Однотактные усилители против Пуш-пулла — умный или красивый?!

22 September 2019
3,2k full reads
8,5 min.
6k story viewsUnique page visitors
3,2k read the story to the endThat's 54% of the total page views
8,5 minutes — average reading time

Kondo
Kondo

После прослушивания Kondo Ongaku vs Kondo 6V опять забеспокоила эта тема. Ведь пуш-пул играет явно динамичнее на той же акустике, явно посильнее акцентирует и ритмует.
Вот прямо слышу повторение истории с Leben 300 vs OTO. Leben — это чистый motion sound, суперживчик, суперподвижный звук, а в OTO более бережная работа с тонкими материями. Умный или красивый? Красивый или умный? Надо поговорить короче!

SINGLE-ENDED VS PUSH-PULL — Часть 1

Scott Frankland, Stereophile, 12/96

Являясь музыкантом по призванию и образованию, в колледже Скотт Франкланд увлекался философией, чтобы в конце концов полнлстью переключиться на электронику и прикладную математику. С 1983 г. он занимается разработкой техники для Moor, Frankland Assotiates (MFA) и для Wavestream Kinetics. В марте 1996-го он получил патент на свой триодный усилитель мощности. Является независимым автором во многих аудиоизданиях со статьями технического и философского характера.

На обложке январского выпуска Stereophile за 1994 г. показаны двухтактный Krell и однотактный Сагу. Надпись гласит: “Если один из этих усилителей ПРАВИЛЬНЫЙ… другой должен быть НЕПРАВИЛЬНЫМ”. Данная статья является попыткой разрешить эту загадку, а заодно ответить на риторику Дж. Аткинсона в декабрьском/95 Stereophile (стр. 17), когда он задался вопросом - звук однотактников хорош из-за слышимых или измеряемых проблем, либо вопреки им.

Что есть звучание однотактников (SE)? Чем он соблазнителен для столь многих опытных слушателей? Есть ли ему хоть какая-то альтернатива? Эти вопросы появились в High-End’e несколько лет назад. В этой трехчастевой статье я стану обсуждать механизм появления искажений нечетного порядка, уделяя особое внимание следующему. 1) Всегда ли они неприятны? 2) Каким образом они маскируются при однотактном усилении? 3) Как они возникают в двухтактном? 4) Что можно с этим поделать?

Здесь не обойтись только указанными вопросами, тем не менее, каждому из них будет дана обязательная оценка. Хотя пассивные элементы могут 'созидать" или “разрушать” звук по некоторому конструкторскому замыслу(*1) (Refs.1, 2 о влиянии на качество пассивных элементов, включая сюда различные лампы от разных изготовителей), с целью упрощения дискуссии, эта тема не будет обсуждаться.

ЗАМЕЧАНИЯ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ

Хорошо известно, что искажения становятся менее терпимы по мере роста их порядка (3, 4), даже очень небольшая величина продуктов искажений высших порядков хорошо различима (5). Однако, когда спектр становится комплексным, влияние их на звук становится плохо предсказуемым. Спектр искажений для обывателя выглядит подобно туманным испарениям. Тем не менее, возможно разглядеть характерные особенности спектров и сделать наглядные выводы.

В контексте данной статьи я пытаюсь измерениями не подменить прослушивание, но дать оценку и расширить диапазон измерений, имеющих корреляцию со слуховым опытом. Допускаю, что эти измерения более полезны для разработчиков, но и аudioфилы и ревьюеры смогут отыскать полезные корреляции, если осмелятся взглянуть на них. Перед тем, как двинуться в дорогу, неплохо бы окинуть взглядом перспективу данного вопроса.

ТРИОДЫ И ТЕЛЕФОННЫЕ ЛИНИИ

Изобретение триода, как электронной лампы, принято считать точкой отсчета современной электроники(*2). Подобно кристаллу микросхемы в наше время, триод пришпорил усилия армии физиков, химиков, материаловедов во всем мире. Новые патенты, споры за приоритеты и лицензионные соглашения все тянутся с начала века до наших дней.

Историческая ценность триода не может быть излишне завышена. Вот как А. Харлоу описывает триод в своей книге “Old Wires and New Waves”: “Для непосвященных он мало что значит, но этот миниатюрный баллончик был на самом деле “крошкой-гигантом” во всей истории и возможно, квинтэссенцией разума человеческого. Он придал невиданные мощности антеннам, а с усилением голоса человека радиотелефония стала законченным продуктом. Добавляя к одной лампе еще одну, затем еще одну, усиление росло в громадной степени - миллионы, миллиарды раз”.

Этот факт не прошел мимо Ли Де Фореста, который в 1912 г. изобрел первый в мире многокаскадный усилитель (7). Выражаясь технически, это был трехкаскадный однотактный усилитель напряжения. Усилитель едва дышал, однако, благодаря присутствию газа в баллонах. Как и большинство ученых того времени, Де Форест полагал, что молекулы газа способствуют усилению. Позднее стало понятно, что это справедливо лишь при низких анодных напряжениях. При высоких, положительные ионы препятствуют нормальной работе лампы(*3).

В тот же год Де Форест представил свой усилитель фирме The American Telephone & Telegraph Company. Люди от телефонии заинтересовались этой новинкой, но совершенно не знали, что с ней делать. Из Чикагского университета был приглашен Harold Arnold, чтобы осознать смысл всего этого. Из теоретических работ, проведенных совместно с нобелевским лауреатом Robert’ом Millikan’ом Arnold сделал предположение, что электронный разряд способен создать электрический ток только при отсутствии ионов газа (неизвестное “голубое свечение”). Химик-исследователь living Langmuir из General Electric Company (GE) был близок к догадкам Arnold’a, предполагая чистую термоионную эмиссию, однако, вплоть до 1912 г. (появления высоковакуумного насоса) ни один не мог подтвердить это на деле.

Вооруженный лишь собственными предположениями, Arnold создал лампу с высоким вакуумом на Western Electric - производственном отделении AT&T. Его упорство было вознаграждено - в 1915 г. состоялся выпуск триода 101В. Это был прорыв, ибо средний ресурс лампы был 4000 часов - в 10 раз больше, чем у любого предшественника (*4). С этого момента WE начала установку ламповых усилителей, работающих как “ретрансляторы” на трансконтинентальных телефонных линиях. Это было первым опытом использования электронных усилителей в коммерческих целях (8).

В Штатах большинство пионерских разработок ламповых технологий связано с фирмами либо WE, либо GE. Наиболее сложно было откачать воздух из баллона, когда вся начинка уже была установлена, а затем “запечатать” созданный вакуум. Второй задачей было создание прочного массивного катода с высокой эмиссией. Третьей проблемой стал анализ общих характеристик триодов, чтобы целенаправленно вести разработки для различных целей (*5). После решения первых трех можно было приступить к оценке факторов, влияющих на срок жизни лампы.

Эволюция усилителей шла параллельно разработкам новых ламп. Но она происходила только исходя из задач WE - передача голоса, либо иных сигналов на значительные расстояния, сначала по кабелю, затем по воздуху. Необходимо сказать, что усилители проектировались с минимальными искажениями, насколько возможно, чтобы чисто усиливать голосовые сигналы и затем передавать их внятно по длинным линиям. Следует отметить, в этой связи, сколько новшеств появилось в audio благодаря исследованиям в коммуникациях, осуществленных AT&T. К примеру, двухтактный трансформатор был изобретен в 1912 г. спустя только пять лет после изобретения триода (9). Удивительно, что это случилось в тот же год, когда Де Форест изобрел однотактный усилитель! Двухтактная схема была предложена Е.Н. Colpits’eM, главой отдела разработок на WE. Для меня остается мистикой, почему WE, имея изобретение двухтактного усилителя и владея правами на триод Де Фореста, не приступила сразу же к реализации двухтактного принципа с целью уменьшения искажений в телефонных трансляторах. Ясное дело, что эти трансляторы были однотактными. Будет неправдой, однако, заключить, что инженеры WE находили однотактники более качественными по сути. Наоборот, специалисты фирмы бились за уменьшение искажений все двадцатые годы и еще в тридцатые.

Человеком, способным решить проблемы искажений, стал H.S.BIack. Начав работать на WE в 1921 г., он принялся за разработку средств, с помощью которых, несколько звуковых каналов (голосовых, как правило) можно было подать на усилитель, а на выходе получить их несмешанными и чисто усиленными. К тому моменту стало понятно, что искажения, создаваемые каждым усилителем, размещаемым на равных интервалах по длинной линии для компенсации потерь, вносимых милями медного провода, на выходе “накапливались”. Вдобавок присутствовала взаимная модуляция каналов между собой. Black выяснил, что подачей инвертированного выходного сигнала на вход, можно добиться уменьшения искажений (10). Тогда, рассчитывая усилитель с “избыточным усилением”, можно добиться снижения искажений посредством “обратной связи”, оставив при этом требуемое усиление полезного сигнала на выходе. Это обманчивое своей простотой решение пришло ему в голову во время переправы через Гудзон.

Спустя много лет, в 1957 году, Харальд Блэк был награжден Золотой медалью Американского Института электроинженерии (AIEE). Вот что сказал в этой связи M.J. Kelly, президент Bell Labs: “Наряду с изобретением аудиона Де Фореста, работа Блэка является самой значительной в электронике и связи за последние 50 лет… Без стабильного усиления, свободного от искажений, достигнутого благодаря изобретениям Блэка, современные многоканальные коммуникации на континенте и через океан не были бы возможны (11)”.

ПЕРВЫЕ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

В 1924 г. появилась статья с расчетом оптимальной нагрузки триода с целью получения максимальной мощности (12). В1925 г. уже появилась обобщающая теория электронного усиления мощности (13). Она была написана ни кем иным, как Эдвардом Келлогом (Ed. Kellogg - вместе с Rice’oм изобрел динамик электродинамического типа с подвижной катушкой, остающийся и по сей день самым популярным). В статье Kellogg предположил, что 5% искажений являются предельно допустимыми в звуковых усилителях. Он показал при этом, что данная величина приемлема только в том случае, если кривизна характеристики передачи является “непрерывной и однородной, даже если сама характеристика резко обрывается на концах”. Под этим подразумевалось, что продукты искажений должны быть низкого порядка, т.е. второго, третьего, четвертого и вероятно пятого.

В Британском еженедельнике Wireless World (14) появился исчерпывающий анализ работы двухтактного усилителя. Примерно в то же время фирма Thordarson предложила свои усилительные конструкции (КIТы) на рынок Штатов. В журнале Radio и подобных ему реклама гордо гласила: “Это даст шанс вашему радио воспроизвести реальную музыку. Построй усилитель мощности Thordarson”. Компания предлагала и однотактные и двухтактные усилители. Потребность в усилителях с большой мощностью и высоким КПД обнаружилась в кинотеатрах еще в самом начале 30-х (15). В результате двухтактные усилители с трансформаторной связью получили признание в РА (Public Adress - озвучание больших площадок, вещание на широкую аудиторию). Они работали в классе-В, с целью получения максимальной мощности на выходе (16). Сразу же были выяснены проблемы с качеством в этом режиме и подобный подход больше не возникает в hi-fi кругах (17,18).

Весьма заметным продуктом в тот период явился однотактный усилитель WE Model 91-А. Рассчитанный на озвучание малых кинотеатров, он использовал на выходе один триод 300В, дававший 3,5 ватта. Для больших театров был предназначен двухтактный Model 86-А. Пара ЗООА на выходе давала 15 ватт. Так обстояло дело до эры hi-fi, чьи проблески уходят в ранние 30-е.

THE HIGH-FIDELITY УСИЛИТЕЛЬ

В 1934 году в Wireless World (19) появилась статья, давшая начало новой эре. Ее автор W.T. Cocking предположил, что 5% искажений слишком много для качественного усилителя. Он заявил, что целью воспроизведения является создание в домашних условиях того звука, который мог быть услышан в студии.

Этой декларацией отмечено концептуальное рождение эры high-fidelity, насколько верно я могу отыскать его корни. Считать Cocking’a предвестником следует не потому только, что он был влиятелен и авторитетен, но и оттого, что его усилитель постепенно эволюционируя, привел к знаменитому усилителю Уильямсона (D.T.N. Williamson).

Подход Cocking’a заостряет три момента: уменьшение частотных искажений, амплитудных искажений и, наконец, - фазовых искажений. Частотный диапазон был расширен до 10 кГц посредством емкостной (гальванической) связи между каскадами, а не межкаскадными трансформаторами, как было принято в то время (20). Это также вело к уменьшению фазовых искажений в верхнем диапазоне, улучшая, таким образом, отклик на скоростные сигналы с крутыми фронтами.

После этого он сравнил триоды с пентодами и пришел к выводу о предпочтительности триода за его лучшую способность демпфировать колебания подвижной системы на резонансе. Далее последовало сравнение SE и РР включений и сделан вывод, что последний (РР) объективно создает меньше искажений второго порядка. По поводу искажений Cocking заявил: “Отсутствие амплитудных искажений оказалось наиболее заметным при проведении тестов (прослушиваний), а повышенная ясность и чистота выявили тот факт, что хотя искажения, вносимые обычной техникой усиления и не велики, они имеют неблагоприятное воздействие. В итоге: отсюда должно быть ясно, что идеальным выходным каскадом для существующего типа громкоговорителей является пара триодов в двухтактном включении” (*6).

Этот концептуальный разбор получил хождение по всей Британии вплоть до Австралии. Cocking упорно “добивал” начатое дело, завершив его серией статей в Wireless World’. В самом деле, эти работы оказали в 30-е годы такое же влияние на умы публики, как впоследствии статьи Уильямсона, опубликованные в 40-х. “The Wireless World Push-Pull Quality Amplifier” - качественный двухтактный усилитель WW. Он стал как бы семенным фондом, неким законодателем, на который оглядывались последующие 20 лет.

РОЖДЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ WILLIAMSON’A.

В августовском номере за 1938 г. (22) в редакционной статье WW был дан способ адаптирования усилителя Cocking’a для использования в связном приемопередатчике (22). Доработка содержала фазоинвертор с разделенной нагрузкой по входу с тем, чтобы принять обычный сигнал (усилитель Cocking’a имел балансный вход). В январе 1946-го появилась статья - продолжение довоенной, где в схему была введена обратная связь (23). Год спустя D.T.N. Williamson опубликовал свою статью “Конструирование высококачественного усилителя”’.

Он не только добавил инвертор (впрочем, уже известный), но и ввел дополнительный каскад усиления по напряжению. По его замыслу каскад должен был компенсировать потерю усиления из-за введения обратной связи, оставляя чувствительность по входу неизменной. Уильямсон был сосредоточен главным образом на “эффективном усилении”, т.е. максимальном продлении полосы вверх, так как раннее падение усиления могло подействовать на “точное воспроизведение скоростных, транзитных сигналов”. Дополнительный каскад имел непосредственную связь с инвертором по входу, что давало некоторый плюс по уменьшению фазового сдвига на крайних низких частотах.

В своей статье он перекликается с идеями Cocking’a, суммируя требования при конструировании высококачественного усилителя: “… Тогда выходит, что расчет усилителя для воспроизведения звука, дающего высшее качество, должен быть основан на применении триодов в двухтактном включении с использованием отрицательной обратной связи”.

Он уделил особое внимание следующим выдающимся постулатам:

  • Выходной импеданс усилителя должен быть “много меньше”, чем у громкоговорителя. “Чтобы избежать высокого резонансного выброса, жесткость подвеса в качественных головках должна быть малой и, очевидно, потери (энергии) в таком подвесе не должны быть велики. Таким образом, электромагнитное демпфирование является важным моментом в управлении колебаниями диффузора”. Уильямсон полагал, что коэффициент демпфирования усилителя при работе с динамическими громкоговорителями должен быть порядка 20-30.
  • Отрицательная обратная связь должна быть оптимизирована в районе 20 дБ.
  • С целью минимального влияния фазового сдвига на краях слышимого диапазона, частотная характеристика усиления должна быть не уже 3,3 Гц-60 кГц по уровню -3 дБ.
  • Фазовый набег не должен превышать 20(*8) во всем диапазоне, чтобы тем самым не ухудшать переходные характеристики и эффективность обратной связи.
  • Достаточный запас по мощности, чтобы выдерживать высокие динамичные выбросы на музыкальной программе.
  • Выходной трансформатор должен быть рассчитан под определенные требования, задаваемые линией нагрузки.

Вот так, длинный эволюционный путь, начатый в 1934 г. Cocking’oM, вышел в точку кульминации в 1947-м. Родовая особенность усилителя Уильямсона во всех его инкарнациях -триоды в двухтактном включении(*9). Им было отдано предпочтение, так как, не глядя на снижение выходной мощности, производимые ими искажения были менее заметны. Предположения, сделанные автором в том же 47-м, получили поддержку Харри Олсона (25) (Harry F. Olson - руководитель лаборатории электроакустических исследований фирмы RCA).

ВОЗВРАТ К ПЕНТОДУ

На волне успеха, продолжавшегося уже 13 лет (с момента появления усилителя Cocking’a), усилитель Уильямсона въехал в американский рынок. Сам автор ввел окончательные доработки в обратную связь, с которой он испытал затруднения при добавлении еще одного каскада с низким усилением до инвертора. В своей статье-продолжении он показал, как добиться устойчивости усилителя посредством введения фазовой компенсации (коррекции) по выходу первого каскада (26) (*10). В 1949-м его схема становится мировым прототипом усилителя с обратной связью. В своих статьях Уильямсон часто указывал на тесную взаимосвязь между линейностью фазовой характеристики и переходной. Эта тема усиленно разрабатывалась дизайнерами усилителей с обратной связью (27, 28, 29) (*11).

За спиной громадного интереса к усилителю Уильямсона (30, 31) стало расти новое поколение пентодных усилителей, бросая вызов двухтактно-триодным традициям. Движение в сторону применения пентодов, поначалу считавшихся пригодными для РА, получило новые стимулы после того, как были найдены методы, позволявшие зазвучать пентодам подобно триодам.

Как хорошо известно, ахиллесовой пятой триодов является их высокая входная емкость. Она определяет спад характеристики на высоких частотах. Тетрод имеет вторую сетку, назначение которой уменьшить величину проходной емкости. Пентод содержит еще один элемент, работающий для усиления напряжения, и в конечном случае, - выходной мощности. Это может быть либо третья сетка, либо лучеобраэующие пластины. В последнем случае лампа называется “лучевым тетродом” или “kinkless tetrode” - то есть тетрод без излома характеристики (имеется в виду отсутствие жесткого динатронного эффекта).

Отрицательной стороной многосеточных ламп стал тот факт, что продукты искажений имеют диссонансный характер восприятия в сравнении с триодами. Диссонанс возникает из-за того, что характеристика передачи имеет “резкий перелом” по обе стороны (используя терминологию Kellogg’a). Перед разработчиками встала проблема подавления этих неблагозвучных составляющих спектра искажений. В особенности отличились три компании в достижении этой цели:

  • В 1945 г. глава фирмы Acoustical Manufacturing (с продукцией под маркой Quad) Peter J. Walker (в русской транскрипции - Питер Уолкер) нашел метод значительного прдавления искажений пентода путем включения небольшого числа витков в цепь катода выходной лампы (Рис.1).

Рис. 1 Верхнее плечо выходного каскада QUAD. Частичное включение катода в первичную обмотку (Уильямсон и Уолкер).

Рис. 1 Верхнее плечо выходного каскада QUAD. Частичное включение катода в первичную обмотку (Уильямсон и Уолкер).

Это позволило распределить нагрузку, приведенную в первичную обмотку, между анодом и катодом лампы, в соответствии с числом витков в каждой части. Как только нагрузка подключена ко вторичке, так эти обмотки включаются в параллель. Это уменьшает внутреннее сопротивление каскада, тем самым, расширяя диапазон (32, 33). Более широкая полоса затем транслируется в меньшие фазовые сдвиги, что в свою очередь обеспечивает более эффективное действие ОС на высоких частотах (вследствие того, что сигнал обратной связи остается даже на высоких частотах близким к идеальному фазовому углу -180°).

Более того, здесь осуществлена местная ОС благодаря импедансу катодной обмотки по переменному току. Такой вид обратной связи имеет тот же эффект, что и общая петля ОС, но с одним огромным преимуществом: здесь всего лишь один высокочастотный полюс, формирующий фазовый набег (*12). Таким образом, в усилителе Quad II искажения высших порядков, связанные с работой пентодов, заметно подавлены и при этом не ценой выходной мощности, что имело место с триодами (*13).

  • В 1949 г. Frank Mclntosh и Gordon Gow в своем усилителе 50W-1 предприняли еще один шаг в развитие концепции разделенной нагрузки - посредством выходного каскада с “единичной связью” (unity-coupled). По их замыслу, теперь катодная обмотка имеет витков столько же, сколько имеет анодная (Рис. 2), что приводит к более сильной локальной обратной связи (*14).

Рис. 2 Одно плечо выходного каскада Mc Intosh (no Кроухерсту)…

Рис. 2 Одно плечо выходного каскада Mc Intosh (no Кроухерсту)…

Сверх того, анодная и катодная обмотки выполнены бифилярной намоткой. Тогда это действительно получается “единичная связь” между двумя обмотками. Индуктивность рассеяния в таком трансформаторе уменьшена втрое, полоса соответственно расширилась, а фазовый сдвиг тем самым уменьшился (34). Так как ток сигнала через каждую половину обмотки протекает полный период (т.е. от 0° до 360°, а не от 0° до 180° как в классе-В), искажения типа “ступенька” отсутствуют, как это происходит в классе-А и, по той же причине - здесь нет резкой отсечки тока при переходе от одной полуволны к другой в точке их встречи (18, 35).
Редакция журнала Audio Engineering поздравила Фрэнка Макинтоша с "первым основательным изменением за годы существования концепции “распределенной нагрузки” (34).
3) В 1951 г. David Hafler и Herbert Keroes подошли к проблеме применения пентода под иным углом: они вернули часть переменного анодного напряжения на вторую сетку (Рис. 3).


Рис. 3 Половина ультралинейного (UL) выходного каскада (Хафлер и Кврос).

Рис. 3 Половина ультралинейного (UL) выходного каскада (Хафлер и Кврос).

Эта петля местной ОС стала известна под названием “ультралинейного” включения. Оно стало основой для усилителя Aero Ultra Linear. Хотя Keroes, являвшийся специалистом по трансформаторам, знал, что действие экранной сетки нелинейно при подаче на нее прямого сигнала, равно как и при подаче сигнала обратной связи (36,37)(*15), он нашел, что существует точка отвода в анодной обмотке, когда действие ОС линейно (33,38,39). Этот узкий просвет в рабочих характеристиках и был искомым, чтобы обеспечить “ультралинейность”". По его собственному выражению: "Мы добились нового типа лампы без конструирования и создания самой лампы. Это не триод и не тетрод, но его улучшенная линейность выше того и другого, оправдывая свое название “ультралинейной” (39).

F. Langford-Smith " в своей оценке (33) аргументировано подтвердил решение, найденное Хафлером, в то же время как Уильямсон и Уолкер отнеслись к ней с пренебрежением. Уолкер заявил, что его схема может делать все то же, что делает ультралинейная схема и даже больше. Лангфорд-Смит не согласился. Cocking наблюдал за развитием конфликта и в результате математического анализа устроил разнос двум У за подобное принижение идеи Хафлера (36). (На тот момент Cocking был главным редактором весьма влиятельного в Британии журнала Wireless Engineer).

Пока различные центры влияния были заняты выяснением деталей, Hafler и Keroes начали публиковать статьи, имевшие целью улучшение усилителя Уильямсона - перевод его в ультралинейное включение (31,40,41)(*18). Это было все, что требовалось, так как производители и аудиофилы были заинтересованы в победе лучшей схемы: ультралинейный усилитель с полнейшей сертификацией со стороны мировой электронной прессы привлекал легионы последователей и противостояние триод/пентод эффективно разрешилось. Ультралинейное включение (UL) было последовательно принято более чем 20-ю различными производителями в Штатах (41), включая Marantz, Harman/Kardon, Fisher, Scott, Eico и Dynaco.

Одной из важнейших причин популярности UL стала экономика. Технология UL была дешевле в исполнении и переделках, чем технология Quad или MAC (Me Intosh), давая большую мощность и меньшие искажения, чем сравнимые с ней триоды тех дней. Больше, чем все другие схемы, такое решение выходного каскада определило рождение золотой эры high-fidelity. Сам по себе знак “Litre-Linear” стал общим местом в технике звукоусиления, а не обозначением определенного усилителя, применяющего подобную схему. Другой вопрос, оправдывал ли он свой экзальтированный статус.

СДВИГ В СТОРОНУ СУБЪЕКТИВНОГО

Одной из наиболее убедительных причин громадной популярности UL был отказ от специального питания экранной сетки. Второй по значимости причиной явилось то, что UL схема стала альтернативой между триодным и пентодным выходным каскадом, не помирив, но разведя соперников по разным углам. В самом деле, схема QUAD с ее перевернутым вверх ногами ультралинейным включением обеспечивала те же достоинства официальной схемы. П. Уолкер пытался отстоять свою правоту (32), но был окончательно повержен, так как у него не было такого завораживающего и мистического элемента, как нелинейная обратная связь, оправдывающая себя в узком промежутке.

Действительно, в своем обзоре этих двух технологий (Quad и Hafler) Лангфорд-Смит вычислил, что подача нелинейной обратной связи в UL включении уменьшает искажения не пропорционально усилению! Этот феномен буквально проносится перед носом классической теории обратной связи, оставляя в недоумении ее адептов. Общее восприятие рынка и аудиофилов было таково, что усилитель Асго содержал нечто, отсутствовавшее и у Quad II и у Mclntosh.

При окончательном анализе Mclntosh имел лучшие измеряемые параметры, чем Асго и Quad II. Но Асrо, не будучи технически равным Mclntosh, апеллировал своей ценой к потребителю, не искушенному в технических тонкостях. Обыватель же, со всей тягой к непостижимому и мистическому, голосовал своим $ за Асго.

Сами же разработчики апеллировали не столько к голове и уму покупателя, сколько к ощущениям аудиофилов. В статье Audio Engineering (39) они писали: “Превосходные объективные показатели необходимы, но недостаточны для качественного звука. Это означает, что тест на прослушивание более важен, он в конце концов, остается наиболее убедительным”. Таким образом, усилители Асrо продавались на аудиорынке за их звучание, а не за характеристики (31, 41), встав на пути опасной тенденции - слепо доверять техническим результатам, как мерилу качества.

ПОЛНЫЙ СУБЪЕКТИВИЗМ

Такое отклонение от общепринятой позиции отражало новое, едва родившееся отношение к определению качества. Статьи, дававшие оценки по техническим показателям, стали вызывать недоверие. Этот разрыв стал более заметен, когда аудиофилы стали обсуждать графики и цифры новых транзисторных усилителей, показатели которых были лучше, чем у старых ламповых и, следовательно, звук должен быть лучше.

Однако любой аудиофил припомнит, что ранние полупроводниковые усилители звучали подобно карманному приемнику, употребляющему стероиды.

Проблема в том, что транзисторы до сих пор имеют плохо изученные параметры, которые вызывают недовольство самих создателей транзисторной техники. Прямейшим путем попадания на рынок качественного audio казалось проектирование схем по образу и подобию ламповых. Но при таком подходе были обнаружены переходные интермодуляционные искажения (TIM) (42, 43) и поэтому существовавший зазор в качестве между лампами и транзисторами стал настоящей дырой. TIM искажения стали главным фактором “закрытия школы, где учат, что спецификации врать не могут”, так как слушатель всегда доказывал, что он прав.

Вот тогда и случилась занимательная штука - многие слушатели вовсе прекратили доверять характеристикам. Это обусловило нарождение нового класса audioписателей: экспертов-слушателей. Основатель журнала Stereophile J. Gordon Holt, к примеру, на протяжении 60-х оказал большее влияние на вкусы аудиофилов, чем любая из компаний, производивших audioтехнику. В процессе экспроприации audio из безраздельного подчинения инженерам, Холт вывел определение того, как чувствуют музыку аудиофилы(*19). В 70-е Harry Pearson затмил влияние Холта, введя парадигму “абсолютного звука”, т.е. звука живой музыки, как в концертном зале, не подвергнутой усилению. Отсюда и название его журнала - Absolute Sound.

Конечно, если довести эту парадигму/образец до логического предела, как это сделал бы Платон, то у каждого понятия или предмета должен существовать свой идеальный прототип - идеальная скрипка, идеальный концертный зал и прочее. Однако это предполагает и наличие идеальных ушей, способных слышать все это! В этом случае пророчества Hafler’a и Keroes’a сбылись: эти “новые субъективисты” создали особую методику влияния на аудиофилов - влияние, которое впрямую адресовано к эстетическим ощущениям любителей музыки.

“Новые субъективисты” создали немало поправок в технических спецификациях, которыми буквально завалили производители среднеклассного audio с самого начала транзисторной революции. В технике high-end подобные коррекции также присутствовали, хоть и в меньшей мере: в век Холта и Пирса субъективные оценки работы компонентов стали перевешивать профессиональный взгляд на вещи, при оценке различий. Что в результате? Забытые технологии порой появляются вновь, вооружившись новыми возможностями; новые технологии, полные надежд и обещаний, порой исчезают непризнанными.

Так как флаг искусства в audio водружен над audioинженерией, мне видится полезным во все времена искать точки соприкосновения одного с другим. К примеру, античные греки не делали различий между подходом творческим и научным, техническим. Их объединило одно слово - techne. Использование этого термина предполагало неразрывную интеграцию искусства и техники. Да, греки полагали, как и другие цивилизации, что архитектура являет образец почти абсолютного альянса творчества и науки. Но можно ли сказать то же самое про audio наших дней? Быть может полезно заново пересмотреть античные взгляды.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ОДНОТАКТНОЙ ЛЕГЕНДЫ

Благодаря огромному влиянию Cocking’a и Уильямсона, однотактные усилители игнорировались аудиофилами до тех пор, пока в Японии не начались эксперименты с ними в середине 70-х. Японцы, и в особенности Нобу Шишидо (Nobu Shishido) - ключевая фигура в однотактном движении, заслуживают уважения за то, что они принесли собственные достижения в технике audio к алтарю SE.

В самом деле, японцы выказывают больший пиетет перед иконой audio-истории Запада, нежели сами американцы. То, что привело японцев к однотактникам, американцам показалось анахронизмом - любовь к своим и английским старым рупорным системам. Согласно японским энтузиастам, в комбинации однотактных усилителей и рупорных систем их привлекли "тональность " и “атака”. Существует почти библейская история о том, как Икеда (Ikeda - один из видных японских идеологов однотактного движения) открыл для себя Western Electric 91-А (*20). Этот 3,5 ваттный усилитель со старой системой Lowther обладал ангельским голосом в сравнении с транзисторными усилителями самой последней марки.

К середине 80-х японские аудиофилы, кажется, перепробовали все известные однотактные схемы и типы ламп (*21). В этом временном промежутке, столь активном для японцев, для остального мира тянулась длинная пауза безвременья. Однотактное движение в Японии имело жестко субъективную реакцию на общепринятую школу оценки качества с ее неизбывным лозунгом -“Цифры и характеристики не врут”. В это же время подобная реакция имелась у публики, объединившейся вокруг того, что метко окрестил Гари Пирсон - High-End Audio. И в каждом случае силы коммерческого подхода к звуку готовы оттягать каждый дюйм сверх того, что могло быть поверено современными стандартами верности звучания. (Та же ситуация хвастовства и самоудовлетворенности промышленных монстров от audio, с чем боролись в свое время Cocking и Williamson).

  • То же самое можно сказать об источнике питания. Усилитель подобен монете с тремя сторонами, одна из которых будет рассматриваться в этой статье: схемная топология.
  • Ли Де Форест запатентовал триод в 1907 году. Он назвал свое изобретение как " Устройство для усиления слабых электрических токов’ (US pat. it 841, 387). В 1908 г. он получил патент за усовершенствованный триод (US pat. # 879, 532). Последний имел название - “Пространственная телеграфия” и касался беспроводной передачи сигналов.
  • В 1913 г. Langmuir опубликовал монографию (88), где утверждается существование чистого электронного разряда. Аргументы его опираются на более фундаментальные открытия британского физика С.И. Richardson’a.
  • Так как большинство ламп, разработанных WE, было предназначено для специальных целей, таких как трансокеанские телефонные ретрансляторы, то и выполнены они были по высочайшим кондициям качества и надежности. Частенько в них применялись экзотические материалы - платина и иридий для нитей накала. Изготовленные из ник катоды прямого накала покрывались многослойной пленкой из оксидов бария и стронция, наносившихся поочередно. Подобно лучшим самурайским мечам, нить накала нагревалась до 1000° после очередного слоя. Итак, 16 слоев из оксидов, что получило название стандартного катода WE. Лампы с такими катодами позднее обнаруживались вполне пригодными после 20000 часов работы в лабораторных условиях.
  • Работа по формализации функциональных соотношений между сеткой, катодом и анодом была выполнена Ван Дер Биалем (H.J. Van der Bijl - второе лицо в лаборатории физических исследований в WE). Он стал отцом теории ламп (94). Его книга 'Теория электронных ламп и их применение" (Me Graw Hill, New York, 1920) явилась первым главным опубликованным трудом по электровакуумным приборам.
  • На тот момент “существовавший тип громкоговорителя” была головке электродинамического типа с подвижной катушкой.
  • В последних статьях из этой серии освещались поиски Cocking’a лучшего инвертора (21).
  • Первоначально появился как “Внутренний отчет № Q2S3” М.О. Valve Company за 1944 год.
  • Не в пример Cocking’у усилитель Уильямсона применял тетроды КТ66, включенные триодами. Сам Уильямсон в тот момент работал инженером на М.О. Valve Company (Marconi Osram Valve Company - производитель легендарных тетродов серии Gold Lion KT. предназначенных для использования в звуковых усилителях).
  • Каскады с низким мю требуют, как правило, большего смешения и, следовательно, имеют больший headroom (запас по входному сигналу до ограничения), чем каскады с высоким. Это решающий момент исключения переходных искажений с использованием ОС.
  • Однако с годами большинство инженеров утеряло из виду столь важный момент - лампа с малым мю по входу, если применяется ОС. Понимание Уильямсоном правильного функционирования усилителей с ОС стало очевидным лишь спустя годы.
  • Фазовый сдвиг в этом случае появляется из-за емкости сетка-катод (междуэлектродная ламповая емкость). В обшей петле усиления было обычно шесть и более таких полюсов. Фазовый набег приобретал кумулятивный характер (каждый полюс дает набег в 90°, зависящий от частоты).
  • Единственное требование: амплитуда драйвера должна быть увеличена, чтобы скомпенсировать потери, вносимые местной ОС. Т.к. чувствительность пентодов примерно вдвое больше, чем у триода, то “оставшаяся половина избыточного усиления” могла быть использована для локальной ОС.
  • Макинтош и Гау нашли способ компенсации потерь из-аа введения разделенной обмотки, когда усиление выходного каскада равно 1. Этим способом был “драйверный каскад с вольтодобввкой”. Положительная ОС подавалась на аноды драйвера, тем самым, увеличивая динамику раскачки (34, 35). Благодарю Майла Несторовича (Mile Nestorovic) - разработчике Me Intosh МС-3500 за предоставленную информацию по этому вопросу.
  • Еще в 30-е годы Ален Бпумпайн (Alan Blumlein - основоположник теории и практики стереозаписи на ф. Bell Labs) указал на существование такой области, хотя и не уточнил ее границы (British pat. # 496, 683, jan 5 1939). Патент Хафлера и Кероса, несомненно, был важный дополнением к изначальному изобретению Блумлайна (равно как патент Флеминга по диодный свойствам термоионной эмиссии стал важным дополнением к появившемуся до этого открытию Эдисона).
  • Лангфорд Смит многие годы был редактором австралийского журнала Radiotronics.
  • Главное улучшение состояло в увеличении мощности в два раза.
  • Хотя невежды и бестолочи получат большое удовольствие, отыскав у Холта противоречия, смотри, к примеру, Stereophile Vol.9, №4.
  • Байка гласит о том, что Икеда с друзьями были одинаково шокированы и двухтактным WE86. Однотактный WE91 был частью кинотеатральной системы 500А. Он отдавал максимум 4 Вт на триоде ЗООА (позднее 300В). Системы 500А использовались в малых залах. В больших кинотеатрах применялись системы 1086 с усилителями WE86 и WE87. В них стояли 300В и 845 триоды соответственно в двухтактном включении. (Спасибо J. Roberts У из Sound Practices и P. Mundfy из WE за предоставленную информацию).
  • Как явствует из журналов для самоделыциков - MJ Stereo Technic и Radio Jyutsu.

Еще больше обзоров и обсуждений

Подписывайтесь, ставьте лайк и делитесь публикациями в соцсетях или приходите обсуждать на лучшем аудио-сайте dastereo.ru. Пишите мне на dmitre@gmail.com что вы думаете о прочитанном и о чем бы вам хотелось почитать еще.