Целью данной статьи является попытка с научных позиций , но в то же время без излишней заумности и многоформульной  академичности , используя в основном логику и не подлежащие сомнениям общепризнанные факты , разобраться в том , какие факторы  влияют на качество звуковоспроизведения . Информации на эту тему довольно много и в интернете и в литературе , иногда она бывает противоречива , подчас носит субъективный и ненаучный характер , а порой эта информация с точки зрения специалиста просто смешна . От субъективизма в области оценки качества звука вообще трудно избавиться (в том числе и автору) , как тут не вспомнить один популярный музыкальный телеконкурс ,  где участница исполнила знаменитый хит из репертуара группы Queen , после чего члены жюри стали всерьёз восклицать что это исполнение лучше чем у самих «квинов» , но мы попробуем быть объективными .

Прежде всего , что же такое «высокое качество звука» ? Наверное все согласятся что таковым является звук естественный (природный) , как то звуки птиц , человека или оркестра без всякого технического воздействия (в т.ч. усиления). Сложнее выразить словами что такое высокое качество звуковоспроизведения (звукоусиления). В этом вопросе  мнения могут разделяться , кто-то считает что самым качественным является мягкий , обогащённый чётными гармониками звук однотактного ламповика , другие отдают предпочтение нейтральному транзисторному звучанию с множеством нулей после запятой в разделе Коэффициент Нелинейных Искажений , третьи уповают на лёгкую реверберацию , которую создаёт динамик воздействуя на сетку звукоусилительной лампы . Могут быть и другие мнения . У меня тоже есть своё мнение , которое я никому не навязываю , но в то же время считаю его правильным . Самым качественным звуком в результате усиления я считаю звук максимально приближенный к естественному , в нашем бытовом случае к тому звуку , который  является основой-источником для усиления . Все реверберации , оттенки мягкости , жёсткости или излишней нейтральности допустимы лишь в том объёме , в котором они предусмотрены авторами фонограммы и звукоинженерами , т.е. в тракте звукоусиления они должны отсутствовать , как и все другие искажения. Это всё в идеале , а что в реальности ?

Реальность такова что абсолютно линейных звукоусилительных приборов в природе не существует , поэтому не существует и неискажённого звукоусиления , однако существуют миллионы вариантов усилителей с разными комбинациями многочисленных видов искажений . Чтобы их минимизировать надо соблюсти ряд условий , именно об этом и пойдёт речь далее.

          1. Во-первых, желательно использовать усилительные элементы с максимально линейными характеристиками. Усилительными элементами являются в большинстве случаев биполярные транзисторы , полевые транзисторы , ламповые триоды и пентоды (они же лучевые тетроды). Есть простая истина – чем линейнее приборы , тем в меньшей степени необходимо использовать отрицательную обратную связь для достижения низкого уровня искажений, именно эта обратная связь (если она велика) губительна для неискажённой динамики и качества звука в целом.  

            Биполярные транзисторы характеризуются невысоким значением управляемого напряжения (напряжением питания) , большим управляемым током , относительно коротким и не очень линейным участком вольтамперной характеристики (сокращённо ВАХ) для усиления входного сигнала , малым и нелинейным входным сопротивлением (что является дополнительным источником искажений) а также существенной зависимостью параметров от температуры кристалла (мгновенной и усреднённой). Полевые транзисторы от биполярных отличаются в основном более совершенными входными характеристиками и поэтому их использование в режиме большого сигнала (на выходе усилителя) предпочтительнее . Те и другие применяются для построения усилителей низкого и среднего качества звука так как способны обеспечивать приемлемые параметры лишь при глубокой обшей отрицательной обратной связи , которая в известной степени исправляет усиливаемый сигнал , одновременно привнося другие специфические искажения и ухудшая динамику. При этом когда я говорю об ухудшении динамики , я имею ввиду не только растягивание фронтов импульсных сигналов , но и их искажение вплоть до неузнаваемости . Из положительных свойств это простота получения высокой выходной мощности а также отсутствие габаритных и дорогих выходных трансформаторов.

            Ламповые триоды характеризуются высоким напряжением питания (зависит от типа) , малым внутренним сопротивлением , длинным и самым линейным участком ВАХ для усиления входного сигнала , очень большим входным сопротивлением , малой зависимостью параметров от температуры. По совокупности параметров ламповый триод является наиболее предпочтительным усилительным прибором для высококачественного звукоусиления и , пожалуй единственным , способным работать без отрицательной обратной связи с приемлемыми параметрами. 

Пентод от триода отличается наличием дополнительной экранной сетки , а также в нём используется вспомогательная антидинатронная сетка либо лучеобразующие пластины. Экранная сетка служит для уменьшения проходной ёмкости лампы , что важно для работы в районе радиочастот (нас это интересует мало) и для дополнительного подтягивания электронов с катода , что значительно снижает остаточное напряжение между катодом и анодом , повышая эффективность работы лампы. Всё бы было для пентода хорошо , но приобретя эти полезные свойства пентод растерял главные  свойства  триодов , это длинная и прямолинейная вольтамперная характеристика , что напрямую влияет на качество усиления . Это происходит из-за перераспределения между экранной сеткой и анодом того электронного потока , который идёт от катода и перераспределение это нелинейно , зависит от мгновенного значения напряжения на аноде , а оно меняется в широком диапазоне значений . Мало помогает применение пентода в триодном включении , когда экранная сетка соединена с анодом . По сути данное включение из себя представляет два разных по параметрам триода , включенных параллельно , при этом катод и управляющая сетка общие , а анодами служат экранная сетка и  анод  пентода. Я думаю не стоит долго объяснять что включенные параллельно два триода разной конструкции не имеют никаких шансов считаться близким к оптимуму усилительным прибором для применения в HI-FI  аппаратуре , конечно это альтернативный вариант. Следует признать что пентод от триода отличается главным образом лучшей эффективностью , большей отдачей и меньшей линейностью (большими искажениями). 

Таким образом лучшим усилительным прибором с точки зрения качества звукоусиления является ламповый триод , и чем больше сигнал (ближе к оконечному каскаду) тем больше от триода плюсов. На втором месте ламповый пентод , далее с большим отрывом полевой транзистор , затем транзистор биполярный. Сразу хочу оговориться , данная градация корректна для больших сигналов (на практике более 5 Вольт выходного сигнала) , сигналы в районе значений до уровня стандартного линейного выхода (до 0,5-1 Вольта) великолепно усиливаются как транзисторами так и пентодами .Для транзисторов вполне хватает того короткого и относительно линейного участка ВАХ которым он всё таки обладает , а у пентода менее выражен процесс нелинейного перераспределения электронов между экранной сеткой и анодом из-за относительно малого колебания напряжения на аноде. Триод всё равно остаётся вне конкуренции , однако его приемущества в режиме усиления малого сигнала уже менее выражены и может оказаться так , что целесообразней использовать другой прибор , в силу его большего удобства использования , лучшей  эффективности или более высокого коэффициента усиления .То обстоятельство , что транзисторы вполне качественно справляются с усилением и обработкой малых сигналов по классу HI-FI доказывается наличием большого количества изделий  типа DAC , корректоров RIAA , DVD и CD проигрывателей и т.д. к которым нет претензий у самых взыскательных слушателей. Подчеркну особо , все эти выкладки справедливы с точки зрения достижения высокого качества звука , реальный же результат может быть ниже ожидаемого ввиду необоснованного или неправильного  использования усилительного прибора без учёта особенностей его работы в конкретной схеме , об этом далее.

         2. Пришла очередь поговорить об особенностях схемопостроения высококачественного усилителя , следует иметь ввиду , что несовершенные или непродуманные схемные решения способны дискредитировать усилитель даже на самых дорогих и линейных усилительных приборах. Для начала надо определиться с мощностью своего усилителя , она зависит от объёма комнаты для прослушивания , чувствительности акустических колонок , предпочтений слушателя и особенностей музыкального сигнала. Кстати музыкальный сигнал имеет не синусоидальную форму и не набор из синусоид , а ярко выраженный набор из разнообразных импульсов и ломаных синусоид сложной формы , при этом пикфактор может доходить до 10 и более. В связи с этим на первый план выходят такие параметры усилителя как мощность и динамика. Иными словами , чтобы качественно звучал усилитель на одном ватте, его мощность должна составлять не менее 10 Вт. при хорошей динамике , естественно для десяти ватт (вполне нормальная мощность для озвучивания комнаты средних размеров) усилитель должен выдавать не менее 100 Вт., в противном случае все пики импульсных составляющих музыкального сигнала будут срезаны . Большая мощность нужна не для громкости а для качества воспроизведения импульсов , которые энергетически вносят ничтожно малый вклад в общий музыкальный сигнал , но без них той чистоты и прозрачности звука , к которой все стремятся никогда не получится , для этого же нужны высокие динамические параметры усилителя на любой мощности. Здесь мы подошли к ответу на вопрос , почему автор расположил усилительные приборы в порядке обратном количеству произведённых на них усилителей. Больше всего произведено усилителей на транзисторах , из ламповых усилителей больше пентодных чем триодных , а  усилителей мощных (100 Вт. и более) на триодах практически вообще нет , есть считанные модели и те на пентодах. Конечно все разработчики знают о преимуществах триодов , только реализовать их очень трудно и дорого, особенно применительно к мощным моделям.

             У всех ламповых триодов есть две особенности которые очень сильно сдерживают их использование , особенно в мощных каскадах. Первая особенность общеизвестна , это низкая эффективность в сравнении с пентодами из-за большого остаточного напряжения на лампе. Вторая особенность это трудность достижения полной раскачки триода. Линейность триода обратно пропорциональна частоте навивки сетки , следовательно  чем триод линейнее , тем у него меньше крутизна ВАХ и коэффициент усиления , и он требует большего напряжения для раскачки. Усугубляет проблему раскачки его первая особенность , вынуждающая использовать триод в режиме повышенного анодного напряжения , что ещё сильнее заставляет увеличивать раскачивающее напряжение. В результате получается набор неосуществимых требований к драйверному каскаду , а именно,  при использовании лампового драйвера (без трансформатора) для того чтобы раскачать даже такую низковольтную лампу как 6С19П лампа драйвера должна запитываться напряжением свыше 500 Вольт , а для такой замечательной лампы как ГМ-70 в драйверном каскаде необходимо использовать некую лампу с анодным напряжением более 1000 Вольт ! Проблемы раскачки можно снять только используя межкаскадный повышающий трансформатор , применение которого разрешает все казалось бы неустранимые трудности , но среди разработчиков усилителей применение такого трансформатора абсолютно не модно и не популярно, отчасти из-за устоявшегося мнения о том что любой трансформатор в звуке это плохо , а отчасти из-за сложности получения удовлетворительных характеристик этого трансформатора.

            Другое дело выходной каскад на пентодах , напряжение раскачки в разы меньше , эффективность выше , выбор пентодов и лучевых тетродов с разнообразными параметрами в десятки раз шире , ведь исторически главное внимание уделялось эффективности работы лампы а не её сверхлинейным характеристикам при работе в тракте УНЧ. Поэтому львиная доля ламповых усилителей делается на пентодах , особенно это относится к мощным и дорогим моделям , и не беда что пентод «кривоват», коммерческие интересы важнее. Те же коммерческие интересы преобладают и в отношении транзисторных усилителей , с той лишь разницей , что на них даже теоретически нельзя получить сколь-нибудь качественного звука (имеется ввиду не разборчивость слов и не громкость а естественность итоговой звуковой картины). С учётом того что транзисторные усилители являются лидерами по технологичности , цене , массе и габаритам , надёжности , безопасности и многим другим параметрам не связанным с качеством выдаваемого звука , они намного удобнее и для производства и для эксплуатации потребителем нежели ламповые собратья , а то что некоторые их модели причисляют к аппаратуре  HI – FI уровня , это несомненно коммерческая натяжка , которая , впрочем , успешно работает. 

            Теперь несколько слов о блоке питания качественного усилителя. Задача любого блока питания очевидна , это качественное и линейное восполнение энергозатрат усилителя. Блок питания тем качественнее восполняет энергию , чем ниже его внутреннее сопротивление и стабильнее другие параметры. В связи с этим разработчики стараются закладывать запас по мощности , использовать конденсаторы фильтра избыточно большой ёмкости , предпочитают не применять для питания выходного каскада стабилизированный блок питания из опасения возникновения нелинейных процессов. Ныне популярный блок питания с использованием лампового  кенотрона не может считаться удачным , так как имеет повышенное внутреннее сопротивление в сравнении с полупроводниковым. В своих ламповых конструкциях я отказался от применения силового трансформатора питания для выходного каскада с целью ускоренного заряда конденсаторов фильтра , таким образом устраняется существенная активная и индуктивная составляющая присущая силовому трансформатору , замедляющая процесс заряда конденсаторов в десятки раз , эти меры значительно улучшили динамические параметры усилителя в сравнении с  теми , в которых используются классические блоки питания с применением питающего трансформатора и тем более с применением кенотрона. Преимущества такого бестрансформаторного блока питания для питания выходного каскада тем очевиднее , чем мощнее усилитель , так как на больших мощностях разряд и заряд конденсаторов фильтра происходит интенсивнее и быстрее.

            Можно ещё много писать об особенностях построения качественных усилителей (я не стал затрагивать самые банальные и чересчур специфические особенности), однако пришло время делать выводы и подводить итоги.

             3. а). Когда речь идёт об усилителе класса HI – FI , мощность его должна начинаться от 80-100 Вт. на канал (меньшая мощность годится лишь для использования в маленьких комнатах и с высокочувствительными динамиками). Отсюда следует , что в большинстве случаев это должен быть двухтактный усилитель. 

                б). Спор о том , могут ли транзисторы конкурировать с лампами в борьбе за качественный звук предлагаю считать законченным , закончили его самые квалифицированные эксперты в области звука – авторитетные и знаменитые музыканты , ( от Макаревича до Блэкмора , Мэя , Пейджа и всех других) , все они пользуются только ламповыми усилителями (в основном Marshall). Исключение составляют только басгитаристы , где важна мощность а не качество , да ещё те музыканты , которым ни на Marshall  ни на Ерасов средств не хватает. Мне , как меломану с сорокалетним стажем , не посчастливилось услышать ни одного транзисторного усилителя с хорошим звуком. Таким образом по настоящему качественный усилитель должен быть ламповым.

                  в). Не стоит надеяться на то , что получится хороший усилитель при использовании не слишком линейных усилительных приборов , никаких чудес схемотехники кроме отрицательной обратной связи , которая способна несколько  улучшить параметры  усилителя на «кривых» приборах пока не придумано.Лучше всего использовать в выходном каскаде ламповые триоды.

                  г). При использовании в выходном каскаде ламповых триодов следует применять режим анодного питания близкий к максимальному по напряжению , а для раскачки желательно использовать межкаскадный (фазоинверсный) трансформатор который обеспечивает  возможность работы лампы с сеточным током. Всё это повышает эффективность триодов и приближает их по этому параметру к пентодам.

                  д). Выходной трансформатор должен быть самого высокого качества для пентодов (особенно высоковольтных) , для триодов с высоким внутренним сопротивлением и большим анодным напряжением питания требования к качеству выходного трансформатора могут быть несколько ниже чем для пентодов , но всё же достаточно высокими , для токовых низковольтных триодов с низким внутренним сопротивлением требования к качеству выходного трансформатора  могут быть не так высоки  (хорошо работают выходные трансформаторы от гитарных усилителей и даже некоторые силовые трансформаторы ).

                  е). Следует применять все меры для достижения хороших динамических характеристик усилителя , а именно , отрицательная обратная связь не должна быть слишком глубокой (даже если она позволяет уменьшить коэффициент нелинейных искажений) , блок питания должен иметь низкое внутреннее сопротивление и обладать высокой энергетикой , цепи коррекции должны иметь минимальное значение , не следует применять выходной трансформатор с необоснованно высокой  индуктивностью  обмоток.  

           Следуя вышеперечисленным рекомендациям автором изготовлены (и успешно работают) десятки усилителей на разнообразных лампах. Все они содержат одну общую и главную особенность – выходной двухтактный каскад питается по бестрансформаторной схеме , непосредственно от сети переменного тока с использованием выпрямителя либо умножителя напряжения (зависит от типа ламп) , а также во всех вариантах применяется фазоинверсный трансформатор , позволяющий использовать выходные лампы в высокоэффективном режиме с сеточными токами. Автором применялись выходные лампы разных типов (300В , ГМ-70 , 6С33С , 6С19П , 6Н13С , ГУ-29 , 6П44С и многие другие) при этом мощность , качество , динамика и все прочие параметры оказывались значительно выше чем у усилителей на тех же лампах , сделанных по распространённым схемам с использованием питающего трансформатора.