V dnešnom diely lámpárne si povieme niečo o tom, ako vlastne funguje zosilovač a prečo, keď hráme, tak sa z reproduktorov ozýva nejaký zvuk. Tiež si z rýchlika povieme niečo o tom, ako funguje “trieda” SimulClass, ktorú má patentovanú firma Mesa/Boogie.

Ako funguje zosilovač

Teraz si povieme trošku o niečom, čo pletie veľa muzikantov. V zosilovači sa v skutočnosti nezosilní slabý signál z gitary na niečo, čo dokáže hlasno vybudiť reproduktor. Presnejšie, v každom zosilovači je veľký, vysokonapäťový napájací zdroj a ten je tým zdrojom šťavy, ktorý rozhýbe membránu reproduktora. Predstavte si, že je to veľká batéria. A tak, ako batéria, je tiež zdrojom jednosmernej elektrickej energie – stálej, nekolísavej. To čo zosilovač robí je, že “moduluje” energiu (elektrickú) cez reproduktory v závislosti od signálu z gitary. Je to ten istý tok prúdu, o ktorom sme sa bavili.

Zosilovanie je svojím spôsobom ako konvertovanie jednosmernej energie na striedavú (opak usmerňovania). Zahrajte slabo tón A-440Hz a výkonové lampy vo vašom zosilovači nechajú prejsť cez repráky trochu z jednosmerného toku prúdu, zo zdroja, 440 krát za sekundu (teraz je to 440 herzový striedavý prúd). Zahrajte hlasnejšie tón A a lampy dovolia prejsť oveľa vačšiemu toku prúdu, stále 440Hz. Takže toto je v podstate princíp zosilovania. Predstavte si reťaz preampových lámp, pracujúcich spolu ako postupnosť pák zachytených jedna o druhú a na konci je dosť “pákového efektu” na otváranie a zatvárenie veľkých výkonových lámp.

Popis k obrázku č.1. Na obrázku je kompletný, ale veľmi jednoduchý single-ended zosilovač. Napájcí zdroj, ktorý pozostáva z trafa, ktoré prevedie 120V na približne 450V, usmerňovač zkonvertuje striedavé napätie na jednosmerné, hlavný filtračný kondenzátor odšumí jednosmerné napätie a bude zprostredkuvávať zásobník prúdu. Štava tečie cez tento vysokonapäťový zdroj, výkonovú lampu a jej výstupný transformátor. Zmeny v prúde tečúcom cez výstupný transformátor sú “zhromaždované” v repráku ako využiteľná výstupná energia. Preamp zvyšuje signál na úroveň vhodnú na vybudenie výkonových lámp.

Teraz sa určite pýtate: “Ak trieda A znamená, že prúd lampou stále preteká, tak prečo nič nepočujem keď nehrám?” Dobrá otázka a hneď si na ňu aj odpovieme: Počas kľudu je prúd, ktorý preteká, jednosmerný (rovnaký, nekmitajúci). Výstupné trafo, umiestnené medzi výkonovými lampami a reproduktorom, robí viac, ako len transformáciu rôznych impedancií lámp a reproduktora tak, že k sebe pasujú. On totiž blokuje aj tok jednosmerného prúdu. Pozrime sa na to z iného pohľadu. Výstupné trafo umožňuje iba zmeny v toku prúdu na jeho primárnom (vstupnom) vynutí, ktoré sa hromadia v jeho železnom jadre a indukujú tok prúdu na sekundárnom (výstupnom) vynutí, ktoré je pripojené na reproduktor. Hocijaký prúd, ktorý je jednosmerný nenaindukuje žiadny prúd na jeho sekundárnom vynutí.
Pozrite sa na obrázok, máme tam ten veľký napájací zdroj, ktorý je spojený s výkonovou lampou a primárnym vynutím výstupného trafa. Funkciou výkonovej lampy je robiť niečo ako “lampové kyvadlo”, vychýli sa trošku doprava a potom trošku doľava, 440x sa sekundu, keď zahráme tón slabo. Vychyľovať sa bude tým viac, čím hlasnejšie budeme hrat a týmto spôsobom je vysokonapäťový jednosmerný prúd pretekajúci cez primárne vynutie modulovaný, alebo menený, 440x za sekundu. Na sekundárnom vynutí sa prejaví iba zmena, ako 440Hz striedavý prúd, bez vysokonapäťovej zložky. Znova, toto je zosilovanie! Takže, výstupné trafo robí tri dôležité veci:

• je to impedančný “zosúlaďovač”
• mení vysoké napätie s malým prúdom potrebné pre lampy na malé napätie s veľkým prúdom potrebné pre reproduktory
• mení signál z push-pull na single-ended a blokuje jednosmerný prúd.

Naviac, výstupné trafo je kľúčovou zložkou “osobnosti” daného zosilovača. Jeden z prvých “trafo inžinierov”, s ktorým som mal tú česť pracovať povedal jednu veľkú pravdu:”Výstupné trafo je z polovice veda a z polovice čierna mágia. Ale je to čierna mágia, ktorá stojí za to.”

Simul-class power

Simul-class je push-pull paralelné zapojenie, kde paralelné páry sú rôzne. Akoby dva rôzne push-pull zosilovače, ktoré akoby fungovali individuálne alebo simultánne každý v inej triede, fungujúce s jedným spoločným výstupným trafom. Jeden pár lámp má nastavený pracovný bod tak, aby pracoval v triede A/B, ďalší aby pracoval v triede A. Trieda A dodáva muzikálnu zložku a trieda A/B obstaráva veľký výkon. Nielenže pár v triede A zmierňuje efekt mŕtveho bodu v prenose pri push-pull, ale tiež rozširuje oblasť pred uzavretím toku prúdu vo výstupnej časti cez výstupné trafo.

Prechodové skreslenie (o ktorom si povieme v dalšom diely lampárne, pozn. redakcie) sa zvačšuje so spätným napätím generovaným klesajúcim prúdom v striedajúcich sa polovičkách vo výstupnom trafe. Čo to znamená? Hovorili sme si o tom ako trafo prepúšťa len zmeny v prúde a neprepúšťa jednosmerný prúd. Takže, keď sa energia striedavo mení (dajme tomu znova 440Hz) a všetko preteká cez jednu polovicu výstupného trafa, tok prúdu môže byť okamžite uzavretý, ak je tvrdo vybudený. Magnetické pole nahromadené v tejto polovici transformátora z jednosmerného prúdu začne klesať, keď prúd prestane pretekať. Keď k tomu dôjde, tak magnetické pole sa znova pretransformuje do napätia, ktoré sa stane ďalšou zložkou skreslenia (na rovnakom principe funguje zapalovacia sviecka (v motore): ked je prerušené napájnie cievky vo sviečke tak nahromadené magnetické pole sa pretransformuje do napätia, ktoré zapáli zmes v motore).

Doteraz sme vedeli, že trieda A znamená len kombináciu fixného biasu a napätia signálu (hlasitost) a simul-class umožňuje push-pull zosilovaču sa preniest nad “cut off spot” (bod uzavretia) pri prenášaní väčšieho signálu. Keď pár v triede A/B prestane prenášať prúd, pár v triede A bude pokračovať v prenášaní nejakého toku prúdu cez primár výstupného trafa, čím sa predíde zníženiu magnetickeho poľa a tým pádom spätnému napätiu.

Veľa simul-class zosilovačov funguje tak, že pár v triede A je zapojený ako trióda. To znamená, že tieniaca mriežka je pripojená k anóde elektrónky, čím je vyradená z činnosti. Tieniacu mriežku si môžete predstavit ako nejaký akcelerátor častíc, ktorý pracuje ako katalyzátor zvyšujúci citlivosť lampy na prichadzajúce signály. S vyradenou tieniacou mriežkou má zvyšná trióda pomalšiu reakciu (je menej citlivá na veľkosť signálu) na vstupné signály spôsobujúc tak mäkší nábeh do prebudenia. Zvuková odozva je asi táka, ako keď zahráte niečo na gitare prstami a potom tvrdým brnkátkom. Nota je stále tá istá, aj možno rovnako hlasná, ale harmonická zložka je iná. Toto triódové zapojenie zredukuje výkon zosilovača asi o polovicu. Simul-class je patentom firmy Mesa/Boogie.

© Copyright, Mesa/Boogie Ltd.

V ďalšom diele Lampárne si povieme nieco o skresleni koncových zosilovačov.

See ya!