Не работает ламповый усилитель звука

Как работают ламповые усилители, или Особенности теплого звука

Классы усиления — вполне логичный и понятный способ отличить одну типовую схему от другой. Однако, применительно к ламповой схемотехнике такого подхода оказалось недостаточно. В зависимости от типа, лампы способны работать в различных режимах, которые при этом одинаково применимы в усилителях разных классов. Этот факт кратно увеличивает количество возможных сочетаний, не говоря уже о том, что режимы работы ламп можно модифицировать, комбинировать и объединять. Столь глубоко в схемотехнику мы, конечно, погружаться не будем, но постараемся разобраться в базовых понятиях.

История

Радиолампы, как и другие электронные компоненты, имеют богатую историю, в ходе которой произошла заметная эволюция. Началось все в нулевых годах прошлого века, а закатом ламповой эры можно считать шестидесятые годы, когда свет увидела последняя фундаментальная разработка — миниатюрные радиолампы нувисторы, а транзисторы уже начали активно завоевывать рынок. Но из всей истории нас интересуют лишь ключевые этапы, когда были созданы основные типы радиоламп и разработаны основные схемы их включения.

Первый в мире триод изобретателя Ли де Фореста, 1908 год

Первой разновидностью радиоламп, разработанной для создания усилителей, были триоды. Цифра 3 слышится в названии не случайно — именно столько активных выводов имеет триод. Принцип работы триода предельно прост. Между анодом и катодом лампы последовательно включаются источник питания и первичная обмотка выходного трансформатора (ко вторичной обмотке которого подключается акустика). Полезный сигнал подается на сетку лампы. При подаче напряжения в схему усилителя между катодом и анодом протекает поток электронов, а расположенная между ними сетка модулирует этот поток соответственно изменениям уровня входящего сигнала.

В ходе использования триодов в различных отраслях промышленности потребовалось улучшить их характеристики. Одной из таких характеристик была проходная емкость, величина которой ограничивала максимальную рабочую частоту лампы. В процессе решения этой проблемы появились тетроды — радиолампы, имеющие внутри не три, а четыре электрода. Четвертым стала экранирующая сетка, установленная между управляющей сеткой и анодом. Задачу повышения рабочей частоты это решало в полной мере, что вполне удовлетворило создателей технологии, разрабатывавших тетроды для того, чтобы радиостанции и радиоприемники работали в коротковолновом диапазоне, имеющим более высокие несущие частоты нежели средне- и длинноволновый.

Строение триода

С точки зрения качества воспроизведения звука тетрод не превзошел триод принципиально, поэтому другая группа ученых, озадаченная вопросами воспроизведения звуковых частот, усовершенствовала тетрод, используя, по сути, тот же подход — просто добавив в конструкцию лампы еще одну дополнительную сетку, располагающуюся между экранирующей сеткой и анодом. Это было необходимо для того, чтобы подавить динатронный эффект — обратную эмиссию электронов от анода к экранирующей сетке. Подключение дополнительной сетки к катоду препятствовало этому процессу, делая выходную характеристику лампы более линейной и повышая выходную мощность. Так появился новый тип ламп: пентод.

Принцип работы

Все вышеупомянутые типы ламп в том или ином виде нашли применение в аудиотехнике. При этом пытливые умы аудиоинженеров постоянно искали пути наиболее эффективного их использования. Довольно быстро они пришли к выводу, что место включения экранирующей сетки пентода в схему усилителя — это инструмент, с помощью которого можно принципиально изменить режим его работы. При подключении сетки к катоду мы имеем классический пентодный режим, если же переключить сетку на анод — пентод начинает работать в режиме триода. Это позволяет объединить два типа усилителя в одном с возможностью смены режима с помощью простого переключателя.

Так работает тетрод

Но и этим дело не ограничилось. В 1951 году американские инженеры Дэвид Хафлер и Харберт Керос предложили подключать сетку пентода совершенно иным способом: к промежуточным отводам первичной обмотки выходного трансформатора. Такое подключение является чем-то средним между чистым триодным и чистым пентодным включением, давая возможность комбинировать свойства обоих режимов.

Таким образом, с режимами ламп произошла та же история, что и с классами усиления, когда вслед за «чистыми» классами А и В появился комбинированный класс АВ, сочетающий сильные стороны двух предыдущих.

Обозначение разных типов ламп по ГОСТу

В том, что касается сочетания режимов работы ламп и классов усиления, они могут комбинироваться произвольным образом, что приводит к изрядной путанице и даже жарким спорам в рядах неофитов. Не добавляет ясности и тот факт, что разработчики ламповых усилителей в большинстве случаев указывают не класс усилителя, а принцип схемотехники: однотактный — SE (Single Ended) или двухтактный — PP (Push-Pull). В итоге, пентоды и тетроды нередко ассоциируют исключительно с классом АВ и двухтактной схемой в целом, а триод, напротив, считают синонимом класса А и сугубо однотактного включения. На самом же деле, ни что не препятствует переключить усилитель, работающий в классе А, в пентодный или ультралинейный режим, а на паре триодов можно собрать двухтактный усилитель, работающий в классе В или АВ.

Предпосылкой к неверным ассоциациям является частота использования тех или иных режимов в различных классах усиления. Триоды чаще используют в однотактных схемах и классе А. В свою очередь, пентоды и тетроды лучше подходят для работы в двухтактных схемах, хотя переключение их в триодный режим — реальная опция, встречающаяся на усилителях, работающих в классе АВ, и не имеющая ровным счетом никакого отношения к классу А.

Плюсы

Традиционный триодный режим работы лампы имеет как минимум одно значимое преимущество: способность работать без обратной связи. Пентодный режим имеет свои плюсы: большую линейность работы и возможность достигать более высокой мощности. Ультралинейный режим дает возможность отказаться от общей обратной связи и при этом сохранить мощность, близкую к пентодному включению. При этом триод при прочих равных обходит оба варианта по уровню собственного шума лампы.

Минусы

Слабые места одних режимов ламп вполне закономерно можно обнаружить там, где проявляются сильные места других. Триодный режим имеет меньший КПД и меньшую линейность, хуже переносит динамические нагрузки. Пентодный и ультралинейный режимы проигрывают по уровню шумов, к тому же на практике оказываются более зависимы от качества выходных трансформаторов. Пентодный усилитель невозможен без общей обратной связи, и она может понадобиться в некоторых вариантах ультралинейного режима.

Особенности

С точки зрения качества и характера звучания каждый тип ламп и каждый режим включения имеет свои особенности, настолько очевидные на слух, что даже ультралинейный режим, по факту, не стал золотой серединой. Триоды в чистом виде и триодное включение пентодов обеспечивают наиболее чистый и объемный звук до тех пор, пока дело не дойдет до энергичной музыки с быстрыми и значительными по амплитуде перепадами громкости. Иными словами — для спокойного джаза триоды подходят куда лучше, чем для прослушивания рока.

Пентодный и ультралинейный режимы, напротив, больше подходят для энергичной музыки, но в ряде случаев звучат недостаточно чисто, точно и детально. Особенно часто эти претензии относятся к пентодному режиму, а в целом характер звучания и пентодного, и ультралинейного режимов нередко сравнивают с транзисторными усилителями.

Практика

Ламповая схемотехника — дело тонкое, поэтому большинство производителей упражняются в совершенствовании какого-то одного сочетания режима работы ламп и класса усиления. Стремление разработчиков получать идеальный (согласно их представлениям) звук и следующий за этим отказ от любых альтернативных способов включения ламп вполне понятны, но при поиске испытуемого наша задача состояла как раз в обратном: иметь возможность сравнить один и тот же набор ламп как минимум в двух вариантах включения.

Это существенно сократило выбор кандидатов, однако, подходящий вариант был найден. Им стал Cayin CS-100A — аппарат, буквально созданный для разного рода экспериментов. Его конструкция допускает использование выходных ламп двух типов: тетродов KT88 и пентодов EL34. При этом есть возможность выбора между триодным и ультралинейным режимом с выходной мощностью 50 или 80 Вт на канал, соответственно. При этом схемотехника усилителя в обоих случаях двухтактная, и работает он в классе АВ.

Кроме прочего, Cayin CS-100A является хорошим примером современной реализации традиционного лампового усилителя. Он имеет классическую компоновку со съемной решеткой закрывающей лампы, несет на борту выходные трансформаторы солидных размеров, обеспечивающие не только достаточную мощность, но и широкий диапазон воспроизводимых частот. Комплектующие соответствуют современным требованиям качества: в усилителе применяются угольные резисторы, аудиофильские конденсаторы, тороидальный трансформатор питания и проводка серебряным кабелем. Монтаж при этом реализован навесным способом — так же, как это делали более полувека назад. Это является не столько данью истории, сколько способом сокращения путей сигнала. В целом, Cayin CS-100A — это аппарат, в полной мере попадающий под определение лампового High End.

Когда речь идет о High End-компонентах, особенно ламповых, не всегда удается четко провести грань между «усилитель не справился» и «так и было задумано». В конце концов, аудиоинженер в мире High End — это тоже в некотором роде художник и он имеет право на свое собственное представление о том, как должна звучать система. Избежать такого рода недоразумений помогло использование в процессе тестирования двух пар акустических систем, обладающих принципиально разными характеристиками. Специфические признаки недостатка мощности и роста искажений можно было заметить на тяжелой нагрузке и на громкости выше средней, что в общем соответствует заявленным характеристикам. С крупными полочниками или напольниками средних размеров со столь же среднестатистическими параметрами мощности, импеданса и чувствительности Cayin CS-100A вполне справится.

В триодном режиме усилитель выдает красивое, тембрально насыщенное звучание с богатым верхним и средним басом. Лучше всего звучала спокойная медленная музыка, вокал, аудиофильский джаз, камерная классика малых составов. Вполне можно было получить удовольствие от ранних Beatles и Led Zeppelin. При этом попытки послушать современный рок и металл не увенчались успехом. Звучание гитар было очень густое, тягучее, округлое и не особенно агрессивное. Самый злющий металл подавался так, словно его записывали в начале семидесятых.

Переключение в ультралинейный режим производится одним нажатием кнопки и меняет картину полностью: рок, металл, танцевальная электроника сбрасывают налет винтажности и начинают звучать не менее энергично, чем на транзисторных усилителях, работающих в классе АВ. В характере остается некоторая теплота и приятная округлость басовых нот, но в весьма умеренных количествах. На медленной музыке и малых составах ультралинейный режим не столь красив и выразителен, как триодный, музыка подается более спокойно и ровно.

Выводы

Каждый режим работы лампы в усилителе имеет свои плюсы и минусы, которые дают хорошо различимые на слух отличия в звучании. Учитывая, что ламповая техника — это всегда техника с характером, выбор усилителя, работающего в том или ином режиме (или переключение режимов на самом усилителе), является инструментом пользователя, позволяющим подобрать усилитель согласно индивидуальным предпочтениям.

Статья подготовлена при поддержке компании «Аудиомания», тестирование усилителей проходило в залах прослушивания салона.

Другие полезные материалы в разделе «Мир Hi-Fi» на сайте «Аудиомании» и Youtube-канале компании:

Источник

Когда менять радиолампы в усилителе?

Содержание / Contents

Думаю, среди читающих есть моё поколение — тех времён, когда можно было ещё застать хотя-бы отчасти работающие ламповые приёмники и телевизоры у дедушек или бабушек. И наверняка многим было любопытно, а что же там внутри? Чаще всего первое, во что упирался взгляд, это радиолампы. Большие и маленькие стеклянные колбы с чем-то загадочным и интригующим внутри, а так же со странным металлическим напылением на стекле.
Собственно с этого напыления и начнём. Не все знают что это и зачем оно вообще надо.

↑ Проверяем вакуум

Чаще всего это можно увидеть у мощных выходных ламп. Баллон там сильнее подвержен повреждениям. Впрочем, бывали случаи, когда тоже самое происходило из-за перегрева ламп — раскалённый баллон входил в резонанс со звуком из динамиков и просто лопался.

↑ Термальные повреждения

Как и в предыдущем случае, диагностика проводится визуально. В целом, можно определить 2 варианта повреждений: проблемы с баллоном и проблемы с цоколем.

Если взглянуть на фотографию лампы EL34, венчающую этот пост, можно увидеть огромное чёрное пятно с проплавленным стеклом. Изначальное это повреждение вызвано сильнейшим перегревом анода. Такая лампа — труп, менять не жалеючи. Хочу заметить, что возник этот перегрев не просто так, это либо неправильно выставленное значение смещения (BIAS), либо повреждение одной из ламп.

Второй вариант термального повреждения — отклеивание цоколя от баллона. Сильно ли этого стоит бояться? Пожалуй, нет. Такое происходит не только от критических перегревов, но и от некачественного клея, которым цоколь приклеили к баллону.
В таких ситуациях баллон начинает болтаться, но остаётся прицепленным к цоколю тоненькими проволочными выводами. Использовать в работе усилитель не стоит, впрочем, как и паниковать — ничего страшного ещё не случилось. Чтобы исправить это, замешайте эпоксидный клей (быстросохнущие эпоксидные клеи не подходят — не успеют затечь всюду) и залейте в образовавшуюся щель между баллоном и цоколем при помощи, скажем, шприца с толстой иглой (можно взять от капельницы). Через сутки получите свою лампу в полностью готовом к работе состоянии.

↑ Повреждения потрохов

Не менее важным фактором является внутренняя механическая целостность лампы. Так уж получается, что может пострадать не только баллон лампы, но и её потроха. Чаще всего это сильный износ, но бывают ещё и ошибки производства. Такая лампа превращается в бомбу замедленного действия: дальнейший износ лампы может привести к повреждению усилителя. Например, в выходных лампах может упасть сетка на анод, что приведёт к сгоранию выходного трансформатора.

Впрочем, диагностируется это просто. Достаточно потрясти лампу и послушать, что происходит внутри. Если все тихо или слышен едва различимый «звон» — все в порядке, лампа живая. Но если слышно бряцание, или в процессе проверки что-то отвалилось и начало прыгать внутри баллона — все плохо, от такой лампы нужно избавляться!

Стоит заметить, что физическая целостность лампы может пострадать не только от механического воздействия (удары и тряска), но и от неправильных условий эксплуатации. Один из факторов — неправильно выставленное смещение (BIAS). Смещение выставляется при замене ламп (лучше мастером) для того, чтобы лампы работали в строго определённом безопасном режиме.
Неправильный уровень смещения в лучшем случае вызовет проблемы с качеством звука, а в худшем убьёт лампы. Происходит это из-за того, что на аноде начинает рассеиваться слишком много тепла, что он перегревается вплоть до красного свечения.

Это самый явный признак того, что лампа работает в ненормальном режиме и очень скоро может наступить физическое повреждение. Потому стоит обращать на это внимание и поглядывать на свои лампы хотя-бы раз в месяц.

Кстати говоря, именно по этому свечению можно обнаружить неисправность одной или нескольких выходных ламп в усилителях, где таковых 4 и более. Потому если увидели, что одна из 4 или 6 ламп нагрелась докрасна, стоит немедленно вырубить усилитель и думать о замене сразу всех.

Не стоит путать свечение анода и свечение спирали накала! Анод светится темно-красным цветом, больше даже бордовым. А вот спираль накала – светло-оранжевым или даже жёлтым.

Этот цвет абсолютно нормален для ламп.

↑ Наработка и износ

Ради чего приобретается ламповая аппаратура? Ради высокого качества её звучания! Однако, именно в лампах «качество» — понятие временное. С каждой секундой работы лампы деградируют, ухудшаются их показатели, снижается качество звука. Умелое распознание визуальных признаков (т.е. глазами) износа ламп не позволит «испортить слух», что происходит незаметно: звук всё ухудшается, а мозг умело адаптируется к этому. В результате через какое-то время вы можете привыкнуть даже к отвратительному звучанию. Мозг умело скомпенсирует все недостатки и подчеркнёт достоинства.

Самый радикальный признак, намекающий нам на то, что лампе пора отправится в мусор, это наличие внутри баллона порошка тёмного цвета. Для проверки на наличие его нужно холодную лампу (не работавшую ближайшие 10-15 минут) несколько раз аккуратно тряхнуть (без маниакальности, товарищи!) и наклонив под углом в 45 градусов дать несколько лёгких щелчков по баллону.
Если этот самый порошок там есть, то он обязательно вывалится из потрохов на внутреннюю поверхность баллона. Этот порошок — осыпавшийся катод или, что хуже, анод.
И то и другое означает, что лампа использовалась долго и жёстко. Параметры такой лампы уже очень далеки от идеала. Использование подобной лампы возможно, но нежелательно. Возможно так же, что это производственный брак, который особо не повлияет на качество. Потому этот признак надо рассматривать вместе со следующим.

Ещё один признак износа — пятна на баллоне. Эти пятна, по сути, тот же порошок, результат отделения частичек металла со своих родных мест. Просто ещё не всё так плохо и детали ещё не рассыпаются в труху. В зависимости от износа пятна могут быть как светлые, плохо различимые, так и тёмные. Темные пятна у сильно изношенных ламп больше похожи на кляксы с рваными краями

Сами пятна могут находиться в разных местах баллона, в зависимости от конструкции самой лампы. Именно по этим пятнам можно определить, в каком состоянии лампа. На пример, светлые и трудно различимые пятна могут быть нормой даже у новых ламп, особенно если они проходили цикл испытаний и тестовых прогонов. А вот наличие темных пятен указывает на серьёзные проблемы с характеристиками лампы, и разница в звучании между такой лампой и новой будет очень заметная. Именно после появления таких вот пятен и появляется порошок внутри баллона, как следующая стадия деградации лампы.

Стоит добавить, что в отдельных случаях заводская тренировка ламп бывает довольно жёсткой, что может привести к появлению тех самых пятен, причём довольно темных. Как же быть, как следить за деградацией в этом случае? Самый лучший выход — расположить лампы на белом листе и сфотографировать с разных сторон, чтобы позже сверяться, насколько потемнели пятна.

↑ Изменения в звучании

Вот и добрались до самого тонкого и сложного, оценке состояния ламп по звучанию. Не отрываясь от начала, я хочу сразу же заметить вот какую деталь: в этом пункте я буду иметь в виду только оценку звучания старых ламп по отношению к новым. Иными словами, будем оценивать одни и те же лампы, просто деградировавшие со временем, а не наборы от разных фирм. Потому оценить эту разницу можно только в том случае, когда у вас есть воспоминания о звуке, когда лампы были «молоды и красивы».

Итак, признаков много. Начнём от лёгких повреждений к серьёзным.

Первое, что указывает на угасание ламп — потеря сустейна. Когда лампы новые, эмиссия катода весьма высока, электроны бьют ключом и усиление на высоте. Вместе с усилением достаточно и гармоник, которые обогащают звучание даже без перегруза. Однако со временем эмиссия уменьшается, становится меньше гармоник, и звучание перестаёт быть насыщенным.
Слух определяет это как уменьшение сустейна — громкие звуки выравниваются, а тихие становятся ещё тише, благодаря чему на слух звучание гитары обрывается (на самом деле, если прислонить ухо к динамику можно услышать, что звук ещё есть). Особенно сильно заметно это на перегрузе, насыщение гармониками там максимальное и разница в их количестве отчётливо заметна. По большому счету, это не является причиной замена ламп, хотя профессиональные музыканты за это меня бы уже побили ногами. Если нет необходимости играть затяжные соло или заунывные гитарные рифы, то смысла менять такие лампы нет.
Кстати, за счёт этих же процессов звучание усилителя станет мягче, что так же заметно.

Дальше — хуже. Следующая ступень деградации — потеря яркости и плотности звука. Это результат дальнейшей потери гармоник лампой, теперь уже их становится совсем немного, так что, закрыв одно ухо можно оценить некоторое сходство между транзисторным аппаратом и ламповым, с такими вот лампами внутри. Перегруз с такими лампами звучит уже не столь красиво как в начале, а чистый звук становится плоским и безынтересным.
Знакомство новичка с ламповой техникой в именно таком состоянии и приводит к закреплению мнения о том, что лампа — дорогая и бестолковая игрушка. Чего греха таить, сам такой был, ведь первый ламповый комбарь «Peavey Classic» я слышал именно в таком состоянии.
Потому рекомендую менять лампы заранее или хотя-бы именно в этот самый момент, чтобы поддерживать свой аппарат в отличной звуковой форме.

Впрочем, пользоваться аппаратом все ещё можно, до тех самых пор, пока не наступит финальная стадия деградации — появление шорохов или призвуков. Это уже, что называется, финиш, предсмертные судороги.
Появление шорохов чаще всего оказывается внезапностью — вчера все работало хорошо, а сегодня после включения кто-то запустил в усилитель дождь или падающий гравий. Впрочем, разнообразие шорохов велико: это может быть шум моря, треск ломаемой деревяшки и т.п. Шумы могут усиливаться или меняться при постукивании по усилителю или повреждённой лампе.

Призвуки тоже могут быть очень разнообразными: от появления микрофонного эффекта лампы (например, возникновении эффекта реверберации при игре через усилитель без ревербератора и пр.) до покрякиваний или «попёрдываний» в самые громкие моменты динамичной игры.

И то и другое — признак разрушения, лампам пора на свалку.

↑ График замены

Я сам и многие другие люди предпочитают менять сразу все лампы. Это отличная тактика! Так все лампы будут свежими, а звучание максимально качественным. Но в силу стоимости ламп такой метод не подходит, к примеру, для начинающих или кабачных музыкантов. Впрочем, такой метод не по душе и тем, кто не придаёт значения качеству звука.

Тогда важнее всего устранить самые проблематичные лампы — не работающие лампы, лампы с шумом и резкими недостатками в звуке.
Как определить больные лампы я указал выше. Лучшие бесплатные диагностические приборы – ваши уши и палочка для суши или карандаш.
Лампы с шумами и подобными проблемами выявляются простым постукиванием, когда усилитель включён. Стукнули по лампе — хруст, треск, шорох — ага, под замену.

Качественные же параметры лампы, однако, так не оценить. Тогда как?
Я всегда имею запасной комплект ламп для своей аппаратуры. В случае ухудшения звука я просто меняю все, но, в целях экономии, лампы можно менять по одной, ища «ту самую».
Однако спешу напомнить: выходные лампы по отдельности не меняются никогда! Поэтому, если уж обнаружить больную лампу в преампе не удалось, выходные лампы придётся менять все сразу, иначе получите не усилитель, а большой сломанный ящик с проводами. А вот лампы преампа можно менять хоть по одной, хоть все сразу.

↑ Подводя итог

Я встречал людей, которые могут заметить разницу в звуке уже через неделю-другую после замены ламп. Причём мало того, что они замечали разницу, они могли, не глядя сказать, насколько именно стары лампы. Эти товарищи были очень и очень требовательны к состоянию усилителей и ламп в частности.
Можно ли называть это излишней привередливостью? Вряд ли, просто люди очень ценят звучание. Единственный способ тогда держать усилитель в форме — менять лампы раз в пол-года, причём менять весь набор.

Стоит ли подражать? Этот вопрос, собственно, и определяет то, как относиться к своему усилителю. Многие музыканты меняют лампы только тогда, когда усилитель уже не включается. Что ж, это вполне можно понять — лампы нынче действительно дороги, и не хочется лишний раз тратиться на них. Кроме того, у студентов тоже маловато денег.

Выбирать, конечно, вам. Но, может быть, всё-таки призадуматься над тем, что дорогой ламповый усилитель покупался не для того, чтобы стать заменителем транзисторного, а для чего-то большего и для получения этого «большего» придётся регулярно раскошеливаться.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник