Soviet Sound
Ламповые усилители для музыкантов и меломанов

Некоторые аспекты построения и основные компоненты гитарных усилителей Soviet Sound

Эта статья задумывалась нами изначально как описание усилителей Soviet Sound. Однако, в процессе написания и общения с друзьями-музыкантами, стало понятно, что ее необходимо дополнить рядом общих вопросов касающихся строительства усилителей в целом.

Основные понятия и разновидности инструментальных усилителей

Класс усилителя

Так как мы говорим об инструментальных усилителях, мы будем здесь рассматривать лишь классы усилителей A и AB. Режим лампы в классе B в усилителях Soviet Sound не применяется. Немного теории.

Режим А — такой режим работы усилительного элемента (транзистора или лампы), в котором при любых допустимых мгновенных значениях входного сигнала (напряжения или тока) ток, протекающий через усилительный элемент, не прерывается. Усилительный элемент не входит в режим отсечки, не отключается от нагрузки, поэтому форма тока через нагрузку более или менее точно повторяет входной сигнал. В частном случае усилителя гармонических колебаний режим А — такой режим, в котором ток через усилительный элемент протекает в течение всего периода, то есть угол проводимости равен 360°.

Режим AB является промежуточным между режимами A и B. Ток покоя усилителя в режиме AB существенно больше, чем в режиме B, но значительно меньше, чем ток, необходимый для режима А. При усилении гармонических сигналов усилительный элемент проводит ток в течение бо́льшей части периода: одна полуволна входного сигнала (положительная или отрицательная) воспроизводится без искажений, вторая сильно искажается. Угол проводимости такого каскада существенно больше 180°, но меньше 360°. Режим AB, в свою очередь подразделяется на 2 класса — AB1 и AB2. КПД ламп в режиме АВ2 достигает 65%, тогда как в режиме АВ1 — лишь 60%. Режим AB2 применяется в каскадах большой — более 100 Вт мощности. В каскадах средней мощности — до 100 Вт — рекомендуется режим АВ1. Искажения в режиме АВ2 заметно больше, нежели в режиме АВ1.

На практике можно субъективно охарактеризовать звучание ламп в классе А как более мягкое, с большим количеством обертонов и более широким динамическим диапазоном. В режиме AB, субъективно, меньше середины, но чуть больше верхов и низов, характер звучания становится более острым и «наглым».

Навесной монтаж

Навесной монтаж — способ монтажа электронных схем, когда расположенные на изолирующем шасси радиоэлементы соединяются друг с другом проводами или непосредственно выводами.

Навесной монтаж

Навесной монтаж остаётся наиболее уместным способом монтажа ламповой техники — как из-за конструктива ламповых панелей и крупногабаритных трансформаторов, так и из-за лучшего температурного режима отдельных компонентов, эффективной механической развязки ламп, возможности оптимального подбора сечения соединительных проводников и сокращения общего числа паяных соединений в цепи сигнала.

К сожалению, в современных серийных моделях в угоду удешевления производства и компонентной базы используется монтаж на печатных платах роботизированным способом. Кроме того, использование печатных плат накладывает ограничения на размер и вес деталей. Всё это естественным образом сказывается на качестве звучания усилителей.

Перегруз каскадов (Overdrive)

Перегрузы каскадов различают двух видов — предварительного каскада и оконечного. В предварительном каскаде текут меньшие токи нежели в оконечном. Сигнал перегруженный предварительным каскадом лампового усилителя поступает на лампу следующего каскада. Перегруженный оконечным каскадом сигнал поступает на выходной трансформатор, который во многом и формирует окончательное звучание усилителя.

Отрицательная обратная связь (Negative Feedback)

Отрицательная обратная связь (ООС) — вид обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению.

Иными словами, отрицательная обратная связь — это такое влияние выхода системы на вход («обратное»), которое уменьшает действие входного сигнала на систему.

Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Таким образом, при серийном заводском выпуске усилителей наличие ООС помогает добиться одинакового звучания всей линейки продукции. Лишь редкие и довольно дорогие гитарные усилители имеют отключаемую обратную связь. В усилителях Soviet Sound отрицательная обратная связь отсутствует, либо отключаема.

Смещение (Bias)

Смещение (Bias) реализуется двумя способами — автоматически или фиксировано. При фиксированном смещении регулировка тока катода производится вручную при помощи подбора номинала резистора Rрег. (рис. 1) квалифицированным персоналом. Усилители с автоматическим смещением не нуждаются в ручной регулировке токов оконечного каскада, т.к. смещение организуется при помощи резистора Rк (рис. 2).

рис. 1 рис. 2

Рисунки из статьи Д. Андроникова «Расчет каскада с нагрузкой в аноде», Вестник А.Р.А. № 2.

Ламповые каскады с автоматическим смещением зачастую имеют меньшую мощность, т.к. часть ее рассеивается на катодном резисторе.

Среди современных усилителей сложно встретить модели с автоматическим смещением, ведь это требует больших запасов по надежности комплектующих. В век унификации и удешевления конструкции усилителей это требование не может выполняться в серийном производстве.

По нашему мнению, каскады с автоматическим смещением звучат мягче и лояльнее относятся к оконечному перегрузу. В то время как фиксированное смещение имеет более острую атаку и «тяжелый» звук.

Петля разрыва (Send/Return)

Есть два основных подхода к реализации петли эффектов. Первый — обычный разрыв сигнального тракта на том участке цепи, где напряжения сигнала соответствуют напряжениям подключаемых устройств — педалей эффектов, рэковых приборов. Второй — когда обработанный эффектами сигнал подмешивается к неразорванному тракту.

В первом случае мы разрываем сигнальный тракт на нужном участке цепи, практически не изменяя АЧХ исходного сигнала, поступающего в усилитель от источника. При использовании педалей эффектов сигнальный тракт разрывается в самом начале (после первого или второго каскадов предварительного усиления). Это обусловлено малыми входными и выходными напряжениями педалей эффектов. При использовании рэковых устройств, которые, в свою очередь, имеют бо́льшие входные и выходные напряжения, разрыв осуществляется между предварительным и оконечным каскадами усилителя.

Получается, что под конкретный тип подключаемых приборов должен проектироваться отдельный разрыв усилителя.

Второй подход подразумевает использование в сигнальной цепи дополнительных каскадов, что вносит большие искажения и шум. Можно отметить также «мыльность» звучания усилителей с подобным решением, отчетливо различимое на слух. Данный подход используется во всех современных усилителях известных фирм-производителей и реализуется на плате с использованием малошумящих каскадов на транзисторах и микросхемах.

Реализация любого из приведенных способов означает внесение избыточного количества каскадов, как и увеличение общего числа паяных соединений в цепи сигнала, что негативно сказывается на общем звучании усилителя. Однако, каждый способ реализации петли эффектов возможен и выбирается при разработке индивидуального усилителя под определенные нужды музыканта. Таким образом, в усилителях Soviet Sound петля не проектируется без необходимости ее применения.

Основные компоненты элементной базы

Радиолампы

При создании аудиофильского hi-end усилителя лампам отводится задача пропускания максимального спектра частот и обеспечения линейности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). В гитарных же усилителях дело обстоит немного сложнее.

Здесь лампам могут задаваться режимы, при которых определенным образом изменяется АЧХ. Входной сигнал изменяется зачастую очень сильно, выводя на передний план только определенные гармоники, внося искажения.

В работе ламп есть два основных подхода к перегрузке.

Первый — общераспространенный, при котором лампа перегружается по высокому напряжению, поданному на анод. При этом она может работать в режимах с токами превышающими паспортные значения. В этих режимах, естественно ведущих к уменьшению срока службы, достигается определенный характер звучания, именуемый «английским перегрузом» (Marshall и т.д.) либо «американским перегрузом» (Fender и т.д.). Этот, условно назовем, западный подход к подбору ламп был обусловлен изначальной направленностью их выпуска. Такие общеизвестные лампы, как EL34, 6L6, 6V6, EL84, 12AX7, 12AT7 выпускались для усиления именно звукового сигнала.

В Советском Союзе всего несколько ламп было выпущено с целью усиления звукового сигнала. Однако огромное количество ламп, использующихся в различных отраслях промышленности, в т.ч. военной, позволяло использовать их и в усилителях низкой частоты (УНЧ). Поэтому любителями и профессионалами использовались все доступные на рынке разновидности ламп, в том числе трансляционные или генераторные. Уделялось огромное значение сроку службы ламп (значения токов и напряжений не превышали паспортных).

Отсюда берется богатейший накопленный опыт производства усилителей на территории бывшего СССР в общедоступных публикациях. Это уникальные схематические решения.

Трансформаторы

Ламповый гитарный усилитель подразумевает перегруженные режимы выходного каскада. Отсюда рождаются требования к запасу мощности выходного и силового трансформаторов.

Габариты железа и толщина обмоточного провода силового трансформатора берутся с большим запасом для его работы в номинальных токовых и температурных режимах. Габаритами и количеством витков выходного трансформатора определяются не только его мощностные характеристики, но и ширина полосы пропускаемых частот.

Поэтому правильно сконструированный мощный ламповый усилитель — тяжелый и большой.

Здесь мы можем говорить о прогрессе, который с каждым годом упрощает и удешевляет процесс производства серийной продукции, а соответственно делает ее легче и меньше. Поэтому гитарные усилители, произведенные в 60-70-х годах, на заре ампостроения, очень ценятся музыкантами. Единственным недостатком этих усилителей является их возраст. Возникает необходимость замены запчастей, выработавших ресурс.

С приходом эры импульсных источников питания резко снизились объемы производства высококачественного трансформаторного железа. Трансформаторы, к счастью, являются самым долговечным звеном усилителя при их правильном конструктиве и условиях эксплуатации. И именно трансформаторы являются залогом уникального звучания старых усилителей. Использование качественного железа, его количество, применение качественного медного обмоточного провода, толщина и количество витков, проварка в парафине — все это сегодня перестало быть востребованным.

В усилителях Soviet Sound устанавливаются либо заводские трансформаторы из запасов ВПК (NOS), либо намотанные вручную, согласно требованиям (запас по мощности и звучание усилителя). При ручной намотке используется старое трансформаторное железо и медный провод высочайшего качества приемки ВПК. Толщина провода рассчитывается с запасом, а готовое изделие проваривается в составе «воск+парафин», что гарантирует большой срок службы.

Конденсаторы

Конденсаторы применяются в сигнальных цепях, звуковых фильтрах (темброблоках) и фильтрах питания усилителя.

В сигнальных цепях и темброблоках применяются бумажно-масляные, пленочные, слюдяные или керамические конденсаторы. Последние широко используются в современных усилителях для удешевления конструкции и возможности монтажа на печатных платах в силу своего малого размера и веса.

Пленочные конденсаторы также могут монтироваться на печатных платах, однако имеют лучшие характеристики нежели керамические.

Наилучшими характеристиками обладают бумажно-масляные конденсаторы, но в силу больших габаритов их не используют серийно. Отличительной особенностью таких конденсаторов является более широкая полоса пропускания частот при меньшей емкости в сравнении с пленочными и керамическими.

В зависимости от требований звучания в усилителях Soviet Sound используются либо бумажно-масляные либо пленочные типы конденсаторов. И только в темброблоках допустимо использование слюдяных благодаря их своеобразной коррекции высоких частот.

Лишь в фильтрах питания оправдано использование недорогих электролитических конденсаторов, позволяющих значительно снизить конечную стоимость усилителя не в угоду качеству его звучания. Они легко заменяемы и шунтируются бумажно-масляными для лучшей фильтрации и надежной работы усилителя.

В сигнальном тракте усилителей Soviet Sound используются конденсаторы ВПК, они тщательно подбираются в процессе достижения искомого звучания. В некоторых усилителях имеется опция выбора типа конденсаторов переключателем на передней панели.

Выпрямители

В основном в гитарных усилителях используется два типа выпрямителей — полупроводниковые диодные и ламповые кенотронные. Отличительной особенностью диодных выпрямителей, применительно к звучанию усилителя, является жесткость и четкость атаки. Кенотронный же выпрямитель позволяет добиться более мягкого и близкого звучания. Такое определение субъективно, весьма условно, но общепринято в музыкальной среде.

Характерные особенности усилителей Soviet Sound

  1. «Настоящий» навесной монтаж. Это значит, что для монтажа используются только монтажные панели, проводники тщательно подбираются по сечению, а их длина минимальна для реализации схемы усилителя. Количество паяных соединений также сводится к минимуму. Таким образом в отличие даже от топовых моделей усилителей известных брендов, с пометками HW (hand wired) в названии, в усилителях Soviet Sound вы не увидите монтажных плат и жгутов проводов, идущих через все шасси в одной сцепке с высоковольтными выводами трансформаторов.

  2. Запас по мощности выходных трансформаторов позволяет использовать кабинеты сопротивлением от 4 до 16 Ом в любом усилителе Soviet Sound, даже если рекомендуемое — 8 Ом. Такой запас прочности также означает безотказную работу усилителя даже на самых экстремальных настройках очень долгое время.

  3. Используются лампы советского производства, предпочтительно военной приемки. Некоторые не имеют аналогов за рубежом. Этим в том числе обусловливается самобытность, непохожесть звучания усилителей Soviet Sound ни на какие другие известные модели популярных фирм-производителей.

  4. Намотанные вручную опытным персоналом трансформаторы проварены в специальном составе «воск+парафин», что гарантирует надежность и оптимальные условия работы усилителя.

  5. Используемые лампы почти всегда можно заменить аналогами, что дает огромное поле для эксперимента со звучанием усилителя.

  6. Лампы работают в паспортных характеристиках, поэтому чаще всего отсутствует необходимость в Bias’инге при замене ламп, даже в случае их замены аналогами.

  7. Опция Boost (где присутствует) управляет токами ламп, а не сигнальным трактом, влияя на частотный диапазон усилителя и поднимая уровень сигнала предварительного каскада.

  8. В сигнальном тракте, как правило, используются бумажно-масляные конденсаторы, иногда с присутствием пленочных высочайшего качества там, где это обусловлено схемой. В связи с этим намного расширяется полоса пропускания усилителя по низким и высоким частотам.

  9. Используемые в цепях звукового тракта резисторы обеспечивают высокие параметры пропускания сигнала. Они тщательно подобраны и зачастую имеют серебряные контакты.

  10. На монтаж и пайку усилителей Soviet Sound дается пожизненная гарантия. Это означает, что мы уверены в качестве сборки наших усилителей, и можем смело утверждать, что при должных условиях эксплуатации, всё, для чего вам может понадобиться снять заднюю панель усилителя — замена ламп.

  11. Команда Soviet Sound всегда готова к реализации широкого круга ламповых решений. Мы открыты для сотрудничества и с удовольствием реализуем задумки и потребности музыкантов в искомом звучании, разрабатываем индивидуальные модели для каждого желающего.

Спасибо что уделили нам время. Мы с интересом ждем ваших комментариев и предложений.

Команда Soviet Sound