О гибридных усилителях мощности.

            В последнее время цифровые технологии практически полностью захватили все сферы человеческой деятельности. Даже при выкраивании одежды используют цифровые технологии. Казалось бы, чисто ручная работа — резьба по дереву, сейчас прекрасно выполняется на 3D станках с ЧПУ. Это касается и бытовой электроники — большая часть процессов разработки и производства роботизирована и автоматизирована. Современные технологии позволяют добиться достаточно высокого качества и повторяемости изделий, сошедших с конвейера. Но в таких изделиях исчезает тепло их творцов.

            Производство аудио компонентов в наше время поставлено очень широко: это и ресиверы для домашних кинотеатров, и различные CD, DVD, Blu-ray, МР3-проигрыватели, стерео усилители, бытовые многоканальные цифровые эквалайзеры, различная акустика и многое другое. Нынешнее общество потребления «хавает» всё.

             Но количество неминуемо переходит в качество. Люди стали отличать  аппаратуру Hi-Fi уровня от «мыльниц» или, как я называю, «бум-боксов». Ухо, достаточно тонкий инструмент, желает усваивать «вкусную пищу», т. е. звук необходимого уровня качества. Наш слух - один из важнейших органов чувств. Человек начинает слышать еще в утробе матери. И в жизни слух дает нам много информации об окружающем мире. Поэтому очень важно, чтобы слышимый нами из аудиоустройств звук был максимально приближен к оригинальному, естественному звучанию. Только в этом случае мы сможем в полной мере наслаждаться любимой музыкой, полностью погружаясь в эмоциональный эфир, созданный композитором и переданный исполнителем.  Настоящие ценители вообще считают, что слушать надо только аппараты Hi-End класса, специально настроенные под тот или иной музыкальный жанр. Это подтверждает, что от просто громкого воспроизведения мы переходим к качественному звуку. Видимо поэтому, в последнее время, так усилился интерес к ламповой технике звуковоспроизведения.

            Так в чем основное преимущество ламп перед транзисторами? Почему каких-то 50-60 лет назад мир с радостью кинулся в океан полупроводниковой техники? Все просто - транзисторы действительно превосходят лампы по массогабаритным показателям относительно их мощности, по экономичности, по долговечности, наконец, по стоимости и технологичности в производстве. Без транзисторов (полупроводников) не было бы современных гаджетов: компьютеров, мобильников, смартфонов, автоэлектроники, плоских телевизоров, цифровых фото и видеокамер и много другого.

            Но в звуке все оказалось не так просто. Характер шумов в транзисторах и лампах кардинально различается. Динамический диапазон, легко доступный лампам, недостижим для транзистора. Да и характерное «ламповое звучание» транзисторам не дано.
Лампы дают чистый, «электронный» шум, спектр которого близок к «белому» шуму, что более естественно воспринимается ухом. При определенных схемотехнических приемах, ламповые усилители вносят меньшие фазовые искажения в звук. Кроме этого, при ограничении лампа «мягче» обрезает  сигнал, что приводит к уменьшению спектра гармоник. Кстати, в усилителях на ламповых триодах присутствуют, в основном, четные гармоники, что благотворно воспринимается нашим ухом.

            Есть, правда, в звуковых усилителях узел, в котором транзисторы могут очень удачно работать совместно с лампами, аккуратно им помогая. Этот узел - выходной каскад усилителя. В обычных схемах для согласования выходного сопротивления лампового каскада (от сотен Ом до нескольких кОм) с входным сопротивлением акустических систем (как правило, единицы Ом) применялся выходной трансформатор. Это достаточно громоздкое и сложное изделие со специальной намоткой. Его задача — преобразовать высокое выходное сопротивление с большой амплитудой сигнала, но с малым током, в низкое выходное сопротивление с большим током и меньшей амплитудой, для подачи сигнала непосредственно на громкоговорители.

           Ламповый усилитель с выходным трансформатором считается классикой. Тем не менее, выходные трансформаторы обладают некоторыми недостатками: ограниченный частотный диапазон, нелинейный коэффициент передачи на разных частотах.  Это обусловлено большими собственной индуктивностью и емкостью, а так же ограниченной скоростью перемагничивания сердечника. Вот здесь-то и приходят на помощь полупроводники. С их помощью легко можно преобразовать высокое выходное сопротивление ламп в низкое, подходящее для подключения акустики. Причем,  в этом случае мы имеем линейный преобразователь сопротивления в диапазоне частот, далеко перекрывающем необходимый для высококачественного звуковоспроизведения. Если  в таких каскадах применять полевые транзисторы с изолированным затвором вместо биполярных, да еще и без общей обратной связи, эффект вообще получается потрясающий. Звучание таких усилителей  не только не хуже, а в чем-то и лучше, чем аппаратов с трансформаторным выходом. При этом габариты и вес усилителя значительно уменьшаются. Отпадает необходимость в применении дорогих мощных выходных ламп, что так же сказывается на уменьшении цены.

            Бояться замены выходного трансформатора на транзисторный выход с сохранением  необходимого усиления напряжения именно на ламповом каскаде не стоит.
Ламповые усилители по гибридной схеме по электрическим параметрам выше, чем классические с трансформаторным выходом. Что касается звучания - всегда сначала надо послушать, а потом делать выводы. На мой, естественно субъективный, взгляд детализация инструментов, раскрыв музыкальной сцены, её глубина, звучание вокала весьма достойны в гибридном усилителе от российского производителя «BMV-audio» с выходом на MОSFET-транзисторах без общей ОС. Это мнение поддерживают и многие любители качественного звука, а так же эксперты, проводившие тестирование гибридного усилителя.

            Применение полупроводников в ламповой технике возможно не только в выходных каскадах - это и стабилизаторы анодного и накального напряжений, схемы задержки включения анодного напряжения, выпрямители, фильтры, источники тока и др. Предлагаю для обозначения гибридной лампово-полупроводниковой аппаратуры использовать следующий знак:

Думается, что в новых разработках как наших, так и зарубежных инженеров, занимающихся производством звуковоспроизводящей аппаратуры, симбиоз электронных ламп и транзисторов будет внедряться чаще, с неизменным улучшением потребительских качеств разрабатываемых устройств звуковоспроизведения высокой верности.

  Апрель 2016                                                                                                                      М. Белов

Re: при копировании или цитировании статьи ссылка на автора обязательна.