Коли лампа краще, ніж транзистор

These crawls are part of an effort to archive pages as they are created and archive the pages that they refer to. That way, as the pages that are referenced are changed or taken from the web, a link to the version that was live when the page was written will be preserved.

Then the Internet Archive hopes that references to these archived pages will be put in place of a link that would be otherwise be broken, or a companion link to allow people to see what was originally intended by a page's authors.

The goal is to fix all broken links on the web. Crawls of supported "No More 404" sites.

This is a collection of web page captures from links added to, or changed on, Wikipedia pages. The idea is to bring a reliability to Wikipedia outlinks so that if the pages referenced by Wikipedia articles are changed, or go away, a reader can permanently find what was originally referred to.

This is part of the Internet Archive's attempt to rid the web of broken links.

Коли лампа краще, ніж транзистор

Багато років виробники транзисторних підсилювачів водили аудиофилов за ніс, пропонуючи їм правдоподібні пояснення, чому слід стару модель підсилювача замінити на нову. Коротко нагадаю ці пояснення:

занадто великі гармонійні спотворення (в нових моделях підсилювачів спотворення знижені до 0,0001%);
малий коефіцієнт демпфірування (коефіцієнт демпфірування сягнув 1000);
недостатньо широка смуга відтворюваних частот (смуга була розширена до 5 МГц);
підсилювачі обмежують швидкість зміни сигналу (на лицьових панелях нових підсилювачів з'явився напис «High Speed Amplifier»);
гучномовець вимагає більшого струму (і ось безліч включених паралельно вихідних транзисторів забезпечують вихідний струм підсилювача в 100 А).

Цей список можна було б продовжити.

Після ігор в сверхпараметри почалася епоха суб'єктивізму. До середини 80-х років в моду увійшли скромні «по цифрам» підсилювачі на лампах. Зверніть увагу, що жоден з перерахованих вище рецептів гарного звучання в лампових підсилювачах ніколи не був реалізований. Напевно, тому у багатьох аудиофилов зародилася підозра, що транзистори накликають «порчу» на музичне звучання і що навіть простенький домашній ламповий підсилювач здатний зняти транзисторний «пристріт» і «очистити» від нього зроблену раніше транзисторную і навіть цифровий запис.

Чи так це насправді? Чи має лампа переваги перед транзистором, і якщо має, то за яких умов вони проявляються? Відповіді ви знайдете в цій статті.

У важкі моменти викладу - а вони, звичайно, будуть - мені допоможе вже знайомий Новомосковсктелю об'єктивіста.

Щоб відразу не впасти в містику, розглянемо на фізичному рівні відмінності між лампою, польовим і біполярним транзисторами.

Лампу (візьмемо за приклад триод) можна розглядати як «провідник», який складається з ретельно очищених від кисню електродів - анода і катода, - а також вакуумного проміжку між ними, заповненого носіями заряду - енергетично збудженими вільними електронами. Стерпний через вакуум вільними електронами ток анода управляється напругою між сіткою і катодом.

Підсилювальні властивості тріода можна характеризувати крутизною характеристики, тобто відношенням приросту струму анода до приросту напруги «сітка - катод» (при постійній напрузі на аноді). Незалежність крутизни від електричних режимів лампи є показником її лінійності. Особливо важливо, що крутизна характеристики тріода мало залежить від струму анода (в більшості випадків вона пропорційна приблизно корені 3-го ступеня з величини цього струму). Впливом вхідний характеристики лампи на лінійність можна знехтувати, так як в режимі негативного зсуву сітки струм в її ланцюга відсутня.

Міжелектродні ємності постійні і не залежать від електричних режимів лампи. Важливо також те, що основні параметри лампи не залежать від температури анода або, інакше, від виділеної на ньому потужності. І ще одна важлива перевага саме тріода - низький внутрішній опір, яке при оптимальному режимі використання лампи менше опору навантаження приблизно в два рази.

Залежність внутрішнього опору від струму анода обратна залежності крутизни тріода від цього струму, тому в режимі, в якому опір навантаження більше внутрішнього опору, посилення лампи практично не залежить від струму анода.

Польовий транзистор теж можна розглядати як «провідник». Провідною частиною транзистора є канал в кристалі надчистого кремнію, тип провідності якого (p або n) задається незначною домішкою індію або миш'яку. Залежно від типу провідності транзистора в каналі переміщаються носії заряду: вільні електрони або «дірки" (не заповнені електронами місця в кристалічній решітці). Як і в ламповому триоде, ток на виході польового транзистора (струм стоку) управляється напругою між затвором і витоком.

Підсилювальні властивості польового транзистора (як і лампи) можна характеризувати крутизною (тобто відношенням приросту струму стоку до приросту напруги «затвор - витік»).

Польовий транзистор має більш виражену нелінійність, ніж лампа. Майже у всіх типів польових транзисторів крутизна збільшується пропорційно квадратному кореню з величини струму стоку.

Як і у лампи, ток керуючої ланцюга (ланцюга затвора) відсутня, тому нелинейностью вхідний характеристики польового транзистора можна знехтувати.

Дещо гірше з Міжелектродні ємностями. Найбільш важлива ємність «стік - затвор» залежить від чинного між цими електродами напруги.

Самим невтішним фактом слід визнати високу чутливість струму стоку і крутизни польового транзистора до змін температури його кристала. Ця чутливість пояснюється зростанням рухливості носіїв заряду при збільшенні температури і зазвичай характеризується температурним коефіцієнтом напруги «затвор - витік» (тобто збільшенням напруги на затворі, яке необхідно для підтримки на постійному рівні струму стоку транзистора при підвищенні температури його кристала на один градус). Залежно від режиму, в якому використовується польовий транзистор, температурний коефіцієнт може приймати значення від 2 до -3 мВ / град [1].

Найгірше те, що температура кристала транзистора, хоча і з інерцією (яка визначається теплової постійної часу цього транзистора), але встигає майже за всіма змінами, що розсіюється в транзисторі миттєвої потужності, однак про негативному значенні цього ми поговоримо трохи пізніше.

Крім транзисторів зі статичної індукцією, інші типи польових транзисторів мають внутрішній опір значно більше, ніж опір навантаження.

Біполярний транзистор - також свого роду «провідник». Однак фізичні процеси, пов'язані з проходженням в ньому струму, докорінно відрізняються від тих, які протікають в лампах і польових транзисторах.

Перша відмінність полягає в тому, що носіям заряду, а ними є електрони або дірки, доводиться долати два бар'єру (p-n-переходу): емітер - база і база - колектор, тобто двічі переходити від кристалічної решітки одного типу до грат іншого типу.

Друга відмінність - в принципі управління струмом колектора. Величина цього струму залежить від кількості «впорснути» з емітера в базу так званих неосновних для неї носіїв, які «блукають» в ній, поки не будуть втягнуті сильним електричним полем колектора, зміщеного в зворотному напрямку по відношенню до бази. Управління уприскуванням в базу неосновних носіїв здійснюється шляхом зміщення в прямому напрямку (інакше кажучи, прочинення) база-емітерного переходу транзистора. Підсилювальні властивості біполярного транзистора також можна характеризувати крутизною (тобто відношенням приросту струму колектора до приросту напруги база - емітер). Відповідно до теорії крутизна біполярного транзистора приблизно пропорційна току колектора, тому він має більш виражену нелінійність, ніж польовий транзистор.

На відміну від лампи і польового транзистора, до нелінійності крутизни біполярного транзистора слід додати нелінійність його вхідний характеристики. І це зрозуміло, тому що навіть з вигляду вона мало, чим відрізняється від вольтамперної характеристики прямо зміщеного діода.

З Міжелектродні ємностями тут діється те ж саме, що і в польовому транзисторі. Найбільш важлива ємність переходу колектор - база біполярного транзистора залежить від чинного між цими електродами напруги.

В біполярному транзисторі ми також стикаємося з високою чутливістю його параметрів до змін температури кристала. А саме, температурний коефіцієнт напруги база - емітер дорівнює -2,2 мВ / град, а коефіцієнт посилення по току транзистора збільшується на 2-3% / град. Так само як і в польовому транзисторі, температура кристала біполярного транзистора з інерцією (яка визначається теплової постійної часу) встигає за змінами розсіюється в транзисторі миттєвої потужності.

Внутрішній опір біполярних транзисторів теж не залишає ніякої надії - воно завжди більше опору навантаження.

Згрупуємо тепер найбільш важливі і цілком об'єктивні відмінності лампи, польового та біполярного транзистора в таблиці 1.