Почему меломаны, аудиофилы очарованы звуком ламповых усилителей?
Как оказалось, шум традиционно считается чем-то, что нужно минимизировать во всех высококачественных аудиосистемах. Тем не менее, правильное воспроизведение звука и шума на самом деле является ключевой характеристикой, благодаря которой ламповые усилители звучат так хорошо.
Оглавление:
Ламповый звук мифы и реальность
В этой статье выясним, почему шум так важен для «лампового звука».
Существуют теории о том, что ламповые усилители насыщают и создают гармоники и как их характеристики искажения влияют на прослушивание. Хотя радиолампы воспроизводят шум, и но именно эта характеристика представляет собой основу того, почему ламповые усилители обладают уникальным, характерным звуком, который определяет слушание аудиофилов.
Чтобы исследовать воспроизведение шума, давайте сначала определим, что мы подразумеваем под шумом. Шум применительно к прослушиванию звука определяется тремя отдельными характеристиками. Для целей этой статьи давайте разделим эти характеристики и определим их и их источники. Вместо использования общего термина « шум» позвольте называть артефактом все, что не является частью желаемого звукового трека.
Вмешательство в звук
Первый артефакт, которым мы занимаемся, — это вмешательство. Помехи — это гул, фон от кабельного модема, перекрестные помехи сотового телефона, микрофоны и т. д. Это вне трека, электрический звук в нашем оборудовании.
В нашем сегодняшнем мире мы подвергаемся бомбардировке этими источниками помех, которые в значительной степени проникают в наше аудиооборудование через радиочастотную (РЧ) связь. Они в основном искусственного происхождения и контролируются хорошими инженерными методами, которые уменьшают возможность захвата этих артефактов.
Искажения в звук
Второй артефакт — искажение. Искажения являются побочным продуктом нелинейности нашего аудиооборудования и добавляются непосредственно в звуковую дорожку. Искажения могут быть либо гармоническими по своей природе, то есть обертонами желаемой звуковой дорожки, либо это могут быть эффекты интермодуляции — продукты смешивания нескольких тонов, содержащихся в желаемой звуковой дорожке.
Также могут быть негармонические искажения, такие как клиппинг. Ограничение — это когда у усилителя просто заканчивается мощность для воспроизведения всего содержимого звуковой дорожки при записи каждого инструмента, и поэтому он не может воспроизводить звуковую амплитуду должным образом. Всё аудиооборудование имеет линейные и нелинейные рабочие области и, следовательно, будет вызывать искажения в той или иной форме.
Тепловой шум в звук
Третий артефакт, на котором мы сосредоточимся в этой статье, — это тепловой шум. Тепловой шум — это явление природы, при котором окружающее тепло заставляет электроны в проводниках вибрировать и, следовательно, вызывают электрический шум.
Тепловой шум является ограничивающим фактором для конструкции усилителя, он начинается со звукоснимателя и усиливается и добавляется в течение всего процесса усиления.
Поскольку по своей природе шум имеет очень низкую амплитуду, каскады с высоким коэффициентом усиления, такие как фонокорректоры, гораздо более восприимчивы к искажению из-за эффектов теплового шума. Из-за процесса создания, вибрация электронов в проводниках и тепловой шум является статистическим по частоте и амплитуде, а его общий уровень напрямую зависит от полосы пропускания усилителя. Вот вам и ламповый звук мифы и реальность!
Ламповые усилители аудиофильского уровня имеют тенденцию быть очень широкополосными и, следовательно, усиливают значительное количество теплового шума до уровня, при котором он может влиять на уровни прослушивания, если не контролируется должным образом по конструкции.
Ламповый и каменный усилитель
Шум — важный фактор, потому что он всегда присутствует при воспроизведении звука. Шум — это звук, который мы слышим между музыкальными нотами. Это фон. Тишина, которую мы слышим, когда в треке есть пауза.
Ламповые усилители обладают некоторыми уникальными физическими характеристиками, которые воспроизводят этот шум, который мы, аудиофилы, называем теплом. Мы также описываем немузыкальные интервалы как имеющие черный фон, и эти характеристики уникальны для физики того, как радиолампы фактически усиливают звуковую дорожку, а также шум.
А разницу в том, как лампы усиливают сигнал и шум, и сравниваем эти свойства с тем, как твердотельные устройства — транзисторы и интегральные схемы — усиливают полезный сигнал и шум.
Мощность шума возникает из-за теплового возбуждения электронов во всех проводниках оборудования и, следовательно, представляет собой термоэлектронный эффект, который генерирует шумовое напряжение с очень низким, почти неизмеримым током.
Чтобы добиться тёмного фона при прослушивании, мы хотим, чтобы этот естественный шум воспроизводился точно так же, как он создается. Мы хотим сохранить его пропускную способность и статистические свойства. Теперь, имея в виду эту концепцию, давайте посмотрим, как на самом деле усиливают наши устройства — радиолампа или транзистор.
Вакуумная радиолампа усиливается благодаря своим термоэлектронным характеристикам управления. Вакуумные лампы модулируют поток электронов, который течет от катода трубки к пластине трубки, подавая управляющее напряжение на решетку радиолампы.
Сетка представляет собой тонкую проволочную сетку, вставленную между катодом и пластиной, которая контролирует поток электронов. Сеть реагирует на приложенное напряжение и не потребляет ток от входного источника. Таким образом, с математической точки зрения, ток на этой пластине является функцией напряжения сети. Токовые требования от источника к решетке лампы отсутствуют.
Таким образом, на практике фонокорректор с усилением 65 дБ будет усиливать полезный сигнал плюс термоэлектронный шум без изменения статистических характеристик шума.
Поскольку сетка лампы не потребляет ток, тепловой шум, создаваемый ей, усиливается так же, как и создается — статистически по амплитуде и частоте. Следовательно, мы получаем полную полосу естественного шума.
Его не изменяют, требуя, чтобы шум имел какое-либо текущее содержание или минимальный порог напряжения, прежде чем он будет усилен. Короче говоря, радиолампа представляет собой термоэмиссионное устройство, а шум — это термоэлектронный эффект, радиолампа по своей природе усиливает шум так же, как он создается в природе.
В случае твердотельного устройства усиление определяется током, протекающим между эмиттером и коллектором. Ток между эмиттером и коллектором регулируется током полупроводникового перехода.
Таким образом, ток транзистора контролируется током транзисторного перехода. Эта функция управления является не термоэлектронным эффектом, а скорее эффектом перехода, управляемым током, а не напряжением.
Таким образом, ключевое различие между твердотельными усилителями и ламповыми усилителями заключается в том, что твердотельным устройствам требуется ток, а не напряжение, чтобы вызвать усиление.
Ведь тепловой шум — это напряжение, а не ток, поэтому, когда транзистор усиливает шум, он требует, чтобы шум создавал ток перехода, прежде чем он будет усилен, поэтому шум больше не сохраняет свои статистические свойства по амплитуде и частоте. Некоторые компоненты естественного шума изменяются до того, как они будут усилены. Шум звучит иначе!
Это объяснение не означает, что ламповый усилитель звучит лучше или хуже, чем твердотельный усилитель, только то, что он звучит иначе. Разница, которую мы слышим, — это теплота — звук между нотами — шум.
Подбор звуковой техники
Шумовые характеристики усилителей определяются самыми ранними каскадами в цепи усиления, поскольку уровень шума очень низкий и на него влияет последующее усиление каскадов усилителя. Итак, если желаемой характеристикой является тепло лампы, лучше всего использовать ламповое усиление на ранней стадии процесса усиления. Короче говоря, характеристики фонокорректора или предусилителя иногда более важны для звука, чем характеристики усилителя мощности, но не всегда это так — существует подбор звуковой техники.
Таким образом, ламповый усилитель имеет звук, иной нежели твердотельный усилитель, во многом из-за того, как он воспроизводит фоновый шум. Теплый и мягкий фон лампового усилителя обусловлен тем, что ламповый усилитель является термоэлектронным устройством и воспроизводит фоновый шум более точно, чем твердотельный прибор. В то время как инженер-конструктор всегда стремится минимизировать любой шум, который будет мешать желаемому саундтреку, шум всегда присутствует, и он определяет, что мы здесь, когда в музыке есть паузы — звук между нотами.
Последний итог о шуме и теме «Ламповый звук мифы и реальность»
Шум в силу своих статистических качеств является аналоговым эффектом. Оцифровка также сильно повлияет на звук и характер фонового шума, и, следовательно, аналоговое усиление более точно воспроизводит естественный фоновый шум.
