밸브 오디오 앰프 기술 사양

밸브 오디오 앰프의 개발 이력을 포함한 기술 사양 및 세부 정보.

회로 및 성능

밸브의 특성

밸브(진공관이라고도 함)는 매우 높은 입력 임피던스(대부분의 회로에서는 거의 무한대)와 고출력 임피던스 소자다.그것들은 또한 고전압/저전류 장치들이다.

게인 장치로서의 밸브의 특성은 오디오 증폭기로 사용하는 것과 직접적인 관련이 있으며, 특히 파워앰프는 고출력 임피던스 고전압 저전류 신호를 현대의 저임피던스 확성기(cf. 트랜지스터 및 F)를 구동하는 데 필요한 저전압 고전류 신호로 변환하기 위해 출력 변압기(OPTs)가 필요하다.상대적으로 저전압이지만 큰 전류를 직접 전달할 수 있는 ET).

또 다른 결과는 한 스테이지의 출력이 종종 다음 스테이지의 입력으로부터 100V 오프셋이 되기 때문에, 일반적으로 직접 커플링이 불가능하며, 스테이지들은 커패시터나 변압기를 사용하여 커플링해야 한다.콘덴서는 증폭기의 성능에 거의 영향을 미치지 않는다.단계간 변압기 커플링은 왜곡과 위상 변화의 원천이며, 1940년대부터 고품질 응용을 위해 피했다. 변압기는 또한 비용, 대량, 중량을 더한다.

기본 회로

다음 회로는 단순한 개념 회로일 뿐이며, 실제 회로도 평활 또는 조절된 전원 공급, 필라멘트용 히터(선택한 밸브 유형이 직간접적으로 가열되는지에 따른 세부 정보), 음극 저항기 등을 우회하는 경우가 많다.

공통 음극 게인 단계

3극 공통 음극 게인 단계

밸브 앰프의 기본 게인 단계는 자동 바이어스 공통 음극 단계로 양극 저항기, 밸브 및 음극 저항이 공급 레일을 가로지르는 전위 칸막이를 형성한다.밸브의 저항은 음극의 전압에 비례하여 그리드 전압의 함수에 따라 변화한다.

자동 바이오스 구성에서 "작동 지점"은 고값 "그리드 누출" 저항을 통해 입력 그리드의 DC 전위를 접지에 상대적인 0V로 설정함으로써 얻는다.양극 전류는 음극에 상대적인 그리드 전압 값에 의해 설정되며 이 전압은 이제 회로의 음극 분기에 대해 선택된 저항 값에 따라 달라진다.

양극 저항기는 회로의 부하로 작용하며 일반적으로 사용 중인 밸브 유형의 양극 저항의 3-4배이다.회로의 출력은 양극과 양극 저항기 사이의 접점에서의 전압이다.이 출력은 입력 전압의 변화에 따라 달라지며 밸브 "mu"의 전압 증폭과 다양한 회로 요소에 대해 선택한 값의 함수다.

거의 모든 오디오 프리앰프 회로는 계단식 공통 음극 단계를 사용하여 구축된다.

신호는 일반적으로 연결 캐패시터 또는 변압기를 통해 단계별로 결합되지만, 비정상적인 경우 직접 연결은 이루어진다.

음극 저항기는 콘덴서로 우회할 수도 있고 우회할 수도 없다.피드백은 음극 저항에도 적용될 수 있다.

싱글 엔드 트라이오드(SET) 파워 앰프

싱글 엔드 트라이오드 파워 앰프

단순 SET 파워앰프는 출력 변압기를 부하로 사용하여 2단계를 계단식으로 시공할 수 있다.

미분 단계

음극이 결합된 두 개의 트라이오드가 차동 쌍을 형성한다.이 단계에는 공통 모드(두 입력 모두 동일) 신호를 취소할 수 있는 능력이 있으며, 클래스 A에서 작동한다면 공급 변동을 크게 거부할 수 있는 능력도 있으며(미분 단계의 양쪽에 균등하게 영향을 미치기 때문에), 반대로 스테이지가 그리는 총 전류는 거의 일정하다(한 쪽이 더 많이 끌어당기는 경우).즉석에서 다른 하나가 더 적게 끌어당긴다), 공급 레일의 변동을 최소화하며, 이는 또한 단계간 왜곡을 초래할 수 있다.

푸시-풀 출력 단계를 형성하기 위해 2개의 전원 밸브(트리오드 또는 테트로드일 수 있음)를 차등 구동하여 푸시-풀 변압기 부하를 구동한다.이 출력 단계는 단일 엔드 출력 스테이지보다 변압기 코어를 훨씬 더 잘 사용한다.

긴꼬리쌍

긴 꼬리는 차동 쌍에 대한 공유 음극 공급으로 일정한 전류(CC) 부하를 말한다.이론적으로 더 일정한 전류가 미분 단계를 선형화한다.

CC는 큰 전압을 떨어뜨리는 저항기에 의해 근사치되거나 활성 회로에 의해 생성될 수 있다(밸브, 트랜지스터 또는 FET 기반).

긴 꼬리 쌍은 위상 분할기로도 사용될 수 있다.흔히 기타 증폭기("위상 인버터"라고 부름)에서 동력 구간을 구동하는 데 사용된다.

협주곡 단계 분할기

긴 꼬리 쌍에 대한 대안으로, 협주곡은 밸브의 양쪽에 있는 Ra와 Rk에 의해 형성되는 잠재적 분열기 내의 가변 저항으로 단일 3중주를 사용한다.그 결과 양극에서의 전압은 음극에서의 전압과 정확히 반대 방향으로 변동하여 완벽하게 균형 잡힌 위상 분할을 하게 된다.이 단계(차등 긴 꼬리 쌍 cf)의 단점은 이득을 주지 않는다는 것이다.이중 삼극(일반적으로 옥타브 또는 노발)을 사용하여 SET 입력 버퍼(증가)를 형성하여 콘세티나 위상 스플리터를 공급하는 것은 전형적인 푸시-풀 프런트 엔드로, 일반적으로 드라이버(트리오드) 및 (트리오드 또는 펜타드) 출력 스테이지(대부분의 경우 초선형)에 이어 고전적인 푸시-풀 앰프 회로를 형성한다.

푸시-풀 파워앰프

표시된 푸시-풀 출력 회로는 Williamson 토폴로지의 단순화된 변화로, 다음 4단계로 구성된다.

SET 입력 단계 입력 완충 및 약간의 전압 이득 제공
위상 스플리터(일반적으로 cathodyne 또는 "cathina" 유형)이는 다음의 푸시-풀 회로에 대해 정확히 동일하지만 반대 방향의 구동 신호를 발생시키지만 아무런 이득도 주지 않는다.표시된 것처럼 Williamson 토폴로지 콘센티나 위상 스플리터는 (저항기와) 입력 단계에 직접 결합되어 있다는 점에 유의하십시오.입력 밸브 양극의 공칭 전압도 콘세티나의 작동 지점을 정의하기 때문에 입력 단계의 신중한 설계가 필요하다.다른 토폴로지로는 파문, 부동파문 및 차등(꼬리 긴 쌍)이 있다.
운전자의 무대이는 각 푸시-풀 신호에 대해 추가적인 전압 이득을 제공하며, 출력 단계 밸브의 요건에 따라 높은 전압 또는 낮은 Z 드라이브 기능을 위해 선택된 유형이 될 수 있다.
양극 저항기가 아닌 변압기가 부하인 출력 단계.기존 윌리엄슨은 KT66 펜토드 '트리오드 스트레이드'(삼중간으로 작동)를 사용했다.후기 푸시-풀 증폭기의 대다수가 대신 초경량 연결 장치를 사용했다.

캐스코드

삼단 스택

캐스코드(cascade to cathode)는 전위 증폭기에 이어 전류 완충기로 구성된 2단계 앰프다.밸브 회로에서 캐스코드는 직렬로 연결된 두 개의 트라이오드로 구성되는 경우가 많은데, 하나는 공통 그리드로 작동하여 전압 조절기로 작용하여 다른 하나는 거의 일정한 양극 전압을 공급하여 공통 음극으로 작용한다.이것은 Miller 효과를 제거함으로써 입출력 격리(또는 역전송)를 향상시키고, 따라서 단일 트리오드 단계보다 훨씬 더 높은 대역폭, 더 높은 입력 임피던스, 높은 출력 임피던스, 그리고 더 높은 이득에 기여한다.

테트로데/펜토드 단계

테트로드는 양극과 첫 번째 그리드 사이에 있는 스크린 그리드(g2)를 가지고 있으며, 일반적으로 캐스코드와 같이 Miller 효과를 제거하기 위해 서비스하며, 따라서 3극보다 대역폭 및/또는 더 높은 이득을 허용하지만 선형성과 노이즈 성능은 희생한다.

펜토드는 테트로드 꼬임 현상을 제거하기 위해 추가적인 억제기 격자(g3)를 가지고 있다.이는 추가 이득보다는 성능 향상에 사용되며, 일반적으로 외부적으로 접근할 수 없다.이러한 밸브 중 일부는 정렬된 그리드를 사용하여 세 번째 그리드 대신 그리드 전류와 빔 플레이트를 최소화하며, 이를 "빔 테트로드"라고 한다.

스크린을 그리드에 묶음으로써/음극에 테트로데/펜토드를 다시 3중극으로 만들었고, 그렇게 해서 후기 설계 밸브가 매우 유연하다는 것이 (그리고 많은 펜토드는 특별히 허용되도록 설계되었다) 실현되었다."트리오드 스트레이핑" 테트로드는 출력보다는 품질에 최적화된 현대 앰프 설계에 종종 사용된다.

초선형

1937년 앨런 블럼레인은 양극 전압과 공급 전압 사이의 OPT 부품 방식에서 탭으로 테트로드의 여분의 격자(화면)를 연결하는 "삼극 띠형" 테트로드와 일반 테트로드 사이의 구성을 시작했다.이러한 전기적 타협은 양 극단의 최상의 특성과 동일한 이득과 선형성을 제공한다.데이비드 해플러와 허버트 케로스가 1951년 발표한 엔지니어링 논문에서 그들은 스크린 탭이 양극 전압의 약 43%로 설정되었을 때 출력 단계 내에서 최적화된 조건이 발생했으며, 이를 초선형이라고 불렀다.1950년대 후반까지 이 디자인은 고신뢰성 PP 증폭기의 지배적인 구성이 되었다.

무변압기 출력

줄리어스 퓨터먼은 "출력 변압기 없는"(OTL)로 알려진 앰프의 유형을 개척했다.이러한 밸브는 병렬 연결된 밸브를 사용하여 스피커 임피던스(일반적으로 8Ω)와 일치시킨다.이 설계에는 수많은 밸브가 필요하며, 고온으로 작동하며, 변압기와^{[citation needed]} 근본적으로 다른 방식으로 임피던스를 일치시키려 하기 때문에 종종 독특한 음질을 지닌다.^{[citation needed]}조절된 전원 공급 장치용으로 설계된 6080 트라이오드는 저압축 타입으로 때로는 변압기가 없는 용도로 사용되기도 했다.

싱글 엔드 트리모드(SET) 파워 앰프

일부 밸브 앰프는 클래스 A에서 게인 장치를 사용하는 싱글 엔드 트리모드(SET) 토폴로지를 사용한다. SET는 매우 단순하고 부품 수가 적다.그러한 증폭기는 필요한 출력 변압기 때문에 비싸다.

이러한 유형의 설계는 단조롭게 붕괴되는 고조파 시리즈로 구성된 극히 단순한 왜곡 스펙트럼을 초래한다.일부 사람들은 이러한 왜곡 특성이 그러한 디자인이 만들어내는 소리의 매력도 한 요인이라고 생각한다.현대적인 설계에 비해 SET는 미니멀리스트적 접근방식을 채택하고 있으며, 단 2단계의 3단 전압 증폭기에 이어 3단 전원단계를 갖는 경우가 많다.단, 이득 단계로 간주되지 않고 어떤 형태의 능동 전류 소스 또는 부하를 사용한 변형이 사용된다.

현재 상용 생산에서 이 토폴로지를 사용하는 일반적인 밸브는 300B로 SE 모드에서는 약 5와트를 생산한다.이 유형의 희귀 증폭기는 약 18와트가 가능한 211 또는 845와 같은 밸브를 사용한다.이 밸브들은 밝은 이미터 송신 밸브로, 전원이 공급될 때 전구처럼 빛나는 텅스텐 필라멘트를 파괴했다.

위의 제한을 극복하기 위한 출력 변압기 개발에 따라 최대 40와트까지 어려움 없이 제공하는 상용 SET 증폭기에 대한 아래 단락을 참조하십시오.

아래 사진은 상업용 SET 앰프의 사진이며, 취미용 앰프의 프로토타입이기도 하다.

상용 SE 앰프
취미로 제작된 원형 SET 앰프

SET가 저전력으로 제한되는 이유 중 하나는 지나치게 큰 용량성 파라시틱스를 피하면서 포화 없이 플레이트 전류를 처리할 수 있는 출력 변압기를 만드는 극단적인 어려움(및 그에 따른 비용)이다.

푸시-풀(PP)/차동 전력 증폭기

차동("push-pull") 출력 단계를 사용하면 출력 밸브 각각에 의해 출력 변압기를 통해 흡입되는 스탠딩 바이어스 전류가 개별적으로 취소되어 코어 포화 문제가 크게 감소하고, 따라서 더 작고 넓은 대역폭과 더 저렴한 변환기를 사용하는 동시에 보다 강력한 증폭기의 구축을 용이하게 한다.rs.

차동 출력 밸브의 취소는 출력 단계의 (도메인트) 짝수 고조파 왜곡 제품도 크게 무효화하여 현재는 홀수 순서 고조파에서 지배하고 있으며 더 이상 단음파도 아니다.

이상적으로는 짝수 왜곡 취소가 완벽하지만 밸브가 촘촘히 매칭돼도 현실은 그렇지 않다.PP OPT는 일반적으로 포화를 방지하기 위한 간격이 있지만 단일 엔드 회로에서는 필요치 않다.

1950년대 이후 대부분의 고품질 밸브 증폭기와 거의 모든 고출력 밸브 증폭기는 푸시-풀 타입이었다.

푸시-풀 출력 단계에서는 가장 낮은_out Z와 최상의 선형성을 위해 트라이오드를 사용할 수 있지만, 더 큰 이득과 힘을 주는 테트로이드나 펜토드를 사용하는 경우가 많다.KT88, EL34, EL84 등 많은 출력밸브는 3중 모드나 4중 모드 중 하나로 작동하도록 설계되었으며, 일부 증폭기는 이들 모드 간 전환이 가능하다.포스트-윌리엄슨, 대부분의 상용 증폭기는 "초선형" 구성에서 테트로드를 사용해 왔다.

A급

클래스 A 순수 3극단 PP 단계는 왜곡을 줄이고_out Z를 감소시키며 제어 이득을 얻기 위해 중간 정도의 NFB가 바람직할 수 있지만 피드백 없이 작동할 수 있을 정도로 충분히 선형적이다.그러나 전력 효율은 클래스 AB(물론 클래스 B)보다 훨씬 낮다. 동일한 양극 소산에 대해 훨씬 더 적은 출력 전력을 사용할 수 있다.

클래스 A PP 설계는 교차 왜곡이 없으며 신호 진폭이 감소함에 따라 왜곡이 무시될 수 있다.그 효과는 A급 증폭기가 순간적으로 최고점을 기록하는 등 평균 수준이 낮은 음악(무시할 정도로 왜곡된 음악)으로 매우 좋은 성능을 발휘한다는 것이다.

전원 밸브에 대한 등급 A 작동의 단점은 수명을 단축하는 것이다. 왜냐하면 밸브는 항상 완전히 "켜져 있고" 항상 최대 전력을 소모하기 때문이다.고출력 상태에서 작동하지 않는 신호 증폭기 밸브는 이러한 방식으로 영향을 받지 않는다.

평균 전류가 본질적으로 일정하기 때문에 전원 공급 장치 조절(전류를 끌어와 사용 가능한 전압의 분리)은 문제가 되지 않는다. 신호 수준에 따라 전류를 끌어들이는 AB 증폭기는 공급 규제에 주의를 기울여야 한다.

AB급과 B급

클래스 B와 AB 증폭기는 클래스 A보다 효율적이며 주어진 전원 공급장치와 밸브 세트로부터 더 높은 출력 레벨을 전달할 수 있다.

다만 신호 진폭과 상관없이 다소 일정한 진폭의 교차 왜곡이 발생하는 것이 가격이다.즉, 클래스 AB와 B 증폭기는 거의 최대 진폭에서 가장 낮은 왜곡 비율을 생성하며, 낮은 레벨에서는 왜곡 성능이 떨어진다.회로가 순수 등급 A에서 AB1 및 AB2를 거쳐 B로 변경됨에 따라 개방 루프 크로스오버 왜곡이 악화된다.

클래스 AB 및 B 증폭기는 NFB를 사용하여 개방 루프 왜곡을 줄인다.그러한 증폭기에서^{[citation needed]} 측정된 왜곡 스펙트럼은 NFB에 의해 왜곡 비율이 극적으로 감소하지만 잔류 왜곡은 더 높은 고조파 쪽으로 이동한다는 것을 보여준다.

등급 B 푸시-풀 앰프에서 전원 공급기에 의해 제공되어야 하는 출력 밸브 전류는 0 신호의 경우 거의 0에서 최대 신호까지의 범위다.따라서 과도 신호 변화에 대한 선형 응답을 위해서는 전원 공급기에 양호한 조절이 있어야 한다.

클래스 A만 단일 엔드 모드에서 사용할 수 있으며, 그렇지 않으면 신호의 일부가 차단될 수 있다.등급 AB2 및 B 밸브 증폭기의 운전자 단계는 전원 밸브 그리드에 일부 신호 전류를 공급할 수 있어야 한다("주행 전원").

바이어싱

푸시-풀 출력단계의 편향은 등급 AB1과 AB2를 통해 등급 A(최상의 개방 루프 선형성을 부여) 간에 등급 B(특정 전원 공급장치, 출력 밸브 및 출력 변압기에서 최대 전력과 효율을 부여)로 조정될 수 있다.

대부분의 상용 밸브 앰프는 등급 AB1(일반적으로 초선형 구성에서 펜트모드)에서 작동하여 오픈 루프 선형성을 더 높은 전력과 교환하며, 일부는 순수 등급 A에서 작동한다.

회로 위상

PP 증폭기의 일반적인 위상은 입력 단계, 위상 스플리터, 드라이버 및 출력 단계가 있지만 입력 단계/위상 스플리터의 많은 편차가 있으며, 때로는 열거된 기능 중 두 가지가 하나의 밸브 단계에서 결합되기도 한다.오늘날 지배적인 위상 분할 토폴로지는 협주곡, 부유 파라파아제, 그리고 긴 꼬리 쌍의 일부 변형이다.

갤러리에는 6SN7 저전력 듀얼 트라이오드와 KT88 전력 테트로드를 사용해 음성 피드백이 없는 약 15와트의 출력 전력의 현대적인 홈구축, 완전 차동 퓨어 클래스 A 앰프가 전시되어 있다.

출력 변압기

낮은 임피던스 로드를 직접 구동할 수 없기 때문에 밸브 오디오 앰프는 확성기와 일치하도록 임피던스를 내려올 수 있는 출력 변압기를 사용해야 한다.

출력 변압기는 완벽한 장치가 아니며 항상 출력 신호에 주파수와 함께 약간의 홀수 고조파 왜곡과 진폭 변동을 도입할 것이다.또한 변압기는 고주파에서 나이키스트 안정성 기준 이내로 유지하고 진동을 피하기 위해 사용할 수 있는 전체 음성 피드백을 제한하는 주파수 의존 위상 변화를 도입한다.그러나 최근 몇 년 동안 향상된 변압기 설계와 권선 기법의 개발은 원하는 패스밴드 내에서 이러한 원치 않는 영향을 크게 감소시켜 그들을 더 멀리 여백으로 이동시킨다.

음성 피드백(NFB)

Harold Stephen Black의 발명에 따라, 부정 피드백(NFB)은 거의 모든 유형의 증폭기에 채택되어 왜곡을 실질적으로 줄이고 주파수 응답을 평탄화하며 구성요소 변동의 영향을 감소시켰다.이것은 특히 A급이 아닌 증폭기에 필요하다.

피드백은 왜곡 비율을 매우 많이 감소시키지만 왜곡 스펙트럼은 더 복잡해지고, 더 높은 고조파에서 훨씬 더 높은 기여도를 얻는다.^[1] 높은 고조파는 더 낮은 고조파보다 훨씬 더 바람직하지 ^[1]않기 때문에 전체적인 왜곡이 더 낮아서 생기는 개선은 부분적으로 그 성격에 의해 취소된다.일부 상황에서는 전체 왜곡은 감소하지만 높은 고조파 절대 진폭이 피드백과 함께 증가할 수 있다고 보고된다.^[1]

NFB는 출력 임피던스(Z_out)를 감소시킨다(일부 회로에서는 주파수의 함수에 따라 달라질 수 있음).이것은 두 가지 중요한 결과를 낳는다.

임피던스 대 주파수 기능이 있는 확성기는 고Z_out 증폭기와 함께 사용할 경우 거의 평평하지 않은 주파수 응답을 개발한다.

밸브 소음 및 소음 수치

다른 증폭장치와 마찬가지로 밸브는 증폭될 신호에 노이즈를 더한다.소음은 기기 결함과 더불어 불가피한 온도에 따른 열 변동으로 인해 발생한다(시스템은 통상 상온 T = 295 K로 가정한다).열적 변동으로 $k_{B}TB$ $k_{B}TB$ $k_{B}TB$ $k_{B}TB$ B $k_{B}TB$ {\ $디스플레이$ 스타일 $k_{B}$ 의 전기적 소음 발생 $TB$ 여기서 $k_{B}$ $k_{B}$ ${\$ B $}}$ 는 $k_{B}$ 볼츠만 상수와 B 대역폭이다.Correspondingly, the voltage noise of a resistance R into an open circuit is ${\sqrt {4k_{B}\cdot T\cdot B\cdot R}}$ and the current noise into a short circuit is ${\sqrt {4k_{B}\cdot T\cdot B/R}}$ .

노이즈 수치는 앰프가 잡음이 없을 경우(신호 발생원의 열 노이즈 증폭으로 인해) 출력에서 발생하는 노이즈 파워 대 앰프의 출력에서 발생하는 노이즈 파워의 비율로 정의된다.등가 정의: 노이즈 수치는 앰프를 삽입하면 신호 대 노이즈 비율이 저하되는 요인이다.흔히 데시벨(dB)로 표현된다.소음 수치가 0dB인 앰프는 완벽할 것이다.

오디오 주파수에서 밸브의 소음 특성은 그리드와 직렬로 전압 노이즈 소스를 가진 완벽한 무소음 밸브로 잘 모델링할 수 있다.예를 들어 EF86 저소음 오디오 펜토드 밸브의 경우 이 전압 노이즈는 약 25Hz~10kHz의 주파수 범위에 걸쳐 통합된 2 마이크로볼트로 지정된다(이는 통합 노이즈를 가리킨다, 소음 스펙트럼 밀도의 주파수 의존성은 아래 참조).이는 25kΩ 저항기의 전압 노이즈와 동일하다.따라서 신호 소스의 임피던스가 25kΩ 이상인 경우, 밸브의 노이즈는 실제로 소스의 노이즈보다 작다.25 kΩ의 선원에 대해서는 밸브와 선원에 의해 발생하는 노이즈가 같기 때문에 앰프 출력의 총 노이즈 출력은 완벽한 앰프의 출력에서 소음력의 2배의 제곱근이다.소음원은 무작위적이고 조합된 소음에서 일부 부분적 해소가 있기 때문에 단순하게 두 배가 아니다.소음 수치는 1.414 또는 1.5dB이다.250 kΩ과 같은 높은 임피던스의 경우 EF86의 전압 노이즈가 소스 자체의 노이즈보다 1/10^1/2 낮으며, 노이즈 수치는 ~1 dB이다.반면에 250Ω의 저임피던스 선원의 경우, 밸브의 소음 기여도는 신호 선원의 10배이며, 소음 수치는 약 10, 즉 10dB이다.

낮은 소음 수치를 얻기 위해 변압기에 의해 소스의 임피던스를 증가시킬 수 있다.이는 결국 밸브의 입력 캐패시턴스에 의해 제한되며, 이는 특정 대역폭이 필요할 경우 신호 임피던스가 얼마나 높게 만들어질 수 있는지에 대한 한계를 설정한다.

주어진 밸브의 소음 전압 밀도는 주파수의 함수다.10kHz 이상의 주파수에서는 기본적으로 일정하다("백색 노이즈").백색 노이즈는 흔히 동등한 소음 저항으로 표현되는데, 이는 밸브 입력에 존재하는 전압 노이즈를 생성하는 저항으로 정의된다.트라이오드의 경우 대략 (2-3)/g이며_m, 여기서 g는_m 전도성이다.펜토드의 경우, 약 (5-7)/g로_m 더 높다.따라서 g가_m 높은 밸브는 고주파에서 소음이 낮은 경향이 있다.

오디오 주파수 범위(1~100kHz 이하)에서는 1/f처럼 상승하는 "1/f" 노이즈가 우세해진다.따라서 고주파수에서 저소음이 발생하는 밸브는 반드시 오디오 주파수 범위에서 저소음이 발생하는 것은 아니다.특수 저소음 오디오 밸브의 경우 1/f 노이즈가 차지하는 주파수는 가능한 한 킬로헤르츠 정도까지 감소한다.음극 니켈에 대해 매우 순수한 재료를 선택하고, 최적화된(일반적으로 낮은) 양극 전류로 밸브를 작동시키면 이를 줄일 수 있다.

마이크

고체 상태의 장치와 달리 밸브는 배열로 기능이 결정되며 완전히 견고할 수 없는 기계적 부품의 조립품이다.장비가 이동하거나 확성기의 음향 진동 또는 음원에 의해 밸브가 손상되면, 마치 마이크의 일종인 것처럼 출력 신호가 생성된다(결과적으로 그 효과를 마이크라고 부른다).모든 밸브는 어느 정도 이러한 영향을 받는다. 오디오용 저수준 전압 증폭기 밸브는 추가 내부 지지대와 함께 이러한 효과에 내성을 갖도록 설계된다.소음의 맥락에서 언급된 EF86은 높은 이득으로 인해 마이크가 특히 취약하지만 낮은 마이크로폰에도 적합하도록 설계되었다.

현대적인 오디오 애호가 하이파이 증폭

비용이 주요 고려 사항이 아닌 고급 오디오의 경우 밸브 증폭기가 인기를 유지했고 실제로 1990년대에는 상업적으로 부활했다.

그 이후 설계한 회로는 대부분 밸브 시대의 회로와 유사하지만 전자 산업 전반에 걸친 일반적인 진보와 함께 보조 구성품 품질(캐패시터 포함)의 발전으로 인해 설계자가 회로 작동에 대한 점점 더 강력한 통찰력을 얻을 수 있다.고체 상태의 전원 공급 장치는 더 작고, 효율적이며, 매우 좋은 규제를 가질 수 있다.

반도체 전력 증폭기는 열전 소자에 의해 부과되는 출력 전력에 심각한 제약이 없다. 따라서 확성기 설계는 보다 편리하고 확성기 설계가 더 작은 방향으로 발전하여 전력 효율을 작은 크기로 교환하고, 비슷한 품질의 스피커와 더 작은 크기의 스피커를 제공하여 훨씬 더 큰 전력을 필요로 한다.지금까지와 똑같은 소리이에 대응하여, 많은 현대적인 밸브 푸시-풀 증폭기는 이전의 설계보다 더 강력하여 비효율적인 스피커를 구동해야 할 필요성을 반영한다.

모던 밸브 프리앰프

밸브 앰프가 표준일 때, 사용자가 조정할 수 있는 "톤 컨트롤"(단순 2밴드 비그래픽 이퀄라이저)과 전자 필터를 사용하여 청취자가 취향과 실내 음향에 따라 주파수 응답을 변경할 수 있었다. 이는 드문 일이 되었다.일부 최신 장비는 그래픽 이퀄라이저를 사용하지만 밸브 프리앰프는 이러한 설비를 공급하지 않는 경향이 있다(RIAA 및 비닐 및 쉘락 디스크에 필요한 유사한 이퀄라이제이션 제외).

현대적인 신호 소스는 비닐 디스크와 달리 균등화가 필요 없는 라인 레벨 신호를 공급한다.앰프에 통합된 패시브 볼륨 및 입력 소스 스위칭을 사용하거나, 패시브 볼륨 및 스위칭 이상의 미니멀리스트 "라인 레벨" 제어 증폭기와 함께 인터커넥트를 구동하는 버퍼 앰프 단계를 사용하여 밸브 파워 암프를 그러한 소스에서 직접 구동하는 것이 일반적이다.

단, 스튜디오 마이크 증폭기용 밸브 프리앰프 및 필터 회로에 대한 수요는 다소 적으며, 비닐 디스크용 프리앰프는 동일하며, 액티브 크로스오버의 경우는 예외적이다.

호비스트 앰프 구조

밸브 증폭기의 단순성, 특히 싱글 엔드 설계는 이를 가정 건설에 사용할 수 있게 한다.여기에는 다음과 같은 몇 가지 장점이 있다.

수년 전에 생산된 고도로 평가된 밸브를 사용할 수 있으며 1개 및 2개 밸브로만 사용 가능
주택건설업자는 다른 구성요소 유형 또는 구성요소의 다른 표본을 사용해 실험할 수 있다.

건설

포인트 투 포인트 손배선은 취미 활동가뿐만 아니라 저용량의 고급 상업용 건축물에 회로 보드보다는 사용되는 경향이 있다.이 구조 스타일은 물리적으로 큰 구성 요소와 섀시 장착 부품(밸브 소켓, 대형 공급 캐패시터, 변압기)의 수에 맞게 시공의 용이성, 허밍을 최소화하기 위해 히터 배선을 비틀어야 하는 필요성, 그리고 "날아가는" 배선이 용량성 효과를 최소화하는 부작용 때문에 만족스럽다.

아래의 한 그림은 "표준" 최신 산업용 부품(630 V MKP 캐패시터/금속 필름 저항기)을 사용하여 구성된 회로를 보여준다.취미 활동가가 상업적 생산자에 비해 갖는 한 가지 장점은 생산량(또는 상업적으로 실행 가능한 원가)에서 신뢰성 있게 구할 수 없는 고품질 부품을 사용할 수 있다는 것이다.예를 들어, "은색 톱 게터" 실바니아 브라운 베이스 6SN7s는 1960년대부터 외부 사진 날짜에 사용되고 있다.

또 다른 그림은 러시아 군사 생산업체인 테플론 캐패시터와 비귀납 평면 필름 저항기를 사용하여 제작된 회로와 동일한 값이 동일한 회로를 정확히 보여준다.

상용 증폭기의 배선도 비교를 위해 표시된다.

외부 보기
개략도
정상적인 산업 품질의 부품을 사용하는 내부 제품.
"up-spec" Teflon caps 및 평면 저항기를 사용하는 내부.
상용 PP 앰프의 내부 구조

특이한 디자인

초고출력 SET

아주 가끔 수십 년 전의 초고출력 밸브(보통 무선 송신기에 사용하도록 설계)를 서비스에 압입하여 일회용 SET 설계(보통 매우 높은 비용으로)를 만든다.예로는 밸브 211 및 833이 있다.

이러한 설계의 주요 문제는 전체 오디오 주파수 스펙트럼에 걸쳐 노심 포화 없이 플레이트 전류와 결과적인 플럭스 밀도를 유지할 수 있는 출력 변압기를 구축하는 것이다.이 문제는 전력 수준에 따라 증가한다.

또 다른 문제는 그러한 증폭기의 전압이 종종 1kV를 훨씬 초과하여 통과하는데, 이것은 이러한 유형의 상업적 제품에 대한 효과적인 거부감을 형성한다.

병렬 푸시-풀(PPP) 증폭기

Hobiist는 클래스 A에서 813/QB2/250. ~ 65W를 사용하여 Mono PPP 앰프를 제작했다.무게는 48kg, 소모량은 1kW

현대의 많은 상업용 증폭기(및 일부 취미용 구조)는 전력을 증가시키기 위해 쉽게 구할 수 있는 유형의 출력 밸브를 여러 쌍으로 병렬로 배치하고, 단일 쌍이 요구하는 동일한 전압에서 작동한다.유익한 부작용은 밸브의 출력 임피던스, 즉 필요한 변압기가 회전비를 줄여 넓은 대역폭 변압기를 쉽게 만들 수 있다는 것이다.

일부 고출력 상용 증폭기는 병렬 푸시-풀(PPP) 구성(예: Jadis, 오디오 연구, McIntosh, Ampeg SVT)에서 표준 밸브 어레이(예: EL34, KT88)를 사용한다.

일부 가정용 증폭기는 고전력 송신 밸브 쌍(예: 813)을 사용하여 클래스 AB1(초선형)에서 페어당 100와트 이상의 출력 전력을 산출한다.

출력 변압기 무변압 증폭기(OTL)

출력변압기(OPT)는 모든 메인스트림 밸브 파워앰프의 주요 부품으로, 상당한 비용, 크기, 중량을 차지한다.낮은 유격 캐패시턴스, 철과 구리의 낮은 손실, 필요한 직류에서의 포화 없는 작동, 양호한 선형성 등에 대한 요구의 균형을 맞추는 절충안이다.

OPTs의 문제를 피하기 위한 한 가지 접근방식은 OPT를 완전히 피하고 대부분의 고체 상태의 증폭기로 앰프를 확성기에 직접 결합하는 것이다.출력 변압기(OTLs)가 없는 일부 디자인은 1960년대와 70년대에 율리우스 푸터먼에 의해 제작되었고, 최근에는 다른 사람들에 의해 다른 구현으로 제작되었다.

밸브는 일반적으로 확성기의 그것보다 훨씬 높은 장애물과 일치한다.저임피던스 밸브 유형과 목적 설계 회로가 필요하다.합리적인 효율성과 중간 Z_out(댐핑 계수)를 달성할 수 있다.

이러한 효과는 OTL이 다른 앰프와 마찬가지로 선택적 스피커 부하 요건을 가지고 있음을 의미한다.일반적으로 최소 8옴의 스피커가 필요하지만, 큰 OTL은 4옴 부하에서 상당히 편안하다.정전기 스피커(흔히 운전하기 어렵다고 생각되는 경우)는 OTL과 특히 잘 작동한다.

더 최근에 그리고 더 성공적인 OTL 회로는 일반적으로 Circlotron으로 알려진 출력 회로를 사용한다.Circlotron은 Futterman-style(토템-pole) 회로의 출력 임피던스를 약 1/2 가지고 있다.Circlotron은 완전히 대칭적이며 출력 임피던스와 왜곡을 줄이기 위해 많은 양의 피드백을 필요로 하지 않는다.성공적인 구현에는 6AS7G와 러시아 6C33-CB 파워 트라이오드가 사용된다.

일반적인 속설은 출력 밸브의 단락으로 인해 확성기가 전원 공급기를 통해 직접 연결되고 파괴될 수 있다는 것이다.실제로 오래된 퓨터맨 스타일의 증폭기는 반바지가 아닌 진동 때문에 스피커를 손상시키는 것으로 알려져 있다.Circlotron 증폭기는 종종 직접 결합되는 출력을 특징으로 하지만 적절한 엔지니어링(잘 배치된 퓨즈 몇 개 포함)은 스피커의 손상 가능성이 출력 변압기보다 크지 않다는 것을 보장한다.

현대의 OTL은 종종 많은 변압기 결합 밸브 접근법보다 더 안정적이고, 더 잘 들리며, 더 저렴하다.

전기 및 헤드폰을 위한 직접 결합 증폭기

어떤 의미에서 이 틈새 부분은 OTL의 하위 집합이지만, 저전압에서 상대적으로 높은 전류를 낮은 임피던스 부하로 전달하는 밸브 회로의 능력의 극단을 밀어내야 하는 확성기의 OTL과는 달리, 일부 헤드폰 타입은 정상적인 밸브 타입이 이성을 발휘할 수 있을 만큼 충분히 높은 임피던스를 가지고 있기 때문에 별도로 처리할 가치가 있다.y는 OTL로, 특히 정전기 확성기와 헤드폰은 수백 볼트이지만 최소 전류로 직접 구동될 수 있다.

다시 한번 정전기 확성기 직접 구동과 관련된 안전 문제가 있는데, 극초단기에서는 1kV 이상에서 작동하는 송신 밸브를 사용할 수 있다.그러한 시스템은 잠재적으로 치명적이다.

참고 항목

밸브 사운드

메모들

^ ^a ^b ^c 입체파:부정적인 피드백이 항상 앰프 왜곡을 감소시키는 것은 아니다!
^ 올슨, 린(2005년).유럽 여행 및 트라이오드 페스티벌(3부)
^ 사쿠마 스스무.직접 난방의 경이로움 살펴보기

참조

콜럼즈, 마틴피드백 없는 미래?1998년 1월 스테레오필리에
글라스 오디오.뉴햄프셔 주 피터버러 오디오 아마추어 코퍼레이션이 발행한 밸브 앰프 건축에 관한 오랜 저널
존스, 모건밸브 앰프, 서드 에디션, 2003. ISBN 0-7506-5694-8
카브섹, 폴 G. 뢰렌베르스테르커: 클랑 언드 폼.비엔나:알레그로 베를라크, 1995년ISBN 3-901462-00-7
Langford-Smith, F. Radiotron Designer's Handbook.제4판 1952년, Wireless Press, (초판 1934년에 출판되었다.라디오 디자이너 핸드북 1999, ISBN 0-7506-3635-1로 재인쇄
튜브 애호가 익명.6C33C-B OTL 앰프 - 배경 및 OTL 회로

[highharm-1] 입체파:부정적인 피드백이 항상 앰프 왜곡을 감소시키는 것은 아니다!

[2] 올슨, 린(2005년).유럽 여행 및 트라이오드 페스티벌(3부)

[3] 사쿠마 스스무.직접 난방의 경이로움 살펴보기

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