Сигнал-шум: проясняем тайну лампового выпрямителя

Меня часто спрашивают о ламповом выпрямлении в гитарных усилителях. Для многих игроков это тема, которая могла бы выдержать более тщательное изучение с точки зрения инженерии и дизайна. Во-первых, имейте в виду, что ламповый выпрямитель не является устройством усиления звука. Если через него не проходит аудиосигнал, как это повлияет на звук усилителя? Давайте посмотрим.

Для работы предусилителя и ламп мощности вашего усилителя требуется постоянное напряжение. Силовой трансформатор усилителя преобразует входящее сетевое напряжение переменного тока до необходимого уровня. Выпрямитель источника питания, будь то вакуумная лампа или кремниевый диод, преобразует переменное напряжение в постоянное. Это напряжение постоянного тока фильтруется, а затем отправляется на различные каскады усиления для выполнения своих конкретных задач.

Надежный источник питания должен обеспечивать максимальную постоянную номинальную мощность усилителя в течение длительного периода времени. Большинство хорошо спроектированных усилителей могут непрерывно работать на полной мощности в течение сотен часов, не выделяя при этом достаточно тепла, чтобы травмировать оператора или привести к выходу из строя компонента. Несмотря на это, обстановка накаляется.

Выпрямительная трубка в типичном источнике питания с ламповым выпрямлением: R1 и R2 представляют собой внутреннее сопротивление меди в первичной обмотке трансформатора, а R3 и R4 представляют то же самое во вторичной обмотке трансформатора. RA представляет собой внутреннее сопротивление трубки между анодом и катодом. В источнике питания с кремниевым выпрямлением RA намного ниже и, следовательно, приводит к меньшим потерям тепла.

Когда вы играете на низкой громкости, вы не предъявляете больших требований к источнику питания вашего усилителя. Однако на громкости концерта вы начинаете получать от него значительную мощность. При работе устройства в течение нескольких часов подряд медный провод силового трансформатора нагревается. Медный провод, будучи несовершенным проводником, проявляет сопротивление протеканию тока, и это внутреннее сопротивление приводит к нагреванию провода по мере увеличения потребляемой мощности. Сопротивление провода заданной длины фиксировано, а это означает, что при повышении температуры что-то должно отдаваться, и это что-то — напряжение. По мере нагревания силового трансформатора выдаваемое им напряжение уменьшается. В типичном усилителе это снижение невелико, но заметно.

Когда мы вводим в уравнение ламповый выпрямитель, эффект потери напряжения, вызванной перегревом, преувеличивается. Причина в том, что выпрямитель также имеет некоторое внутреннее сопротивление, которое способствует общему падению напряжения до 50 В при полной нагрузке. Это много. Кремниевые диоды давно обогнали ламповые выпрямители, поскольку они были намного дешевле, а сборка была менее трудоемкой. Но была и другая причина: они более эффективны из-за низкого внутреннего сопротивления. Эта разница во внутреннем сопротивлении означает, что кремниевые и ламповые выпрямители, как правило, не являются взаимозаменяемыми. Использование сменного кремниевого устройства вместо лампового выпрямителя может привести к появлению избыточного постоянного тока на конденсаторах фильтра.

Ламповый выпрямитель может подойти, когда целью является создание усилителя, воспроизводящего винтажный звук. Несмотря на то, что мы можем обеспечить такое же падение напряжения в силовом трансформаторе, пуристы могут рассматривать отсутствие оригинальной детали как отговорку для экономии денег, тогда как на самом деле это может просто привести к более надежному обслуживанию. бесплатный дизайн. Однако проседание конструкции трансформатора может привести к более быстрому увеличению температуры в силовом трансформаторе с течением времени, и в этом случае для устранения этого недостатка может потребоваться более крупная, тяжелая и более дорогая деталь. В некоторых случаях привести конструкцию силового трансформатора в соответствие с современными нормативными ограничениями можно упростить, используя ламповый выпрямитель, чтобы обеспечить более легкий путь к обеспечению безопасности. Мы часто видим переизданные усилители, которые отличаются по характеристикам от оригиналов просто потому, что им нужно устранить нормативные препятствия, которых не существовало на момент создания оригиналов. Хитрый инженер часто может найти обходные пути для таких препятствий, а умелое применение трансформаторной технологии и выпрямления ламп являются ценными инструментами в его наборе.