Most következő írásunk azoknak szól akik kedvenc előadójuk műsorát türelmesen, figyelemmel végig kívánják hallgatni egy jó összeállítású hangrendszeren. Ajánlásunk azért célzott, mert a hallható különbségek finom részleteit és azok hatásait leginkább zenészek és a zene elkötelezett szerelmesei tudják felfedezni és kiélvezni. Az alkalmi hallgatók – akik csak nyitott szemmel, de nem nyitott lélekkel hallgatnak zenét, miközben valami mást csinálnak – az említett különbségeket általában nem veszik észre.
Egy bizonyos szemszögből vizsgálódunk. Mi hallatszik, amikor egy elektroncsöves erősítő hangzását próbáljuk megfejteni? Mielőtt magunkra haragítanánk a félvezetős erősítés híveit, le kell szögezni, hogy tranzisztoros erősítőt is lehet jót csinálni. Egyébként, néha a különbség annyira nyilvánvaló, hogy az ember felesége is megjegyzi, hogy „sokkal jobban szól”, – no, ekkor használunk elektroncsöves erősítőt!
Ahol a jel útja elkezdődik
Még ma is, a teljesen digitális infrastruktúrájú stúdiókban, a felvételek készítéséhez évtizedes, profi stúdió-mikrofonok használatosak elektroncsöves előerősítéssel. Ma ezek táplálják a későbbi szakaszban digitalizált jeleket, így készülnek az igényes felvételek. A hangmérnökök által személyes koncepció és hallás után kiválogatott csöveket egyszerűen azért használják, mert a zenei alkotás jobban hangzik – simább, melegebb és tisztább.
Az elektromos-gitár erősítőiben használt csövek hangzása ugyanezen okból szükséges. Az, ahogyan a csövek torzítanak sokkal zeneibb, mint a mesterségesen kreált torzított hangok, amik a tranzisztoros erősítőkből túlvezérléssel jönnek elő. Néhány tranzisztoros gitár-erősítő megpróbálja utánozni csőtorzítást, de az egy másik cikk témája lenne… Természetesen ezek mind nagyon széles általánosítások.
A korabeli, első generációs tranzisztorok megbízhatatlanok voltak és enyhén szólva nem volt zenei a hangzásuk. Erős negatív visszacsatolással kellett kiegyenlíteni a kvázi-komplementer végfokok nem lineáris átvitelét. Ennek ellenére a félvezetős végfok nagyszerű harmonikus torzítás-mérési eredményeket produkáltak a csövesekhez képest, ezért mindenki ezeket istenítette, pedig ez csak tapasz volt a nyílt törés sebén. Egy mérnök-ikon Bart Locanthi kedvenc mondása volt, …”a linearitás onnantól kezdődik, mikor kifejlesztettem a JBL SA–600 valóban szimmetrikus erősítőt”…
A különböző kapcsolástechnikai megoldások eltérő mértékben visznek torzítást a jelbe. A negatív visszacsatolás pedig csak ront a helyzeten, nem old meg semmit.
Csöves erősítők sokkal több torzítást adnak hozzá a hasznos jelhez, mint a félvezetős erősítők, de ezek közül a legtöbb a második felharmonikus. Ezért nevezzük a jelenséget „harmonikus” torzításnak. A második felharmonikus pontosan ugyanaz a hang, csak egy oktávval fentebb.
Ez a harmonikus torzítás lehet olyan kellemes, hogy a 1970-es években egy külön készülék, az Aphex Aural Exciter, kifejezetten azért volt a stúdiókban, hogy létrehozzon ehhez hasonló harmonikus torzításokat! Micsoda őrület!
Hangerő
Fontos tényező az is, hogy független az erősítő szerkezetétől és áramköri megoldásától az erősítő torzítása nő, ahogy a hangerőszabályzóval a kimeneti teljesítményt növeljük. Ezt úgy is értelmezhetjük, hogy ha a hangszerek játszanak hangosabban vagy beüt egy nagyobb tranziens (rövid ideig tartó, hangos, nagy amplitúdójú rész) jön egy ütős hangszer vagy erősebb zongora billentés, nő a torzítás. Egyébként az említett hangszerek több harmonikust „termelnek”. Amint az alaphelyzet helyre áll, a százalékosan nagyobb harmonikus tartalom visszaesik. Az elektroncsöves erősítők utánozzák vagy jól követik ezt a hangerőhullámzásos torzítás változást.
Optimális hangzást optimális szinten! Csakúgy, mint a hangszerek, a csöves erősítők is a legkevesebb torzítást a legalacsonyabb jelszinten produkálják. Ez az, amiért egy csöves erősítő jól hangzik ha halkan szól, miközben a tranzisztoros erősítőt általában felhangosítjuk, hogy jobban szóljon. A félvezetős erősítők hangzása alacsony hangerő szinten a legrosszabb, a legjobb a végteljesítményhez közeli maximális kimeneti jelszint, pont ott, ahol valójában már senki sem hallgatja. Csínján kell bánni a Wattokkal, mert szobánk ablakai valós 100 Watt teljesítmény kinyerésénél veszélyben vannak! (ki hinné ezt el a 7 X 200 Watt-os házimozi erősítő esetén? Vagy ez az adat akkor nem is igaz?!) Szokásos, otthoni, normális hangerőszinten, ahogyan a legtöbben élvezik a zenét, körülbelül 1 mW ~ 1W hosszú távon kitartható (0.3 msec) zenei csúcsokkal, azaz mintegy 0.01W ~ 10W teljesítmény szükséges. Ez esetben a csatornánként 30 Watt teljesítményű erősítő elégnek bizonyul.
A laboratóriumi mérési eredmények általában 100 mWatt teljesítményre specifikálják a műszaki adatokat, holott a legfontosabb teljesítmény-tartomány, az 1 mWatt és 1 Watt közötti érték. A 2 X 100 Watt teljesítményű erősítő akkor szükséges, ha valami oknál fogva kell a nagy hangerő, vagy nagy a szoba, vagy alacsony érzékenységű a hangsugárzónk, vagy határozottan élvezzük a klasszikus zene igen széles dinamikatartományát, megpróbáljuk létrehozni szobánkban a hangversenyteremi atmoszférát, a 120 tagú szimfonikus zenekari tutti hangerejét. Az elektroncsöves erősítők alkalmazási területén az optimális kimeneti teljesítmény, általában amire valóban szükség van és használjuk is, az 5-80 Watt csatornánként. A csöves erősítők fokozatosan érik el a túlterhelési értéket. Nincs rá pontos érték, de egy bizonyos szint felett hirtelen elkezd „kihagyni”, amit clipping-nek neveznek a szakemberek. Ezzel szemben a félvezetős erősítők esetén van egy nagyon határozott pont… ahonnan nincs tovább.
Mikrofónia
Nem különösebben jó vagy rossz, de a csöves erősítők általában valamilyen formában érzékenyek a mikrofóniára. Vagyis minden mechanikus érintés, rezonancia hallható a kimeneten. A gyakorlatban ez a „hiba” nem jelent sokat, de azt fedi, hogy egy erősítőhöz közel téve a hangszórókat valamilyen mennyiségben rezgés jut az erősítőbe, és így egy kis extra jel keletkezik néhány milliszekundum késéssel, majd jön vissza, hogy megismételje a ciklust. A mikrofónia melegebb, kövérebb hangzáshoz vezethet. Ki lehet próbálni, hogy a hangsugárzókat nem ugyanabban a szobában hallgatjuk ahol az erősítő került elhelyezésre.
A mikrofónia, más szóval a mechanikai rezonancia iránti érzékenység, az audio kondenzátorok legfontosabb hang-jellemzője. A kondenzátor fegyverzetek mechanikus deformációja okozza, amely következménye a jel torzulás. A csatoló elem úgy kezd el működni, mint egy elektrosztatikus hangszóró.
A rezonancia mértéke függ a kondenzátor alakjától, a felhasznált alapanyagok minőségétől és a gyártási paramétereiktől. Maga a hatás már sok éve ismert, mivel szerepet játszik a kondenzátorok impulzus átvitelében. A jelenség azonban soha nem tekinthető jelentősnek, túl kis energiájú ahhoz, hogy döntően befolyásolja a hifi-rendszer audio reprodukcióját. A magasabb besorolás nem jelenti automatikusan azt, hogy az egyik kondenzátor jobb, mint a másik! A hifi-rendszer nagyon bonyolult összetevőkből áll, hangzása számos változó együtt-hatásából alakul ki. A kondenzátorok hatása csak egy kis részét alkotja a bemutató nagy egészének.
A jobb minőségű hifi-rendszerben alkalmazott jobb kondenzátorok adta nyilvánvaló különbségek csak cserélgetéssel nem minden esetben hozzák meg az optimális eredményt. Olyan ez, mint a főzés: egy kis bors itt, egy csipet só ott, stb.
Egyes kondenzátorok miért jobbak, mint mások?
A felhasznált alkatrészek közül a kondenzátorok „hangminőségét” határoztuk meg alapanyaguk szerint. A polipropilén sokak szerint a legjobb, mivel ez a fajta kondenzátor okozza a legalacsonyabb veszteségeket. De a XXI. század technológiai fejlődése új mérési technikákat hozott és betekintést nyújt olyan dolgokba amit eddig elhanyagoltunk. Most már mérjük azokat a dolgokat is, amiket eddig nem volt lehetséges.
A részletes ismertetés hosszú történet lenne. Röviden arról van szó, hogy az elektrolit kondenzátorok kiválóan teljesítenek a tápegységekben mint szűrő-elemek, ám ilyeneket használnak a fokozatok közötti csatolásra is. A magyarázat egyszerű. Az elektrolit kondenzátorokat fillérekért lehet beszerezni és kis hely-igénnyel lehet 10 – 220 mF körüli értéket előállítani velük. A fólia kondenzátorok árban tíz, sőt százszorosába is kerülhetnek, ráadásul egy nagyobb kapacitás-értékű akkora, mint egy konzervdoboz. Tisztába kell azzal is lenni, hogy kondenzátorból elég sok szükséges egy erősítő megépítéséhez. Képzeljük el mekkora lenne a berendezés, ha csak ilyeneket használnánk hozzá!
A félvezetős erősítőkben polarizált elektrolit kondenzátort használnak az egyenfeszültség leválasztására, ám ez nem ideális. Mivel az elektrolit kondenzátornak szüksége van polarizáló feszültségre a helyes működéséhez, a teljes DC leválasztás egyszerűen nem megoldható. Emellett ügyelni kell a maximum feszültség-tűrés értékére, különben felrobban. Az alacsony feszültségű félvezetős fokozatokban jól használható magasabb csatoló kondenzátor értékek nem ideálisak az elektroncső alkalmazása esetén. A régi típusú csöves erősítőkben kisebb csatoló kondenzátor értékeket használhattak a magas feszültség és az impedancia miatt. Az akkoriban használt film (poliészter, polipropilén, esetleg teflon), esetleg az ötven évvel ezelőtt használt papír csatoló kondenzátorok károsodás nélkül bírták a gyakran 600 Volt feszültséget is.
A tervezők tehát kényszer pályán vannak, akár akarják, akár nem a félvezetős készülékekben az elektrolit kondenzátorokat, míg az elektroncsövesekben a fólia kondenzátorokat kell alkalmazniuk. Ahogy Jung és Marsh fogalmazott; a legfontosabb oka annak, hogy a zenekedvelők szívesebben hallgatják a csöves erősítőket, az a sokkal jobb minőségű csatoló kondenzátorokra vezethető vissza.
Hatások oda-vissza
Kevesebb negatív visszacsatolás. A Manley Laboratory mérnökei szeretnek rámutatni, hogy a csöveknek jobb a lineáris átviteli tulajdonságuk, így a csöves erősítőknek általában sokkal kevesebb negatív visszacsatolásra van szükségük, bár a visszacsatolás önmagában nem rossz.
Könnyen azonosítható alapvető hiba a hangszóró visszahatására való reagálás. A torzítás emelkedik a kis terhelési impedancia (nagy csillapítási tényező) hatására. Az elektroncsöves erősítőknek lehet magasabb a kimeneti impedanciájuk, vagy másképpen: alacsonyabb a csillapítási tényezőjük. Ezt az alacsonyabb negatív visszacsatolás teszi lehetővé és, hogy van kimeneti transzformátoruk. Míg a félvezetős erősítők hajlamosak a közel nulla kimeneti forrás-impedancia elérésére, a csillapítási tényező nagyobb, mint a felhasznált hangszóróké, egy tipikus csöves-erősítő kimeneti forrás impedanciája körülbelül egy Ohm. Nem mintha ez különösen jó vagy rossz lenne, de ez a kisebb csillapítás megváltoztatja a rendszer tranziens-átvitelét, ha egy hangszóróhoz csatlakozik. Így általában alacsonyabb a kisfrekvenciájú csillapítás, amely azzal a túlburjánzó basszussal jár, amit egyesek szívesen hallanak.
A félvezetős erősítőknek szinte mindig van kisebb mennyiségű egyenáram a kimenetén. Még a legrégebbi erősítők nagy elektrolit kimeneti kondenzátorain is van némi szivárgás – de ez a legkisebb probléma. A DC offset általában elhanyagolható, és kevesebb, mint 10 mV, de bármennyire is kicsi torzításhoz vezethet. A zaj és a torzítási laboratóriumi vizsgálatok figyelmen kívül hagyják a DC offset hatását, de a hangszórók nem. Az elektroncsöves erősítők transzformátor csatolása esetén, a definíció és a mérés szerint, nulla DC eltolást kell mutatni.
Amikor egy félvezetős erősítőnél tranzisztor-zárlat vagy egyéb probléma miatt hiba jelentkezik, a hangszóró tönkre fog menni, hacsak egy erre a célra készült áramkör meg nem védi, vagy egy egy biztosíték ki nem olvad. Amikor egy csöves erősítővel probléma van, a kimeneti transzformátorok megmentik a hangsugárzókat a zárlatos kimeneti csövektől.
A legjobb csöves erősítőkben, mint a McIntosh, külön csatoló-tekercsek biztosítják a kimenetek függetlenítését. Ez azt is jelenti, hogy nem kell aggódni interferencia vagy földhurok esetén. Ezek lehetővé teszik a kimenetek soros vagy párhuzamos kapcsolását, a mono jel vagy fokozottan nagyobb teljesítmény kinyerését, esetleg elképzelhető impedancia ingadozás kezelését.
Például a McIntosh MC240, MC275 és MC225 végfokozatai kezelik bármelyik 2Ω, 4Ω, 8Ω, 16Ω 32Ω terheléseket. Ezzel szemben a félvezetős erősítők kimenetei szinte soha nem izoláltak, soha nem lehet azokat sorosan vagy párhuzamosan kötni. A félvezetős sztereó erősítőben a mono-híd alkalmazási mód opcionális.
(folytatjuk)
