El sonido de tubo (o sonido de válvula ) es el sonido característico asociado con un amplificador de tubo de vacío (amplificador de válvula en inglés británico), un amplificador de audio basado en tubos de vacío . [1] Al principio, el concepto de sonido de tubo no existía, porque prácticamente toda la amplificación electrónica de señales de audio se hacía con tubos de vacío y no se conocían ni utilizaban otros métodos comparables. Después de la introducción de los amplificadores de estado sólido, el sonido de tubo apareció como el complemento lógico del sonido de transistor, que tenía algunas connotaciones negativas debido a la distorsión de cruce en los primeros amplificadores de transistores. [2] [3] Sin embargo, los amplificadores de estado sólido se han desarrollado para que sean impecables y el sonido se considera más tarde neutral en comparación con los amplificadores de tubo. Por lo tanto, el sonido de tubo ahora significa 'distorsión eufónica'. [4] El significado audible de la amplificación de tubo en las señales de audio es un tema de continuo debate entre los entusiastas del audio. [ se necesita más explicación ] [5]
Muchos guitarristas , bajos y teclistas eléctricos de varios géneros también prefieren el sonido de los preamplificadores o amplificadores de válvulas para instrumentos . Algunos oyentes también prefieren los amplificadores de válvulas para sistemas estéreo. [ Se necesita más explicación ]
Antes de la introducción comercial de los transistores en la década de 1950, los amplificadores electrónicos utilizaban tubos de vacío (conocidos en el Reino Unido como "válvulas"). En la década de 1960, la amplificación de estado sólido (transistorizada) se había vuelto más común debido a su menor tamaño, peso más ligero, menor producción de calor y mayor confiabilidad. Los amplificadores de válvulas han conservado un grupo de seguidores leales entre algunos audiófilos y músicos. Algunos diseños de válvulas alcanzan precios muy altos, y los amplificadores de válvulas han experimentado un resurgimiento desde que los mercados chino y ruso se han abierto al comercio global: la producción de válvulas nunca pasó de moda en estos países. [ se necesita más explicación ] Muchos amplificadores de potencia de audio basados en transistores utilizan dispositivos MOSFET (transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor) en sus secciones de potencia , porque su curva de distorsión es más parecida a la de las válvulas. [6]
Algunos músicos [7] prefieren las características de distorsión de los tubos a las de los transistores para amplificadores de guitarras eléctricas, bajos y otros instrumentos. En este caso, el objetivo suele ser generar una distorsión o saturación audible deliberada (y, en el caso de las guitarras eléctricas, a menudo considerable) . El término también se puede utilizar para describir el sonido creado por amplificadores de transistores especialmente diseñados o dispositivos de modelado digital que intentan emular de cerca las características del sonido de los tubos.
El sonido de las válvulas suele describirse subjetivamente como "calidez" y "riqueza", pero no hay consenso sobre el origen de esta característica. Entre las posibles explicaciones se mencionan el recorte no lineal o los niveles más altos de distorsión armónica de segundo orden en los diseños de un solo extremo, que resultan de la interacción de la válvula con la inductancia del transformador de salida.
Los triodos (y MOSFET ) producen un espectro de distorsión armónica que decae monótonamente. [ aclaración necesaria ] Los armónicos de orden par y los armónicos de orden impar son ambos múltiplos de números naturales de la frecuencia de entrada.
Un análisis psicoacústico nos dice que los armónicos de orden superior son más ofensivos que los de orden inferior. Por esta razón, las mediciones de distorsión deberían ponderar los armónicos de orden superior audibles más que los de orden inferior. La importancia de los armónicos de orden superior sugiere que la distorsión debería considerarse en términos de la serie completa o de la forma de onda compuesta que esta serie representa. Se ha demostrado que la ponderación de los armónicos por el cuadrado del orden se correlaciona bien con las pruebas de escucha subjetivas. La ponderación de la forma de onda de distorsión proporcionalmente al cuadrado de la frecuencia proporciona una medida del recíproco del radio de curvatura de la forma de onda y, por lo tanto, está relacionada con la agudeza de sus esquinas. [8] Basándose en dicho descubrimiento, se han desarrollado métodos altamente sofisticados de ponderación de los armónicos de distorsión. [9] Dado que se concentran en los orígenes de la distorsión, son en su mayoría útiles para los ingenieros que desarrollan y diseñan amplificadores de audio, pero por otro lado pueden ser difíciles de usar para los revisores que solo miden la salida. [10]
Un gran problema es que las mediciones de naturaleza objetiva (por ejemplo, las que indican la magnitud de variables cuantificables científicamente como la corriente, el voltaje, la potencia, la distorsión armónica total, los dB, etc.) no abordan las preferencias subjetivas. Especialmente en el caso del diseño o la revisión de amplificadores de instrumentos, este es un problema considerable porque los objetivos de diseño de estos difieren ampliamente de los objetivos de diseño de amplificadores de alta fidelidad. El diseño de alta fidelidad se concentra principalmente en mejorar el rendimiento de variables objetivamente mensurables. El diseño de amplificadores de instrumentos se concentra principalmente en cuestiones subjetivas, como la "agradabilidad" de cierto tipo de tono. Buenos ejemplos son los casos de distorsión o respuesta de frecuencia: el diseño de alta fidelidad intenta minimizar la distorsión y se centra en eliminar los armónicos "ofensivos". También apunta a una respuesta idealmente plana. El diseño de amplificadores de instrumentos musicales introduce deliberadamente distorsión y grandes no linealidades en la respuesta de frecuencia. La antigua "ofensividad" de ciertos tipos de armónicos se convierte en un tema altamente subjetivo, junto con las preferencias hacia ciertos tipos de respuestas de frecuencia (ya sean planas o no planas). [ cita requerida ]
Los amplificadores push-pull utilizan dos dispositivos de ganancia nominalmente idénticos en tándem. Una consecuencia de esto es que todos los productos armónicos de orden par se cancelan, lo que permite solo la distorsión de orden impar. [11] Esto se debe a que un amplificador push-pull tiene una característica de transferencia simétrica ( simetría impar ) . Los amplificadores de potencia son del tipo push-pull para evitar la ineficiencia de los amplificadores de clase A.
Un amplificador de un solo extremo generalmente producirá armónicos pares e impares. [12] [13] [14] Una investigación particularmente famosa sobre el "sonido de tubo" comparó una selección de preamplificadores de micrófono de tubo de un solo extremo con una selección de preamplificadores de micrófono transistorizados push-pull. [15] La diferencia en los patrones armónicos de estas dos topologías a partir de ahora se ha atribuido incorrectamente a menudo como una diferencia entre los dispositivos de tubo y de estado sólido (o incluso la clase de amplificador). Los amplificadores de tubo push-pull pueden funcionar en clase A (raramente), AB o B. Además, un amplificador de clase B puede tener una distorsión de cruce que normalmente será de alto orden y, por lo tanto, muy indeseable desde el punto de vista sonoro. [16]
El contenido de distorsión de los circuitos de clase A (SE o PP) se reduce típicamente de manera monótona a medida que se reduce el nivel de la señal, de manera asintótica a cero durante los pasajes tranquilos de la música. [17] Por esta razón, los amplificadores de clase A son especialmente deseables para la música clásica y acústica, ya que la distorsión relativa a la señal disminuye a medida que la música se vuelve más silenciosa. Los amplificadores de clase A miden mejor a baja potencia. Los amplificadores de clase AB y B miden mejor justo por debajo de la potencia nominal máxima. [ cita requerida ]
Los altavoces presentan una carga reactiva a un amplificador ( capacidad , inductancia y resistencia ). Esta impedancia puede variar en valor con la frecuencia y amplitud de la señal. Esta carga variable afecta el rendimiento del amplificador tanto porque el amplificador tiene una impedancia de salida distinta de cero (no puede mantener su voltaje de salida perfectamente constante cuando varía la carga del altavoz) como porque la fase de la carga del altavoz puede cambiar el margen de estabilidad del amplificador. La influencia de la impedancia del altavoz es diferente entre los amplificadores de válvulas y los amplificadores de transistores. La razón es que los amplificadores de válvulas normalmente utilizan transformadores de salida y no pueden utilizar mucha retroalimentación negativa debido a problemas de fase en los circuitos del transformador. Las excepciones notables son varios amplificadores de válvulas "OTL" (sin transformador de salida), iniciados por Julius Futterman en la década de 1950, o amplificadores de válvulas algo más raros que reemplazan el transformador de adaptación de impedancia con circuitos adicionales (a menudo, aunque no necesariamente, transistorizados) para eliminar parásitos y distorsiones magnéticas no relacionadas con la música. [18] Además de eso, muchos amplificadores de estado sólido, diseñados específicamente para amplificar instrumentos eléctricos como guitarras o bajos, emplean circuitos de retroalimentación de corriente. Estos circuitos aumentan la impedancia de salida del amplificador, lo que da como resultado una respuesta similar a la de los amplificadores de válvulas. [ cita requerida ]
El diseño de las redes de cruce de los altavoces y otras propiedades electromecánicas pueden dar como resultado un altavoz con una curva de impedancia muy desigual, siendo para un altavoz de 8 Ω nominales tan baja como 6 Ω en algunos lugares y tan alta como 30–50 Ω en otras partes de la curva. Un amplificador con poca o ninguna retroalimentación negativa siempre tendrá un rendimiento deficiente cuando se enfrente a un altavoz al que se le prestó poca atención a la curva de impedancia. [ cita requerida ]
Se ha debatido mucho sobre las características de los tubos en comparación con los transistores de unión bipolar . Los triodos y los MOSFET tienen ciertas similitudes en sus características de transferencia. Las formas posteriores del tubo, el tetrodo y el pentodo , tienen características bastante diferentes que son en algunos aspectos similares a las del transistor bipolar. Sin embargo, los circuitos amplificadores MOSFET normalmente no reproducen el sonido del tubo más que los diseños bipolares típicos. La razón son las diferencias de circuito entre un diseño típico de tubo y un diseño típico de MOSFET.
Una característica distintiva de la mayoría de los diseños de amplificadores de válvulas es la alta impedancia de entrada (normalmente 100 kΩ o más) en los diseños modernos y hasta 1 MΩ en los diseños clásicos. [19] La impedancia de entrada del amplificador es una carga para el dispositivo fuente. Incluso para algunos dispositivos de reproducción de música modernos, la impedancia de carga recomendada es superior a 50 kΩ. [20] [21] Esto implica que la entrada de un amplificador de válvulas medio es una carga sin problemas para las fuentes de señales musicales. Por el contrario, algunos amplificadores de transistores para uso doméstico tienen impedancias de entrada más bajas, tan bajas como 15 kΩ. [22] Dado que es posible utilizar dispositivos de alta impedancia de salida debido a la alta impedancia de entrada, es posible que haya que tener en cuenta otros factores, como la capacitancia del cable y la microfonía.
Los altavoces suelen cargar amplificadores de audio. En la historia del audio, casi todos los altavoces han sido altavoces electrodinámicos. También existe una minoría de altavoces electrostáticos y algunos otros altavoces más exóticos. Los altavoces electrodinámicos transforman la corriente eléctrica en fuerza y la fuerza en aceleración del diafragma, lo que provoca la presión sonora. Debido al principio de un altavoz electrodinámico, la mayoría de los controladores de altavoces deberían ser accionados por una señal de corriente eléctrica. La señal de corriente acciona el altavoz electrodinámico con mayor precisión, causando menos distorsión que una señal de voltaje. [23] [24] [25]
En un amplificador de corriente o transconductancia ideal , la impedancia de salida se acerca al infinito. Prácticamente todos los amplificadores de audio comerciales son amplificadores de voltaje. [26] [27] Sus impedancias de salida se han desarrollado intencionalmente para acercarse a cero. Debido a la naturaleza de los tubos de vacío y los transformadores de audio, la impedancia de salida de un amplificador de tubo promedio suele ser considerablemente más alta que la de los amplificadores de audio modernos producidos completamente sin tubos de vacío ni transformadores de audio. La mayoría de los amplificadores de tubo con su mayor impedancia de salida son amplificadores de voltaje menos ideales que los amplificadores de voltaje de estado sólido con su menor impedancia de salida.
El recorte suave es un aspecto muy importante del sonido de las válvulas, especialmente en los amplificadores de guitarra . Normalmente, un amplificador de alta fidelidad no debería verse sometido a recorte. Los armónicos que se añaden a la señal tienen una energía menor con un recorte suave que con un recorte fuerte. Sin embargo, el recorte suave no es exclusivo de las válvulas. Se puede simular en circuitos de transistores (por debajo del punto en el que se produciría un recorte fuerte real). (Consulte la sección "Distorsión intencional").
En los circuitos de válvulas no se dispone de grandes cantidades de retroalimentación negativa global debido al cambio de fase en el transformador de salida y a la falta de ganancia suficiente sin una gran cantidad de válvulas. Con una retroalimentación menor, la distorsión es mayor y predominantemente de orden bajo. El inicio del recorte también es gradual. Las grandes cantidades de retroalimentación, permitidas por los circuitos sin transformador con muchos dispositivos activos, conducen a una distorsión numéricamente menor pero con más armónicos altos y una transición más difícil al recorte. A medida que aumenta la entrada, la retroalimentación utiliza la ganancia adicional para garantizar que la salida la siga con precisión hasta que el amplificador no tenga más ganancia para dar y la salida se sature.
Sin embargo, el cambio de fase es en gran medida un problema que solo se presenta en los bucles de retroalimentación global. Se pueden utilizar arquitecturas de diseño con retroalimentación local para compensar la falta de magnitud de retroalimentación negativa global. El "selectivismo" de diseño es nuevamente una tendencia que se debe observar: los diseñadores de dispositivos de producción de sonido pueden encontrar beneficiosa la falta de retroalimentación y la mayor distorsión resultante; los diseñadores de dispositivos de reproducción de sonido con baja distorsión a menudo han empleado bucles de retroalimentación local.
El recorte suave tampoco es producto de la falta de retroalimentación únicamente: los tubos tienen diferentes curvas características. Factores como la polarización afectan la línea de carga y las características de recorte. Los amplificadores con polarización fija y catódica se comportan y recortan de manera diferente bajo sobrecarga. El tipo de circuito inversor de fase también puede afectar en gran medida la suavidad (o falta de ella) del recorte: el circuito de par de cola larga, por ejemplo, tiene una transición más suave al recorte que un catodino. El acoplamiento del inversor de fase y los tubos de potencia también es importante, ya que ciertos tipos de disposiciones de acoplamiento (por ejemplo, acoplamiento de transformador) pueden llevar los tubos de potencia a la clase AB2, mientras que otros tipos no pueden.
En la industria de la grabación y especialmente en los amplificadores de micrófonos se ha demostrado que los amplificadores suelen estar sobrecargados por transitorios de señal. Russell O. Hamm, un ingeniero que trabajaba para Walter Sear en Sear Sound Studios , escribió en 1973 que existe una diferencia importante entre los componentes de distorsión armónica de una señal con más del 10% de distorsión que se haya amplificado con tres métodos: tubos, transistores o amplificadores operacionales. [15] [28]
El ingeniero de masterización R. Steven Mintz escribió una refutación al artículo de Hamm, diciendo que el diseño del circuito era de suma importancia, más que los tubos frente a los componentes de estado sólido. [29]
El artículo de Hamm también fue refutado por Dwight O. Monteith Jr y Richard R. Flowers en su artículo "Los transistores suenan mejor que los tubos", que presentó el diseño de un preamplificador de micrófono a transistores que realmente reaccionaba a la sobrecarga transitoria de manera similar a la selección limitada de preamplificadores a tubo probados por Hamm. [30] Monteith y Flowers dijeron: "En conclusión, el preamplificador a transistores de alto voltaje presentado aquí respalda el punto de vista de Mintz: 'En el análisis de campo, las características de un sistema típico que utiliza transistores dependen del diseño, como es el caso de los circuitos a tubo. Se puede generar o evitar un 'sonido' particular a gusto del diseñador sin importar qué dispositivos activos use'". [30]
En otras palabras, el recorte suave no es exclusivo de los tubos de vacío ni siquiera una propiedad inherente a ellos. En la práctica, las características del recorte están dictadas en gran medida por todo el circuito y, por lo tanto, pueden variar de muy suaves a muy duras, según el circuito. Lo mismo se aplica tanto a los circuitos de tubos de vacío como a los circuitos basados en estado sólido. Por ejemplo, los circuitos de estado sólido, como los amplificadores de transconductancia operacionales operados en bucle abierto o las cascadas MOSFET de inversores CMOS, se utilizan con frecuencia en aplicaciones comerciales para generar un recorte más suave que el que proporcionan las etapas de ganancia de triodo genéricas. De hecho, se puede observar que las etapas de ganancia de triodo genéricas recortan bastante "fuertemente" si se examina su salida con un osciloscopio.
Los primeros amplificadores de válvulas solían tener un ancho de banda de respuesta limitado , en parte debido a las características de los componentes pasivos económicos que había disponibles en ese momento. En los amplificadores de potencia, la mayoría de las limitaciones provienen del transformador de salida; las frecuencias bajas están limitadas por la inductancia primaria y las frecuencias altas por la inductancia de fuga y la capacitancia. Otra limitación está en la combinación de alta impedancia de salida, condensador de desacoplamiento y resistencia de rejilla, que actúa como un filtro de paso alto . Si las interconexiones se realizan a partir de cables largos (por ejemplo, la entrada de la guitarra al amplificador), una alta impedancia de fuente con alta capacitancia del cable actuará como un filtro de paso bajo .
Los componentes premium modernos facilitan la producción de amplificadores que son esencialmente planos en la banda de audio, con una atenuación de menos de 3 dB a 6 Hz y 70 kHz, muy fuera del rango audible.
Los amplificadores de potencia de válvulas típicos (no OTL) no podían utilizar tanta retroalimentación negativa (NFB) como los amplificadores de transistores debido a los grandes cambios de fase causados por los transformadores de salida y sus ganancias de etapa más bajas. Si bien la ausencia de NFB aumenta en gran medida la distorsión armónica, evita la inestabilidad, así como las limitaciones de velocidad de respuesta y ancho de banda impuestas por la compensación del polo dominante en los amplificadores de transistores. Sin embargo, los efectos del uso de una retroalimentación baja se aplican principalmente solo a circuitos donde los cambios de fase significativos son un problema (por ejemplo, amplificadores de potencia). En las etapas de preamplificador, se pueden emplear fácilmente grandes cantidades de retroalimentación negativa. Dichos diseños se encuentran comúnmente en muchas aplicaciones basadas en válvulas que apuntan a una mayor fidelidad.
Por otra parte, la compensación del polo dominante en los amplificadores de transistores está controlada con precisión: se puede aplicar exactamente la cantidad necesaria para lograr un buen compromiso para la aplicación dada.
El efecto de la compensación del polo dominante es que la ganancia se reduce a frecuencias más altas. Hay cada vez menos NFB a frecuencias altas debido a la ganancia de bucle reducida.
En los amplificadores de audio, las limitaciones de ancho de banda introducidas por la compensación todavía están mucho más allá del rango de frecuencia de audio, y las limitaciones de velocidad de respuesta se pueden configurar de tal manera que se pueda reproducir una señal de amplitud completa de 20 kHz sin que la señal experimente distorsión de velocidad de respuesta, lo que ni siquiera es necesario para reproducir material de audio real.
Los primeros amplificadores de válvulas tenían fuentes de alimentación basadas en válvulas rectificadoras. Estas fuentes no estaban reguladas, una práctica que continúa hasta el día de hoy en los diseños de amplificadores de transistores. La fuente de alimentación típica del ánodo era un rectificador , quizás de media onda, un estrangulador ( inductor ) y un condensador de filtro . Cuando el amplificador de válvulas funcionaba a un volumen alto, debido a la alta impedancia de las válvulas rectificadoras, el voltaje de la fuente de alimentación bajaba a medida que el amplificador consumía más corriente (suponiendo que fuera de clase AB), lo que reducía la potencia de salida y causaba una modulación de la señal. El efecto de caída se conoce como "sag". El sag puede ser un efecto deseable para algunos guitarristas eléctricos en comparación con el recorte duro. A medida que aumenta la carga o la salida del amplificador, esta caída de voltaje aumentará la distorsión de la señal de salida. A veces, este efecto de sag es deseable para la amplificación de guitarras.
Algunos diseños de amplificadores de válvulas para instrumentos utilizan un rectificador de válvulas de vacío en lugar de diodos de silicio, y algunos diseños ofrecen la opción de ambos rectificadores mediante un interruptor. Un amplificador de este tipo fue presentado en 1989 por Mesa/Boogie, llamado "Dual Rectifier", y la conmutación del rectificador es objeto de una patente. [31]
Con una resistencia añadida en serie con la fuente de alto voltaje, los rectificadores de silicio pueden emular la caída de voltaje de un rectificador de tubo. La resistencia se puede conectar cuando sea necesario. [32]
Los amplificadores de guitarra eléctrica suelen utilizar un amplificador de clase AB 1. En una etapa de clase A, la corriente media extraída de la fuente de alimentación es constante con el nivel de la señal, por lo que no provoca una caída de tensión en la línea de alimentación hasta que se alcanza el punto de corte. Es poco probable que se produzcan otros efectos audibles debido al uso de un rectificador de válvulas con esta clase de amplificador.
A diferencia de sus equivalentes de estado sólido, los rectificadores de válvulas requieren tiempo para calentarse antes de poder suministrar voltajes B+/HT. Este retraso puede proteger a las válvulas de vacío alimentadas por rectificadores de daños en el cátodo debido a la aplicación de voltajes B+/HT antes de que las válvulas hayan alcanzado su temperatura de funcionamiento correcta mediante el calentador incorporado de la válvula. [33]
La ventaja de todos los amplificadores de clase A es la ausencia de distorsión de cruce . Esta distorsión de cruce se consideró especialmente molesta después de que los primeros amplificadores de transistores de silicio de clase B y clase AB llegaran al mercado de consumo. Los diseños anteriores basados en germanio con el voltaje de activación mucho menor de esta tecnología y las curvas de respuesta no lineal de los dispositivos no habían mostrado grandes cantidades de distorsión de cruce. Aunque la distorsión de cruce es muy fatigante para el oído y perceptible en las pruebas de escucha, también es casi invisible (hasta que se busca) en las mediciones tradicionales de distorsión armónica total (THD) de esa época. [34] Cabe señalar que esta referencia es algo irónica dada su fecha de publicación de 1952. Como tal, seguramente se refiere a la distorsión de "fatiga auditiva" que se encuentra comúnmente en los diseños de tipo tubo existentes; el primer prototipo de amplificador de alta fidelidad transistorizado del mundo no apareció hasta 1955. [35]
Un amplificador push-pull de clase A produce una baja distorsión para cualquier nivel dado de realimentación aplicada , y también cancela el flujo en los núcleos del transformador , por lo que los entusiastas del audio HIFI y los constructores aficionados suelen considerar esta topología como el enfoque de ingeniería definitivo para el amplificador de alta fidelidad a válvulas para su uso con altavoces normales . Se puede lograr una potencia de salida de hasta 15 vatios incluso con válvulas clásicas como la 2A3 [36] o 18 vatios con el tipo 45. Los pentodos clásicos como el EL34 y el KT88 pueden generar hasta 60 y 100 vatios respectivamente. Se pueden utilizar tipos especiales como el V1505 en diseños con una potencia nominal de hasta 1100 vatios. Consulte "Un enfoque para el diseño de amplificadores de frecuencia de audio", una colección de diseños de referencia publicados originalmente por GEC.
Los amplificadores SET muestran mediciones deficientes de distorsión con una carga resistiva, tienen una potencia de salida baja, son ineficientes, tienen factores de amortiguación deficientes y una distorsión armónica medida alta. Pero funcionan un poco mejor en respuesta dinámica y de impulso.
El triodo, a pesar de ser el dispositivo de amplificación de señales más antiguo, también puede (dependiendo del dispositivo en cuestión) tener una característica de transferencia sin retroalimentación más lineal que los dispositivos más avanzados como los tetrodos y pentodos de haz.
Todos los amplificadores, independientemente de su clase, componentes o topología, tienen algún grado de distorsión. Esta distorsión principalmente armónica es un patrón único de series de armónicos simples y monótonamente decrecientes, dominadas por niveles modestos de segundo armónico. El resultado es como añadir el mismo tono una octava más alta en el caso de los armónicos de segundo orden, y una octava más una quinta más alta para los armónicos de tercer orden. El tono armónico añadido es más bajo en amplitud, alrededor de un 1-5% o menos en un amplificador sin realimentación a plena potencia y disminuye rápidamente a niveles de salida más bajos. Hipotéticamente, la distorsión de segundo armónico de un amplificador de potencia de un solo extremo podría reducir la distorsión armónica similar en un altavoz de un solo controlador, si sus distorsiones armónicas fueran iguales y el amplificador estuviera conectado al altavoz de modo que las distorsiones se neutralizaran entre sí. [37] [38] [39]
Los SET suelen producir tan solo unos 2 vatios (W) para un amplificador de válvulas 2A3, 8 W para un 300B y hasta el máximo práctico de 40 W para un amplificador de válvulas 805. El nivel de presión sonora resultante depende de la sensibilidad del altavoz y del tamaño y la acústica de la sala, así como de la potencia de salida del amplificador. Su baja potencia también los hace ideales para su uso como preamplificadores . Los amplificadores SET tienen un consumo de energía de un mínimo de 8 veces la potencia estéreo indicada. Por ejemplo, un SET estéreo de 10 W utiliza un mínimo de 80 W y, por lo general, 100 W.
La característica especial entre los tetrodos y pentodos es la posibilidad de obtener un funcionamiento con carga ultralineal o distribuida con un transformador de salida apropiado. En la práctica, además de cargar el terminal de placa, la carga distribuida (de la que el circuito ultralineal es una forma específica) distribuye la carga también a los terminales de cátodo y pantalla del tubo. Una conexión ultralineal y la carga distribuida son, en esencia, métodos de retroalimentación negativa, que permiten una menor distorsión armónica junto con otras características asociadas con la retroalimentación negativa. La topología ultralineal se ha asociado principalmente con circuitos amplificadores basados en la investigación de D. Hafler y H. Keroes de Dynaco. La carga distribuida (en general y en varias formas) ha sido utilizada por empresas como McIntosh y Audio Research.
Hasta hace poco, la mayoría de los diseños de amplificadores comerciales de alta fidelidad modernos utilizaban topología de clase AB (con capacidad de clase A de bajo nivel más o menos pura, dependiendo de la corriente de polarización permanente utilizada) para ofrecer mayor potencia y eficiencia , normalmente de 12 a 25 vatios o más. Los diseños contemporáneos normalmente incluyen al menos algo de retroalimentación negativa . Sin embargo, la topología de clase D (que es mucho más eficiente que la clase B) se aplica cada vez con más frecuencia donde el diseño tradicional utilizaría la clase AB debido a sus ventajas tanto en peso como en eficiencia.
La topología push-pull de clase AB se utiliza casi universalmente en amplificadores de válvulas para aplicaciones de guitarra eléctrica que producen una potencia de más de 10 vatios.
Algunas características individuales del sonido de las válvulas, como la formación de onda en la saturación, son fáciles de reproducir en un circuito de transistores o un filtro digital . Para simulaciones más completas, los ingenieros han logrado desarrollar amplificadores de transistores que producen una calidad de sonido muy similar al sonido de las válvulas. Por lo general, esto implica el uso de una topología de circuito similar a la que se usa en los amplificadores de válvulas.
Más recientemente, un investigador ha introducido el método de inyección armónica de ciclo asimétrico (ACHI) para emular el sonido de los tubos con transistores. [40]
Utilizando componentes pasivos modernos , y fuentes modernas, ya sean digitales o analógicas, y altavoces de banda ancha , es posible tener amplificadores de válvulas con el ancho de banda característico de los amplificadores de transistores modernos, incluso utilizando circuitos push-pull, clase AB y realimentación. Algunos entusiastas, como Nelson Pass , han construido amplificadores utilizando transistores y MOSFET que operan en clase A, incluidos los de terminación única, y estos a menudo tienen el "sonido de válvula". [41]
Los tubos se añaden a los amplificadores de estado sólido para impartir características que muchas personas encuentran agradables a la vista, como el uso de Nuvistors (diminutas válvulas de triodo) por parte de Musical Fidelity para controlar grandes transistores bipolares en su amplificador de potencia NuVista 300. En Estados Unidos, Moscode y Studio Electric utilizan este método, pero utilizan transistores MOSFET para la potencia, en lugar de bipolares. Pathos, una empresa italiana, ha desarrollado una línea completa de amplificadores híbridos.
Para demostrar un aspecto de este efecto, se puede utilizar una bombilla en el bucle de retroalimentación de un circuito de retroalimentación múltiple de ganancia infinita (IGMF). La respuesta lenta de la resistencia de la bombilla (que varía según la temperatura) se puede utilizar para moderar el sonido y lograr una "limitación suave" de la salida similar a la de un tubo, aunque en este ejercicio no se reproducirían otros aspectos del "sonido del tubo".
fue la raíz del llamado "sonido de transistor" que se le atribuyó a los primeros equipos de alta fidelidad de estado sólido. Se utilizan arreglos de polarización para superar la distorsión de cruce.
existe cierto consenso en cuanto a que la distorsión audible del crossover fue la responsable del llamado "sonido de transistor" de los años 1960.
Los amplificadores de válvulas suenan mejor debido a las distorsiones eufónicas que añaden a la música, así como a muchas otras razones que explicaré a continuación.
Hace tiempo que se reconoce que los armónicos de orden superior son más ofensivos que los de orden inferior...
Este artículo, sin embargo, señala que los amplificadores a menudo están severamente sobrecargados por transitorios de señal (
THD
30%). En esta condición, hay una diferencia importante en los componentes de distorsión armónica de la señal amplificada, y los tubos, transistores y amplificadores operacionales se separan en grupos distintos.
distorsión de cruce genera armónicos desagradables de alto orden con el potencial de aumentar en porcentaje a medida que cae el nivel de la señal y es mucho más objetable para el oyente que la distorsión resultante de una característica de curva suave, incluso si tienen la misma distorsión armónica total (THD). Por lo tanto, es deseable reducir la distorsión de cruce a una cantidad mínima.
Las curvas de transferencia suaves de los amplificadores de clase A tienen una característica que es monótona, es decir, la distorsión disminuye a medida que disminuye la salida.
Las diferencias más significativas se encuentran, sin embargo, en la impedancia de salida. La impedancia de salida de los amplificadores de transistores es típicamente menor de 0,1 Ω, lo que denota una alimentación de voltaje puro para el altavoz. En cambio, en los amplificadores de válvulas, la impedancia de salida varía bastante; desde décimas de ohmio hasta incluso más de cinco ohmios (con una carga de 8 Ω). Una impedancia de fuente de incluso un par de ohmios es capaz de debilitar las corrientes EMF del altavoz de modo que los efectos sean observables; y como el valor excede los 5 Ω, el altavoz puede funcionar en algunas frecuencias incluso con la mitad de la corriente.
Pero, cuando estaba a punto de desmontarlo y guardar las piezas, me pregunté cómo sonaría el circuito sin ninguna retroalimentación. Es decir, solo un pentodo con una carga de transformador. Me imaginé que iba a ser horrible, así que no estaba preparado para lo que escuché, que era casi una delicia sonora. Desde la primera nota, esto era algo especial. Resulta que había construido un amplificador de transconductancia más o menos por accidente.
amplificadores de audio, con algunas excepciones muy especiales, se aproximan a fuentes de voltaje perfectas; es decir, aspiran a una impedancia de salida cero en toda la banda de audio.
El trabajo del amplificador es muy simple. Debe multiplicar el voltaje de la señal entrante por un factor de aproximadamente 20 y entregar una réplica perfecta de la señal al altavoz, independientemente de la impedancia que el altavoz le presente.
{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )Una interferencia que se puede extraer razonablemente es que cualquier torcedura pronunciada en la curva de linealidad, como suele ocurrir en cualquier amplificador de clase AB
1
o AB
2
, tiene un efecto subjetivo mucho más grave que el que indican cualquiera de los métodos estándar de medición de la distorsión, ya sea la distorsión armónica total, el factor de distorsión ponderado convencional o la forma estándar de prueba de intermodulación.
Efectivamente, cierra la brecha entre el sonido de estado sólido y el de válvulas, combinando las virtudes de las válvulas y los transistores en un todo musicalmente satisfactorio.