Potencia del amplificador de tubo y SS

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

Sin embargo, cuando la distorsión llegó al 1%, estaba generando 20W rms, mientras que la mayoría de los amplificadores de transistor habrían comenzado a recortar inmediatamente más allá de su potencia nominal.

Me detuve allí y no descubrí dónde llegó el recorte duro, ni siquiera el 10%.

(En niveles altos, muy poca de esa distorsión era 2º 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 emisores 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 caras, por lo que debe cumplir su objetivo de linealidad con relativamente poca retroalimentación negativa. Eso significa diseñar el bit más difícil (la etapa de salida) para que sea razonablemente lineal en la mayor parte de su rango, y restringir la potencia nominal a ese rango. Existen algunos trucos para aumentar un poco el rango lineal, como conectar la cuadrícula de la pantalla a un toque intermedio en el transformador de salida, en algún lugar entre V + (conexión de pentodo) y ánodo (conexión de triodo): toque al 43% para el llamado "ultra -linear "conexión.

Más allá de ese rango, todavía se amplificará y producirá una potencia adicional, pero ya no cumplirá con su especificación de distorsión, hasta un cierto límite donde ocurrirá el recorte real. La conexión de tríodo proporciona el rango lineal más pequeño (por lo tanto, la potencia nominal más baja) pero, de la misma manera, ofrece la mayor reserva de potencia en sobrecarga.

¿Percibido por quién? Hay muchos conceptos erróneos con respecto al equipo de audio. Hay personas que creen que lo siguiente afecta la percepción de audio: tipo de materiales en el conector de alimentación de CA, grado de cobre en los cables de conexión del altavoz, número y tipo de conectores, etc. También hay personas que creen que los discos de vinilo suenan mejor que los CDs. No hay una base de ingeniería para estas opiniones, pero eso no detiene los reclamos que se ven en Internet. Hay 10 amplificadores de tubo de 10 vatios a la venta por más de $ 10,000. ¿Son mejores que un amplificador de estado sólido de 10 vatios? No por ninguna norma de ingeniería. Sin embargo, es difícil argumentar la percepción. Un amplificador de audio de 100 vatios, ya sea de tubos o de estado sólido, producirá exactamente la misma salida cuando sea conducido por una onda sinusoidal de 1 kHz en el mismo altavoz. En estas condiciones, la sonoridad será la misma. Sin embargo, se ha argumentado que los amplificadores de tubo tienden a ajustarse menos bruscamente que los amplificadores de estado sólido. Por lo tanto, un amplificador de tubo saturado puede sonar mejor, no necesariamente más alto, que un amplificador de estado sólido debido a los armónicos de menor amplitud. Pero eso no es una operación 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 tubo tiene un transformador de salida, eso afectará el rango y la planeidad de la respuesta de frecuencia, lo que alterará el sonido de alguna manera dependiendo del rango de la señal de entrada. Una vez más, sin embargo, la diferencia en el volumen de los amplificadores no debería ser significativa. No puede dar una explicación científica para ninguno de estos efectos porque dependen del oyente individual. No creo que haya ninguna prueba de ingeniería que muestre una diferencia de sonoridad entre 2 amplificadores clasificados para la misma potencia que no estén saturados y estén conectados a altavoces idénticos.

Creo que la percepción proviene principalmente de los jugadores de 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 una parte por millón no son las métricas correctas para esta aplicación. La respuesta de la ingeniería, sin embargo, es clara y obvia.

Los amplificadores de tubo proporcionan un recorte de señal más suave, lo que produce un menor nivel de armónicos más altos de los tonos musicales. Estos armónicos son los que lastiman los oídos del músico. Por lo tanto, con el amplificador de válvulas, un jugador puede tocar cuerdas o clavijas con mayor amplitud sin sentir la gran incomodidad de los armónicos más altos, y la amplitud del tono principal se vuelve bastante más alta, lo que produce un sonido RMS notablemente más alto.

Los amplificadores se suelen especificar para la distorsión en torno a la 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 "peor de los casos" para medirla. Tanto los amplificadores de tubo como los de estado sólido (SS) sufren de esto, aunque los amplificadores de tubo tienen bastante más. Una modesta cantidad de distorsión armónica de orden bajo puede sonar relativamente agradable y "cálida", a menudo agregando 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 "chocan contra los rieles", mientras que los amplificadores de válvulas "van un poco más lejos en la esquina". No hace falta decir que lo primero suena desagradable, lo último a menudo puede ser perdonado. Esto significa que para amperios de tubos y SS con una clasificación equivalente, el amplificador de tubos es más tolerante a niveles de configuración incorrecta.

Las etapas de salida push-pull 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 se espera que el amplificador funcione mejor. Este tipo de distorsión tiende a ser de alto orden, por lo que no es musical, es áspero, "usa" y en general no le gusta.

Desafortunadamente, muchos de los primeros amplificadores de SS que se comercializaron fueron muy malos para el cruce. Un nivel de distorsión bastante pasable a una potencia máxima de 0.1% en un amplificador de 100W podría llegar a ser del 3% cuando se produzcan 100 mW. Aunque el rock tiende a no tener estos rangos dinámicos, la música clásica sí, y los músicos odiaban la violencia que se cometía en los pasajes delicados en unos pocos instrumentos.

Los diseñadores mejoraron rápidamente el diseño de las etapas de salida, mejoraron la estabilidad del desvío con respecto a la temperatura y obtuvieron la distorsión cruzada bajo control en todos los niveles de salida, pero para entonces los amplificadores SS ya tenían una muy mala impresión. Esto empeoró por a) ya existía una gran cantidad de amplificadores yb) los malos se estaban construyendo y vendiendo debido a que el conocimiento del diseño no pasaba rápidamente de los fabricantes buenos a los malos.

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

Una anécdota personal sobre el efecto musical de los armónicos de bajo orden, que trataré de resumir. Cuando comencé mi colección de música como estudiante a mediados de los 70, tenía poco dinero, así que primero compré una cubierta y un cartucho decentes, para no dañar mi colección de discos, y escuché con emisores y auriculares. El año que viene, construí el amplificador estéreo de 50 vatios 'Gemini' de Practical Electronics, pero inicialmente solo podía comprar un par de diminutos parlantes de 3W para autos de una venta de artículos desordenados. Sin embargo, Annie Austere de Prince of Heaven's Eyes de Fruupp sonaba gloriosa, enormes franjas de gran sonido, un coro de ... entiendes la idea. ¡Escuchando de nuevo, el efecto es como gran parte de la cuadrofenia!

Dos términos más tarde, finalmente construí mi KEFkit IIIs, en cabinas de 120 litros. Ahora Iba a escuchar esa pista tal como debería escucharse. Sonaba bien, así que lo subí. Todavía sonaba bien. Lo subí un poco más. Al final, las ventanas se sacudían, me dolían los oídos, los vecinos se quejaban y aún sonaba bien. Las franjas de sonido glorioso en tecnicolor habían sido la distorsión de los parlantes subacuáticos. ¡Suspiro!

Depende del tipo de vatio. Pico RMS? en que carga Recuerdo haber visto un amplificador anunciado para 200 vatios porque era estéreo 2 x 100 vatios en 4 ohmios y el vendedor ni siquiera sabía si estos eran vatios RMS (lo cual dudaba). Así que este amplificador de 200 vatios fue capaz de generar una realidad de 25 vatios RMS por canal en 8 ohmios.

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

Esto no los mejora, sino que los impulsa a aumentar la potencia con una distorsión del 10% que es menos notable con los bajos del 2º armónico en lugar de los armónicos impares más altos del recorte de SS. Los segundos armónicos se deben únicamente a la ganancia asimétrica del tubo para el estado de salida de clase AB.

El mejor equipo profesional es aquel que puedes pagar que no distorsiona.

La transmisión de 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 las ondas de los dientes de sierra (los picos se desplazan más rápido y los canales más lentos), lo que es una armonía de orden impar. Los amplificadores de válvulas generalmente dan armónicos de orden impar y, por lo tanto, pueden percibirse razonablemente como un sonido más fuerte pero más lejos psicoacústicamente.