¿Por qué colocar un transformador reductor después de un tubo de vacío en un amplificador de válvula?

Es una cuestión de impedancia.

El voltaje del ánodo (placa) del tubo varía en un amplio rango, mientras que la corriente varía en un rango mucho más pequeño. Si define la impedancia de salida como

$$ Z_ {out} = \ frac {\ Delta V} {\ Delta I} $$

Por lo general, esto equivale a un número bastante alto para un tubo de vacío típico, del orden de miles de ohmios.

Por otro lado, la mayoría de los altavoces tienen una impedancia baja, del orden de 4 a 16, lo que significa que desean un cambio de corriente relativamente mayor junto con un cambio de voltaje relativamente más pequeño.

Tenga en cuenta que en ambos casos, está hablando de la misma cantidad de potencia (voltaje x corriente), que es lo que realmente está logrando el amplificador: un aumento en la potencia de la señal de entrada a salida.

El transformador proporciona este cambio de impedancia. Se intercambia un columpio de alto voltaje por un columpio de alta corriente. Sin él, solo obtendría una pequeña fracción de la potencia de señal disponible entregada al altavoz, limitada por la corriente relativamente baja en el tubo.

De un comentario:

  

¿Alguna idea de para qué es el riel de 300 V? ¿Es simplemente una fuente de alimentación para las válvulas? ¿Por qué es tan alto voltaje?

La fuente de alimentación de 300 V se requiere por la misma razón: la salida de la impedancia del tubo es inherentemente alta.

El tubo 6V6 está clasificado para una corriente de placa de 50 mA (promedio), lo que significa que la oscilación de la corriente de señal debe ser inferior a aproximadamente ± 40 mA (pico). De manera similar, el tubo está clasificado para un voltaje de placa de 250 V (nominalmente, pero a menudo está saturado a este respecto), por lo que el voltaje de la señal debe ser inferior a aproximadamente ± 120 V (pico).

La potencia de señal disponible en la salida es, por lo tanto, la corriente RMS multiplicada por el voltaje RMS, o:

$$ \ frac {40 mA} {\ sqrt {2}} \ cdot \ frac {120 V} {\ sqrt {2}} = \ frac {4.8 W} {2} = 2.4 W $$

Si utiliza un voltaje de placa inferior, la potencia disponible se reduce proporcionalmente.

Tenga en cuenta que esto funciona a una impedancia de salida de:

$$ Z_ {out} = \ frac {120 V} {40 mA} = 3000 \ Omega $$

Para conducir un altavoz de 8Ω, usaría un transformador de 3000Ω: 8Ω (relación de giros de 19.4: 1), que le daría 4,38 V _RMS y 548 mA _RMS en el altavoz.

Además de lo que dijo Dave Tweed (+1), el transformador en este caso también elimina la corriente de polarización de CC que va al altavoz, y desacopla los voltajes de entrada y salida del modo común.

La corriente de la placa de V1 se encuentra en un valor central cuando está inactivo. La señal de entrada hace que la corriente de la placa suba y baje desde el valor central de acuerdo con los picos y valles de la señal de entrada.

Incluso si hubiera un altavoz que se ajustara por impedancia a la placa del 6V6, la corriente de polarización de CC a través de él no sería deseable. El transformador también bloquea CC, mientras pasa las partes relevantes de CA de la señal.

Tenga en cuenta que la coincidencia de impedancia sigue siendo la razón principal. Como para eso se requiere un transformador, el diseñador del circuito hizo uso del hecho de que también bloquea la CC, y que los voltajes de entrada y salida del modo común están desacoplados. Este último hecho permite que un lado del altavoz esté conectado a tierra, aunque el primario del transformador esté conectado a 300 V.

Respuesta corta: reduzca la impedancia de salida para evitar una carga significativa de voltaje

Para obtener una buena respuesta de bajos, el altavoz es un motor / generador lineal con EMF de respaldo en los pulsos del bombo. Por lo tanto, la impedancia de salida debe ser mucho menor que el altavoz. Esto también se llama Factor de amortiguación = Zspeaker / Zout y solo tiene 20 en amplificadores de bajo consumo, 100 en buenos y 1000 en grandes amplificadores de potencia.

Entonces, ¿qué es un amplificador de tubo de vacío?

1. Eso depende del tubo Zout dividido por la relación de vueltas del transformador al cuadrado.

2. Por lo tanto, la reducción de la impedancia de la relación de giros n² reduce la impedancia de salida alta a algo más baja que la impedancia del altavoz.

3. Sin especificaciones, es difícil de adivinar pero nunca es tan bueno como el estado sórdido, pero influye en la distorsión armónica de la EMF, no solo la limitación suave del tubo sino el pobre factor de amortiguamiento puede ser "agradable" para algunos guitarristas pero "embarrados" para expertos en audio que tocan un amplio espectro.

4. Dado que la relación de los giros también reduce el voltaje en n, la variación del voltaje del tubo debe ser n veces más grande de lo que ve el orador

5. por ejemplo por lo tanto, puede ser 9 veces más grande el swing y Vdc y / 81 reducción de la alta impedancia de salida ... tal vez más relación de giro ... 20; 1 La relación de voltaje es de 400: 1 relación de impedancia posiblemente dando un factor de amortiguamiento de < 10 es decir, DF pobre , por lo que a menudo usaban altavoces de 16 ohmios.

6. Por cierto, muchos diseños de amplificadores de válvulas son mucho mejores que este.

Necesito corregir tu terminología engañosa. Es un transformador de potencia de adaptación de impedancia , no un transformador reductor.

Para que entiendas la respuesta, debes saber:
1) El propósito de un amplificador, es amplificar potencia (no corriente o voltaje).
2) Los dispositivos de tubos de vacío solo pueden proporcionar corrientes "pequeñas", pero pueden manejar altos voltajes.
3) Los tubos de vacío tenían impedancias de K ohmios , mientras que las impedancias de los altavoces eran del orden de ohmios .

Dado que P = VI, para proporcionar la amplificación de potencia máxima con dispositivos de corriente pequeña, uno tiene que usar el voltaje máximo que el dispositivo puede manejar (esta es la respuesta a su "por qué altos voltajes" pregunta).
Como la máxima transferencia de energía entre dos dispositivos ocurre cuando sus impedancias coinciden, el transformador de potencia de adaptación de impedancia fue la solución ideal para este problema (y los otros problemas mencionados en las otras respuestas) .

Los rieles de voltaje de cualquier circuito, son necesarios debido a la "ley de conservación de la energía". Aunque la potencia de señal se está amplificando, tiene el costo de la energía suministrada por los rieles de voltaje.