Сеанс тёплой ламповой «магии» с разоблачением

Ожесточенные баталии между ловерами и хейтерами ламп приводят к приступам дискуссионной гиперсаливации, выходу из строя клавиатур, и бурному словоизвержению на соответствующих форумах. Кроме этих враждующих сторон, темой ламповых УМЗЧ интересуются люди, не дискутирующие о нём – это: радиолюбители, создающие эти усилители и «не true» аудиофильствующие товарищи, которых устраивают особенности имеющейся техники вне парадигмы поиска бескомпромиссного звучания.

Сомневаюсь, что мой пост поставит в спорах о ТЛЗ жирную точку, но я попробую пролить луч света на «таинственный», «метафизический» «феномен» «живого» ТЛЗ.

Я не являюсь ни ярым хейтером, ни горячим приверженцем бескомпромиссной теплой ламповости, но как слушатель часто ощущаю существенную разницу между трактами с транзисторным/интегральным и ламповым усилением. Вопрос происхождения этой разницы для меня действительно интересен. Полуметафизические и маркетинговые объяснения меня устраивают мало, посему я решил структурировано изложить всё, что мне удалось найти, о так называемом ТЛЗ в одном небольшом посте.

История ламповой «магии»

С момента зарождения и массового распространения транзисторной техники появилось понятие «мертвый», «холодный» транзисторный звук, детально о причинах возникновения которого можно прочитать здесь.

Транзисторные усилители ушли далеко вперед с момента своего появления, и, благодаря совершенствованию схемотехники, феномен «транзисторного звука» перестал существовать.
При этом многими заинтересованными людьми отмечалось, что при прочих равных (КНИ, АЧХ, источник, тракт и т.п.) одно и то же произведение, при воспроизведении на ламповых и транзисторных УМЗЧ звучит по-разному. Эта разница, а также несколько подмоченная репутация транзисторных аппаратов и явились причинами представления о превосходстве ламп, формирования понятия ТЛЗ, а также многочисленных спекуляций на ламповой теме.

Рост массового выпуска недорогих интегральных усилителей и AV- ресиверов, при снижении их себестоимости (а соответственно и качества элементной базы), укрепил мнение некоторых аудиофилов о негодности транзисторных систем. Это явление стало известно как ренессанс ламповой техники в конце 90-х — начале нулевых.

Производители не стояли на месте, качество транзисторных и цифровых решений росло, при этом цены на теплые лампы кусались с остервенением американских бульдогов. Последнее обстоятельство сделало лампы интересными лишь узкому кругу фанатично настроенных искателей безупречного звука, очень богатых людей и радиолюбителей-энтузиастов.

Ламповая «магия» в психоакустике и схемотехнике

Когда мы говорим о ТЛЗ, мы имеем в виду тембральные особенности воспроизводимого звука, т.е. так называемую «окраску». По сути «окраска» — это ничто иное, как гармонические искажения + характерные особенности графика АЧХ. Полностью избавиться от искажений нельзя, но можно свести их присутствие в спектре к минимальным значениям, при которых человек не будет их воспринимать.
В случае с ламповыми усилителями – это преимущественно четные гармоники. Известно, что четные гармоники человек воспринимает как более благозвучные (приятные на слух) искажения. При этом в транзисторных усилителях КНИ, как правило, значительно ниже, что говорит о более высокой верности воспроизведения.

Именно благодаря большому количеству четных гармоник в спектре, ламповое усиление активно применяется для гитарной аппаратуры. Там искажения позволяют создать необходимое звучание (т.е. фактически усилитель является частью инструмента). При этом наличие их в звуковоспроизводящей аппаратуре многими считается недостатком, так как аппаратура должна максимально точно воспроизводить записанное, а не искажать (приукрашивать, изменять). Другие, напротив, считают этот эффект преимуществом, ввиду благозвучности таких искажений.

Также необходимо отметить, что человеческий слух по-разному воспринимает гармоники разного порядка. Scott Frankland, Ирина Алдошина, Александр Войшвилло и прочие замечательные люди, проводившие исследования на эту тему, пишут, что чем выше гармоника, тем она заметнее влияет на восприятие и тем субъективно хуже человеком оценивается звук. Например, 1% второй гармоники не смогут услышать даже эксперты-профессионалы, а в диапазоне 1,8-3,5% вторую гармонику способны обнаружить большинство людей. При этом десятую замечают уже при наличии 0,1%.

Психоакустические исследования выявили, что:
«Заметность на слух какой-либо гармоники прямо пропорциональна квадрату ее номера»

Характерная особенность: в спектре сигнала ламповых усилителей гармонических составляющих не более пяти, что существенно меньше, чем в спектре транзисторных устройств (где в него нередко «просачиваются» 9-я, 11-я и др. высокие гармоники).

Также было установлено, что присутствие одних гармоник способно маскировать другие. Например, наличие второй гармоники скрывает от восприятия третью. Эти исследования привели к выводу о том, что наиболее благозвучным для человеческого слуха является сочетание постепенно спадающих по уровню гармоник (вторая большая, третья меньше второй, четвертая меньше третьей и т.п.). Именно так дело обстоит с гармониками при использовании ламповых УМЗЧ.

Краткие сведения о схемотехнике ТЛЗ
«Магически» правильными, с точки зрения схемотехники, считаются однотактники без ООС. Линейные характеристики ламп, лучше, чем характеристики полупроводников. Отсутствие же ООС позволяет предотвратить появление значительного количества интермодуляционных искажений. С той же целью в ламповых усилителях, созданных в рамках этой философии (иначе не назовёшь), отказываются от установки импульсных блоков питания (по утверждению ряда авторов, использование импульсников приводит к увеличению IMD и появлению фона). В большинстве случаев ещё одним средством изменения (благозвучного искажения) являются мощные выходные трансформаторы, которые, не редко, снижают линейность АЧХ, акцентируя средние частоты.

Но это в теории, а на практике… «благодаря» этим решениям многие HI End ламповики поступают в продажу с уровнем IMD более 7-10 %, а КНИ (коэффициент гармоник) может достигать 3-5%, что не соответствует даже классическому Hi-Fi стандарту. О типичных минусах однотактных схем и отсутствия ООС написано достаточно: КПД, теплогенерация (в прямом смысле), энергопотребление, высокая масса, низкая мощность – это «сакральные» жертвы «божественному звуку».

Получается, что лампа звук как бы «облагораживает», но делает это за счет спектрального состава и особенностей гармонических искажений, а также спорных схемотехнических решений, изменяющих АЧХ и тембральные особенности. Т.е. фактически получается, что для пользователя «теплой лампы», помимо прочих свойств звука, важна не верность воспроизведения, а наличие благозвучных искажений. Это и является камнем преткновения в спорах о таких УМЗЧ.

В сухом остатке, получается, что легендарный ТЛЗ – это:

Суть ТЛЗ во вполне конкретных, типичных особенностях изменения (обработки, искажения) сигнала. Критика транзисторных усилителей должна остаться в далёких семидесятых, так как качественные образцы этой техники ничуть не уступают лампам, а порой значительно превосходят (при одинаковой стоимости), благо камни в работе уже больше 40 лет.

Ламповые УМЗЧ архаичны, с точки зрения схемотехники и философии HI-FI, но представляют высокую субъективную ценность для людей с определёнными вкусовыми предпочтениями. Лампам не пора на свалку, так как, не смотря на возможность полного цифрового эимулирования эффектов ТЛЗ (доказано гитарной аппаратурой), производители ориентируются на производство TRUE ЛУМЗЧ, угадывая ожидания традиционалистов от аудио. Кроме того лампы — предмет интересных экспериментов и опытов радиолюбителей, создающих звуковую аппаратуру.

Какой усилитель выбрать каждый решает сам, а последнее слово всегда остается за субъективным восприятием.

Буду рад живой и корректной дискуссии по теме.

Источник

Мы рассказываем о гитарах

О технике и культуре акустической и электрогитары

Усилители и цифровое моделирование

Проблема ламповой эмуляции в гитарных усилителях появилась, наверное, сразу же после выхода на рынок первых транзисторных усилителей и педалей эффектов. Цифровое моделирование все чаще используется для эмуляции лампового звучания. Очень важно, чтобы моделирвоание звучания лампы в цифровых схемах успешно справлялось с переходом от чистого к искаженному сигналу и максимально реалистично передавало бы его.

Ламповые эмуляторы предусилителя

Компания Mesa Boogie первой начала задавать стандарты конструкций ламповых эмуляторов, основываясь на моделях Hot Rod от Fender. Схема с многоступенчатыми предварительными усилителями, которые использовались в обычных усилителях, была реализована в модели комбинированного эмулятора Mesa Boogie Triaxis Pre Amplifiers.

Mesa Boogie Triaxis Pre Amplifiers

Mesa Boogie Triaxis Pre Amplifiers

Triaxis сделан в формате для использования в рэковой стойке, использует несколько этапов эмуляции на основе ламп вперемешку с тональными фильтрами и регулировкой усиления для получения широкого спектра перегруженного звучания. В конструкции Triaxis отлично сохранен аналоговый гитарный сигнал, не смотря на то, что используются цифровые блоки коммутации и управления.

Пeрвaя вeрcия былa выпущeнa в 1989 гoду, oн пo-прeжнeму нe имeeт никaкиx прямыx кoнкурeнтoв пo звуку, гибкocти и удoбcтву в иcпoльзoвaнии.

— Rhythm Green — тeплый, чиcтый звук, кoтoрый нa нeбoльшoм гeйнe дает джaзoвoe звучaниe, нo при жeлaнии можно отстроить на звук тexaccкoгo блюза и гoрячeгo дрaйвa при использовании мощных датчиков.

— Rhythm Yellow — cфoкуcирoвaнный чиcтый звук, пoчти нe cклoнный к oвeрдрaйву. Сoчeтaeтcя c лeгкoй рacкaчкoй уcилитeля мoщнocти и oчeнь эффeктивeн при зaпиcи в line-in.

— Lead 1 Green — здесь можно получить плотное звучaниe усилителя Mark I, который ассоциируется с звуком клaccичecкoгo блюза и рока. Поковырявшись в настройках этого режима можно получить и британское звучание перегруженного звука.

Нужно сказать, что Triaxis больше ориентирован на эмуляцию серии усилителей MARK, но можно и получить звук Rectifier в режиме Lead 1 Red. Для этого режима специально был сделан отдельный контур предусилителя.

— Lead 2 Yellow — звучaниe уcилитeлeй Mark II / C+, с мoщным низом и резким вeрxом. В этoм рeжимe ocoбeннo эффeктивнo примeнeниe кoнтурa предусилителя Dynamic Voicing.

— Lead 2 Green — насыщенная ceрeдинa верхов и звук от Mark IV.

Аппарат coдeржит в ceбe 4 нeзaвиcимыx кoнтурa прeдуcилeния, кaждый co cвoeй cтруктурoй cигнaльнoгo трaктa и тeмбр-блoкa. Нecмoтря нa cлoжную элeктрoнную нaчинку, он полностью является лaмпoвым в oтнoшeнии фoрмирoвaния звукa. Для тoгo, чтoбы иcключить влияниe аудио процессора нa звук, вcя цифровая часть вынeceнa в oтдeльную и экрaнирoвaнную ceкцию.

Твердотельные эмуляторы

С появлением первых твердотельных (транзисторных) усилителей производители стали думать, как можно эмулировать звук лампового брата. Здесь большую роль сыграло то, что первые попытки создания подобных приборов были часто неудачны, что оставило негативное мнение и сформировало предубеждение у гитаристов в их отношении.

В основном здесь разрабатывались эффекты, с использование транзисторов, которые создавали видимость лампового звучания овердрайв.

Модели эффектов фузз, на германиевых транзисторах, появились первыми в эпоху Хендрикса. Затем появились овердрайв, такие как Ibanez Tube Screamer и Boss OD-1.

Много было шумихи о Tube Screamer Ibanez, такие гитаристы как Stevie Ray Vaughan использовал эту педаль как усилитель для того, чтобы прогнать звук далее через цепочку эффектов.

Были разработаны и более сложные эмуляторы, например компания Tech 21(полное название — Tech 21 New York City или Tech 21 NYC) выпустила модель Sans Amp, которая использовала твердотельную схему для эмуляции лампового звучания эффекта и как утверждалось даже для эмуляции звучания лампового усилителя. В эффектах реализованы алгоритмы звучания различных гитарных усилителей таких производителей, как Marshall, Fender, Mesa Boogie, снятых несколькими микрофонами одновременно. Такой вариант съема позволяет избежать неровностей в характеристике, свойственных одномикрофонному способу. Схемотехника сделана так, что их можно напрямую подключать к микшеру, звукозаписывающей аппаратуре, системам звукоусиления и даже наушникам.

Что можно сказать о режиме эмуляции AMP :
— Tweed — эмуляция усилителя Fender, хорош для чистого или чуть подгруженого звука.
— British — звук усилителей Marshall. Хорошо различаемый и плотный, немного лязгающий.
— California — самый близкий к ламповому звуку, меньше паразитных искажений в нем наблюдается, в отличие от остальных режимов.

Лампы на преампе Marshall JMP-1

Цифровые эмуляторы

Ну что тут сказать, здесь на любой вкус и кошелек, начиная от дешевых китайских брендов и заканчивая серьезными разработками типа AXE-FX.

Одними из первых тут были Roland с их технологией эмуляции Cosm. Модель VG-8 и в последствии рэковая модель GP-100 достаточно неплохо справились с эмуляцией естественного звучания, который достигается при использовании лампы.

У компании Line 6 на работу с цифровой эмуляцией была направлена линейка моделей Flextone, с которым можно сказать, был установлен стандарт гибкости настроек и простоты усилителей подобного класса. Ну и конечно эта линейка процессоров POD, маленьких и гибких в настройке.

У Yamaha также есть своя линейка гитарных процессоров, представителем которой явялется модель DG-1000 — предусилитель, а также усилитель с использованием того же предварительного усилителя.

В 2005 году компания Fractal Audio выпустила свою модель Axe-FX и в 2011 Axe-FX 2.

Fractal Audio Systems — Axe-Fx

Fractal Audio Systems — Axe-Fx

Fractal Audio Systems — Axe-Fx

Про Axe-FX можно писать бесконечно, по сути это как писать пособие по работе с компьютером. Масса вариантов, масса возможностей, все передовые достижения в цифровом звуке. Огромное количество положительных отзывов на эту линейку.

Подробнее о +CubozoaRu

Разработка, изготовление уникальных, программируемых блоков питания для педалей эффектов гитар.

Источник

Регуляторы тембра в ламповых усилителей

Оценка качества воспроизведения звукового сигнала ламповым УНЧ, как и любым звуковоспроизводящим устройством, осуществляется каждым слушателем индивидуально, на основании субъективного восприятия усиливаемого сигнала. При этом каждый пользователь в процессе прослушивания какой-либо фонограммы не только оценивает ее качество, но и желает иметь возможность изменять параметры воспроизводимого НЧ сигнала в соответствии со своими личными запросами. Качество воспроизведения, в первую очередь, определяется частотной характеристикой звуковоспроизводящего устройства, поэтому в нем необходимо использовать регулятор частотной характеристики, который позволил бы устанавливать наилучшее для слушателя соотношение напряжений в диапазоне воспроизводимых частот. Для этой цели в УНЧ применяются специальные каскады, представляющие собой регуляторы частотной характеристики. В этих каскадах, часто называемых регуляторами тембра, обеспечиваются подъем или завал сигналов определенных частот по отношению к сигналам других частот в пределах полосы пропускания. Довольно часто задача таких регуляторов ограничивается подъемом или завалом сигналов крайних частот звукового диапазона относительно сигналов средних частот. В ламповых УНЧ эффективно действующие регуляторы частотной характеристики позволяют скорректировать характеристику усиливаемого сигнала в соответствии с акустическими свойствами помещения, компенсировать возможные отклонения от типовых характеристик вследствие возможных искажений, добиться наиболее естественного звучания фонограммы.

Со времени появления первых ламповых УНЧ в звуковоспроизводящей аппаратуре применялось множество схемотехнических решений регуляторов тембра. Некоторые из них не выдержали проверку временем, так как не удовлетворяли постоянно растущим требованиям пользователей. Другие же, после многочисленных модернизаций и усовершенствований, и сейчас используются в современной промышленной и радиолюбительской высококачественной ламповой аппаратуре. Ограниченный объем предлагаемой книги не позволяет подробно рассказать обо всех возможных вариантах регуляторов тембра для ламповых УНЧ. Поэтому ниже будут рассмотрены лишь наиболее часто используемые схемы.

Подавляющее большинство схемотехнических решений регуляторов тембра базируется на использовании переменных сопротивлений и постоянных конденсаторов. Работа этих регуляторов основана на том, что с увеличением частоты сопротивление конденсатора уменьшается. Необходимо отметить, что обычно в высококачественной звуковоспроизводящей ламповой аппаратуре регулировка тембра осуществляется с использованием отдельных регуляторов для сигналов низших, средних и высоких частот. Однако часто, особенно в радиолюбительских конструкциях, можно встретить регуляторы тембра, объединенные механически. Элементы схемы таких каскадов подбираются так, чтобы при одновременном регулировании тембра получить сбалансированное изменение полосы пропускания лампового УНЧ, чем обеспечивается приятное звучание усиливаемого сигнала даже при сравнительно узкой полосе пропускания.

Чаще всего в каскадах регуляторов тембра высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры непосредственно в качестве регуляторов используются переменные резисторы, позволяющие постепенно или плавно изменять усиление в пределах воспроизводимого диапазона частот. Однако нередко в ламповых усилителях НЧ применяются и ступенчатые регуляторы, которые иногда называют тон-регистрами. С их помощью для наилучшего воспроизведения определенной фонограммы можно сразу выбрать соответствующую частотную характеристику усилительного тракта. Особого внимания заслуживают многоканальные (чаще всего трехканальные) регуляторы тембра, которые применяются совместно с раздельными усилительными трактами, например, для высших, средних и низших частот, работающих на соответствующие отдельные акустические системы. Преимущества этих систем особенно заметны в больших аудиториях и при больших мощностях.

В ламповых УНЧ промышленного производства каскады, обеспечивающие регулировку тембра, обычно входят в состав предварительного усилителя. Регуляторы тембра могут устанавливаться и на входе усилителя, а также между предварительным и оконечным усилителями. Аналогичные схемотехнические решения применяются и в некоторых радиолюбительских конструкциях.

В современной ламповой аппаратуре высокой верности воспроизведения звука регулирование тембра обычно осуществляется с использованием как частотно-зависимых регуляторов усиления, так и регуляторов уровня частотно-зависимой отрицательной обратной связи. Помимо этого возможно построение регуляторов тембра с применением различных комбинаций указанных способов. При выборе схемы регулятора тембра необходимо учитывать, что для первого способа регулирования характерна переменная крутизна наклона частотной характеристики на границах диапазона и неизменная частота перехода. Регуляторы тембра, установленные в цепи частотно-зависимой отрицательной обратной связи, имеют переменную частоту перехода и неизменную крутизну наклона частотной характеристики.

Одним из важнейших условий, определяющим выбор схемы регулировки тембра в ламповом УНЧ, является устойчивость работы усилителя и отсутствие нелинейных искажений или генерации. На практике довольно часто регуляторы тембра, включенные в цепь отрицательной обратной связи, являются причиной искажений. Эти искажения обусловлены изменениями фазовой характеристики при глубокой регулировке частотной характеристики. Поэтому в любительских конструкциях предпочтение нередко отдается схемам, в которых регулировка тембра осуществляется в канале усиления, а не в цепи отрицательной обратной связи.

Необходимо отметить, что заметное на слух изменение тембра обычно происходит, когда соответствующие регуляторы обеспечивают изменение усиления на данной частоте не менее чем на 6 дБ, то есть в 2 раза. Однако для высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры этого минимального изменения усиления оказывается недостаточно. Поэтому, для того чтобы слушатель мог в широких пределах изменять тембр звучания любой фонограммы, регуляторы тембра должны обеспечивать изменение усиления на крайних частотах звукового спектра не менее чем до 15-20 дБ. При этом выбор пределов для каждого отдельного регулятора тембра должен определяться и с учетом свойств и особенностей акустической системы.

Следует также учитывать, что для регулирования тембра в широких пределах и с подъемом частотной характеристики на крайних частотах полосы пропускания при любом способе регулирования необходимо иметь в усилителе соответствующий запас по усилению.

Отличительной особенностью простых регуляторов тембра, применяемых, чаще всего, в маломощных ламповых УНЧ, является обеспечение относительного подъема сигналов низших частот, достигаемого за счет завала высших частот. В свое время такие регуляторы получили широкое распространение по нескольким причинам. Во-первых, простейшие акустические системы на низких частотах имеют весьма заметный завал частотной характеристики, а во-вторых, чувствительность человеческого слуха к низким тонам несколько понижена, особенно при малой громкости. Помимо этого, такие регуляторы просты в обращении.

Принципиальные схемы простых регуляторов тембра, которые обеспечивают возможность регулировать уменьшение высокочастотных составляющих воспроизводимого сигнала, приведены на рис. 1.

В обеих схемах рассматриваемых регуляторов тембра частотная характеристика каскада определяется положением движка переменного резистора R2. Если движок потенциометра R2 находится в крайнем нижнем по схеме положении, частотная характеристика не имеет завалов. Если же движок переменного резистора R2 находится в крайнем верхнем положении, то конденсатор С2 шунтирует цепь прохождения сигнала на высших частотах. В результате частотная характеристика в области высших частот имеет завал.

В маломощных ламповых УНЧ упоминавшийся ранее завал частотной характеристики акустической системы на низших частотах можно частично компенсировать при помощи корректирующих цепочек, принципиальные схемы которых приведены на рис. 2.

В схеме, приведенной на рис. 2, а, частотная характеристика каскада определяется положением движка переменного резистора R3. В верхнем по схеме положении движка потенциометра R3 частотная характеристика не имеет ни подъема, ни завалов. Если же движок переменного резистора R3 находится в крайнем нижнем положении, то в области низших частот воспроизводимого диапазона наблюдается подъем. При необходимости обеспечить постоянный фиксированный подъем составляющих низших частот можно применить корректирующую цепочку, принципиальная схема которой приведена на рис. 2, б.

Принципиальные схемы простых регуляторов тембра, которые можно установить на входе лампового УНЧ, показаны на рис. 3. С помощью таких регуляторов обеспечивается только ослабление усиления сигналов на высших и низших частотах воспроизводимого диапазона. При использовании этих регуляторов подъем частотной характеристики обычно осуществляется с помощью частотно-зависимой отрицательной обратной связи, охватывающей оконечный каскад усилителя.

В схеме, изображенной на рис. 3, а, параллельно потенциометру R2, с помощью которого регулируется уровень составляющих низших частот, включен конденсатор С1. Когда движок переменного резистора R2 находится в крайнем левом по схеме положении, конденсатор С1 замкнут и не влияет на форму частотной характеристики усилителя, которая в этом положении регулятора имеет подъем на низших частотах. По мере передвижения движка вправо сопротивление потенциометра R2 возрастает и в крайнем правом положении достигает максимальной величины. В этот момент сопротивление переменного резистора равно или несколько больше реактивного сопротивления конденсатора С1 для низших звуковых частот. В результате общее сопротивление цепи для этих частот возрастает, и они ослабляются. Регулирование уровня сигнала на высших частотах воспроизводимого диапазона в рассматриваемой схеме осуществляется переменным резистором R3. В нижнем по схеме положении движка потенциометра частотная характеристика усилителя имеет подъем на высших частотах. При перемещении движка потенциометра в крайнее верхнее положение конденсатор С2 оказывается подключенным к входу усилителя, что приводит к ослаблению высших звуковых частот.

В схеме, изображенной на рис. 3, б, уровень составляющих низших и высших частот регулируется практически так же, как и в рассмотренной ранее схеме (рис. 3, а). Регулировка громкости осуществляется потенциометром R3. Глубину регулировки частотной характеристики в обеих схемах можно подобрать изменением величин емкостей конденсаторов С1 (НЧ) и С2 (ВЧ).

Довольно часто в радиолюбительских конструкциях простых ламповых УНЧ применяются регуляторы тембра с одним регулятором, с помощью которого осуществляется изменение формы частотной характеристики только на низших или высших частотах воспроизводимого диапазона. Принципиальные схемы возможных схемотехнических решений таких регуляторов приведены на рис. 4.

Принципиальная схема регулятора тембра, обеспечивающего как подъем, так и срез уровня сигналов высших частот воспроизводимого диапазона, дана на рис. 4, а. При верхнем по схеме положении движка переменного резистора R3 на выход каскада через конденсатор С3 поступают, преимущественно, колебания высших частот, то есть частотная характеристика имеет подъем в области высших частот. Если же движок потенциометра R3 находится в крайнем нижнем положении, то на выход каскада поступают колебания низших и средних частот, а колебания высших частот срезаются конденсатором С1. В результате частотная характеристика на высших частотах имеет завал.

Принципиальная схема одного из вариантов регулятора, в котором положение движка потенциометра определяет завал или подъем сигналов низших частот, приведена на рис. 4, б. В этой схеме при нижнем положении движка переменного резистора R3 на выход каскада через конденсатор С2 проходят преимущественно сигналы высших и средних частот. При этом происходит срез составляющих низших частот. Если же движок потенциометра R3 находится в верхнем по схеме положении, сигналы высших и средних частот шунтируются через конденсатор С3, а в области низших частот происходит подъем.

Следует отметить, что при использовании рассмотренных схем для реализации требуемого подъема частотной характеристики необходимо, чтобы усилительное устройство имело запас по коэффициенту усиления и по мощности. Так, например, если общая мощность будет ограничена, то регулировка тембра произойдет за счет снижения мощности на средних частотах. При максимальной мощности усилителя, например, в 2 Вт и заданном подъеме на низших частотах на 10 дБ мы получим лишь 0,2 Вт мощности на средних частотах. Если такая мощность недостаточна, необходимо установить меньшую величину подъема характеристики, то есть меньший диапазон регулирования.

Рассмотренные простейшие регуляторы тембра широко применялись в ламповых усилителях НЧ малой мощности (от 1 до 3 Вт) с однотактной схемой оконечного каскада. Однако такие регуляторы не всегда обеспечивают требуемое улучшение качества звучания, что особенно заметно при воспроизведении музыкальных фонограмм. Поэтому постоянно растущие требования к качеству звучания ламповых УНЧ привели к появлению так называемых универсальных регуляторов тембра, которые обеспечивают широкое изменение соотношения уровней сигналов низших, средних и высших частот воспроизводимого диапазона. Одним из основных требований, предъявляемых к универсальным регуляторам, является возможность подъема уровня сигналов крайних частот по отношению к средним. Этому условию удовлетворяет регулятор тембра, принципиальная схема которого приведена на рис. 5, а. Нетрудно заметить, что предлагаемый каскад представляет собой комбинацию двух регуляторов тембра, схемы которых были рассмотрены ранее (рис. 4).

Особенностью данного регулятора является то, что он вносит в тракт усиления постоянное затухание на средней частоте. При этом уровень сигналов средних частот и диапазон регулирования устанавливаются подбором величин сопротивлений резисторов R7 и R8. Принципы работы регуляторов высших и низших частот такого каскада ничем не отличаются от рассмотренных ранее схем (рис. 4). При необходимости можно значительно изменить диапазоны регулирования как низших, так и высших частот. Для этого достаточно изменить соотношение емкостей конденсаторов С1 и С3 для высших частот воспроизводимого диапазона, а также соотношение емкостей конденсаторов С4 и С5 для низших частот. При этом увеличение соотношения повышает подъем уровня сигнала в соответствующем канале, а уменьшение снижает подъем.

Регуляторы тембра могут располагаться в цепях частотно-зависимой отрицательной обратной связи. Упрощенные принципиальные схемы простейших регуляторов тембра с изменением глубины ООС приведены на рис. 6.

В каскаде, изображенном на рис. 6, а, напряжение обратной связи снимается с вторичной обмотки выходного трансформатора Тр1 и с резистора R2 подается в цепь катода лампы Л1 первого каскада УНЧ. Резистор R2 в данном случае является сопротивлением нагрузки цепи обратной связи. Регулирование уровня сигналов низших частот осуществляется потенциометром R3, параллельно которому включен конденсатор С2. Если движок потенциометра R3 находится в левом по схеме положении, то частотная характеристика имеет подъем на низших частотах, поскольку реактивное сопротивление конденсатора С2 на этих частотах велико, а напряжение обратной связи мало. При регулировании тембра с уменьшением сопротивления потенциометра R3 (при перемещении движка вправо) сопротивление участка цепи R3C2 для низших звуковых частот уменьшается, напряжение отрицательной обратной связи возрастает, а усиление на этих частотах падает. Регулирование уровня сигналов высших частот воспроизводимого диапазона осуществляется потенциометром R2. В крайнем верхнем по схеме положении движка этого потенциометра конденсатор С1 оказывается включенным параллельно резистору R1. При этом на катод лампы Л1 подается полное напряжение ООС, и ослабление усиления на высших звуковых частотах становится максимальным. По мере передвижения движка потенциометра R2 вниз напряжение ООС на катоде лампы Л1 для высших частот уменьшается, а уровень сигнала на этих частотах возрастает.

Принципиальная схема более сложного комбинированного регулятора тембра для лампового УНЧ приведена на рис. 7.

Нетрудно заметить, что в рассматриваемом регуляторе схема регулировки низших частот аналогична схеме, приведенной на рис. 3, а. При этом форма частотной характеристики на низших частотах воспроизводимого диапазона изменяется с помощью потенциометра R1. Регулировка уровня сигналов высших частот осуществляется с помощью потенциометра R8. Если движок потенциометра R8 находится в крайнем нижнем положении, напряжение высших звуковых частот на нагрузочном сопротивлении цепи ООС (резистор R4) невелико, а частотная характеристика на этих частотах имеет подъем. По мере передвижения движка потенциометра R8 вверх сопротивление на участке цепи, состоящем из конденсатора С6 и нижней части потенциометра R8, для высших звуковых частот возрастает. В результате напряжение высших частот на нагрузочном сопротивлении R4 увеличивается, а их усиление падает. При этом одновременно уменьшается сопротивление на участке цепи, состоящем из конденсатора С5 и верхней части потенциометра R8, что также приводит к ослаблению усиления на высших частотах воспроизводимого диапазона. Таким образом, в крайнем верхнем положении движка потенциометра R8 усиление сигналов высших звуковых частот минимально.

Одним из недостатков рассмотренных ранее RC регуляторов мостового типа является необходимость компенсации вносимого каскадом затухания, для чего в УНЧ приходится вводить дополнительный усилительный каскад. При этом напряжение сигнала на аноде лампы этого каскада должно быть в несколько раз больше напряжения сигнала, которое подается на сетку следующей лампы. Однако необходимость получения большого напряжения сигнала может привести к появлению значительных нелинейных искажений. От указанных недостатков свободен регулятор тембра с глубокой обратной связью, принципиальная схема которого, предложенная еще в середине прошлого века, приведена на рис. 8.

Данный регулятор тембра представляет собой каскад с глубокой ООС. При средних положениях движков потенциометров R2 и R5 частотная характеристика регулятора линейна, а его усиление равно единице. Перемещение движка того или иного потенциометра уменьшает глубину обратной связи соответственно на низших или высших частотах, что приводит к увеличению усиления на них. Даже при максимальном подъеме характеристики на крайних частотах воспроизводимого диапазона регулятор тембра все же охвачен достаточно глубокой обратной связью, поскольку коэффициент усиления каскада (без обратной связи) составляет около 23 дБ. Именно этот факт обеспечивает минимальные нелинейные искажения. К тому же преимуществом такого регулятора является большая крутизна срезов частотной характеристики, почти не меняющаяся при регулировке.

Недостатком схемы, приведенной на рис. 8, является необходимость применения потенциометра с отводом от средней точки. Поэтому в радиолюбительской практике широкое распространение получила схема регулятора тембра, в которой можно применять обычные потенциометры. Принципиальная схема такого регулятора приведена на рис. 9.

Как уже отмечалось, вследствие глубокой отрицательной обратной связи усиление каскада, выполненного на лампе Л 2, на средней частоте звукового диапазона близко к единице. Когда движки регулятора низших (потенциометр R2) и высших (потенциометр R5) частот находятся в среднем положении, частотная характеристика каскада прямолинейна. По мере передвижения движков в ту или иную сторону изменяется глубина отрицательной обратной связи, а это, в свою очередь, приводит к изменению усиления на соответствующих частотах.

Необходимо отметить, что выходное сопротивление рассматриваемого каскада сравнительно невелико благодаря наличию обратной связи. Это свойство можно использовать, когда, например, предварительный и оконечный усилители размещены на разных шасси, а регулятор тембра является оконечным каскадом предварительного усилителя. В этом случае включение дополнительной емкости величиной до 500 пФ (емкость соединительного экранированного провода) не влияет на форму частотной характеристики тракта. Остается добавить, что выходное сопротивление каскада, после которого включен регулятор тембра, должно быть небольшим (около 10 кОм). Это условие выполняется автоматически, если в каскаде используется, например, триод лампы 6Н8С.

Многополосные регуляторы тембра, применяемые в ламповых УНЧ, имеют свои отличительные особенности. В таких регуляторах сигналы воспроизводимого диапазона частот сначала с помощью фильтров разделяются на составляющие отдельных поддиапазонов, уровень громкости которых регулируется соответствующими регуляторами усиления. В одноканальных УНЧ сформированные на выходах регуляторов усиления сигналы суммируются и поступают на последующие усилительные каскады, а в многоканальных усилителях сигналы выделенных составляющих воспроизводимого диапазона частот подаются на входы соответствующих усилительных трактов. Принципиальная схема простейшего двухканального регулятора тембра приведена на рис. 10.

Широкий диапазон регулирования частотной характеристики обеспечивает регулятор тембра, принципиальная схема которого дана на рис. 12. В нем разделение сигналов обеспечивается RC-фильтрами, а регулировка тембра производится отдельными регуляторами.

Низкочастотные составляющие проходят через фильтр, выполненный на элементах R4, С6, R6 и С7, который срезает высшие и средние частоты. Уровень сигнала в этом канале регулируется потенциометром R3. Потенциометр R2 является регулятором уровня составляющих средних частот, в цепи которого низшие частоты срезаны конденсатором С3, а высшие шунтированы конденсатором С5. Регулировка уровня составляющих высших частот осуществляется потенциометром R1, который одновременно является составной частью фильтра, выполненного на элементах С2, R1, С4, R7. С выходов фильтров каждого из каналов сигнал подается на усилительный каскад, выполненный на отдельной лампе. Анодные цепи ламп соединяются через сопротивления R8, R9 и R10, которые служат для уменьшения взаимного влияния каналов.

Регуляторы тембра, применяемые в многоканальных УНЧ, имеют много общего с многоканальными регуляторами, выполненными на основе фильтров. Главное отличие заключается лишь в том, что сформированные на выходах регуляторов сигналы выделенных составляющих воспроизводимого диапазона частот в многоканальных УНЧ не суммируются, а подаются на входы соответствующих усилительных трактов. Так, например, принципиальная схема регулятора тембра, предназначенного для работы с двухканальным ламповым УНЧ, приведена на рис. 13.

В данной схеме низкочастотный сигнал, поступающий на вход регулятора через конденсатор С1, далее проходит через разделительный фильтр R3C5R4C6 на фильтр низкочастотного канала, а через разделительные конденсаторы С2 и С3 сравнительно малой емкости, представляющие большое сопротивление для составляющих низших частот, подается на вход канала, где усиливаются составляющие высших и средних частот. В низкочастотном канале после фильтра включен дополнительный регулятор уровня сигналов низших частот. Регулировка усиления в этом канале осуществляется потенциометром R6 за счет изменения сопротивления частотно-зависимого делителя R5, R6, R7, R8, С7 и С8. При нижнем положении движка переменного резистора R6 происходит срез составляющих низших частот. Если же движок потенциометра R6 находится в верхнем по схеме положении, в области низших частот воспроизводимого диапазона происходит подъем.

Для работы с трехканальным ламповым УНЧ можно использовать регулятор тембра, принципиальная схема которого приведена на рис. 14. Нетрудно заметить, что этот регулятор практически полностью идентичен регулятору, схема которого показана на рис. 12. Единственное отличие заключается в том, что сигналы выделенных составляющих после усиления не суммируются, а подаются на входы соответствующих усилительных трактов.

Источник