เสียงท่อ

From Wikipedia, the free encyclopedia
หลอดสุญญากาศเรืองแสงภายใน ส่วน ปรีแอมป์ของแอมป์กีต้าร์สมัยใหม่

เสียงท่อ (หรือเสียงวาล์ว ) เป็นเสียง ลักษณะเฉพาะที่ เกี่ยวข้องกับเครื่องขยายเสียงหลอดสุญญากาศ (เครื่องขยายเสียงวาล์วในภาษาอังกฤษแบบบริติช) ซึ่งเป็นเครื่องขยายเสียงที่ใช้หลอดสุญญากาศ [1]ในตอนแรก แนวคิดของเสียงหลอดไม่มีอยู่จริง เนื่องจากการขยายสัญญาณเสียงทางอิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดทำด้วยหลอดสุญญากาศ และไม่เป็นที่รู้จักหรือใช้วิธีอื่นที่เทียบเคียงได้ หลังจากเปิดตัวแอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตต เสียงหลอดก็ปรากฏเป็นส่วนประกอบเชิงตรรกะของเสียงทรานซิสเตอร์ ซึ่งมีความหมายเชิงลบบางประการเนื่องจากการบิดเบือนแบบครอสโอเวอร์ในแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ยุคแรก [2] [3]อย่างไรก็ตาม แอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตตได้รับการพัฒนาให้ไร้ที่ติ และต่อมาถือว่าเสียงเป็นกลางเมื่อเทียบกับแอมพลิฟายเออร์หลอด ดังนั้นเสียงหลอดจึงหมายถึง 'เสียงที่ไพเราะ' [4]ความสำคัญด้านเสียงของการขยายเสียงด้วยหลอดต่อสัญญาณเสียงเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องในหมู่ผู้ที่ชื่นชอบเสียง [ ต้องการคำอธิบายเพิ่มเติม ] [5]

ผู้เล่น กีตาร์ไฟฟ้าเบสไฟฟ้า และคีย์บอร์ด จำนวนมากในหลายประเภทชอบเสียงของเครื่องขยายเสียงเครื่องดนตรี หลอด หรือปรีแอมป์ แอมพลิฟายเออร์หลอดยังเป็นที่ต้องการของผู้ฟังบางคนสำหรับระบบสเตอริโอ [ ต้องการคำอธิบายเพิ่มเติม ]

ประวัติ

ก่อนการเปิดตัวทรานซิสเตอร์ ในเชิงพาณิชย์ ในปี 1950 แอมพลิฟายเออร์อิเล็กทรอนิกส์ใช้หลอดสุญญากาศ (รู้จักกันในชื่อ "วาล์ว" ในสหราชอาณาจักร) ในช่วงทศวรรษที่ 1960 การขยายสัญญาณ แบบโซลิดสเตต (ทรานซิสเตอร์) กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น เนื่องจากขนาดที่เล็กลง น้ำหนักเบาขึ้น การผลิตความร้อนลดลง และความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น แอมพลิฟายเออร์หลอดยังคงมีผู้ติดตามที่ภักดีในหมู่ผู้รักเสียงเพลงและนักดนตรีบางคน การออกแบบหลอดบางรุ่นมีราคาสูงมาก และแอมพลิฟายเออร์หลอดได้รับการฟื้นฟูตั้งแต่ตลาดจีนและรัสเซียเปิดสู่การค้าโลก การผลิตหลอดไม่เคยล้าสมัยในประเทศเหล่านี้ [ ต้องการคำอธิบายเพิ่มเติม ] เพาเวอร์แอมป์เสียง ที่ใช้ ทรานซิสเตอร์จำนวนมากใช้อุปกรณ์ MOSFET (ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ของโลหะ-ออกไซด์-สารกึ่งตัวนำ) ใน ส่วน พลังงานเนื่องจาก เส้นโค้ง การบิดเบือน ของพวกมัน มีลักษณะคล้ายท่อมากกว่า [6]

การขยายเสียงของเครื่องดนตรี

นักดนตรีบางคน[7] ชอบ ลักษณะ ความผิดเพี้ยนของหลอดมากกว่าทรานซิสเตอร์สำหรับกีตาร์ไฟฟ้า เบส และเครื่องขยายเสียงเครื่องดนตรีอื่นๆ ในกรณีนี้ การสร้างเสียงโดยเจตนา (และในกรณีของกีตาร์ไฟฟ้ามักมีมาก) การบิดเบือน เสียง หรือโอเวอร์ไดรฟ์มักเป็นเป้าหมาย คำนี้ยังสามารถใช้เพื่ออธิบายเสียงที่สร้างขึ้นโดยแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษหรือ อุปกรณ์สร้างแบบจำลอง ดิจิทัลที่พยายามเลียนแบบลักษณะของเสียงหลอดอย่างใกล้ชิด

เสียงหลอดมักได้รับการอธิบายตามอัตวิสัยว่ามี "ความอบอุ่น" และ "ความมีชีวิตชีวา" แต่แหล่งที่มาของเสียงนี้ไม่ได้ตกลงกัน คำอธิบายที่เป็นไปได้กล่าวถึงการตัดแบบไม่เป็นเชิงเส้น หรือการบิดเบือนฮาร์มอนิกอันดับสองในระดับที่สูงขึ้นในการออกแบบปลายด้านเดียว ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ท่อโต้ตอบกับความเหนี่ยวนำของหม้อแปลงเอาท์พุต

ความแตกต่างของเสียง

เสียงของแอมพลิฟายเออร์หลอดเป็นฟังก์ชันส่วนหนึ่งของโทโพโลยีของวงจรที่โดยทั่วไปใช้กับหลอด เทียบกับโทโพโลยีที่มักใช้กับทรานซิสเตอร์มากพอๆ กับอุปกรณ์เกน นอกเหนือจากการออกแบบวงจรแล้ว ยังมีความแตกต่างอื่นๆ อีก เช่น ลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกันของหลอด สุญญากาศ ไตรโอด เตโทรดและเพนโทด รวมถึง ชิ้นส่วนโซลิดสเตต เช่นทรานซิสเตอร์สองขั้ว , FET , MOSFET , IGBTเป็นต้นสิ่งเหล่านี้สามารถแบ่งออกได้อีกเป็นความแตกต่างระหว่างรุ่นต่างๆ ของอุปกรณ์ประเภทดังกล่าว (เช่น EL34 เทียบกับ 6L6 tetrodes) ในหลายกรณี โทโพโลยีของวงจรจำเป็นต้องคำนึงถึงความแตกต่างเหล่านี้เพื่อทำให้ลักษณะที่แตกต่างกันอย่างมากเป็นเนื้อเดียวกัน หรือเพื่อสร้างจุดปฏิบัติการบางอย่างที่อุปกรณ์ต้องการ [ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

การลดลงของความถี่ต่ำสามารถอธิบายได้ด้วยแอมพลิฟายเออร์หลอดหลายตัวที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงเมื่อเทียบกับการออกแบบทรานซิสเตอร์ การลดลงเกิดจากอิมพีแดนซ์ของอุปกรณ์ที่สูงขึ้นและระยะขอบป้อนกลับที่ลดลง (ผลป้อนกลับที่มากขึ้นส่งผลให้อิมพีแดนซ์เอาต์พุตลดลง) [ จำเป็นต้องอ้างอิง ]การออกแบบเครื่องขยายเสียงหลอดบางรุ่นใช้ผลป้อนกลับเพียงเล็กน้อย ในขณะที่บางรุ่นใช้มากกว่านั้นเล็กน้อย จำนวนเสียงตอบรับที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแอมพลิฟายเออร์หลอดยังคงเป็นประเด็นถกเถียง [ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

เนื้อหาฮาร์มอนิกและการบิดเบือน

Triodes (และMOSFETs ) สร้างสเปกตรัมการบิดเบือนฮาร์มอนิกที่สลายตัวแบบโมโนโทนิก [ ต้องการคำชี้แจง ]ฮาร์มอนิกลำดับคู่และฮาร์มอนิกลำดับคี่เป็นทั้งจำนวนธรรมชาติที่ทวีคูณของความถี่อินพุต

การวิเคราะห์ทางไซโคอะคูสติกบอกเราว่าฮาร์โมนิกระดับสูงนั้นน่ารังเกียจมากกว่าเสียงต่ำ ด้วยเหตุนี้ การวัดความผิดเพี้ยนจึงควรให้น้ำหนักฮาร์มอนิกลำดับสูงที่ได้ยินมากกว่าค่าต่ำ ความสำคัญของฮาร์มอนิกลำดับสูงแสดงให้เห็นว่าการบิดเบือนควรพิจารณาในแง่ของอนุกรมที่สมบูรณ์หรือรูปแบบคลื่นประกอบที่อนุกรมนี้เป็นตัวแทน มีการแสดงให้เห็นว่าการให้น้ำหนักฮาร์มอนิกด้วยกำลังสองของลำดับนั้นสัมพันธ์กันดีกับการทดสอบการฟังแบบอัตนัย การให้น้ำหนักรูปแบบคลื่นที่บิดเบี้ยวตามสัดส่วนกับกำลังสองของความถี่จะเป็นการวัดส่วนกลับของรัศมีความโค้งของรูปคลื่น ดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับความคมชัดของมุมใดๆ บนรูปคลื่น [8]จากการค้นพบดังกล่าวได้มีการพัฒนาวิธีการถ่วงน้ำหนักเสียงเพี้ยนที่มีความซับซ้อนสูง [9]เนื่องจากมีสมาธิอยู่ที่ต้นกำเนิดของการบิดเบือน จึงมีประโยชน์มากสำหรับวิศวกรที่พัฒนาและออกแบบเครื่องขยายเสียง แต่ในทางกลับกัน อาจใช้งานยากสำหรับผู้ตรวจสอบที่วัดเฉพาะเอาต์พุต [10]

ปัญหาใหญ่คือการวัดในลักษณะของวัตถุประสงค์ (เช่น ค่าที่ระบุขนาดของตัวแปรเชิงปริมาณทางวิทยาศาสตร์ เช่น กระแส แรงดัน กำลังไฟฟ้า THD เดซิเบล และอื่นๆ) ไม่สามารถระบุการตั้งค่าตามอัตวิสัยได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการออกแบบหรือการตรวจสอบแอมพลิฟายเออร์สำหรับเครื่องดนตรี นี่เป็นปัญหาที่สำคัญมาก เนื่องจากเป้าหมายของการออกแบบนั้นแตกต่างอย่างมากจากเป้าหมายการออกแบบของแอมพลิฟายเออร์ไฮไฟ การออกแบบไฮไฟส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวแปรที่วัดได้อย่างเป็นกลาง การออกแบบแอมพลิฟายเออร์เครื่องดนตรีส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ประเด็นส่วนตัว เช่น "ความไพเราะ" ของโทนเสียงบางประเภท ตัวอย่างที่ดีคือกรณีของการบิดเบือนหรือการตอบสนองความถี่: การออกแบบไฮไฟพยายามลดความผิดเพี้ยนให้เหลือน้อยที่สุดและมุ่งเน้นไปที่การกำจัดเสียงประสานที่ "ไม่เหมาะสม" นอกจากนี้ยังมีจุดมุ่งหมายเพื่อการตอบสนองที่ราบรื่นในอุดมคติ การออกแบบแอมพลิฟายเออร์สำหรับเครื่องดนตรีจงใจให้เกิดความผิดเพี้ยนและความไม่เชิงเส้นที่ยอดเยี่ยมในการตอบสนองความถี่ "ความไม่พอใจ" ของฮาร์มอนิกบางประเภทในอดีตกลายเป็นหัวข้อที่เป็นอัตนัยสูง พร้อมกับความชอบต่อการตอบสนองความถี่บางประเภท (ไม่ว่าจะแบนหรือไม่แบน)[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

แอมพลิฟายเออร์แบบพุช-พุลใช้อุปกรณ์เกนที่มีชื่อเหมือนกันสองตัวควบคู่กัน ผลที่ตามมาประการหนึ่งคือผลิตภัณฑ์ฮาร์มอนิกลำดับคู่ทั้งหมดถูกยกเลิก ปล่อยให้มีการบิดเบือนลำดับคี่เท่านั้น [11]นี่เป็นเพราะแอมพลิฟายเออร์แบบผลักและดึงมีลักษณะการถ่ายโอนแบบสมมาตร ( สมมาตรแบบคี่ ) เพาเวอร์แอมพ์เป็นประเภทพุชพูลเพื่อหลีกเลี่ยงความไร้ประสิทธิภาพของ แอ มพลิฟายเออร์คลาส A [ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

โดยทั่วไปแล้วแอมพลิฟายเออร์แบบ single-end จะสร้างฮาร์โมนิกที่เท่ากันและแบบคี่ [12] [13] [14] งานวิจัยที่มีชื่อเสียงโดยเฉพาะเกี่ยวกับ "เสียงแบบท่อ" เปรียบเทียบพรีแอมพลิฟายเออร์ไมโครโฟนแบบท่อปลายเดี่ยวที่เลือกได้กับพรีแอมพลิฟายเออร์ไมโครโฟนแบบทรานซิสเตอร์แบบผลักดึง [15]ความแตกต่างในรูปแบบฮาร์มอนิกของโทโพโลยีทั้งสองนี้มักถูกระบุอย่างไม่ถูกต้องว่าเป็นความแตกต่างของอุปกรณ์หลอดและอุปกรณ์โซลิดสเตต (หรือแม้แต่คลาสของเครื่องขยายเสียง) แอมพลิฟายเออร์หลอดแบบพุช-พุลสามารถทำงานในคลาส A (น้อยครั้ง), AB หรือ B นอกจากนี้ แอมพลิฟายเออร์คลาส Bอาจมีความผิดเพี้ยนแบบครอสส์โอเวอร์ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นลำดับที่สูง และด้วยเหตุนี้เสียงจึงไม่เป็นที่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง [16]

เนื้อหาความผิดเพี้ยนของวงจรคลาส A (SE หรือ PP) โดยทั่วไปจะลดลงแบบโมโนโทนิกเมื่อระดับสัญญาณลดลง โดยไม่มีเส้นกำกับเป็นศูนย์ในระหว่างที่เสียงดนตรีผ่านไปอย่างเงียบๆ [17]ด้วยเหตุนี้ แอมพลิฟายเออร์คลาส A จึงเป็นที่ต้องการเป็นพิเศษสำหรับดนตรีคลาสสิกและอะคูสติก เนื่องจากการบิดเบือนเมื่อเทียบกับสัญญาณจะลดลงเมื่อเพลงเงียบลง แอมพลิฟายเออร์คลาส A วัดได้ดีที่สุดที่พลังงานต่ำ แอมพลิฟายเออร์คลาส AB และ B วัดได้ดีที่สุดต่ำกว่ากำลังพิกัดสูงสุด [ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

ลำโพงนำ เสนอโหลดรีแอกทีฟให้กับแอมพลิฟายเออร์ ( ความจุความเหนี่ยวนำและความต้านทาน). ค่าอิมพีแดนซ์นี้อาจแตกต่างกันไปตามความถี่ของสัญญาณและแอมพลิจูด การโหลดตัวแปรนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ทั้งเนื่องจากแอมพลิฟายเออร์มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตที่ไม่เป็นศูนย์ (ไม่สามารถรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่อย่างสมบูรณ์ได้เมื่อโหลดของลำโพงแปรผัน) และเนื่องจากเฟสของโหลดของลำโพงสามารถเปลี่ยนระยะขอบเสถียรภาพของแอมพลิฟายเออร์ได้ อิทธิพลของอิมพีแดนซ์ของลำโพงนั้นแตกต่างกันระหว่างเครื่องขยายสัญญาณหลอดและเครื่องขยายสัญญาณทรานซิสเตอร์ เหตุผลคือโดยปกติแล้วเครื่องขยายเสียงแบบหลอดจะใช้หม้อแปลงเอาต์พุต และไม่สามารถใช้ผลป้อนกลับเชิงลบได้มากนักเนื่องจากปัญหาเฟสในวงจรหม้อแปลง ข้อยกเว้นที่โดดเด่นคือแอมพลิฟายเออร์หลอดแบบ "OTL" (เอาต์พุต-ไม่มีหม้อแปลง) ซึ่งบุกเบิกโดย Julius Futterman ในปี 1950[18]นอกจากนั้น แอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตตจำนวนมากที่ออกแบบมาเพื่อขยายเสียงเครื่องดนตรีไฟฟ้า เช่น กีตาร์หรือกีตาร์เบสโดยเฉพาะ ใช้วงจรกระแสป้อนกลับ วงจรนี้จะเพิ่มอิมพีแดนซ์เอาท์พุตของแอมพลิฟายเออร์ ทำให้เกิดการตอบสนองคล้ายกับของแอมพลิฟายเออร์หลอด [ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

การออกแบบเครือข่ายครอสโอเวอร์ของลำโพงและคุณสมบัติเชิงกลไฟฟ้าอื่นๆ อาจส่งผลให้ลำโพงมีเส้นโค้งอิมพีแดนซ์ไม่เท่ากัน สำหรับลำโพงขนาด 8 Ω มีค่าต่ำถึง 6 Ω ที่บางแห่งและสูงถึง 30–50 Ω ที่อื่นๆ เส้นโค้ง แอมพลิฟายเออร์ที่มีการป้อนกลับเชิงลบเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยมักจะทำงานได้ไม่ดีเมื่อต้องเผชิญกับลำโพงที่ให้ความสนใจเพียงเล็กน้อยกับเส้นโค้งอิมพีแดนซ์ [ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

การเปรียบเทียบการออกแบบ

มีการถกเถียงกันอย่างมากเกี่ยวกับลักษณะของหลอดเทียบกับทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก Triodes และMOSFETมีความคล้ายคลึงกันบางประการในลักษณะการถ่ายโอน รูปแบบต่อมาของหลอดtetrodeและpentodeมีลักษณะที่แตกต่างกันค่อนข้างมาก ซึ่งคล้ายกับทรานซิสเตอร์สองขั้ว แต่โดยทั่วไปแล้ววงจรแอมพลิฟายเออร์ของ MOSFET จะไม่สร้างเสียงของหลอดมากไปกว่าการออกแบบไบโพลาร์ทั่วไป เหตุผลคือความแตกต่างของวงจรระหว่างการออกแบบท่อทั่วไปและการออกแบบ MOSFET ทั่วไป

อิมพีแดนซ์อินพุต

คุณลักษณะเฉพาะของการออกแบบเครื่องขยายเสียงหลอดส่วนใหญ่คืออิมพีแดนซ์อินพุตสูง(โดยทั่วไปคือ 100  หรือมากกว่า) ในการออกแบบที่ทันสมัย ​​และมากถึง 1 MΩ ในการออกแบบคลาสสิก [19]อิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียงเป็นโหลดสำหรับอุปกรณ์ต้นทาง แม้แต่อุปกรณ์สร้างเสียงดนตรีสมัยใหม่บางรุ่น อิมพีแดนซ์ของโหลดที่แนะนำคือมากกว่า 50 kΩ [20] [21]นี่หมายความว่าอินพุตของเครื่องขยายเสียงหลอดทั่วไปเป็นโหลดที่ไม่มีปัญหาสำหรับแหล่งสัญญาณเพลง ในทางตรงกันข้าม แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์สำหรับใช้ในบ้านบางตัวมีอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำกว่า โดยต่ำถึง 15 kΩ [22]เนื่องจากเป็นไปได้ที่จะใช้อุปกรณ์อิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงเนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตสูง จึงอาจต้องคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ เช่น ความจุของสายเคเบิลและไมโครโฟนิกส์

อิมพีแดนซ์เอาต์พุต

ลำโพงมักจะโหลดเครื่องขยายเสียง ในประวัติศาสตร์เสียง ลำโพงเกือบทั้งหมดเป็นลำโพงแบบอิเล็กโทรไดนามิก นอกจากนี้ยังมีลำโพงไฟฟ้าสถิตส่วนน้อยและลำโพงแปลกใหม่อื่น ๆ ลำโพงแบบอิเล็กโทรไดนามิกจะเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าให้เป็นแรงและแรงเพื่อเร่งไดอะแฟรมซึ่งทำให้เกิดแรงดันเสียง เนื่องจากหลักการของลำโพงแบบอิเล็กโทรไดนามิก ตัวขับเสียงส่วนใหญ่ควรขับเคลื่อนด้วยสัญญาณกระแสไฟฟ้า สัญญาณปัจจุบันทำให้ลำโพงอิเล็กโทรไดนามิกมีความแม่นยำมากขึ้น ทำให้เกิดการผิดเพี้ยนน้อยกว่าสัญญาณแรงดันไฟฟ้า [23] [24] [25]

ในแอมพลิฟายเออร์กระแสหรือทรานส์คอนดักเตอร์ในอุดมคติอิมพีแดนซ์เอาต์พุตจะเข้าใกล้อินฟินิตี้ เครื่องขยายเสียงเชิงพาณิชย์เกือบทั้งหมดเป็นเครื่องขยายเสียงแรงดันไฟฟ้า [26] [27]อิมพีแดนซ์เอาต์พุตได้รับการพัฒนาโดยเจตนาให้เข้าใกล้ศูนย์ เนื่องจากธรรมชาติของหลอดสุญญากาศและตัวแปลงเสียง อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์หลอดโดยเฉลี่ยมักจะสูงกว่าแอมพลิฟายเออร์สมัยใหม่ที่ผลิตขึ้นทั้งหมดโดยไม่มีหลอดสุญญากาศหรือตัวแปลงเสียง แอมพลิฟายเออร์หลอดส่วนใหญ่ที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงกว่าจะเป็นแอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้าในอุดมคติน้อยกว่าแอมพลิฟายเออร์แรงดันโซลิดสเตตที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตน้อยกว่า

การตัดแบบนุ่มนวล

การตัดเสียงแบบนุ่มนวลเป็นสิ่งสำคัญมากของเสียงหลอด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ เครื่องขยาย เสียงกีตาร์ โดยปกติแล้ว เครื่อง ขยาย เสียงไฮไฟไม่ควรถูกขับเข้าไปในคลิป ฮาร์มอนิกที่เพิ่มเข้าไปในสัญญาณมีพลังงานต่ำกว่าการตัดแบบนุ่มนวลกว่าการตัดแบบแข็ง อย่างไรก็ตาม การตัดแบบนุ่มนวลไม่ได้จำกัดเฉพาะท่อเท่านั้น สามารถจำลองได้ในวงจรทรานซิสเตอร์ (ต่ำกว่าจุดที่จะเกิด Hard Clipping) (ดูส่วน "การบิดเบือนโดยเจตนา" )

ไม่มีข้อเสนอแนะเชิงลบทั่วโลกจำนวนมากในวงจรหลอด เนื่องจากการเลื่อนเฟสในหม้อแปลงเอาท์พุท และขาดอัตราขยายที่เพียงพอหากไม่มีหลอดจำนวนมาก ด้วยค่าป้อนกลับที่ต่ำกว่า การบิดเบือนจะสูงขึ้นและส่วนใหญ่อยู่ในลำดับที่ต่ำ การเริ่มต้นของการตัดยังค่อยเป็นค่อยไป ข้อมูลป้อนกลับจำนวนมากที่อนุญาตโดยวงจรไร้หม้อแปลงกับอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่จำนวนมาก นำไปสู่การบิดเบือนที่น้อยลงแต่มีฮาร์โมนิกที่สูงขึ้น และการเปลี่ยนไปสู่การตัดที่ยากขึ้น เมื่ออินพุตเพิ่มขึ้น ข้อมูลป้อนกลับจะใช้อัตราขยายพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าเอาต์พุตจะตามมาอย่างถูกต้องจนกว่าแอมพลิฟายเออร์จะไม่มีอัตราขยายให้อีกต่อไปและเอาต์พุตจะอิ่มตัว

อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนเฟสส่วนใหญ่เป็นปัญหาเฉพาะกับวงจรป้อนกลับส่วนกลางเท่านั้น สถาปัตยกรรมการออกแบบพร้อมข้อเสนอแนะในท้องถิ่นสามารถใช้เพื่อชดเชยการขาดขนาดความคิดเห็นเชิงลบทั่วโลก การออกแบบ "การเลือกปฏิบัติ" เป็นแนวโน้มที่ต้องสังเกตอีกครั้ง: ผู้ออกแบบอุปกรณ์สร้างเสียงอาจพบว่าขาดเสียงป้อนกลับและส่งผลให้การบิดเบือนสูงขึ้นเป็นประโยชน์ นักออกแบบอุปกรณ์สร้างเสียงที่มีการบิดเบือนต่ำมักใช้วงจรป้อนกลับเฉพาะที่

การตัดแบบนุ่มนวลไม่ได้เกิดจากการขาดข้อเสนอแนะเพียงอย่างเดียว: ท่อมีลักษณะโค้งที่แตกต่างกัน ปัจจัยต่างๆ เช่น ความเอนเอียงจะส่งผลต่อเส้นรับน้ำหนักและลักษณะการตัด แอมพลิฟายเออร์แบบคงที่และแบบแคโทดทำงานและคลิปแตกต่างกันภายใต้โอเวอร์ไดรฟ์ ประเภทของวงจรอินเวอร์เตอร์เฟสยังสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อความนุ่มนวล (หรือขาดหายไป) ของการตัด ตัวอย่างเช่น วงจรคู่หางยาวมีการเปลี่ยนแปลงไปสู่การตัดที่นุ่มนวลกว่าแคโทไดน์ การมีเพศสัมพันธ์ของอินเวอร์เตอร์เฟสและท่อกำลังมีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจากการจัดเรียงของข้อต่อบางประเภท (เช่น การต่อพ่วงหม้อแปลง) สามารถขับเคลื่อนท่อกำลังไปยังคลาส AB2 ในขณะที่บางประเภทไม่สามารถทำได้

ในอุตสาหกรรมการบันทึกเสียงและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแอมพลิฟายเออร์ไมโครโฟน แสดงให้เห็นว่าแอมพลิฟายเออร์มักโอเวอร์โหลดเนื่องจากสัญญาณชั่วคราว Russell O. Hamm วิศวกรที่ทำงานให้กับWalter Searที่ Sear Sound Studios เขียนในปี 1973 ว่ามีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างองค์ประกอบการบิดเบือนฮาร์มอนิกของสัญญาณที่มีความเพี้ยนมากกว่า 10% ที่ได้รับการขยายด้วยสามวิธี: หลอด, ทรานซิสเตอร์ หรือเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน [15] [28]

อาร์. สตีเวน มินตซ์ วิศวกรผู้เชี่ยวชาญเขียนข้อโต้แย้งต่อกระดาษของแฮมม์ โดยกล่าวว่าการออกแบบวงจรมีความสำคัญยิ่งยวด มากกว่าส่วนประกอบของท่อและโซลิดสเตต [29]

กระดาษของ Hamm ยังถูกโต้แย้งโดย Dwight O. Monteith Jr และ Richard R. Flowers ในบทความของพวกเขาเรื่อง "Transistors Sound Better Than Tubes" ซึ่งนำเสนอการออกแบบปรีแอมป์ของไมค์ทรานซิสเตอร์ที่ตอบสนองต่อการโอเวอร์โหลดชั่วคราวในลักษณะเดียวกับการเลือกปรีแอมป์หลอดแบบจำกัดที่ทดสอบโดย Hamm . [30] Monteith และ Flowers กล่าวว่า: "โดยสรุปแล้ว พรีแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แรงดันสูงที่นำเสนอนี้สนับสนุนมุมมองของ Mintz: 'ในการวิเคราะห์ภาคสนาม คุณลักษณะของระบบทั่วไปที่ใช้ทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับการออกแบบ เช่นเดียวกับกรณีของหลอด วงจร 'เสียง' เฉพาะอาจเกิดขึ้นหรือหลีกเลี่ยงได้ตามความพอใจของผู้ออกแบบไม่ว่าเขาจะใช้อุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ก็ตาม'" [30]

กล่าวอีกนัยหนึ่ง การตัดแบบนุ่มนวลไม่ได้จำกัดเฉพาะหลอดสุญญากาศหรือแม้แต่คุณสมบัติโดยธรรมชาติของหลอดเหล่านี้ ในทางปฏิบัติ ลักษณะการตัดส่วนใหญ่จะกำหนดโดยวงจรทั้งหมด ดังนั้น จึงสามารถมีตั้งแต่แบบอ่อนไปจนถึงแข็งมาก ขึ้นอยู่กับวงจร เช่นเดียวกับหลอดสุญญากาศและวงจรโซลิดสเตต ตัวอย่างเช่น วงจรโซลิดสเตต เช่น แอมพลิฟายเออร์ทรานส์คอนดักแตนซ์ในการดำเนินงานที่ทำงานแบบโอเพ่นลูป หรือ MOSFET แบบคาสเคดของอินเวอร์เตอร์ CMOS มักถูกใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อสร้างการตัดที่นุ่มนวลกว่าสเตจเกนไตรโอดทั่วไป ในความเป็นจริง สเตจเกนทั่วไปของไตรโอดสามารถสังเกตได้ว่าคลิปค่อนข้าง "ยาก" หากเอาต์พุตของพวกมันถูกตรวจสอบด้วยออสซิลโลสโคป

แบนด์วิธ

แอมพลิฟายเออร์หลอดในยุคแรกๆ มักมีแบนด์วิดท์ การตอบสนองที่จำกัด ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากคุณลักษณะของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ ที่ มีราคาไม่แพงในขณะนั้น ในเพาเวอร์แอมป์ ข้อจำกัดส่วนใหญ่มาจากหม้อแปลงเอาท์พุต ความถี่ต่ำถูกจำกัดโดยตัวเหนี่ยวนำปฐมภูมิและความถี่สูงโดยตัวเหนี่ยวนำรั่วไหลและความจุ ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งคือการรวมกันของอิมพีแดนซ์ เอาต์พุตสูง ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน และตัวต้านทานแบบกริด ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่สูงผ่าน หากการเชื่อมต่อระหว่างกันทำจากสายเคเบิลยาว (เช่น กีตาร์กับอินพุตแอมป์) อิมพีแดน ซ์ ของแหล่งสัญญาณสูงที่มีความจุของสายเคเบิลสูงจะทำหน้าที่เป็นตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำ

ส่วนประกอบระดับพรีเมียมสมัยใหม่ทำให้ง่ายต่อการผลิตแอมพลิฟายเออร์ที่แบนราบเหนือย่านเสียง โดยมีการลดทอนน้อยกว่า 3 dB ที่ 6 Hz และ 70 kHz ซึ่งอยู่นอกช่วงเสียง

ข้อเสนอแนะเชิงลบ

เพาเวอร์แอมป์หลอดทั่วไป (ไม่ใช่ OTL) ไม่สามารถใช้ เสียงป้อนกลับเชิงลบ (NFB) ได้มากเท่าแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ เนื่องจากการเลื่อนเฟสขนาดใหญ่ที่เกิดจากหม้อแปลงเอาท์พุตและเกนสเตจที่ต่ำกว่า แม้ว่าการไม่มี NFB จะเพิ่มความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกอย่างมาก แต่ก็หลีกเลี่ยงความไม่เสถียร ตลอดจนอัตราการฆ่าและข้อจำกัดแบนด์วิธที่กำหนดโดยการชดเชยขั้วเด่นในแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของการใช้การป้อนกลับต่ำจะใช้เฉพาะกับวงจรที่มีปัญหาเรื่องการเลื่อนเฟสมากเท่านั้น (เช่น เพาเวอร์แอมป์) ในขั้นตอนปรีแอมพลิฟายเออร์ สามารถใช้ข้อเสนอแนะเชิงลบจำนวนมากได้อย่างง่ายดาย การออกแบบดังกล่าวพบได้ทั่วไปจากแอพพลิเคชั่นที่ใช้ท่อหลายตัวโดยมุ่งเป้าไปที่ความเที่ยงตรงที่สูงขึ้น

ในทางกลับกัน การชดเชยขั้วที่โดดเด่นในแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์จะได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ: สามารถใช้ได้มากเท่าที่จำเป็นเพื่อประนีประนอมที่ดีสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด

ผลของการชดเชยขั้วที่โดดเด่นคืออัตราขยายจะลดลงที่ความถี่ที่สูงขึ้น มี NFB น้อยลงเรื่อยๆ ที่ความถี่สูง เนื่องจากอัตราขยายของลูปลดลง

ในเครื่องขยายสัญญาณเสียง ข้อจำกัดของแบนด์วิธที่เกิดจากการชดเชยยังคงอยู่ไกลเกินกว่าช่วงความถี่เสียง และสามารถกำหนดค่าข้อจำกัดของอัตราสลูว์เพื่อให้สามารถสร้างสัญญาณแอมพลิจูดเต็ม 20 kHz ได้โดยที่สัญญาณไม่พบกับความผิดเพี้ยนของอัตราสลิว ซึ่งไม่จำเป็นแม้แต่น้อย สำหรับการผลิตซ้ำวัสดุเสียงจริง

พาวเวอร์ซัพพลาย

แอมพลิฟายเออร์หลอดในยุคแรก ๆ มีพาวเวอร์ซัพพลายที่ใช้หลอดเรกติไฟเออร์ อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้รับการควบคุม ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติที่ยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้ในการออกแบบเครื่องขยายสัญญาณทรานซิสเตอร์ แหล่งจ่าย แอโนดทั่วไปคือวงจรเรียงกระแสอาจเป็นครึ่งคลื่น โช้ก ( ตัวเหนี่ยวนำ ) และตัวเก็บประจุตัวกรอง เมื่อแอมพลิฟายเออร์หลอดทำงานที่ระดับเสียงสูง เนื่องจากอิมพีแดนซ์สูงของหลอดเรคติไฟเออร์ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟจะลดลงเมื่อแอมพลิฟายเออร์ดึงกระแสมากขึ้น (สมมติว่าคลาส AB) กำลังขับลดลงและทำให้เกิดการมอดูเลตสัญญาณ เอฟเฟกต์การจุ่มเรียกว่า "sag" การแซกอาจเป็นเอฟเฟกต์ที่น่าพอใจสำหรับนักกีตาร์ไฟฟ้าบางคนเมื่อเทียบกับการตัดแบบฮาร์ด เมื่อโหลดหรือเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์เพิ่มแรงดันไฟฟ้าตก นี้จะเพิ่มความเพี้ยนของสัญญาณขาออก บางครั้งเอฟเฟ็กต์ที่ลดลงนี้เหมาะสำหรับการขยายเสียงของกีตาร์

แชสซีแอมพลิฟายเออร์กีตาร์คลาส A แบบปลายเดี่ยว Blackheart 5 W พร้อมตัวเรียงกระแสวาล์ว GZ34 ติดตั้งเพิ่มเติม

การออกแบบเครื่องขยายเสียงหลอดสำหรับเครื่องดนตรีบางรุ่นใช้วงจรเรียง กระแสหลอดสุญญากาศ แทนไดโอดซิลิคอน และบางการออกแบบมีตัวเลือกวงจรเรียงกระแสทั้งสองแบบผ่านสวิตช์ เครื่องขยายเสียงดังกล่าวเปิดตัวในปี 1989 โดย Mesa/Boogie เรียกว่า "Dual Rectifier" และการสลับวงจรเรียงกระแสเป็นเรื่องของสิทธิบัตร [31]

ด้วยความต้านทานที่เพิ่มขึ้นในอนุกรมกับแหล่งจ่ายไฟแรงดันสูง วงจรเรียงกระแสแบบซิลิกอนสามารถจำลองแรงดันตกของวงจรเรียงกระแสแบบหลอดได้ สามารถเปลี่ยนความต้านทานได้เมื่อต้องการ [32]

แอมป์กีต้าร์ไฟฟ้ามักใช้ แอมป์คลาส AB 1 ในระดับคลาส A กระแสเฉลี่ยที่ดึงจากแหล่งจ่ายจะคงที่ตามระดับสัญญาณ ดังนั้นจึงไม่ทำให้สายจ่ายลดลงจนกว่าจะถึงจุดตัด เอฟเฟกต์เสียงอื่นๆ ที่เกิดจากการใช้หลอดเรกติไฟเออร์กับแอมพลิฟายเออร์คลาสนี้ไม่น่าเป็นไปได้

หลอดเรกติไฟเออร์ต้องใช้เวลาอุ่นเครื่องก่อนที่จะจ่ายแรงดัน B+/HT ซึ่งแตกต่างจากของที่เทียบเท่าโซลิดสเตต การหน่วงเวลานี้สามารถป้องกันหลอดสุญญากาศที่จ่ายให้กับวงจรเรียงกระแสจากความเสียหายของแคโทดเนื่องจากการใช้แรงดัน B+/HT ก่อนที่หลอดจะมีอุณหภูมิการทำงานที่ถูกต้องโดยเครื่องทำความร้อนในตัวของหลอด [33]

คลาส เอ

ข้อดีของแอมพลิฟายเออร์คลาส A ทั้งหมด คือการไม่มีความผิดเพี้ยนของครอสโอเวอร์ การบิดเบือนของครอสโอเวอร์นี้พบว่าน่ารำคาญเป็นพิเศษหลังจากที่แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์คลาส B และคลาส ABทรานซิสเตอร์ซิลิกอนออกสู่ตลาดผู้บริโภค การออกแบบที่ใช้เจอร์เมเนียมก่อนหน้านี้ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าในการเปิดที่ต่ำกว่ามากของเทคโนโลยีนี้ และเส้นโค้งการตอบสนองที่ไม่ใช่เชิงเส้นของอุปกรณ์ไม่ได้แสดงความผิดเพี้ยนแบบครอสโอเวอร์จำนวนมาก แม้ว่าการบิดเบือนของเสียงแบบครอสโอเวอร์จะทำให้หูเมื่อยล้ามากและสามารถรับรู้ได้ในการทดสอบการฟัง แต่ก็แทบจะมองไม่เห็น (จนกว่าจะมีการมองหา) ใน การวัด ความเพี้ยนของฮาร์มอนิกทั้งหมด (THD) แบบดั้งเดิมในยุคนั้น [34]ควรสังเกตว่าการอ้างอิงนี้ค่อนข้างน่าขันเนื่องจากวันที่ตีพิมพ์ในปี 1952 ด้วยเหตุนี้ จึงหมายถึงการบิดเบือน "ความเมื่อยล้าของหู" ที่พบได้ทั่วไปในการออกแบบประเภทท่อที่มีอยู่ แอมพลิฟายเออร์ไฮไฟทรานซิสเตอร์ต้นแบบเครื่องแรกของโลกไม่ปรากฏจนกระทั่งปี 1955 [35]

เครื่องขยายเสียงแบบพุช-พุล

แอมพลิฟายเออร์ แบบพุช-พุลคลาส A ทำให้เกิดการบิดเบือนต่ำสำหรับระดับ เสียงป้อนกลับที่กำหนดและยังยกเลิกฟลักซ์ในแกนหม้อแปลงดังนั้นโทโพโลยีนี้จึงมักถูกมองว่าเป็นสุดยอดของผู้ที่ชื่นชอบเสียง HIFI และนักสร้างแบบทำเอง แนวทางวิศวกรรมสำหรับเครื่องขยายเสียงไฮไฟแบบหลอดสำหรับใช้กับลำโพง ทั่วไป กำลังขับสูงสุด 15 วัตต์สามารถทำได้แม้กับหลอดแบบคลาสสิก เช่น 2A3 [36]หรือ 18 วัตต์จากประเภท 45 เพนโทดคลาสสิก เช่น EL34 และ KT88 สามารถส่งออกได้มากถึง 60 และ 100 วัตต์ตามลำดับ ประเภทพิเศษเช่น V1505 สามารถใช้ในการออกแบบที่มีพิกัดสูงถึง 1100 วัตต์ ดู "แนวทางการออกแบบเครื่องขยายเสียงความถี่เสียง" ชุดของการออกแบบอ้างอิงที่เผยแพร่ครั้งแรกโดย GEC

แอมพลิไฟเออร์ไตรโอดปลายเดี่ยว (SET)

เครื่องขยายเสียง SET แสดงการวัดความผิดเพี้ยนต่ำด้วยโหลดตัวต้านทาน มีกำลังขับต่ำ ไม่มีประสิทธิภาพ มีปัจจัยหน่วง ต่ำ และความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกที่วัดได้สูง แต่พวกมันทำงานได้ดีกว่าในการตอบสนองไดนามิกและอิมพัลส์

ไตรโอดแม้จะเป็นอุปกรณ์ขยายสัญญาณที่เก่าแก่ที่สุด แต่ยังสามารถ (ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่เป็นปัญหา) มีลักษณะการถ่ายโอนแบบไม่มีการป้อนกลับเชิงเส้นมากกว่าอุปกรณ์ขั้นสูง เช่น บีมเทโทรดและเพนโทด

แอมพลิฟายเออร์ทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงคลาส ส่วนประกอบ หรือโทโพโลยี มีการวัดความผิดเพี้ยน การบิดเบือน ฮาร์มอนิกส่วนใหญ่นี้เป็นรูปแบบเฉพาะของชุดฮาร์มอนิกที่เรียบง่ายและสลายตัวแบบจำเจ ซึ่งถูกครอบงำด้วยฮาร์มอนิกที่สองในระดับปานกลาง ผลลัพธ์ที่ได้ก็เหมือนการเพิ่มโทนเสียงเดียวกันหนึ่งอ็อกเทฟสูงกว่าในกรณีของฮาร์โมนิกอันดับสอง และหนึ่งอ็อกเทฟบวกหนึ่งในห้าสำหรับฮาร์มอนิกอันดับสาม โทนเสียงฮาร์มอนิกที่เพิ่มเข้ามาจะมีแอมพลิจูดต่ำกว่าที่ประมาณ 1–5% หรือน้อยกว่าในแอมป์ที่ไม่มีฟีดแบ็กที่กำลังเต็ม และลดลงอย่างรวดเร็วที่ระดับเอาต์พุตที่ต่ำลง สมมุติฐาน ความเพี้ยนของฮาร์มอนิกที่สองของเพาเวอร์แอมป์แบบ single-end อาจลดความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกที่คล้ายคลึงกันในลำโพงตัวขับเดียว หากความเพี้ยนของฮาร์มอนิกเท่ากันและแอมพลิฟายเออร์เชื่อมต่อกับลำโพง ดังนั้นการบิดเบือนฮาร์มอนิกจะทำให้กันและกันเป็นกลาง [37] [38] [39]

โดยปกติแล้ว SET จะผลิตได้ประมาณ 2  วัตต์ (W) สำหรับแอมป์หลอด 2A3 ถึง 8 วัตต์สำหรับ 300B จนถึงสูงสุดในทางปฏิบัติที่ 40 วัตต์สำหรับแอมป์หลอด 805 ระดับแรงดันเสียงที่ได้จะขึ้นอยู่กับความไวของลำโพง ขนาดและเสียงของห้อง รวมถึงกำลังขับของเครื่องขยายเสียง กำลังไฟต่ำทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นปรีแอมป์ แอมป์ SET มีการใช้พลังงานอย่างน้อย 8 เท่าของพลังงานสเตอริโอที่ระบุ ตัวอย่างเช่น SET สเตอริโอ 10 W ใช้ขั้นต่ำ 80 W และโดยทั่วไปคือ 100 W

แอมพลิฟายเออร์ pentode และ tetrode แบบปลายเดี่ยว

คุณสมบัติพิเศษระหว่าง tetrodes และ pentodes คือความเป็นไปได้ที่จะได้รับ การดำเนินการโหลด แบบเชิงเส้นหรือแบบกระจายด้วยหม้อแปลงเอาต์พุตที่เหมาะสม ในทางปฏิบัติ นอกเหนือจากการโหลดเทอร์มินอลแบบเพลทแล้ว การโหลดแบบกระจาย (ซึ่งวงจรอุลตร้าลิเนียร์เป็นรูปแบบเฉพาะ) จะกระจายโหลดไปยังแคโทดและเทอร์มินอลสกรีนของท่อด้วย การเชื่อมต่อแบบ Ultra-linear และการโหลดแบบกระจายเป็นทั้งวิธีการป้อนกลับเชิงลบที่สำคัญ ซึ่งช่วยให้ความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกน้อยลงพร้อมกับลักษณะอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการป้อนกลับเชิงลบ โทโพโลยีเชิงเส้นตรงส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับวงจรเครื่องขยายเสียงจากการวิจัยของ D. Hafler และ H. Keroes แห่งชื่อเสียงของ Dynaco การโหลดแบบกระจาย (โดยทั่วไปและในรูปแบบต่างๆ) ได้รับการว่าจ้างจาก McIntosh และ Audio Research

คลาส AB

การออกแบบแอมพลิฟายเออร์ Hi-fiเชิงพาณิชย์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ มีการใช้ โทโพโลยีคลาส ABจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้(โดยมีความสามารถคลาส A ระดับต่ำที่บริสุทธิ์มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับกระแสไบแอสยืนที่ใช้) เพื่อมอบพลังและประสิทธิภาพที่ มากขึ้น โดยทั่วไปแล้ว 12–25 วัตต์ขึ้นไป การออกแบบร่วม สมัย มักจะมี ข้อเสนอแนะเชิงลบอย่างน้อย อย่างไรก็ตาม โทโพโลยีคลาส D (ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าคลาส B อย่างมาก) ถูกนำมาใช้มากขึ้นและบ่อยขึ้นโดยที่การออกแบบแบบดั้งเดิมจะใช้คลาส AB เนื่องจากมีข้อได้เปรียบทั้งในด้านน้ำหนักและประสิทธิภาพ

โทโพโลยีแบบพุช-พูลของคลาส AB แทบจะถูกใช้ในระดับสากลในแอมป์หลอดสำหรับการใช้งานกีตาร์ไฟฟ้าที่ให้กำลังขับมากกว่า 10 วัตต์

การบิดเบือนโดยเจตนา

เสียงหลอดจากเครื่องขยายทรานซิสเตอร์

ลักษณะเฉพาะบางประการของเสียงหลอด เช่นรูปคลื่นบนโอเวอร์ไดรฟ์ นั้นสร้างได้โดยตรงในวงจรทรานซิสเตอร์หรือตัวกรองดิจิตอล เพื่อการจำลองที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น วิศวกรประสบความสำเร็จในการพัฒนาแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ที่ให้คุณภาพเสียงใกล้เคียงกับเสียงหลอด โดยปกติจะเกี่ยวข้องกับการใช้โทโพโลยีของวงจรคล้ายกับที่ใช้ในเครื่องขยายเสียงหลอด

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยได้แนะนำวิธีการฉีดฮาร์มอนิกแบบอสมมาตร (ACHI) เพื่อจำลองเสียงของหลอดด้วยทรานซิสเตอร์ [40]

การใช้ส่วนประกอบแบบพาสซีฟ ที่ทันสมัย ​​และแหล่งสัญญาณที่ทันสมัย ​​ไม่ว่าจะเป็นลำโพงดิจิตอลหรืออะนาล็อก และลำโพงแถบความถี่กว้างเป็นไปได้ที่จะมีเครื่องขยายเสียงหลอดที่มีแบนด์วิดธ์กว้างในลักษณะเฉพาะของเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์สมัยใหม่ รวมถึงการใช้วงจรพุช-พูล คลาส AB และเสียงป้อนกลับ ผู้ที่ชื่นชอบบางอย่าง เช่นNelson Passได้สร้างแอมพลิฟายเออร์โดยใช้ทรานซิสเตอร์และมอสเฟตที่ทำงานในคลาส A รวมถึงซิงเกิลเอนด์ และมักมี "เสียงหลอด" [41]

เครื่องขยายเสียงแบบไฮบริด

หลอดมักถูกใช้เพื่อถ่ายทอดคุณลักษณะที่หลายคนเห็นว่าน่าฟังสำหรับแอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตต เช่นการใช้Nuvistors ซึ่งเป็นหลอดไตรโอดขนาดเล็กของ Musical Fidelityเพื่อควบคุมทรานซิสเตอร์สองขั้วขนาดใหญ่ในเพาเวอร์แอมป์NuVista 300 ในอเมริกา Moscode และ Studio Electric ใช้วิธีนี้ แต่ใช้ทรานซิสเตอร์ MOSFET สำหรับพลังงาน แทนที่จะเป็นไบโพลาร์ Pathos บริษัทสัญชาติอิตาลีได้พัฒนาแอมพลิฟายเออร์ไฮบริดทั้งสาย

เพื่อแสดงให้เห็นถึงแง่มุมหนึ่งของเอฟเฟกต์นี้ เราอาจใช้หลอดไฟในวงจรป้อนกลับของวงจร Infinite Gain Multiple Feedback (IGMF) การตอบสนองที่ช้าของความต้านทานของหลอดไฟ (ซึ่งแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ) จึงสามารถนำมาใช้เพื่อควบคุมเสียงและบรรลุ "การจำกัดที่นุ่มนวล" ของเอาต์พุตที่เหมือนหลอด แม้ว่าลักษณะอื่นๆ ของ "เสียงหลอด" จะไม่ซ้ำกัน ในแบบฝึกหัดนี้

Triodes ที่ให้ความร้อนโดยตรง

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. แวน เดอร์ วีน, M. (2005). ระบบสากลและหม้อแปลงเอาท์พุทสำหรับเครื่องขยายสัญญาณวาล์ว (PDF) . การประชุม AES ครั้งที่ 118 เมืองบาร์เซโลนา ประเทศสเปน
  2. ^ คาร์, โจเซฟ เจ. (1996) [1996]. "6-7 เพาเวอร์แอมป์". การประยุกต์ใช้ Linear IC: คู่มือของนักออกแบบ นิวส์ หน้า 201. ไอบีเอ็น 0-7506-3370-0. มันเป็นความผิดเพี้ยนแบบครอสโอเวอร์ที่เป็นรากเหง้าของสิ่งที่เรียกว่า 'เสียงทรานซิสเตอร์' ที่ถูกใส่เข้าไปในอุปกรณ์โซลิดสเตตที่มีความเที่ยงตรงสูงในยุคแรกๆ การจัดเรียงอคติใช้เพื่อเอาชนะความผิดเพี้ยนของครอสโอเวอร์
  3. ^ ตนเอง ดักลาส (2556) "10. การบิดเบือนสเตจเอาต์พุต". การออกแบบเครื่องขยายสัญญาณเสียง (ฉบับที่ 6) กดโฟกัส หน้า 270. ไอเอสบีเอ็น 978-0-240-52613-3. ผิดปกติ มีบางอย่างที่สอดคล้องกันว่าการผิดเพี้ยนของเสียงแบบครอสโอเวอร์มีส่วนทำให้เกิดเสียงที่เรียกว่า 'เสียงทรานซิสเตอร์' ในช่วงปี 1960
  4. ร็อกเวลล์, เคน (2021-02-28). "ทำไมหลอดเสียงดีกว่า" . KenRockwell.com . สืบค้นเมื่อ2022-01-05 แอมพลิฟายเออร์แบบหลอดให้เสียงที่ดีกว่าเนื่องจากเสียงที่ไพเราะเสนาะหูซึ่งเพิ่มเข้าไปในเพลง รวมถึงเหตุผลอื่นๆ อีกมากมายที่ฉันจะกล่าวถึงด้านล่างนี้
  5. ^ สาขา, จอห์น (2550). "การบริโภคหลังสมัยใหม่และไมโครคัลเจอร์เสียงที่มีความเที่ยงตรงสูง" การวิจัยพฤติกรรมผู้บริโภค . 11 : 79–99. ดอย : 10.1016/S0885-2111(06)11004-2 . ไอเอสบีเอ็น 978-0-7623-1446-1.(พบในBranch, John D. (2007-05-23)) "Postmodern Consumption and the High-Fidelity Audio Microculture" ใน Russell Belk; Russell Belk Jr.; John Sherry (eds.) Consumer Culture Theory, Volume 11 (การวิจัยพฤติกรรมผู้บริโภค) (1 ed.) JAI Press. pp. 79–99. ISBN 978-0-7623-1446-1.)
  6. อรรถ ฟลีเกลอร์, ริทชี่; ไอชี, จอน เอฟ. (1993). แอมป์! อีกครึ่งหนึ่งของ Rock 'n' Roll ฮัล ลี โอนาร์ด คอร์ปอเรชั่น ไอเอสบีเอ็น 9780793524112.
  7. ตัวอย่างเช่น Robert Walser Running with the Devil: power, sex, and madness in heavy metal music , Wesleyan University Press, 1993 ISBN 0-8195-6260-2 หน้า 43-44 กล่าวถึง "เสียงหลอด" ที่หาโดย Eddie Van Halen 
  8. ^ สั้นกว่า DEL (เมษายน 2493) "อิทธิพลของผลิตภัณฑ์สั่งซื้อสูงในการบิดเบือนที่ไม่ใช่เชิงเส้น". วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ . ลอนดอน สหราชอาณาจักร 22 (266): 152–153. ฮาร์มอนิกลำดับสูงนั้นน่ารังเกียจมากกว่าเสียงต่ำเป็นที่รับรู้กันมานานแล้ว...
  9. เกดเดส เอิร์ล อาร์; ลี, ลิเดีย ดับเบิลยู. (ตุลาคม 2546). การรับรู้การได้ยินของการบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้น (PDF) . อนุสัญญา AES 115th นิวยอร์ก, นิวยอร์ก: สมาคมวิศวกรรมเสียง
  10. ฮาวเวิร์ด, คีธ (กันยายน 2548). "น้ำหนักขึ้น" (PDF) . ผู้ ผลิตสื่อมัลติมีเดีย ปีเตอร์โบโร, นิวแฮมป์เชียร์: นักเล่นเสียงสมัครเล่น: 7–11. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2005-12-21
  11. ^ A First Course in Electronics, หน้า 414-416. Anwar A. Khan และ Kanchan K. Dey
  12. ^ ถามหมอ: Tube vs. Solid-State Harmonics —Universal Audio Webzine
  13. ^ ปริมาณเพิ่มขึ้นในการอภิปราย amp —Electronic Engineering Times
  14. ^ W. Bussey & R. Haigler (1981) หลอดกับทรานซิสเตอร์ในแอมป์กีต้าร์ไฟฟ้า การประชุมนานาชาติ IEEE เรื่องการประมวลผลเสียง เสียงพูด และสัญญาณ หน้า เล่มที่ 6 หน้า 800–803.
  15. อรรถเป็น แฮมม์ รัสเซลล์โอ. (พฤษภาคม 2516) "หลอดกับทรานซิสเตอร์ - มีความแตกต่างในการได้ยินหรือไม่" . วารสารสมาคมวิศวกรรมเสียง . 21 (4): 267–273. อย่างไรก็ตาม เอกสารนี้ชี้ให้เห็นว่าแอมพลิฟายเออร์มักจะโอเวอร์โหลดอย่างรุนแรงจากสัญญาณชั่วคราว ( THD 30%) ภายใต้เงื่อนไขนี้ มีความแตกต่างที่สำคัญในองค์ประกอบความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกของสัญญาณขยาย โดยหลอด ทรานซิสเตอร์ และแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงานจะแยกออกเป็นกลุ่มที่แตกต่างกัน
  16. มิวส์เบอร์เกอร์, วอลเตอร์ (ตุลาคม 2542). "4 ความเพี้ยนของครอสโอเวอร์ในคลาส B" (PDF) . โทโพโลยีของแอมพลิฟายเออร์กำลังใหม่โดยไม่มีการบิดเบือนครอสโอเวอร์ (วิทยานิพนธ์ D.Tech) กราซ ออสเตรีย: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีกราซ หน้า 27. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ2007-11-2020 สืบค้นเมื่อ2011-03-18 . ความผิดเพี้ยนของเสียงครอสส์โอเวอร์สร้างฮาร์โมนิกลำดับสูงที่ไม่น่าพอใจโดยมีโอกาสเพิ่มขึ้นเป็นเปอร์เซ็นต์เมื่อระดับสัญญาณลดลง และไม่เป็นที่พอใจสำหรับผู้ฟังมากกว่าความผิดเพี้ยนที่เกิดจากลักษณะโค้งที่ราบรื่น แม้ว่าจะมี THD เท่ากันก็ตาม ดังนั้นจึงเป็นที่พึงปรารถนาที่จะลดการบิดเบือนของครอสโอเวอร์ให้เหลือน้อยที่สุด
  17. ^ ผ่าน เนลสัน (2551) "เสียง การบิดเบือน และเสียงตอบรับ" . พาสดี . การบิดเบือนฮาร์มอนิกและเสียง สืบค้นเมื่อ 12 ตุลาคม 2556 . เส้นกราฟการถ่ายโอนที่ราบรื่นของแอมพลิฟายเออร์คลาส A มีลักษณะพิเศษแบบโมโนโทนิก กล่าวคือความผิดเพี้ยนจะลดลงเมื่อเอาต์พุตลดลง
  18. ^ Tubes vs Transformers: การสำรวจลึกลับของท่อ, Transformers, โทนเสียงและวิชชา
  19. อาร์เอส แบ็บส์; DHW บัสบี้; ป.ล. ดัลลอสโซ ; ค. ฮาร์ดคาสเซิล; เจซี ลาแธม ; ดับบลิว. เฟอร์กูสัน (1959). "แอมพลิฟายเออร์สเตอริโอสามวาล์ว" Mullard Tube Circuits สำหรับเครื่องขยายสัญญาณเสียง (ฉบับที่ 2) Peterborough, New Hampshire: สื่อมวลชนเสียงสมัครเล่น หน้า 123. ไอเอสบีเอ็น 1-882580-03-6.
  20. ^ Sony Corporation 1999 เครื่องเล่นซีดี Sony CDP-XB930 คู่มือการใช้งาน (1). ข้อมูลจำเพาะ หน้า 20
  21. ^ คู่มือบริการ CDP-XB930/XB930E (PDF ) ญี่ปุ่น: โซนี่ คอร์ปอเรชั่น 2542. น. 1.
  22. ^ คู่มือผู้ใช้เครื่องขยายสัญญาณเสียงสเตอริโอ Rotel RA-935BX MN10002975-อ. หน้า 4
  23. มิลส์, พอล จีแอล; Hawksford, MOJ (มีนาคม 2532) "การลดความผิดเพี้ยนในระบบลำโพงแบบ Moving-Coil โดยใช้เทคโนโลยี Current-Drive" วารสารสมาคมวิศวกรรมเสียง . มหาวิทยาลัย Essex, Wivenhoe Park, Colchester, Essex, CO4 3SQ, สหราชอาณาจักร 37 (3): 129–148.
  24. Meriläinen, Esa (กุมภาพันธ์ 2010). "5.7 ความลับของแอมป์หลอด". การขับกระแสของลำโพง สร้างพื้นที่ หน้า 111–112. ไอเอสบีเอ็น 978-1-4505-4400-9. อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดพบได้ในอิมพีแดนซ์เอาต์พุต อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 0.1 Ω ซึ่งหมายถึงการป้อนแรงดันไฟฟ้าบริสุทธิ์สำหรับลำโพง ในแอมพลิฟายเออร์หลอด ในทางกลับกัน อิมพีแดนซ์เอาต์พุตจะแตกต่างกันไปค่อนข้างมาก ตั้งแต่หนึ่งในสิบของโอห์มถึงมากกว่าห้าโอห์ม (เมื่อโหลด 8 โอห์ม) อิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดแม้แต่สองสามโอห์มก็สามารถทำให้กระแส EMF ของลำโพงอ่อนลงเพื่อให้สังเกตเอฟเฟกต์ได้ และเมื่อมีค่าเกิน 5 Ω ลำโพงอาจทำงานที่บางความถี่แม้จะใช้กระแสครึ่งหนึ่ง
  25. ^ "The Caged Frog -- แอมพลิฟายเออร์ทรานสคอนดักแตนซ์ที่ใช้ Pentode สำหรับหูฟัง " ecp.cc. 22 สิงหาคม 2553 . สืบค้นเมื่อ 14 ตุลาคม 2555 . แต่ในขณะที่ฉันกำลังจะถอดชิ้นส่วนและนำชิ้นส่วนต่างๆ ออกไป ฉันสงสัยว่าเสียงของวงจรจะเป็นอย่างไรหากไม่มีเสียงตอบรับใดๆ นั่นคือเพียงเพนโทดที่มีโหลดของหม้อแปลง ฉันคิดว่ามันจะต้องแย่แน่ๆ ฉันเลยไม่ได้เตรียมตัวสำหรับสิ่งที่ฉันได้ยิน ซึ่งมันเกือบจะเป็นเสียงแห่งความสุข จากหมายเหตุหนึ่ง นี่เป็นสิ่งที่พิเศษ ปรากฎว่าฉันสร้างแอมป์ทรานส์คอนดักแตนซ์โดยบังเอิญไม่มากก็น้อย
  26. ^ Self, Douglas (2002) [พิมพ์ครั้งแรก 1996]. "แดมปิ้งแฟกเตอร์". คู่มือการออกแบบเครื่องขยายสัญญาณเสียง (ฉบับที่ 3) นิวส์ หน้า 25. ไอเอสบีเอ็น 0-7506-56360. เครื่องขยายสัญญาณเสียง มีข้อยกเว้นพิเศษบางประการ แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าโดยประมาณที่สมบูรณ์แบบ กล่าวคือ พวกเขาต้องการอิมพีแดนซ์เอาต์พุตเป็นศูนย์ทั่วทั้งแถบเสียง
  27. อรรถ สมิธ, ปีเตอร์ เจย์; คอร์เดลล์, บ็อบ (2548). "The Amplifier Guru พูด: Bob Cordell" (PDF) . จิปิฮอร์น. หากไม่ได้ให้คำตอบที่เป็นจุดอ่อนที่สุดมาตรฐาน แอมป์มีความสำคัญอย่างไรในฐานะส่วนประกอบ . สืบค้นเมื่อ 11 ตุลาคม 2556 . งานของเครื่องขยายเสียงนั้นง่ายมาก จะต้องคูณแรงดันสัญญาณขาเข้าด้วยปัจจัยประมาณ 20 และส่งสัญญาณจำลองที่สมบูรณ์แบบไปยังลำโพงโดยไม่ขึ้นกับอิมพีแดนซ์ที่ลำโพงนำเสนอ
  28. ^ Hamm, Russell O. "หลอดกับทรานซิสเตอร์ – มีความแตกต่างในการได้ยินหรือไม่" . แอ มพลิฟายเออร์ของ Milbert สืบค้นเมื่อ19 กรกฎาคม 2552 .
  29. Mintz, R. Steven (ตุลาคม 2516). "ความคิดเห็นเกี่ยวกับ 'หลอดกับทรานซิสเตอร์ - มีความแตกต่างในการได้ยินหรือไม่'" . Journal of the Audio Engineering Society . 21 (8): 651.
  30. อรรถa b Monteith ด ไวต์โอ"ทรานซิสเตอร์สามารถเสียงดีกว่าหลอด" (PDF) เจ ออดิโอ อิง ซอค . สมาคมวิศวกรรมเสียง
  31. ^ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 5168438: แหล่งจ่ายไฟวงจรเรียงกระแสแบบคู่ที่เลือกได้สำหรับเครื่องขยายเสียงดนตรี
  32. ^ "สำเนาที่เก็บถาวร" (PDF) . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ2013-11-08 สืบค้นเมื่อ2014-01-11 {{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  33. ^ Langford-Smith, F. Radiotron Designer's Handbook ฉบับที่ 4 พ.ศ. 2495 หน้า 3
  34. ^ แลงฟอร์ด-สมิธ เอฟ. (1952). "14 ความเที่ยงตรงและการบิดเบือน" (PDF) . คู่มือนักออกแบบ Radiotron (ฉบับที่ 4) ซิดนีย์ ออสเตรเลีย: Wireless Press. หน้า 610 สัญญาณรบกวนอย่างหนึ่งที่อาจดึงมาได้อย่างมีเหตุผลก็คือ รอยหักงอที่คมชัดในเส้นโค้งความเป็นเส้นตรง ซึ่งมักจะเกิดขึ้นในเครื่องขยายเสียงคลาส AB 1หรือ AB 2มีผลทางอัตวิสัยที่รุนแรงกว่าที่ระบุไว้โดยวิธีมาตรฐานใดๆ ของ การวัดการบิดเบือน – ไม่ว่าจะเป็นการบิดเบือนฮาร์มอนิกทั้งหมด ปัจจัยการบิดเบือนแบบถ่วงน้ำหนักแบบธรรมดา หรือรูปแบบมาตรฐานของการทดสอบการมอดูเลต
  35. ^ "มือแรก: ระบบ Hi-Fi ทรานซิสเตอร์ตัวแรกของโลก - Wiki ประวัติวิศวกรรมและเทคโนโลยี " 12 มกราคม 2558.
  36. ^ หน้าเสียง DIY ของ Pete Millett ข้อมูลท่อ เพาเวอร์ไทรโอด RCA 2A3
  37. เดอ ลิมา, เอดูอาร์โด (2005). "ทำไมต้องเป็นแอมป์หลอดปลายเดี่ยว ถึงพฤติกรรมการบิดเบือนระหว่างแอมป์ SE กับลำโพง" . ออดิโอแพ็กซ์ เก็บจากต้นฉบับเมื่อ 2007-08-15.
  38. เดอ ลิมา, เอดูอาร์โด (2005). "ทำไมต้องเป็นแอมพลิฟายเออร์หลอดปลายเดี่ยว เกี่ยวกับพฤติกรรมการบิดเบือนระหว่างแอมพลิฟายเออร์ SE และลำโพง" ( PDF) สืบค้นเมื่อ2016-03-15 .
  39. ^ การบิดเบือนของระบบ เก็บถาวรเมื่อ 2008-03-18 ที่ Wayback Machine , Gerrit Boers
  40. Li, Jerry (2019), "Using Transistors to Emulate Tube Sound Quality Based on Asymmetric Cycle Harmonic Injection Method" , 2019 IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE), โอซาก้า, ญี่ปุ่น, 2019, หน้า 752-753
  41. โอลเชอร์, ดิ๊ก (กรกฎาคม 2544). "เพาเวอร์แอมป์ Volksamp Aleph 30 SE (รีวิวสินค้า)" . เพลิดเพลินกับ Music.com วรรคที่ 5 มันเชื่อมช่องว่างระหว่างเสียงโซลิดสเตตและเสียงหลอดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผสมผสานคุณสมบัติของหลอดและทรานซิสเตอร์เข้าด้วยกันเป็นเสียงดนตรีที่น่าพึงพอใจ

อ้างอิง