传奇的放大器:无变压器的“冷”灯,DIY编译,数十年的“ D”级折磨

正如我所承诺的,我们将继续围绕过去和现在的传奇放大器进行循环。 这次我们将描述UMZCH D类的困难命运,即灯电路领域的原始发展,对于那些手从身体长大的人,我们将不会忽略DIY套件。


在制作材料时,我试图从发烧友新闻学杰作,干燥的技术描述以及诸如Neil Gader,Harry Pearson,Robert Green之类的同志的出版物中榨取所有有价值的信息。 像以前的材料一样,我试图找到这些设备的主要特性和电路图以及价格(在生产时),而现代作者通常对此保持沉默。

Futterman H3 OTL-只需丢弃输出变压器


让我们从电子管时代的“最温暖”开始,从美国50年代的传统开始。在美国的纽约市,发明家朱利叶斯·弗特曼(Julius Futterman)在该省开发了当时最原始的电子管放大器之一 。 1954年,Futterman H3 OTL灯UMZCH诞生了,其特点是没有输出变压器。


在原始的Futterman放大器电路中,低音反射的阴极电阻不是接地,而是连接到放大器的输出。 Futterman H3 OTL阴极中继器的100%OOS通过低音反射的阴极电阻通过100%POS进行了补偿。 有趣的是,该方案在当时是独一无二的(并得到后代的高度赞赏),它不是由专业工程师开发的,而是由自学成才的业余无线电爱好者开发的。


需要原始解决方案的原因是,当年的电子管放大器成本中大约30%至35%用于输出变压器。 鉴于第一个放大器是手动制作的,因此这是一个非常重要的因素。


由于采用了该设计解决方案,该放大器的价格略高于自组装套件的价格,大约为180-200美元,今天,考虑到通货膨胀因素,相当于1600-1800美元。除了大大降低了产品成本外,这项创新还节省了UMZCH(受到一些发烧友和吉他手的喜爱)的特性。声音的“温暖”着色。


应当指出,放大器的相对较低的成本与当时几乎独有的特性相邻。

自己判断:

  • 频率响应范围:7 Hz(!)至55 kHz
  • RMS:90瓦
  • IMD:0.1%(1 W,1欧姆)
  • 谐波比:0.1%
  • 输出阻抗:0.6欧姆

有趣的是,创建于1957年的静电扬声器Quad ESL 57被认为是与该放大器一起工作的理想扬声器系统。



弗特曼(Futterman)为该装置申请了专利,并于1961年将许可出售给了多家美国公司。 直到70年代初,一直生产根据Futerman计划许可的放大器,并且其成本大大高于原始放大器。 在整个60和70年代,发明人改进了电子管放大器的电路。

1984年,富特曼去世后,纽约音频实验室在他的参与下发行并开发了当时最昂贵的放大器之一(用于静电扬声器),售价12,000美元(考虑到通货膨胀,今天约为26,000美元)。 在利用Futterman的遗产进行的相对较新的开发中,可以区分意大利人Andrea Tsiuffoli的原始设备(下图所示)。


Heathkit耳放-音乐爱好者和音乐家的DIY


Heathkit是松香烟雾迷最重要的试管设计师之一。 该公司成立于40年代,随着对设备自组装的关注,在60年代获得了普及。 几乎公司的所有产品已成为DIY热情人士的标志性人物。 与Dynaco不同,Heathkit创建了具有不同底盘和无线电组件集的多功能设计器。


套件和模型经常更换得足够多,这也与Mac面向贫困人口的这些设备存在很大差异。 Heathkit套装的普及高峰出现在60年代中期,当时购买高质量放大器的成本可与普通汽车相媲美。


基本包装中包括所有木制部件(一组手柄,底盘等)。 吉他选项heathkit有时还包括其他额外的奖励:发射器和身体部位以产生连击。 有趣的是,该公司积极使用晶体管电路来制作吉他套件。 这种方法在60年代不是很流行(吉他放大的热管趋势很强),但是它允许低收入的初学者购买廉价的吉他设备。


根据设备的用途,用户可以自由选择一个或另一组。 例如,有一套用于吉他放大,音乐播放,另一套则使UMZCH的功能各不相同。 没有必要指定设备的特性,因为它们会因具体型号而异,而绝大多数作者都认为这些放大器与HI-fi类完全一致,并且Heathkit吉他组合与当时的类似Fender和VOX模型竞争。


D类:效率与失真


D类放大器被认为是工程师的传奇人物,其创建尝试始于50年代。 带有脉冲控制,输出灯的UMZCH的构想归功于第二作者,我们的同胞Dmitry Vasilievich Ageev(1951)和来自英国的Alec Reeves(1951)。 但是,不必说勇敢的工程师的创新观念立即在市场上被广泛需求。


D.V. 阿杰耶夫

突然开始尝试创建合适的UMZCH D类的晶体管时代并未带来预期的结果。 长期以来,即使对于SONY,PHILIPS,Marantz,Matsusita Electric等公司的专家来说,苏联工程师Ageev和他的英国同事提出的“效率无穷无尽的原则”也是很长一段时间。 直到80年代,要创造出听起来不错且在D级上取得商业成功的产品,都是不可能的。 到80年代中期,当MIS晶体管出现在无线电零件市场时,情况发生了变化。

众所周知,在模式D下,由于晶体管被锁定或断开,脉冲呈几乎矩形的形状。 现代功率MTD晶体管的开路电阻非常小(从单位到几十毫欧)。 因此,基于这些元件构建的D类放大器几乎可以在没有功率损耗的情况下运行。 这种D类放大器的效率约为90-95%。


尽管普及程度有限,但那时的D类放大器也不能称为超级质量产品。 对于消费者而言,D级概念在80年代末已经失去了吸引力,这主要是由于其不完善的前辈的失败。

根据维基百科,D类放大器的主要问题在一定程度上仍然存在:
...,但即使获得反馈,也无法实现高质量的声音再现。 D类非线性失真有几个原因:三角形信号发生器的非线性,输出滤波电感器的非线性,由于放大器上下臂接通之间的死区时间而引起的非线性...

也许最著名的D类代表是首批达到HI-FI性能的数字放大器之一-Tripath TA2020,该产品于1999年投入批量生产。 事实是,由于不可避免地需要消除失真,因此模拟调制的原理变得没有吸引力。

在D类放大器的早期设计中,低频噪声从电源总线自由传递到输出,这迫使使用非线性调制和delta-sigma调制来消除它们。 后者导致不可避免的开关频率增加和效率降低。 合理的解决方案是使用降低开关频率的数字电路。

一些工程师对Tripath TA2020声称的性能及其是否符合HI-FI标准表示怀疑。 我邀请读者以基于TA2020的汽车的20瓦放大器为例评估质量指标:

  • RMS:2 x 20瓦4ohm,2x12 W 8ohm
  • 信噪比(SNR):98dB
  • 动态范围:98dB
  • IMD:0.1%1 W,4欧姆
  • 总谐波失真(THD):0.03%9 W,4ohm,0.1%-10 W ohm,0.1%-6 W 8ohm,10%-23 W ohm,10%13-8 Ohm
  • 能源效率:81%20 W,ohm,88%12 W,8ohm
  • 输入灵敏度:200mV



而所有这些幸福的代价是20到60美元。

根据IEEE Spectrum杂志的说法,创建放大器的基础芯片被列入“震惊世界的25种芯片”列表中。


Tripath发布了创新的放大器,甚至推出了一个新类别来吸引对该产品的关注,宣布其设备为T类放大器(尽管该设备的原理与D类相对应)。


尽管进行了营销努力(带有分类的“创意”),Tripath无法与更强大的参与者竞争,并在2007年从市场上消失了。 该公司光荣而宁静的一面并没有削弱开发人员的功绩,他们可能是唯一真正具有传奇色彩的D类放大器的开发者。

待续


实际上,仅此而已,我衷心希望您喜欢它。 在这个周期中,我们计划再增加2种材料。 我要宣布的是mogolampovye高地怪兽,现代混合动力汽车的发展,以及有关理想放大器的童话故事。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN401431/


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