono stage;
• odstup signálu od šumu do 98 dB;
• ovládání z dálkového ovladače.

McIntosh MC275 obsahuje následující možnosti:

• elektronkový odpor;
• výkon na kanál - 75 W;
• hladina signálu / šumu - 100 dB;
• míra harmonického zkreslení - 0,5%.

Průmysl dnes nabízí mnoho elektronkových přístrojů, beztransformátorových i hybridních modelů, v prodeji lze nalézt třícestné i dvoucestné, nízkonapěťové, nízkofrekvenční modely určené pro domácí i profesionální použití.

Chcete-li najít optimální lampový zesilovač pro vaše reproduktory, musíte věnovat pozornost určitým faktorům.

Pro vyřešení problémů, s nimiž se potýká elektronkový rezistor, by byl vhodný výkonový parametr úroveň 35 W, i když mnoho milovníků hudby přivítá pouze zvýšení parametru na 50 W.

Za optimální rozsah se považuje 20 až 20 000 Hz, protože je charakteristický pro lidský sluch. Přesně takové parametry dnes mají téměř všechny elektronkové aparáty na trhu, v Hi-End sektoru není snadné najít zařízení, které by těchto hodnot nedosahovalo, přesto si při pořizování elektronkového zesilovače určitě ověřte, v jakém frekvenčním rozsahu může to znít....

Parametry harmonického zkreslení mají při výběru zařízení zásadní význam. Žádoucí aby hodnota parametru nepřesáhla 0,6 % a obecně platí, že čím nižší tato hodnota je, tím kvalitnější zvuk na výstupu dostanete.

Cena takto kvalitních produktů je samozřejmě ve srovnání s modely konkurence nesrovnatelně vyšší, ale pro mnoho milovníků hudby je cena často až druhořadou záležitostí.

Většina přijímačů udržuje odstup signálu od šumu do 90 dB, má se za to čím větší je tento parametr, tím lépe systém funguje... Někteří výrobci dokonce uvádějí poměry, kdy je signál odkazován na šum s poměrem 100.

To je důležitý ukazatel, ale stále druhořadý, můžete mu věnovat pozornost, pouze pokud pokud pro všechny výše uvedené ukazatele existují další stejné parametry.

A samozřejmě při nákupu lampového vybavení hrají důležitou roli některé subjektivní faktory, například design, kvalita provedení, ale i ergonomie a úroveň reprodukce zvuku. V tomto případě si kupující vybírají na základě svých osobních preferencí.

Při výběru parametrů výstupního výkonu nezapomeňte vzít v úvahu rozměry místnosti. Například v místnosti 15 m2. m bude více než dost výkonových charakteristik 30-50 W, ale prostornější sály, zvláště pokud plánujete použít zesilovač s dvojicí reproduktorů, potřebujete techniku, ve které je výkon 80 wattů.

Chcete-li nakonfigurovat elektronkový zesilovač, musíte si pořídit speciální měřič - multimetr, a pokud nastavujete profesionální vybavení, měli byste si navíc zakoupit osciloskop a generátor zvukové frekvence.

Nastavení zařízení byste měli začít nastavením parametrů napětí na katodách dvojité triody, mělo by být nastaveno v rozmezí 1,3-1,5V. Proud v úseku výstupu paprskové tetrody by měl být v koridoru od 60 do 65 mA.

Všechny ostatní odpory uvedené v diagramu mohou být jakéhokoli typu, ale je lepší dát přednost modelům C2-14.

Stejně jako v předzesilovači je oddělovací kondenzátor C3 považován za základní součást, pokud není po ruce, můžete vzít sovětské filmové kondenzátory K73-16 nebo K40U-9, i když jsou o něco horší než dovážené. Pro správnou funkci celého obvodu jsou data volena s minimálním svodovým proudem.

Jak vyrobit lampový zesilovač vlastníma rukama, viz níže.