…és van, aki forrón szereti
Lendületes bekezdésünk szavainak sokféle értelmezése van. Mi most az egyik kellemes helyett a másik kellemesről szeretnénk szót ejteni, zenehallgatás közben az erősítő forróságáról fogunk értekezni.
A régi vágású zenerajongóknak nem volt más választásuk, csak forrón szerethették. Igen, amikor még az elektroncső volt az egyetlen aktív elem, annak működéséhez a magas hőfok nélkülözhetetlen volt. Villanyszámla-pazarló fűtést kellett alkalmazni alig valamennyi elektron emittálásához, de a dolog enélkül egyszerűen nem működhetett. Természetesen ennek megvan a varázsa, sokan vannak, aki a mai napig nem tudnak kibújni a hatása alól – ezt mélységesen megértjük.
Ám, míg az elektroncső csak forrón szerethető, a félvezető hidegen jobb. Lelki fülünkkel halljuk, ahogy kijelentésünkön az olvasók felhördülnek, elsősorban azok, akiknek feltűnt, hogy a félvezetős készülékük hangja mennyivel jobb lett, miután alaposan bemelegedett. Legyünk erősek, ennek a jelenségnek minden más alkatrész „örül”, csak a félvezető nem, annak ellenére, hogy „őkelme” termeli a jó hanghoz nélkülözhetetlen meleget! Mindjárt elmondjuk, hogy miért.
A kályhától kezdjük, mert ott van a legmelegebb, az egyszerű logika lesz a legfőbb érvünk, annak ellenére, hogy eddig ezt nem is mertük így végig gondolni. Hogy is működik egy elektroncső? – bocsánat az egyszerű kérdésért, de valahogy el kell kezdenünk, hogy a végén nekünk legyen igazunk. Hő formájában energiát közlünk az anyaggal, amelyben az elektronok úgy berezegnek, hogy még a felületből is kilépnek. Hogy ezt követően mi történik velük, az legyen az alkalmazott kapcsolástechnika dolga. Tehát áramot hozunk létre, nem csekély mértékű meleggel – és ez nekünk jó!
Miként működik a tranzisztor vagy más félvezető? Nos, ez már komolyabb kérdés, sokan a mai napig próbálják pontosan megérteni annak ellenére, hogy rengeteg eszük van hozzá. Nem megyünk bele a részletekbe, elég annyit tudni, hogy a működéséhez nincs szükség melegre (csak némi feszültség különbségre), sőt! Miért „sőt”? Mert a melegben az anyag részecskék rezegni kezdenek és leszűkítik a szabad elektronok (értsd áram) mozgásának csatornáit, amit mi úgy élünk meg, hogy nő az ellenállás. (Jó példa erre a vasaló. Hideg állapotban a fűtőszál ellenállása kicsi, munkára készen pedig akár ennek százszorosa is lehet. Az átfolyó áram hatására melegszik fel. El se merjük képzelni, mennyit áramot zabálna, ha nem melegedne fel soha, ráadásul teljesen haszontalan lenne. Szóval ennél a meleg termelése jelenti a hasznot, és pont fordítva működik, mint az elektroncső.)
Újabb kérdés hallunk lelki fülekkel minden logikusan gondolkodó olvasónk irányából. Ha a félvezető működéséhez nem kell meleg, csak feszültség különbség, akkor miért nem marad hideg? Ahogy az élőlények rokonságban állnak egymással, az elektronikai alkatrészek esetében is ugyanez a helyzet. Mint ahogyan az ember esetében a távoli kapcsolat kimutatható akár a karalábéval is, a félvezetőnek is van a vasalóhoz némi köze. Ellenáll az áram folyásának. Erőlködése bármennyire is csekély, az meleget termel. Ám a melegedés hatására még inkább ellenáll – pont, mint a vasaló. Ez egy öngerjesztő folyamat, ami számunkra nem öröm. Minden energia, ami hővé alakul, az veszteség. Mi másból veszítenénk, mint a hasznos jelből? Mértékét ugyan próbáljuk hűtőbordával, meg több félvezető ravasz összekötés módjával csökkenteni, de a jelenség akkor is valós. Iszonyú kis felületen (szilícium lapka) próbálunk nagy áramot szabályozott módon átereszteni például a mindig éhes hangfalunk vezérlésére.
És mi van akkor, ha melegszik? Ott a hűtőborda, majd az lehűti, vagy nem? Előbb-utóbb igen, de az adott pillanatban bizony inkább nem. Ezt elmagyarázzuk kicsit részletesebben. Képzeljünk el egy üstdob beütést, meg egy csigát a rájuk jellemző gyorsasággal együtt. Az üstdob beütés hangjának ábrázolásához hatalmas áramot kell a mélysugárzókon áramoltatni nagyon rövid idő alatt. Az átfolyó áram a vasalóval való rokonság miatt rendkívül rövid idő alatt (a szinusz hullám felfutó élének időtartama alatt!) felforrósítja a szilícium lapkát. Hogy el ne kezdődjön az öngerjesztő folyamat, a lehető leggyorsabban el kéne vezetni a keletkezett hőt, a veszteségek minimalizálása érdekében. Itt jön képbe a csiga. Fizikai tulajdonságai nem teszik lehetővé a kapkodást, a történések gyorsaságát vele lehet jól jellemezni. A hő eloszlásához is idő kell, ez is fizikai tulajdonság. Ám idő az nincs, mert a szinusz jel bizony tovább leng. Mese nincs a következő periódus inkább egy vasalóval, mint egy tranzisztorral találja magát szembe. Ekkor kezdődik a torzítás, hacsak nem teszünk ellene valamit.
(A történések sebességének megértéséhez jó példa lehet a ThermalTrak technológia. Ezek a félvezetők úgy vannak megépítve, hogy közvetlenül a szilícium lapka mellett a tranzisztor tokján belül tartózkodik egy szabályzó egység, aminek nem kell megvárnia a hő eloszlás csiga lassúságát, ott helyben, rögtönítélő módon elvégzi a korrekciót a bias beállításban. Ehhez képest a hűtőbordára szerelt hőmérséklet figyelő alkatrészek működése szánalmasan lassú. Sőt, ha teljesen őszinték vagyunk, még beépíteni is felesleges őket.)
OK, azt el kell ismernünk, hogy még egy ThermalTrak tranzisztor is melegszik, mert ez így természetes. Ám jó kérdés, visszautalva a korábbi megjegyzésünkre, mi akadályoz meg minket abban, hogy több ThermalTrak tranzisztort kössünk össze ravasz kapcsolástechnikával? Nos, ha megtesszük, előáll például egy McIntosh erősítő, mert a legendás gyártó pont így oldja meg a problémát. Már az MA6300 modell is és a csúcskategóriás 2KW erősítők is használják. Persze el kell ismerni, van ott más is, amitől jók lesznek azok a cuccok, de ez most minket nem érdekel, ez a cikk csak a hőmérsékletről szól, az meg alig van egy McIntosh esetében. (Más legendás gyártók pedig más módon küzdenek meg a problémával, amit szintén nem győznek hangsúlyozni.)
Szóval az kiderült, hogy nagyobb pénzért van egészen elfogadható megoldás. De, mi a helyzet a büdzsé kategóriában? Ott mese nincs, együtt kell élni a jelenséggel. Lehetne ez kíméletesebben is tálalni, de az a gyártók dolga. Egyetlen dologban azért joggal bízhatunk. A tranzisztorok által termelt hő többet javít a készülékébe beépített egyéb alkatrészek audio paraméterein, mint amennyit a végfok a felfokozott torzítással ront. Joggal bízhatunk még abban is, hogy a tervező mérnök nem a „hideg” félvezető állapotra méretezi a végfokot, és kalkulál bele némi üzemszerű melegedést. Ebben az esetben pedig meg kell várni, amíg a kalkulált mértékben felmelegszik a berendezés. Ez a valódi magyarázat a hangminőség bemelegedés utáni javulásának, minden más csak erőltetett ötletelés. Nyugodtan szerethetjük tehát forrón a félvezetős erősítőt, csak kapcsoljuk be egy órával korábban, mielőtt leülünk elé zenét hallgatni!
