Tüp sesi - Tube sound

Modern bir gitar amplifikatörünün preamp bölümünde parlayan vakum tüpleri

Tüp sesi (veya valf sesi ), bir vakum tüplü amplifikatör (İngiliz İngilizcesinde valf amplifikatörü), bir vakum tüpü tabanlı ses amplifikatörü ile ilişkili karakteristik sestir . İlk başta, tüp sesi kavramı yoktu, çünkü ses sinyallerinin pratik olarak tüm elektronik amplifikasyonu vakum tüpleri ile yapıldı ve diğer karşılaştırılabilir yöntemler bilinmiyor veya kullanılmıyordu. Katı hal amplifikatörlerinin piyasaya sürülmesinden sonra, tüp sesi , erken transistör amplifikatörlerinde çapraz bozulma nedeniyle bazı olumsuz çağrışımlara sahip olan transistör sesinin mantıksal tamamlayıcısı olarak ortaya çıktı . Bununla birlikte, katı hal amplifikatörleri kusursuz olacak şekilde geliştirilmiştir ve ses daha sonra tüp amplifikatörlere kıyasla nötr olarak kabul edilir. Böylece tüp sesi artık 'öfonik bozulma' anlamına geliyor. Tüp amplifikasyonunun ses sinyalleri üzerindeki duyulabilir önemi, ses meraklıları arasında devam eden bir tartışma konusudur.

Çeşitli türlerdeki birçok elektro gitar , elektrik bas ve klavyeci, tüplü enstrüman amplifikatörlerinin veya ön amplifikatörlerin sesini de tercih eder . Tüp amplifikatörler de stereo sistemler için bazı dinleyiciler tarafından tercih edilmektedir.

Tarih

1950'lerde transistörlerin ticari tanıtımından önce , elektronik amplifikatörler vakum tüpleri (Birleşik Krallık'ta "valfler" olarak bilinir) kullanıyordu. 1960'lara gelindiğinde, katı hal (transistörlü) amplifikasyonu, daha küçük boyutu, daha hafif ağırlığı, daha düşük ısı üretimi ve geliştirilmiş güvenilirliği nedeniyle daha yaygın hale geldi. Tüp amplifikatörler, bazı müzik tutkunları ve müzisyenler arasında sadık bir takipçi kitlesini korumuştur. Bazı tüp tasarımları çok yüksek fiyatlara hükmediyor ve Çin ve Rusya pazarlarının küresel ticarete açılmasından bu yana tüplü amplifikatörler bir canlanma yaşıyor - bu ülkelerde tüp üretimi hiçbir zaman modadan çıkmadı. Birçok transistör tabanlı ses güç amplifikatörleri kullanmak MOSFET kendi içinde (metal oksit yarı iletken alan etkili transistor) aygıtları güç bunların, çünkü bölümlerin bozulma eğrisinin tüp gibidir.

Müzik aleti amplifikasyonu

Bazı müzisyenler , elektro gitar, bas ve diğer enstrüman amplifikatörleri için transistörler yerine tüplerin distorsiyon özelliklerini tercih eder . Bu durumda, kasıtlı (ve elektro gitarlar durumunda genellikle önemli) sesli bozulma veya aşırı hız oluşturmak genellikle amaçtır. Terim ayrıca , tüp sesinin özelliklerini yakından taklit etmeye çalışan özel olarak tasarlanmış transistör amplifikatörleri veya dijital modelleme cihazları tarafından oluşturulan sesi tanımlamak için de kullanılabilir .

Tüp sesi genellikle öznel olarak "sıcaklık" ve "zenginlik" olarak tanımlanır, ancak bunun kaynağı üzerinde hiçbir şekilde anlaşma yoktur. Olası açıklamalar, lineer olmayan kırpma veya tek uçlu tasarımlarda, çıkış transformatörünün endüktansı ile etkileşime giren borudan kaynaklanan daha yüksek ikinci mertebeden harmonik bozulma seviyelerinden bahseder .

Sesli farklar

Bir tüp amplifikatörün sesi, kısmen, tipik olarak transistörlerle kullanılan topolojilere kıyasla tüplerle tipik olarak kullanılan devre topolojilerinin ve kazanç cihazlarının kendilerinin bir fonksiyonudur. Devre tasarımının ötesinde, triyot , tetrode ve pentod vakum tüplerinin farklı elektronik özellikleri ve bipolar transistör , FET , MOSFET , IGBT , vb. gibi katı hal muadilleri gibi başka farklılıklar da vardır . Bunlar daha da bölünebilir. söz konusu cihaz tipinin çeşitli modelleri arasındaki farklılıklara (örneğin, 6L6 tetrodes karşısında EL34). Çoğu durumda, devre topolojilerinin, ya geniş ölçüde değişen özelliklerini homojenleştirmek ya da cihazın gerektirdiği belirli bir çalışma noktası oluşturmak için bu farklılıkları hesaba katması gerekir.

Düşük frekanslı roll-off, transistör tasarımlarına kıyasla yüksek çıkış empedansına sahip birçok tüp amplifikatörü ile açıklanabilir . Düşüş, daha yüksek cihaz empedansı ve azaltılmış geri besleme marjlarından kaynaklanmaktadır (daha fazla geri besleme, daha düşük çıkış empedansı ile sonuçlanır). Bazı tüp amplifikatör tasarımları minimum geri bildirim kullanırken diğerleri biraz daha fazlasını kullanır. Tüp amplifikatörler için ne kadar geri bildirimin optimal olduğu tartışma konusu olmaya devam ediyor.

Harmonik içerik ve bozulma

Triodlar (ve MOSFET'ler ) monoton olarak bozunan bir harmonik distorsiyon spektrumu üretir. Çift sıralı harmonikler ve tek sıralı harmonikler , giriş frekansının doğal sayı katlarıdır.

Psikoakustik bir analiz bize yüksek mertebeden harmoniklerin düşükten daha rahatsız edici olduğunu söyler. Bu nedenle, distorsiyon ölçümleri, duyulabilir yüksek dereceli harmonikleri düşükten daha fazla ağırlıklandırmalıdır. Yüksek mertebeden harmoniklerin önemi, distorsiyonun tam seri veya bu serinin temsil ettiği bileşik dalga formu açısından dikkate alınması gerektiğini göstermektedir. Harmoniklerin sıranın karesi ile ağırlıklandırılmasının, öznel dinleme testleri ile iyi bir şekilde ilişkili olduğu gösterilmiştir. Bozulma dalga biçimini frekansın karesiyle orantılı olarak ağırlıklandırmak, dalga biçiminin eğrilik yarıçapının tersinin bir ölçüsünü verir ve bu nedenle, üzerindeki herhangi bir köşenin keskinliği ile ilgilidir. Söz konusu keşfe dayalı olarak, distorsiyon harmoniklerinin ağırlıklandırılması için oldukça karmaşık yöntemler geliştirilmiştir. Bozulmanın kökenine odaklandıkları için, çoğunlukla ses yükselticileri geliştiren ve tasarlayan mühendisler için faydalıdırlar, ancak diğer yandan yalnızca çıktıyı ölçen gözden geçirenler için kullanımı zor olabilir.

Büyük bir sorun, nesnel nitelikteki ölçümlerin (örneğin, akım, voltaj, güç, THD, dB vb. gibi bilimsel olarak ölçülebilir değişkenlerin büyüklüğünü gösterenler) öznel tercihleri ​​ele almamasıdır. Özellikle enstrüman amplifikatörlerinin tasarlanması veya gözden geçirilmesi durumunda, bu önemli bir sorundur çünkü bu türlerin tasarım hedefleri, HiFi amplifikatörler gibi tasarım hedeflerinden büyük ölçüde farklıdır. HiFi tasarımı büyük ölçüde nesnel olarak ölçülebilir değişkenlerin performansını iyileştirmeye odaklanır. Enstrüman amplifikatör tasarımı, büyük ölçüde, belirli bir ton türünün "hoşluğu" gibi öznel konulara odaklanır. Güzel örnekler bozulma veya frekans yanıtı durumlarıdır: HiFi tasarımı bozulmayı en aza indirmeye çalışır ve "saldırgan" harmonikleri ortadan kaldırmaya odaklanır. Aynı zamanda ideal olarak düz tepki vermeyi amaçlar. Müzik aleti amplifikatör tasarımı kasıtlı olarak frekans tepkisinde bozulma ve büyük doğrusal olmayan durumlar ortaya çıkarır. Belirli harmonik türlerinin eski "saldırganlığı", belirli frekans tepkilerine (düz veya düz olmayan) yönelik tercihlerle birlikte oldukça öznel bir konu haline gelir.

İtme-çekme amplifikatörleri, birbirinin aynısı olan iki nominal olarak aynı kazanç cihazı kullanır. Bunun bir sonucu, tüm çift sıralı harmonik ürünlerin iptal edilmesi ve yalnızca tek sıralı bozulmaya izin vermesidir. Bunun nedeni, bir itme-çekme amplifikatörünün simetrik ( tek simetri ) bir aktarım özelliğine sahip olmasıdır . Güç amplifikatörleri, A Sınıfı amplifikatörlerin verimsizliğinden kaçınmak için itme-çekme tipindedir .

Tek uçlu bir amplifikatör genellikle tek harmoniklerin yanı sıra çift harmonikler de üretecektir. "Tüp sesi" hakkında özellikle ünlü bir araştırma, bir dizi tek uçlu tüp mikrofon ön yükselticisini, çeşitli itme-çekme transistörlü mikrofon ön yükselticileriyle karşılaştırdı. Bu iki topolojinin harmonik modellerindeki fark, bundan böyle, genellikle yanlış bir şekilde, tüp ve katı hal cihazlarının (veya hatta amplifikatör sınıfının) farkı olarak atfedilmiştir. İtme-çekme tüplü amplifikatörler A sınıfı (nadiren), AB veya B sınıfında çalıştırılabilir. Ayrıca, B sınıfı bir amplifikatör , tipik olarak yüksek dereceli ve dolayısıyla ses açısından gerçekten çok istenmeyen bir çapraz distorsiyona sahip olabilir.

A sınıfı devrelerin (SE veya PP) distorsiyon içeriği, sinyal seviyesi azaldıkça tipik olarak monoton olarak azalır, müziğin sessiz geçişleri sırasında asimptotik olarak sıfıra düşer. Bu nedenle , müzik sessizleştikçe sinyale göre bozulma azaldığından, A sınıfı amplifikatörler özellikle klasik ve akustik müzik için arzu edilir. A Sınıfı amplifikatörler en iyi düşük güçte ölçüm yapar. AB ve B sınıfı amplifikatörler, maksimum nominal gücün hemen altında en iyi ölçümü yapar.

Hoparlörler, bir amplifikatöre reaktif bir yük sunar ( kapasitans , endüktans ve direnç ). Bu empedans, sinyal frekansı ve genliği ile değer olarak değişebilir. Bu değişken yükleme, hem amplifikatörün sıfır olmayan bir çıkış empedansına sahip olması (hoparlör yükü değiştiğinde çıkış voltajını tam olarak sabit tutamaz) hem de hoparlör yükünün fazının amplifikatörün kararlılık marjını değiştirebilmesi nedeniyle amplifikatörün performansını etkiler. Hoparlör empedansının etkisi, tüp amplifikatörler ve transistör amplifikatörler arasında farklıdır. Bunun nedeni, tüp amplifikatörlerin normalde çıkış transformatörleri kullanması ve transformatör devrelerindeki faz problemlerinden dolayı çok fazla negatif geri besleme kullanamamasıdır. Dikkate değer istisnalar, 1950'lerde Julius Futterman tarafından öncülük edilen çeşitli "OTL" (çıkış-trafosuz) tüp amplifikatörler veya empedans eşleştirme transformatörünü ortadan kaldırmak için ek (genellikle zorunlu olmasa da transistörlü) devre ile değiştiren biraz daha nadir tüp amplifikatörleridir. parazitler ve müzikal olarak ilgisiz manyetik çarpıtmalar. Buna ek olarak, gitarlar veya bas gitarlar gibi elektrikli enstrümanları yükseltmek için özel olarak tasarlanmış birçok katı hal amplifikatörü, mevcut geri besleme devresini kullanır. Bu devre, amplifikatörün çıkış empedansını artırarak, tüp amplifikatörlerinkine benzer bir yanıt verir.

Hoparlör çapraz ağlarının tasarımı ve diğer elektro-mekanik özellikler, nominal 8 Ω hoparlör için çok düzensiz bir empedans eğrisine sahip bir hoparlörle sonuçlanabilir, bazı yerlerde 6 Ω kadar düşük ve başka yerlerde 30–50 Ω kadar yüksek olabilir. eğri. Negatif geri beslemesi çok az olan veya hiç olmayan bir amplifikatör, empedans eğrisine çok az dikkat edilen bir hoparlörle karşılaştığında her zaman kötü performans gösterecektir.

Tasarım karşılaştırması

Bipolar bağlantı transistörlerine karşı tüplerin özellikleri üzerinde önemli tartışmalar olmuştur . Triodlar ve MOSFET'lerin transfer özelliklerinde bazı benzerlikler vardır. Tüpün sonraki formları, tetrode ve pentot , bazı yönlerden bipolar transistöre benzeyen oldukça farklı özelliklere sahiptir. Yine de MOSFET amplifikatör devreleri tipik olarak tüp sesini tipik bipolar tasarımlardan daha fazla yeniden üretmez. Bunun nedeni, tipik bir tüp tasarımı ile tipik bir MOSFET tasarımı arasındaki devre farklılıklarıdır . Ancak istisnalar vardır, örneğin Nelson Pass'ın Zen serisi gibi tasarımlar .

Giriş empedansı

Çoğu tüp amplifikatör tasarımının karakteristik bir özelliği, modern tasarımlarda yüksek giriş empedansı (tipik olarak 100  veya daha fazla) ve klasik tasarımlarda 1 MΩ kadardır. Amplifikatörün giriş empedansı, kaynak cihaz için bir yüktür. Bazı modern müzik çoğaltma cihazları için bile önerilen yük empedansı 50 kΩ'un üzerindedir. Bu, ortalama bir tüp amplifikatörün girişinin, müzik sinyal kaynakları için sorunsuz bir yük olduğu anlamına gelir. Buna karşılık, ev kullanımı için bazı transistör amplifikatörleri, 15 kΩ kadar düşük giriş empedanslarına sahiptir. Yüksek giriş empedansı nedeniyle yüksek çıkış empedans cihazlarının kullanılması mümkün olduğundan, kablo kapasitansı ve mikrofonik gibi diğer faktörlerin hesaba katılması gerekebilir.

Çıkış empedansı

Hoparlörler genellikle ses yükselticilerini yükler. Ses tarihinde, neredeyse tüm hoparlörler elektrodinamik hoparlörler olmuştur. Az sayıda elektrostatik hoparlör ve daha egzotik hoparlörler de var. Elektrodinamik hoparlörler, elektrik akımını, ses basıncına neden olan diyaframı zorlamaya ve zorlamaya dönüştürür. Elektrodinamik bir hoparlörün prensibi nedeniyle, çoğu hoparlör sürücüsünün bir elektrik akımı sinyali ile çalıştırılması gerekir. Akım sinyali, elektrodinamik hoparlörü daha doğru bir şekilde çalıştırır ve voltaj sinyalinden daha az bozulmaya neden olur.

İdeal bir akım veya transkondüktans yükselticisinde çıkış empedansı sonsuza yaklaşır. Pratik olarak tüm ticari ses yükselticileri voltaj yükselticileridir. Çıkış empedansları kasıtlı olarak sıfıra yaklaşmak için geliştirilmiştir. Vakum tüplerinin ve ses transformatörlerinin doğası gereği, ortalama bir tüp amplifikatörün çıkış empedansı, genellikle tamamen vakum tüpleri veya ses transformatörleri olmadan üretilen modern ses amplifikatörlerinden oldukça yüksektir. Daha yüksek çıkış empedansına sahip çoğu tüp amplifikatör, daha küçük çıkış empedansına sahip katı hal voltaj amplifikatörlerinden daha az ideal voltaj amplifikatörleridir.

yumuşak kırpma

Yumuşak kırpma, özellikle gitar amplifikatörleri için tüp sesinin çok önemli bir yönüdür . Bir hi-fi amplifikatör normalde hiçbir zaman kırpma işlemine sürülmemelidir. Harmonik sinyale ilave sert kırpma daha yumuşak kırpma ile bir düşük enerji bulunmaktadır. Ancak, yumuşak kırpma tüplere özel değildir. Transistör devrelerinde simüle edilebilir (gerçek sert kırpmanın olacağı noktanın altında). ( "Kasıtlı bozulma" bölümüne bakın.)

Çıkış transformatöründeki faz kayması ve çok sayıda tüp olmadan yeterli kazancın olmaması nedeniyle tüp devrelerinde büyük miktarlarda global negatif geri besleme mevcut değildir. Daha düşük geri besleme ile bozulma daha yüksektir ve ağırlıklı olarak düşük mertebedendir. Kırpmanın başlangıcı da kademelidir. Birçok aktif cihaza sahip trafosuz devrelerin izin verdiği büyük miktarda geri besleme, sayısal olarak daha düşük bozulmaya, ancak daha yüksek harmoniklere ve kırpmaya daha zor geçişe yol açar. Giriş arttıkça, geri besleme, amplifikatörün verecek kazancı kalmayıncaya ve çıkış doygun hale gelene kadar çıkışın onu doğru bir şekilde takip etmesini sağlamak için ekstra kazancı kullanır.

Bununla birlikte, faz kayması büyük ölçüde yalnızca küresel geri bildirim döngüleriyle ilgili bir sorundur. Yerel geri beslemeli tasarım mimarileri, küresel negatif geri besleme büyüklüğünün eksikliğini telafi etmek için kullanılabilir. Tasarım "seçiciliği" yine gözlemlenmesi gereken bir eğilimdir: ses üreten cihazların tasarımcıları geri bildirim eksikliğini ve bunun sonucunda daha yüksek bozulmayı faydalı bulabilirler, düşük bozulmaya sahip ses üreten cihazların tasarımcıları genellikle yerel geri besleme döngüleri kullanmışlardır.

Yumuşak kırpma da tek başına geri bildirim eksikliğinin bir ürünü değildir: Tüplerin farklı karakteristik eğrileri vardır. Önyargı gibi faktörler, yük hattını ve kırpma özelliklerini etkiler. Sabit ve katot taraflı amplifikatörler, aşırı hız altında farklı davranır ve klipslenir. Faz invertör devresinin tipi ayrıca kırpmanın yumuşaklığını (veya eksikliğini) büyük ölçüde etkileyebilir: örneğin uzun kuyruklu çift devre, bir katodinden daha yumuşak bir geçişe sahiptir. Faz invertörü ve güç tüplerinin bağlanması da önemlidir, çünkü belirli tipteki kuplaj düzenlemeleri (örn. trafo kuplajı) güç tüplerini AB2 sınıfına sokabilirken diğer bazı tipler yapamaz.

Kayıt endüstrisinde ve özellikle mikrofon amplifikatörlerinde, amplifikatörlerin genellikle geçici sinyaller tarafından aşırı yüklendiği gösterilmiştir. Sear Sound Studios'da Walter Sear için çalışan bir mühendis olan Russell O. Hamm, 1973'te, %10'dan fazla bozulmaya sahip bir sinyalin harmonik bozulma bileşenleri ile üç yöntemle güçlendirilen harmonik bozulma bileşenleri arasında büyük bir fark olduğunu yazdı: tüpler, transistörler veya işlemsel yükselteçler.

Usta mühendis R. Steven Mintz, Hamm'ın makalesine, devre tasarımının tüplere karşı katı hal bileşenlerinden daha önemli olduğunu söyleyerek bir çürütme yazdı.

Hamm'ın makalesi, Dwight O. Monteith Jr ve Richard R. Flowers tarafından, Hamm tarafından test edilen sınırlı tüp preamplifikatör seçimine benzer şekilde geçici aşırı yüklenmeye gerçekten tepki veren transistör mikrofon preamplifikatör tasarımını sunan "Transistors Sound Better Than Tubes" adlı makalelerinde de karşı çıktı. . Monteith ve Flowers şunları söyledi: "Sonuç olarak, burada sunulan yüksek voltajlı transistör preamplifikatörü Mintz'in bakış açısını desteklemektedir: 'Alan analizinde, transistör kullanan tipik bir sistemin özellikleri, tüp devrelerinde olduğu gibi tasarıma bağlıdır. Hangi aktif cihazları kullanırsa kullansın tasarımcının zevkine göre belirli 'ses' ortaya çıkabilir veya kaçınılabilir.'"

Başka bir deyişle, yumuşak kırpma, vakum tüplerine özel değildir ve hatta bunların doğal bir özelliği değildir. Uygulamada, kırpma özellikleri büyük ölçüde tüm devre tarafından belirlenir ve bu nedenle devreye bağlı olarak çok yumuşaktan çok serte kadar değişebilirler. Aynısı hem vakumlu tüp hem de katı hal tabanlı devreler için geçerlidir. Örneğin, açık çevrimle çalıştırılan operasyonel transkondüktans yükselteçleri veya CMOS invertörlerinin MOSFET kaskadları gibi katı hal devreleri, genel triyot kazanç aşamaları tarafından sağlanandan daha yumuşak kırpma oluşturmak için ticari uygulamalarda sıklıkla kullanılır. Aslında, çıkışları bir osiloskopla incelenirse, genel triyot kazanım aşamalarının oldukça "sert" olduğu gözlemlenebilir.

Bant genişliği

Erken tüp amplifikatörleri , kısmen o zamanlar mevcut olan pahalı olmayan pasif bileşenlerin özelliklerinden dolayı genellikle sınırlı yanıt bant genişliğine sahipti . Güç amplifikatörlerinde çoğu sınırlama çıkış transformatöründen gelir; düşük frekanslar birincil endüktans ile, yüksek frekanslar ise kaçak endüktans ve kapasitans ile sınırlıdır. Diğer bir sınırlama, yüksek çıkış empedansı, dekuplaj kapasitörü ve yüksek geçiren filtre görevi gören şebeke direncinin birleşimidir . Ara bağlantılar uzun kablolardan yapılırsa (örneğin gitardan amfi girişine), yüksek kablo kapasitanslı yüksek kaynak empedansı, düşük geçişli bir filtre görevi görür .

Modern birinci sınıf bileşenler, 6 Hz ve 70 kHz'de, duyulabilir aralığın oldukça dışında, 3 dB'den daha az zayıflamayla, ses bandı üzerinde esasen düz olan amplifikatörler üretmeyi kolaylaştırır.

Olumsuz geribildirim

Tipik (OTL olmayan) tüp güç yükselteçleri , çıkış transformatörlerinin neden olduğu büyük faz kaymaları ve daha düşük aşama kazançları nedeniyle, transistör yükselteçleri kadar negatif geri besleme (NFB) kullanamadı . NFB'nin yokluğu harmonik bozulmayı büyük ölçüde artırırken, kararsızlığın yanı sıra transistör yükselteçlerinde baskın kutup telafisi tarafından dayatılan dönüş hızı ve bant genişliği sınırlamalarını önler . Bununla birlikte, düşük geri besleme kullanmanın etkileri, esas olarak, yalnızca önemli faz kaymalarının sorun olduğu devreler için geçerlidir (örneğin, güç amplifikatörleri). Preamplifikatör aşamalarında, yüksek miktarda negatif geri besleme kolaylıkla kullanılabilir. Bu tür tasarımlar, daha yüksek aslına uygunluğu hedefleyen birçok tüp tabanlı uygulamadan yaygın olarak bulunur.

Öte yandan, transistörlü yükselteçlerdeki baskın kutup kompanzasyonu tam olarak kontrol edilir: Verilen uygulama için iyi bir uzlaşma sağlamak için tam olarak gerektiği kadar uygulanabilir.

Baskın kutup kompanzasyonunun etkisi, kazancın daha yüksek frekanslarda azalmasıdır. Düşük döngü kazancı nedeniyle yüksek frekanslarda giderek daha az NFB vardır.

Ses yükselticilerinde, kompanzasyon tarafından getirilen bant genişliği sınırlamaları hala ses frekans aralığının çok ötesindedir ve dönüş hızı sınırlamaları, sinyal dönüş hızı bozulmasıyla karşılaşmadan tam genlik 20 kHz sinyali yeniden üretilebilecek şekilde yapılandırılabilir, bu gerekli bile değildir. gerçek ses materyalini yeniden üretmek için.

Güç kaynakları

Erken tüp amplifikatörleri, doğrultucu tüplere dayalı güç kaynaklarına sahipti. Bu kaynaklar, transistör amplifikatör tasarımlarında bu güne kadar devam eden bir uygulama değildi. Tipik anot kaynağı, bir doğrultucu , belki yarım dalga, bir jikle ( indüktör ) ve bir filtre kapasitörüydü . Tüp amplifikatör yüksek hacimde çalıştırıldığında, doğrultucu tüplerin yüksek empedansı nedeniyle, amplifikatör daha fazla akım çektikçe (AB sınıfı varsayılırsa) güç kaynağı voltajı düşer, güç çıkışını düşürür ve sinyal modülasyonuna neden olur. Daldırma etkisi "sarkma" olarak bilinir. Sert kırpma ile karşılaştırıldığında sarkma bazı elektro gitaristler için arzu edilen bir etki olabilir. Amplifikatör yükü veya çıkışı arttıkça, bu voltaj düşüşü çıkış sinyalinin bozulmasını artıracaktır. Bazen bu sarkma efekti gitar amplifikasyonu için arzu edilir.

Blackheart 5 W tek uçlu A sınıfı gitar amplifikatör kasası ek olarak bir GZ34 valf doğrultucu takılı

Bazı enstrüman tüplü amplifikatör tasarımları silikon diyotlar yerine bir vakum tüplü doğrultucu kullanır ve bazı tasarımlar bir anahtar aracılığıyla her iki doğrultucu seçeneği sunar. Böyle bir amplifikatör 1989 yılında Mesa/Boogie tarafından "Çift Doğrultucu" olarak tanıtılmıştır ve doğrultucu anahtarlaması bir patent konusudur.

Yüksek voltaj kaynağı ile seri olarak eklenen direnç ile silikon doğrultucular, bir tüp doğrultucunun voltaj düşüşünü taklit edebilir. Direnç gerektiğinde devreye alınabilir.

Elektro gitar amplifikatörleri genellikle bir AB 1 sınıfı amplifikatör kullanır. A sınıfı bir aşamada, kaynaktan çekilen ortalama akım, sinyal seviyesi ile sabittir, dolayısıyla, kesme noktasına ulaşılana kadar besleme hattının sarkmasına neden olmaz. Bu amplifikatör sınıfında bir tüp doğrultucu kullanılmasından kaynaklanan diğer sesli etkiler olası değildir.

Katı hal eşdeğerlerinden farklı olarak, tüp doğrultucular, B+/HT voltajları sağlamadan önce ısınmak için zamana ihtiyaç duyar. Bu gecikme, doğrultucu tarafından sağlanan vakum tüplerini, tüplerin yerleşik ısıtıcısı tarafından tüpler doğru çalışma sıcaklığına ulaşmadan önce B+/HT voltajlarının uygulanması nedeniyle katot hasarından koruyabilir.

A sınıfı

Tüm A sınıfı amplifikatörlerin yararı, çapraz bozulma olmamasıdır . Bu çapraz geçiş distorsiyonu, ilk silikon-transistör B sınıfı ve AB sınıfı transistör yükselticilerin tüketici pazarına sunulmasından sonra özellikle rahatsız edici bulundu . Bu teknolojinin çok daha düşük açma voltajına sahip olan daha önceki germanyum bazlı tasarımlar ve cihazların doğrusal olmayan tepki eğrileri, büyük miktarlarda çapraz bozulma göstermemişti. Çapraz bozulma kulak için çok yorucu ve dinleme testlerinde algılanabilir olmasına rağmen, o dönemin geleneksel Toplam harmonik bozulma (THD) ölçümlerinde de neredeyse görünmezdir (aranana kadar). 1952 tarihli yayın tarihi göz önüne alındığında, bu referansın biraz ironik olduğu belirtilmelidir. Bu nedenle, kesinlikle mevcut tüp tipi tasarımlarda yaygın olarak bulunan "kulak yorgunluğu" bozulmasına atıfta bulunur; dünyanın ilk prototip transistörlü hi-fi amplifikatörü 1955 yılına kadar ortaya çıkmadı.

İtme-çekme amplifikatörleri

Bir A sınıfı itme-çekme amplifikatör uygulanan herhangi belirli bir seviyesi için düşük distorsiyon üretir geri besleme ve aynı zamanda iptal akı olarak transformatör bu topoloji genellikle HIFI ses meraklıları tarafından görülen ve do-it-kendine güçlendiriciler nihai olarak bu nedenle, çekirdek Normal hoparlörlerle kullanım için tüplü Hi-fi amplifikatöre mühendislik yaklaşımı . Tip 45'ten 2A3 veya 18 watt gibi klasik tüplerle bile 15 watt'a kadar yüksek çıkış gücü elde edilebilir. EL34 ve KT88 gibi klasik pentotlar sırasıyla 60 ve 100 watt'a kadar çıkış sağlayabilir. V1505 gibi özel tipler, 1100 watt'a kadar olan tasarımlarda kullanılabilir. Orijinal olarak GEC tarafından yayınlanan referans tasarımların bir koleksiyonu olan "Ses Frekansı Amplifikatör Tasarımına Bir Yaklaşım" bölümüne bakın.

Tek uçlu triyot (SET) amplifikatörler

SET yükselteçleri, dirençli bir yük ile distorsiyon için zayıf ölçümler gösterir, düşük çıkış gücüne sahiptir, verimsizdir, zayıf sönümleme faktörlerine ve yüksek ölçülen harmonik distorsiyona sahiptir. Ancak dinamik ve dürtü yanıtında biraz daha iyi performans gösterirler.

Triyot, en eski sinyal amplifikasyon cihazı olmasına rağmen, aynı zamanda (söz konusu cihaza bağlı olarak), ışın tetrodları ve pentotlar gibi daha gelişmiş cihazlardan daha doğrusal bir geri beslemesiz transfer özelliğine sahip olabilir.

Sınıf, bileşen veya topolojiden bağımsız olarak tüm amplifikatörler bir miktar bozulma ölçüsüne sahiptir. Bu esas olarak harmonik bozulma, mütevazı ikinci harmonik seviyelerinin hakim olduğu basit ve monoton olarak bozunan harmonik serilerinin benzersiz bir modelidir. Sonuç aynı sesi bir ekleme gibi oktav ikinci dereceden harmoniklerin durumunda daha yüksek ve bir oktav artı üçüncü dereceden harmonikler için beşinci bir yükselme. Eklenen harmonik ton, genlik bakımından daha düşüktür, tam güçte geri beslemesiz bir amplifikatörde yaklaşık %1-5 veya daha azdır ve daha düşük çıkış seviyelerinde hızla azalır. Varsayımsal olarak, tek uçlu bir güç amplifikatörünün ikinci harmonik bozulması, harmonik bozulmaları eşitse ve amplifikatör hoparlöre bağlıysa, tek sürücülü hoparlördeki benzer harmonik bozulmayı azaltabilir, böylece bozulmalar birbirini nötralize eder.

SET'ler genellikle 2A3 tüp amfi için yaklaşık 2  watt (W), 300B için 8 W'a kadar, 805 tüp amper için pratik maksimum 40 W'a kadar üretir. Ortaya çıkan ses basıncı seviyesi , hoparlörün hassasiyetine ve odanın büyüklüğüne ve akustiğine ve ayrıca amplifikatör güç çıkışına bağlıdır. Düşük güçleri ayrıca onları preamp olarak kullanım için ideal kılar . SET amfileri, belirtilen stereo gücünün minimum 8 katı güç tüketimine sahiptir. Örneğin, 10 W'lık bir stereo SET, minimum 80 W ve tipik olarak 100 W kullanır.

Tek uçlu pentot ve tetrode amplifikatörler

Tetrodes ve pentods arasındaki özel özellik , uygun bir çıkış transformatörü ile ultra lineer veya dağıtılmış yük çalışması elde etme imkanıdır . Uygulamada, plaka terminalini yüklemeye ek olarak, dağıtılmış yükleme (ki ultra lineer devrenin özel bir şeklidir) yükü ayrıca tüpün katot ve ekran terminallerine dağıtır. Ultra-doğrusal bağlantı ve dağıtılmış yükleme, özünde negatif geri besleme ile ilişkili diğer özelliklerle birlikte daha az harmonik bozulma sağlayan negatif geri besleme yöntemleridir. Ultra-lineer topoloji, çoğunlukla, Dynaco şöhretinden D. Hafler ve H. Keroes tarafından yapılan araştırmaya dayanan amplifikatör devreleriyle ilişkilendirilmiştir. Dağıtılmış yükleme (genel olarak ve çeşitli biçimlerde) McIntosh ve Audio Research gibi kuruluşlar tarafından kullanılmıştır.

AB Sınıfı

Modern ticari Hi-fi amplifikatör tasarımlarının çoğu , tipik olarak daha fazla güç ve verimlilik sağlamak için yakın zamana kadar AB sınıfı topolojiyi (kullanılan duran öngerilim akımına bağlı olarak az çok saf düşük seviyeli A sınıfı yeteneği ile) kullandı. 12–25 watt ve üstü. Çağdaş tasarımlar normalde en azından bir miktar olumsuz geri bildirim içerir . Bununla birlikte, D sınıfı topoloji (B sınıfından çok daha verimlidir), hem ağırlık hem de verimlilikteki avantajları nedeniyle geleneksel tasarımın AB sınıfını kullanacağı yerlerde giderek daha sık uygulanmaktadır.

AB sınıfı itme-çekme topolojisi, yaklaşık 10 watt'tan fazla güç üreten elektro gitar uygulamaları için tüp amfilerde neredeyse evrensel olarak kullanılır.

kasıtlı bozulma

Transistör yükselteçlerinden tüp sesi

Tüp sesinin overdrive'daki dalga şekli gibi bazı bireysel özellikleri, bir transistör devresinde veya dijital filtrede üretilmesi kolaydır . Daha eksiksiz simülasyonlar için mühendisler, tüp sesine çok benzer bir ses kalitesi üreten transistör amplifikatörleri geliştirmede başarılı oldular. Genellikle bu, tüp amplifikatörlerde kullanılana benzer bir devre topolojisinin kullanılmasını içerir.

Daha yakın zamanlarda, araştırmacı, tüp sesini transistörlerle taklit etmek için asimetrik döngü harmonik enjeksiyon (ACHI) yöntemini tanıttı.

İster dijital ister analog olsun, modern pasif bileşenleri ve modern kaynakları ve geniş bantlı hoparlörleri kullanarak, itme-çekme devreleri, AB sınıfı ve geri besleme dahil olmak üzere modern transistör amplifikatörlerinin karakteristik geniş bant genişliğine sahip tüp amplifikatörlere sahip olmak mümkündür. Nelson Pass gibi bazı meraklılar, tek uçlu da dahil olmak üzere A sınıfında çalışan transistörler ve MOSFET'ler kullanarak amplifikatörler inşa ettiler ve bunlar genellikle "tüp sesine" sahiptir.

Hibrit amplifikatörler

Tüpler genellikle, Musical Fidelity'nin Nuvistor'ları , küçük triyot tüpleri NuVista 300 güç amplifikatörlerinde büyük iki kutuplu transistörleri kontrol etmek için kullanması gibi, birçok kişinin katı hal amplifikatörlerine duyulabilir bir şekilde hoş bulduğu özellikleri vermek için kullanılır . Amerika'da Moscode ve Studio Electric bu yöntemi kullanır, ancak güç için iki kutuplu yerine MOSFET transistörleri kullanır. Bir İtalyan şirketi olan Pathos, eksiksiz bir hibrit amplifikatör serisi geliştirdi.

Bu etkinin bir yönünü göstermek için, sonsuz kazançlı çoklu geri besleme (IGMF) devresinin geri besleme döngüsünde bir ampul kullanılabilir. Ampulün direncinin yavaş tepkisi (sıcaklığa göre değişir) bu nedenle sesi yumuşatmak ve çıkışın tüp benzeri bir "yumuşak sınırlaması" elde etmek için kullanılabilir, ancak "tüp sesinin" diğer yönleri kopyalanmayacaktır. bu alıştırmada.

Doğrudan ısıtmalı triyotlar

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar