Трансформаторы и транзисторы в аудио. Кратенькая заметка.
Этот пост - ответ на вопрос Андрея M Clis (вопрос и стрим здесь: https://youtu.be/axFvCBwKNs8?t=7131
Трансформатор понижает/повышает напряжение
Это не совсем так. Трансформатор - это преобразователь. Он имеет минимум две обмотки, между которыми устанавливается соотношение или коэффициент трансформации. Применительно к аудио их бывает несколько. Попробую рассказать простым языком, что такое и для чего используется.
Как ни странно, самый популярный имеет соотношение 1 к 1. Т.е. он вообще ничего не усиливает и не уменьшает. Он просто развязывает аудио сигнал. Что значит развязывает - он не дает проходить постоянному току из одной обмотки во вторую.
В аудио используются:
- входные
- выходные
- межкаскадные
- аттенюаторы
- силовые (для питания)
Первые четыре именуются как согласующие. Они согласуют сопротивления участков схем или устройств между собой. Например, есть гитара, а есть линейный вход в пульт. Как воткнуть гитару в пульт? Через Di-BOX. А он и есть согласующий трансформатор.
И для всех этих решений достаточно только трансформатора. А вот пример использования в составе устройства:
Конечно, все эти варианты реализаций возможны и без применения трансформаторов. Все эти задачи можно решить на транзисторах или операционных усилителях. И таких готовых устройств большое множество.
Тут мы подходим ко второму вопросу:
Как получилось так, что мы все на транзисторах живем
Это следствие многих факторов, среди них как экономические, так и экологические.
И если уж говорить про замену транзисторами, то заменили они лампу, а трансформаторы как следствие. Но раз мы сегодня о трансформаторах, то пусть будет про них.
Объективно, трансформаторы - это очень медленное и грязное производство. Для их производства требуются несколько разнонаправленных заводов и фабрик. От сюда и экономические соображения, включая стоимость утилизации отходов и логистики.
Помимо описанных предпосылок, музыкальная индустрия стремительно развивалась и нужно было обеспечить всех нуждающихся приборами. Да еще и одинаково работающими, без погрешностей на ручной труд. Еще и ценник обеспечить адекватный. В то время в мире уже был придуман полупроводник, транзистор. Из транзисторов научились создавать операционные усилители (сокращается как ОУ), до этого они были на лампах. Использовались для решения вычислительных задач, но, как инструмент, оказались многофункциональны. Экономически - это решало множество проблем трансформаторов. Технически - расширяло функциональность устройств.
А это его внутренности. Да, операционный усилитель - это микросхема, состоящая из транзисторов и сопутствующих работе компонентов
А вот так, для сравнения, выглядит Di-BOX, сделанный на операционном усилителе. Здесь уже не обойтись без электропитания. Схема работает от двух батареек типа "Крона", 9 Вольт или от фантомного питания через XLR разъем
Хоть для реализации такого устройства и требуется больше деталей, чем один трансформатор, суммарно, это не превышает габаритов трансформатора и стоит дешевле. Проблему развязки по DC здесь решают конденсаторы - C1 на входе и C2, C3 на выходе.
Ветвь развития аудио электроники пошла по пути замещения трансформаторов в пользу ОУ. Это привело к сокращению спроса на трансформаторы, и, как следствие, их предложения на рынке. Сегодня трансформаторы для аудио выпускаются серийно несколькими фирмами. Так же есть фирмы, оказывающие услуги производства трансформаторов по параметрам клиента. Такие производители, как Neve, используют трансформаторы в своих предусилителях их до сих пор.
А транзисторы везде. Маленькие, дешевые, с отличной повторяемостью. Так и получилось.
Следующий вопрос звучал так:
чем полевые транзисторы отличаются от "неполевых" транзисторов
В контексте этого топика рассмотрим два типа транзисторов. Это, действительно, полевые, и их коллеги - биполярные. Неполевых транзисторов нет.
Разница между полевыми и биполярными в способах управления ими.
Для начала обратимся к моей любимой канализационной электронике и ответим на вопрос - как работает транзистор в классическом представлении.
Представим себе деревенский унитаз с бачком. В бачке вода. У бачка есть ручка или веревка для смыва. Вода - это электрический ток, а ручка - это воздействие на транзистор. Т.е. как только мы немного нажмем ручку - из бачка потечет вода. Отпустим - перестанет течь. Еще нажмем - снова потечет. Нажмем сильнее - сильнее потечет. Вот так и работает транзистор.
Так вот, о разнице в управлении. Биполярный транзистор управляется током. Что бы он открылся, на его вывод "База" нужно подать электрический ток. Величиной этого тока задается степень открытия транзистора. Переборщить тоже можно, как и оторвать веревку у бачка - в обоих случаях что-то сломается :)
Полевой транзистор управляется полем. Ток при этом требуется минимальный. Достаточно приложить небольшое усилие для его открытия. Полевые транзисторы, например, стоят в конденсаторных микрофонах, сразу после капсюля. А биполярные в усилителях мониторов. В аудио приборах применяются и те и другие.
Ну и в заключение:
Отличная статья про объяснение теплого лампового и транзисторного звучания
По всем вопросам и дополнениям - пишите в telegram - @tripontape