Физик объяснил любовь музыкантов к ламповым усилителям

Дэвид Кипортс из колледжа Миллса (США) экспериментально выяснил отличия звука перегруженных ламповых усилителей от звука полупроводниковых усилителей. Физик проверил устоявшееся мнение о том, что ламповые усилители вносят в основном четные гармоники в сигнал, а в полупроводниковых усилителях оказывается значимый вклад нечетных гармоник, вносящих диссонанс. Исследование опубликовано в журнале Physics Education.

физик объяснил любовь музыкантов к ламповым усилителям
Ламповый усилитель

Электронный усилитель — прибор, увеличивающий силу тока, попадающего в него. Это происходит благодаря использованию специальных устройств — например, транзисторов или вакуумных ламп. Они способны менять свою электропроводность под действием управляющего сигнала, в простейшем случае «включая» или «отключая» ток через себя. При этом управляющий сигнал может быть достаточно слабым, по сравнению с током через устройство. Таким образом можно из слабого сигнала с небольшими скачками напряжения получить переменный ток большой мощности, достаточный, например, для воспроизведения звука или срабатывания детектора.

В случае звука, электронные усилители могут не только усиливать мощность входящего низкочастотного сигнала, но и добавлять к нему новые частоты — гармоники. Например, из сигнала частотой 200 герц после усиления может получиться набор сигналов с частотами 200, 400, 600 и 800 герц — добавляются вторая, третья и четвертая гармоники. Это происходит при «перегрузке» усилителя — использовании слишком мощного входного сигнала. Это влияет на качество получаемого звука. Среди музыкантов распространено мнение, что звук, получаемый усилителями на вакуумных лампах лучше, чем на полупроводниковых транзисторах.

94b5900406c129026a969cdb368698891 - Физик объяснил любовь музыкантов к ламповым усилителям
Спектр усиленного сигнала (200 герц): сверху — слабо перегруженный ламповый усилитель, посередине — сильно перегруженный ламповый усилитель, снизу — слабо перегруженный транзисторный усилитель

Кипортс проверил одно из предположений, связанное с тем, что в полупроводниковых транзисторах сильнее оказывается вклад нечетных гармоник. Для этого физик использовал коммерчески доступное оборудование — гибридный усилитель Bugera BC15, в котором есть ламповый предусилитель и транзисторный основной усилитель. Анализ звука ученый вел с помощью программы Logic Pro X.

Оказалось, что перегруженный ламповый предусилитель добавлял в основном вторую и четвертую гармоники к входному сигналу. Ученый отмечает, что удваивание частоты нот в аккорде не добавляет к звучанию диссонанса — физик подробно разбирает в работе пример с аккордом Cmaj7. Утраивание частоты — в случае с третьими гармониками — наоборот, добавляет «диссонансную» ноту. Именно это и происходило при использовании перегруженного транзисторного усилителя, вклад третьей гармоники был больше, чем у четных гармоник. Физик отметил, что сильная перегрузка лампового усилителя также приводит к возникновению нечетных гармоник.

Автор: Владимир Королёв

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
184 | За месяц: 0 | За неделю: 0 | За сутки: 0