Триодные однотактные усилители

Возможно, наиболее заметным шагом в развитии High-end-аудиотехники в 90-х годах было возвращение к триодным однотактным усилителям. Триодный однотактный усилитель (ТОУ) был первым из когда-либо разработанных усилителей, ведущим свое начало от патента на триодную вакуумную лампу, полученного Ли Де Форестом в 1907 г., и от его же патента на триодный усилитель, выданного в 1912 г. Обычно ТОУ имеет выходную мощность менее 10 Вт на канал. (В англоязычной литературе используется сокращение SET — single-ended triode. — Примеч. ред.)

Вы не поверите: массовым явлением стала замена аудиофилами своих современных аппаратов на усилители, основанные на технологии 90-летней давности. Неужели последние 90 лет развития усилителей были пустой тратой времени? Как ни странно, большое число любителей музыки и разработчиков аудиотехни-ки думают именно так.

Движение назад, к ТОУ, началось в Японии в 70-х годах. Разработчик Ноби Шишидо использовал триодный усилитель совместно с высокочувствительными рупорными громкоговорителями. Многие, слышавшие ТОУ, были поражены их способностью создавать иллюзию непосредственного музыкального присутствия, когда музыка буквально "выпрыгивает" из громкоговорителя. Так началось повальное увлечение усилителями в Японии, которая лет на 10 опережает США в тенденциях использования ТОУ. Сегодня вы не найдете журнала по High-end-аудиотехнике, где не было бы многочисленной рекламы маломощных однотакт-ных триодных усилителей. Девиз энтузиастов ТОУ: "Если первый ватт мощности усилителя хорошо не звучит, то зачем вам от него еще 199?"

Один из первых триодов для усилителей мощности — "Western Electric 300В" вдруг начал пользоваться таким спросом, что аудиофилы стали платить до $500 за одну лампу. "Western Electric" был вынужден возобновить производство этой лампы. Если бы вы сказали руководителям "Western Electric" 80-х годов, что в 1997-м они опять начнут выпуск лампы 300В, они сочли бы вас сумасшедшим. Однотактный усилитель мощности, в котором использована выходная лампа 300В, показан на рис. 6-4 (лампа с баллоном в форме луковицы в центре).

Триод — наиболее простая из всех вакуумных ламп, в его стеклянной колбе заключено всего три электрода, а не пять, как в более распространенной пентод-ной лампе. Триоды имеют существенно меньшую выходную мощность, чем пентоды, но более благоприятные характеристики с точки зрения нелинейных искажений. До того как вернулись ТОУ, фактически во всех современных ламповых усилителях использовали пентоды.

В однотактном усилителе триод работает так, что он усиливает обе полуволны аудиосигнала. Вот что означает термин "однотактный". Практически все остальные усилители мощности являются "двухтактными". Это значит, что одна лампа (или транзистор) усиливает положительную полуволну сигнала, а другая лампа (или транзистор) — отрицательную полуволну.

Двухтактный усилитель можно сравнить с двуручной пилой: один тянет, другой толкает. Работа двухтактного усилителя ассоциируется и со своеобразным

эстафетным бегом: одна лампа (или транзистор) передает сигнал другой лампе (или транзистору), затем получает его обратно и снова передает, причем это чередование происходит много раз в секунду. Другими словами, музыкальный сигнал разделяется на две части, а затем собирается на выходе. Сторонники однотактных усилителей полагают, что поскольку триод усиливает в них полную волну сигнала, он обеспечивает максимальное качество звука и музыкальность. Кроме того, в ТОУ нет необходимости использовать схему, называемую инверсным каскадом, что делает их еще проще. Обратите внимание, что в однотактных ламповых усилителях может использоваться более одной выходной лампы. Одно-тактными их делает не число ламп, а то обстоятельство, что лампой (или лампами) усиливается вся волна сигнала, а не ее часть. Более детальное обсуждение одно-тактного и двухтактного режимов работы включено в раздел этой главы "Как работает усилитель".

Двухтактные усилители страдают недостатком, называемым центральной от-сечкой, который проявляется в появлении разрыва временной функции сигнала, когда одна лампа (или транзистор) прекращает работу, а другая лампа (или транзистор) ее начинает. В однотактном усилителе никогда не происходит переключения сигнала между выходными активными элементами и благодаря этому отсутствуют искажения центральной отсечки.

Вдобавок, схемы ТОУ чрезвычайно просты и часто используют очень неглубокую отрицательную обратную связь или вообще обходятся без нее. Отрицательная обратная связь — это подача части выходного сигнала усилителя обратно на его вход таким образом, чтобы происходило ее вычитание из входного сигнала. Подобная обратная связь снижает искажения, но тем не менее (как и любая обратная связь) ухудшает звучание усилителя.

Что такое High-end и Hi-fi?

На испытательном стенде ТОУ демонстрируют до смешного плохие технические параметры. Они обычно дают выходную мощность меньше 10 Вт на канал и имеют чрезвычайно высокие нелинейные искажения — до 10% полного коэффициента общих гармонических искажений (THD) при номинальной выходной мощности. Хотя большинство усилителей используют одну выходную триодную лампу, для увеличения выходной мощности могут устанавливаться дополнительные триоды. Однако некоторые усилители имеют выходную мощность всего 3 Вт на канал. Фактически установилась некая мода, связанная с ТОУ и направленная на все большее снижение их выходной мощности. Энтузиасты ТОУ считают, что чем меньше выходная мощность, тем лучше звук.

Один разработчик однотактных усилителей вполне серьезно сказал обозревателю: "Если вам нравился мой 9-ваттный усилитель, то что же вы скажете, когда услышите 3-ваттную модель!.."

Вдобавок к низкой выходной мощности и большим нелинейным искажениям, ТОУ имеют высокое выходное сопротивление: порядка 1,5-3 Ом. Это резко контрастирует с выходным сопротивлением большинства полупроводниковых усилителей, составляющим 0,1 Ом и менее, а также многих двухтактных ламповых усилителей — порядка 0,8 Ом. Поскольку сопротивление громкоговорителя зависит от частоты, высокое выходное сопротивление усилителя реагирует на изменение сопротивления громкоговорителя, что вызывает изменения в частотной характеристике. Это значит, что частотная характеристика усилителя будет разной при подключении различных громкоговорителей. Изменения могут быть в диапазоне от 0,1 дБ при работе с громкоговорителями со стабильным сопротивлением, до 5 дБ при работе с другими громкоговорителями. Таким образом, звучание однотактных усилителей существенно зависит от громкоговорителя, поэтому для них требуется подбирать подходящие акустические системы.

Несмотря на эти технические недостатки, мой опыт прослушивания ТОУ показывает, что столь древняя технология имеет много музыкальных преимуществ. ТОУ обеспечивает несомненный эффект присутствия и непосредственности восприятия музыки; это трудно описать словами. Кажется, что музыканты не где-то вдали от места и времени воспроизведения (такое случается при использовании двухтактных усилителей), а находятся здесь и сейчас. ТОУ имеют прекрасную мягкость и чистоту тембра, полностью свободного от зернистости, жесткости и других недостатков, присущих двухтактным усилителям. Когда я слушал однотактные усилители (с соответствующими громкоговорителями), казалось, что пришли живые музыканты и играют для меня прямо в комнате прослушивания. Это такая непосредственность музыкального восприятия, что ее невозможно выразить словами, но она сразу же ощущается любым слушателем. Вы должны услышать ТОУ сами, чтобы понять, о чем идет речь, — ни одно описание не может передать их звучание.

При прослушивании усилителя легко плениться его звучанием на средних частотах. Это потому, что ТОУ лучше всего работают в полосе средних частот и существенно хуже — на краях звукового диапазона, на низких и высоких частотах. Если производится демонстрация усилителя ТОУ с целью заинтересовать вас его звучанием, то обязательно прослушайте разнообразную музыку, а не короткий отрывок или голос без музыкального сопровождения, ибо краткая демонстрация акцентирует положительные стороны и скрывает недостатки.

Невозможно переоценить важность подбора для ТОУ подходящих громкоговорителей. С низкочувствительными акустическими системами ТОУ будет давать очень слабый звук и мягкие басы, практически не воспроизводя динамические контрасты. Идеальный громкоговоритель для ТОУ должен иметь высокую чувствительность (выше 93 дБ/Вт/м) и высокое сопротивление (порядка 8 Ом). В частотной характеристике его электрического сопротивления не должно быть провалов (минимальное сопротивление — 5 Ом и выше). Такой громкоговоритель

дает громкий звук при малой мощности и требует очень малой силы тока (вспомните приведенный выше пример с высокочувствительным громкоговорителем Пола Клипша, который при мощности 5 Вт воспроизводил уровень громкости, свойственный концертному залу). Возрождение производства высокочувствительных громкоговорителей происходит параллельно с ростом популярности ТОУ. Некоторые акустические системы, разработанные для ТОУ, имеют чувствительность выше 100 дБ, что дает им возможность обеспечивать удовлетворительный уровень прослушивания при мощности 5 Вт на канал. ТОУ часто работают в паре с рупорными громкоговорителями, имеющими чрезвычайно высокую чувствительность, но, по моему опыту, вносящими недопустимый уровень окрашивания.

Популярность и безукоризненное качество звучания ТОУ поставили серьезный вопрос: как могут усилители, параметры которых, согласно результатам объективных измерений, весьма посредственны, создавать такие захватывающие музыкальные переживания? Как может технология 90-летней давности затмевать усилители, разработанные на пороге 21-го века? В чем секрет музыкального волшебства ТОУ, не раскрытый нашими измерениями? Почему общепринятые измерения настолько бессильны в количественном определении положительных качеств ТОУ? Звучат ли ТОУ так хорошо благодаря своим большим нелинейным искажениям или вопреки им? Увы, пока еще никто не может ответить на эти вопросы.