Amplificador de válvulas y SS

Un punto de datos específico: hace algunos años realicé algunas mediciones en un amplificador de válvula de 12 vatios (Leak TL/12+) y cumplió con su especificación de distorsión nominal (0,1 %) a 12 W rms (a 1 kHz).

Sin embargo, cuando la distorsión alcanzó el 1%, estaba generando 20 W rms, mientras que la mayoría de los amplificadores de transistores habrían comenzado a recortarse inmediatamente más allá de su potencia nominal.

Me detuve allí y no descubrí dónde alcanzó el recorte duro o incluso el 10% de thd.

(A niveles altos, muy poca de esa distorsión era el segundo armónico, gracias a la etapa de salida push-pull)

En cuanto a por qué: con los transistores, es fácil agregar ganancia y, por lo tanto, emplear más retroalimentación negativa, y los seguidores de emisor que se usan típicamente en la etapa de salida son relativamente lineales; por lo que es fácil mantener la linealidad hasta el punto en que la salida llega a los rieles de suministro.

Con un amplificador de válvula, las etapas de ganancia adicionales son costosas, por lo que debe alcanzar su objetivo de linealidad con una retroalimentación negativa relativamente pequeña. Eso significa diseñar la parte más difícil, la etapa de salida, para que sea razonablemente lineal en la mayor parte posible de su rango y restringir la potencia nominal a ese rango. Hay trucos para aumentar un poco ese rango lineal, como conectar la rejilla de la pantalla a una derivación intermedia en el transformador de salida, en algún lugar entre V+ (conexión de pentodo) y ánodo (conexión de triodo): derivación al 43 % para el llamado "ultra conexión "lineal".

Más allá de ese rango, seguirá amplificando y produciendo potencia adicional, pero ya no cumplirá con su especificación de distorsión, hasta cierto límite en el que se producirá un recorte real. La conexión por triodo ofrece el rango lineal más pequeño (por lo tanto, la potencia nominal más baja) pero, del mismo modo, ofrece la mayor reserva de potencia en caso de sobrecarga.

¿Percibido por quién? Hay muchos conceptos erróneos con respecto a los equipos de audio. Hay gente que cree que afecta a la percepción del audio lo siguiente: tipo de materiales en el conector de alimentación AC, grado del cobre en los cables de conexión de los altavoces, número y tipo de conectores, etc. También hay gente que cree que los discos de vinilo suenan mejor que los CD. No existe una base de ingeniería para estas opiniones, pero eso no detiene las afirmaciones que ve en Internet. Hay amplificadores de válvulas de 10 watts a la venta por más de $10,000. ¿Son mejores que un amplificador de estado sólido de 10 vatios? No según ningún estándar de ingeniería. Sin embargo, es difícil discutir la percepción. Un amplificador de audio de 100 watts, ya sea de válvulas o de estado sólido, producirá exactamente la misma salida cuando sea impulsado por una onda sinusoidal de 1 kHz en el mismo altavoz. En estas condiciones, el volumen será el mismo. Sin embargo, se ha argumentado que los amplificadores de válvulas tienden a saturarse menos que los amplificadores de estado sólido. Por lo tanto, un amplificador de válvulas saturado puede sonar mejor, no necesariamente más alto, que un amplificador de estado sólido debido a los armónicos de menor amplitud. Pero ese no es el funcionamiento normal. La respuesta de frecuencia de cualquiera de los amplificadores puede variar según el diseño, pero generalmente los amplificadores de estado sólido tienen respuestas más planas. Si el amplificador de válvulas tiene un transformador de salida, eso afectará el rango y la uniformidad de la respuesta de frecuencia, lo que alterará un poco el sonido dependiendo del rango de la señal de entrada. De nuevo, sin embargo, la diferencia en el volumen de los amplificadores no debería ser significativa. Puede' No doy una explicación científica para cualquiera de estos efectos porque dependen del oyente individual. No creo que haya ninguna prueba de ingeniería que muestre alguna diferencia de volumen entre 2 amplificadores clasificados para la misma potencia que no están saturados y están conectados a altavoces idénticos.

Creo que la percepción proviene principalmente de los que tocan instrumentos musicales y menos de los audiófilos. Es por eso que hay una amplia gama de opiniones. Aparentemente, los ingenieros son demasiado condescendientes para sugerir una medida objetiva para la "sonoridad de los instrumentos musicales". Las ondas sinusoidales y las distorsiones de partes por millón no son las métricas adecuadas para esta aplicación. La respuesta de ingeniería, sin embargo, es simple y obvia.

Los amplificadores de válvulas proporcionan un recorte de señal más suave, lo que produce un menor nivel de armónicos más altos de tonos musicales. Estos armónicos son los que lastiman los oídos de los músicos. Por lo tanto, con un amplificador de válvulas, un jugador puede tocar cuerdas o clavicordio con mayor amplitud sin sentir la incomodidad aguda de los sobretonos más altos, y la amplitud del tono principal aumenta bastante produciendo un sonido RMS notablemente más fuerte.

Los amplificadores generalmente se especifican para distorsión a una potencia máxima. La distorsión no lineal de bajo orden aumenta con el aumento de la potencia de salida, por lo que la potencia máxima es el lugar del "peor caso" para medirla. Tanto los amplificadores de válvulas como los amplificadores de estado sólido (SS) sufren esto, aunque los amplificadores de válvulas tienen algo más. Una cantidad modesta de distorsión armónica de orden bajo puede sonar relativamente agradable y 'cálida', y a menudo agrega algo 'extra' a la música, por lo que la alta distorsión de los amplificadores de válvulas generalmente no se percibe como un vicio.

Cuando se sobrecargan, los amplificadores SS 'tocan los rieles', mientras que los amplificadores de válvulas 'van un poco más allá de la esquina'. No hace falta decir que lo primero suena desagradable, lo segundo a menudo se puede perdonar. Esto significa que para los amplificadores de válvulas y SS de clasificación equivalente, el amplificador de válvulas es más tolerante con los niveles mal configurados.

Las etapas de salida push-pull de clase B en los amplificadores SS tienen otro mecanismo de distorsión, la distorsión cruzada. Este tipo de distorsión tiende a ser independiente de la potencia de salida, por lo que, en términos de relación, es peor cuando la señal de salida es pequeña, justo donde esperaría que el amplificador funcionara mejor. Este tipo de distorsión tiende a ser de alto nivel, por lo que es poco musical, áspera, desgastante y generalmente desagradable.

Desafortunadamente, muchos de los primeros amplificadores SS que se comercializaron eran muy malos para el crossover. Un nivel de distorsión bastante pasable a plena potencia del 0,1 % en un amplificador de 100 W podría convertirse en un 3 % con una salida de 100 mW. Aunque el rock tiende a no tener estos rangos dinámicos, la música clásica sí, y los músicos odiaban la violencia que se ejercía sobre los pasajes delicados en algunos instrumentos.

Los diseñadores mejoraron rápidamente el diseño de las etapas de salida, mejoraron la estabilidad de la polarización con respecto a la temperatura y controlaron la distorsión cruzada en todos los niveles de salida, pero para entonces, los amplificadores SS ya tenían muy mala prensa. Esto empeoró por a) ya había una gran cantidad de amplificadores yb) los malos todavía se construían y vendían, ya que el conocimiento del diseño no pasó rápidamente de los buenos a los malos fabricantes.

Como la música es una experiencia personal tan subjetiva, es difícil correlacionar el disfrute con la fidelidad del audio. Con grandes sumas de dinero para cubrir el segmento de lujo del mercado de audio, los fabricantes menos escrupulosos tienen pocos incentivos para desengañar a los compradores. Es bien conocido y demostrado en pruebas que la música suena mejor cuando hay un amplificador de válvulas brillante brillando en el mostrador, que cuando hay una caja negra indescriptible allí, lo que sea que esté produciendo los sonidos.

Una anécdota personal sobre el efecto musical de los armónicos de bajo orden, que trataré de ser breve. Cuando comencé mi colección de música como estudiante a mediados de los años 70, tenía poco dinero, así que primero compré una platina y un cartucho decentes, para no dañar mi colección de discos, y escuchaba con seguidores emisores y auriculares. El año siguiente, construí el amplificador estéreo de 50W 'Gemini' de Practical Electronics, pero al principio solo podía comprar un par de diminutos parlantes de 3W para auto en una venta de artículos de segunda mano. Sin embargo, Annie Austere de Prince of Heaven's Eyes de Fruupp sonaba gloriosa, con grandes franjas de gran sonido, un coro de... entiendes la idea. Escuchando de nuevo, ¡el efecto se parece mucho a Quadrophenia!

Dos trimestres después, finalmente construí mis KEFkit III, en cabinas de 120 litros. Ahora iba a escuchar esa pista de la forma en que debería ser escuchada. Sonaba bien, así que lo subí. Todavía sonaba bien. Lo subí un poco más. Eventualmente, las ventanas sonaban, me dolían los oídos, los vecinos se quejaban y todavía sonaba bien. Las franjas de tecnicolor de sonido glorioso fueron la distorsión de mis parlantes con poca potencia. ¡Suspiro!

Depende del tipo de vatio. Cima ? ¿RMS? en que carga Recuerdo haber visto un amplificador anunciado para 200W porque era estéreo 2×100W en 4 ohmios y el vendedor ni siquiera sabía si eran vatios RMS (cosa que dudaba). Entonces, este amplificador de 200 W fue capaz de producir una realidad de 25 vatios RMS por canal en 8 ohmios.

El mejor amplificador es un amplificador de estado sólido que no distorsiona. Pero los amplificadores de válvulas fallan con la limitación suave y la distorsión del segundo armónico debido a la asimetría de ganancia y la saturación suave, por lo que pueden producir sonidos distorsionados más agradables cuando se sobrecargan.

Esto no los hace mejores, pero los hace impulsar más potencia con una distorsión del 10 % que es menos perceptible con el segundo armónico de graves en lugar de los armónicos impares más altos del recorte SS. Los segundos armónicos se deben solo a la ganancia asimétrica del tubo para el estado de salida de clase AB.

El mejor equipo profesional es el que puede permitirse y que no se distorsiona.

La transmisión del sonido no es lineal. Se supone que es lineal en un rango corto, pero en realidad no lo es. La dependencia de la presión de la velocidad del sonido hace que las ondas sinusoidales tiendan hacia ondas de diente de sierra (los picos viajan más rápido y los valles viajan más lento), que son armónicos de orden impar. Los amplificadores de válvula generalmente dan armónicos de orden impar y, por lo tanto, pueden percibirse razonablemente como un sonido más fuerte pero psicoacústicamente más lejano.