Лучшие компоненты для аудиотехники: электронные лампы

Время чтения: 32 минуты

Аудиотехника вне времени. Проигрыватели винила, достигшие пика совершенства 50 лет назад, пережили спад в 1980–1990. Сегодня их считают эталоном аналогового звука. Винтажные модели из Японии, Британии и США — объект «охоты» коллекционеров, а современные проигрыватели стоят десятки миллионов рублей.

То же касается кассетных или катушечных магнитофонов, CD‑проигрывателей, DAT‑дек: топовые модели XX столетия остаются редкими, дорогими, но востребованными.

Усилители — базовый элемент: они поднимают слабый сигнал со звукоснимателя или головки до уровня, достаточного для работы акустики. Они востребованы: ламповые — стандарт для гитарного усиления и Hi‑End, транзисторные ещё в 1970‑х отвечали требованиям Hi‑Fi, передавая звук максимально естественно, а интегральные (на микросхемах) дают высокую мощность с качеством в компактном корпусе.

Невзирая на архаичность, электронные вакуумные лампы (ЭВЛ) даже сегодня стоят в аудиотехнике. В массовой потребительской электронике их не встретить, но любой, даже современный усилитель для озвучивания электрогитары или Hi-End-звуковоспроизведения будет ламповым.

История шествия 12AX7 американской компании RCA начинается с проблемы. Вернее, с её решения. В период с 1920-го по 1940-й годы мир стремительно менялся. Недавно появившиеся радио и телефон переворачивали жизнь человечества с ног на голову, а качественное прослушивание музыки стало возможным на концертах и дома благодаря электрическим проигрывателям виниловых дисков. А в 1930 стало возможным поставить приёмник с проигрывателем даже в автомобиль! Электронная часть устройств базировалась на электронных вакуумных лампах.

В те годы большинство приёмных/усилительных устройств использовали крупногабаритные предусилительные лампы, такие как 6SL7 или 6SN7 (с коэффициентом усиления 70 и 20 соответственно).

Они требовали большого тока накала, соответственно, сильнее нагревались, занимали больше места, их было затратно выпускать. Из-за конструктивного несовершенства они не давали высокого качества усиления звуковых колебаний. Но стремительное развитие радиоприёмной и звуковоспроизводящей техники потребовало недорогой ЭВЛ с высоким коэффициентом усиления и качеством звучания. Миру требовалось больше громкого чистого звука!

Американский лидер электронной промышленности того времени — компания Radio Corporation of America, более известная как RCA — взялась за работу. В глубине своих лабораторий инженеры разработали совершенно новую электронную лампу. Идея не просто создать ещё одну предусилительную лампу, а выпустить революционный электронный прибор, который даст сильнейший толчок к развитию электроники.

В 1946 году увидела свет первая 12AX7. В отличие от уже выпускающихся ЭВЛ, 12AX7 была миниатюрной, для подключения использовала малогабаритный 9-контактный цоколь, имела коэффициент усиления около 100 с низким уровнем шумов.

Эта «крошка» почти по всем параметрам превосходила передовые предусилительные лампы того времени.

12AX7 была меньше по размерам и весу, поэтому аппаратура на её основе становилась меньше, легче, дешевле. Конструкторы создавали на её основе более компактные радиоприёмники, аудиоусилители с низким уровнем шума и искажений, гитарные усилители с различными педалями эффектов, типа overdrive или distortion, грубое звучание которых стало эталонным для различных музыкальных стилей: рока, металла, блюза и других.

Лампа помогла инженерам «делать больше», но качественней, проще, дешевле. Она вписалась в прогрессирующий послевоенный мир, в котором компании состязались друг с другом в создании качественной потребительской аппаратуры.

Но ранняя 12AX7 не была идеальной. Как все приборы того периода, она быстро изнашивалась. А ещё выходила из строя в любой момент. Запасной комплект был в стандартной комплектации любой аппаратуры, а магазины ЭВЛ были «на каждом шагу».

Надёжность 12AX7 стала следующей немалой проблемой. В последующем она не раз модернизировалась. Ранние варианты с чёрным углеродным покрытием анодов были вытеснены более прогрессивными, но «классические» «чёрные» 12AX7 до сих пор выпускаются и считаются приемлемыми для высококачественного усиления звука. Поздние версии долговечны, имеют низкий уровень шумов, но, как считают ценители качественного звучания, ранние версии с чёрными анодами — с более тёплым, насыщенным текстурированным звуком.

12AX7 — это не просто электронный прибор. Это часть истории развития электроники. Её появление символизировало начало эпохи уменьшения габаритов и стоимости аппаратуры с одновременным скачком улучшения звучания. Спустя десятилетия 12AX7 по-прежнему выпускается миллионными тиражами, используется в:

Всё это говорит о многом. Большинство технологий быстро морально устаревают, исчезая, но «архаичная» 12AX7 никогда не забывалась «ни на минуту». Сочетание высокого коэффициента усиления, низкого уровня шумов в сочетании с «музыкальностью» сделало её настолько удачной, что разработчики продолжали создавать устройства на её основе, поколение за поколением. И создают до сих пор.

Зачастую сложно предсказать, как будет звучать разрабатываемый ламповый усилитель, даже основываясь на многолетней практике разработки. Даже учитывая значительные материальные инвестиции, риск применения неправильной схемотехники значителен. Этот риск будет меньше, если в выходном каскаде стоят лампы EL84.

Они имеют естественное звучание, являющееся «фишкой» многих современных ламповых усилителей известных производителей. Конечно, характер звучания не определяется только установленными ЭВЛ. Общая схемотехника, выходные, силовые трансформаторы — всё это имеет значение. В случае с EL84 часто наблюдается нечто неизменное — отличный звук.

EL84 была представлена в начале 1950 годов нидерландской компанией Philips как миниатюрная лампа для выходных каскадов радиоприёмников и усилителей растущего рынка Hi-Fi аппаратуры. Она чуть выше, чем 12AX7, эффективней, способна выдавать значительную мощность при элементарной схемотехнике выходных каскадов без особых требований к выходным трансформаторам. В Соединённых Штатах стала известна под обозначением 6BQ5, а в Советском Союзе и России — как 6П14П.

Благодаря широкой доступности и надёжности, EL84 быстро появилась в европейской массовой аудиотехнике. Позже «прославилась» в гитарных усилителях; компания VOX разработала на её основе немало «легендарных» устройств, которые определили звучание The Beatles, The Rolling Stones, других музыкальных коллективов мирового уровня.

Помимо исторического значения, EL84 стала популярной по другой причине — отличной сбалансированности характеристик, ставшей основой её «живого» звучания. Она сохраняет чистоту и будоражащую энергию живой музыки, что особенно важно для аппаратуры класса Hi-End. Недаром до сих пор служит стандартом де-факто высококлассных гитарных и аудиоусилителей с невысокой и средней выходной мощностью.

Разработка и ремонт ламповой аппаратуры — дело непростое, но чрезвычайно интересное. Главное — обзавестись отличным измерительным оборудованием. Ведь ламповая аппаратура работает со сравнительно высокими напряжениями, а экономия на качестве измерительного оборудования просто противопоказана!

Для начала требуется отличный мультиметр, с помощью которого можно безопасно «возиться» с несколькими сотнями вольт анодного напряжения без риска что-то замкнуть и сжечь. Мультиметры компании UNI-T, к примеру, модель UT139C, позволяют производить все возможные виды измерений, которые возникают при разработке или ремонте ламповых усилителей.

Перед написанием статьи автор на иностранных форумах любителей «лампового звука» искал информацию о том, какая выходная лампа будет так же популярна, как предусилительная 12AX7. И, что неудивительно, вместе с 12AX7 первенство делит выходной лучевой тетрод 6L6. Хотя это прямой конкурент EL34, 6L6 стала культовой.

Исторически влияние 6L6 на индустрию просто огромно. Её появление произвело революцию в конструкции усилителей, позволив добиться большей мощности и чистоты звучания, что, в свою очередь, дало музыкантам возможность играть громче, не теряя качества звука. 6L6 появилась задолго до популярных и отлично звучащих EL34, EL84, 6550 и других, став прародительницей ламп для выходных каскадов.

Известная своим чистым, тёплым открытым звучанием, 6L6 обладает сбалансированным и насыщенным звуком, предлагая слушателю плотные низкие, мягкие средние, чёткие высокие частоты. Она превосходно воспроизводит чистые тона, которые остаются чёткими даже на высокой громкости, обеспечивает не раздражающее слух искажение при возможной перегрузке. Именно эта универсальность делает 6L6 одинаково подходящей для джаза, блюза, кантри или рока.

Упомянутая ранее компания RCA не просто изготовила 6L6 — она изобрела её, причём ещё в 1936 году, что делает лампу одной из старейших моделей, используемых до сих пор. Технология выходных лучевых тетродов была изначально разработана в Великобритании компанией EMI. Имея контрактные соглашения о совместном использовании наработок, именно американская RCA усовершенствовала оригинальную технологию, отработала её, серьёзно снизив стоимость изготовления, что в итоге привело к созданию оригинальной лампы 6L6. Год за годом RCA совершенствовала изобретение, создав 6L6, 6L6GA, 6L6GB, 6L6WGB и, наконец, 6L6GC.

RCA 6L6GC с чёрным анодом стала золотым стандартом лампового звукоусиления на протяжении почти двух десятилетий; её можно было найти в американских «легендах» Fender Twin Reverb, Super, Concert, Bassman, а также в культовых моделях фирм Supro, Danelectro, Gibson и Valco примерно с 1958 по 1969 год.

Один из старейших производителей ламповых усилителей для прослушивания музыки — McIntosh, берущий своё начало на окраине Нью-Йорка в 1949 году, своё фирменное звучание обрёл благодаря именно 6L6GC. Ранние модели оснащались версиями RCA с чёрными анодами, более поздние —продукцией General Electric.

Широко признанная лучшей из когда-либо созданных ЭВЛ — 6L6 — произвела неоспоримое и сильнейшее влияние на гитарное звукоусиление. Всего через 10 лет мир будет отмечать её 100-летний юбилей, а она по-прежнему популярна.

К сожалению, пара новых «классических» RCA 6L6GC с чёрным анодом стоит целое состояние. Автор уверяет, они того стоят, но всё же понимает, что их цена подходит не каждому. Есть неплохая альтернатива — это 6L6GC от General Electric с серым анодом. Они стоят значительно дешевле, а работают почти так же хорошо. Если же вы любите экспериментировать со звучанием, то для вас доступно немало винтажных и «новодельных» ЭВЛ, произведённых в США, Словакии, России или Китае.

Хотя 6L6 часто гордо именуется прародительницей выходных ламп, EL34 также обрела свой легендарный статус, особенно в контексте звучания рок-музыки и блюза.

Разработанная в начале 1950 годов, EL34 была спроектирована как высококачественная выходная лампа с аналогичными 6L6 характеристиками. Призванная быть эффективной и универсальной, она быстро стала популярной среди вендоров. К 1960-м годам такие производители звукового оборудования, как, скажем, Marshall, «распробовали» EL34 и стали применять её повсеместно. Исключительно запоминающийся звук перегруженного звука EL34 определила звучание раннего рок-н-ролла и рока, ещё больше укрепив репутацию. Производители больше не гнались за чистым звучанием: всем нужно было жёсткое, но музыкальное звуковое давление рока!

EL34 известна своей способностью создавать насыщенные гармонические искажения с мощным тональным профилем. Она передаёт мощные низкие частоты, тёплые средние и искрящиеся высокие, что приводит к динамичному выразительному звучанию. При перегрузке EL34 «шустро» искажает звук, оставляя гитаристу пронзительную середину, которая породила звуки классических гитарных соло 60–70 годов.

Поговорим немного о конструктивных особенностях обеих ламп. EL34 — пентод, в то время как 6L6, обеспечивающая аналогичный диапазон выходной мощности, — лучевой тетрод. Хотя выходные пентоды и лучевые тетроды имеют некоторые различия в принципах работы (наличие третьей сетки у пентода и лучеобразующих пластин у тетрода), их отличия служат для предотвращения возврата выбитых из анода вторичных электронов. В отличие от 6L6, у EL34 вывод третьей сетки сделан отдельно, а её нить накала потребляет целых 1,5 ампера по сравнению с 0,9 ампера у 6L6. Однако американские Sylvania и General Electric продавали EL34 под обозначением 6CA7. Она не только имела заметно отличающийся «пузатый» баллон, но и форму электродов, очень похожую на 6L6, что превращало её в некий гибрид обеих рассматриваемых ламп.

EL34 встречается в мощных высококлассных усилителях с 1960 годов, таких как популярные Dynaco ST-70, Leak TL/25, Stereo 60, а также в профессиональных гитарных усилителях, поскольку характеризуется большей степенью «благозвучных» предыскажений (что считается желательным в данном применении). ЭВЛ встречается во многих британских гитарных усилителях и ассоциируется с «британским звучанием» (VOX, Marshall, Hiwatt, Orange), в то время как 6L6 ассоциируется с «американским звучанием» (Fender/Mesa Boogie).

Хотя 6L6 с EL34 имеют схожие (но не идентичные) характеристики, изготавливаются они совершенно по-разному. Кроме того, каждый производитель EL34 вносит дополнительные конструктивные особенности в свою продукцию, что сказывается на характере их звучания. Сегодня выпускается в США, России под марками Electro-Harmonix, Tung-Sol, Mullard и Genalex Gold Lion, в Словакии компанией JJ Electronic и Китае.

Помимо хорошего мультиметра, для работы с ламповой аппаратурой потребуются хорошие источники питания. Для цепей накала (низкое напряжение, но высокая сила тока) подойдёт «классический» лабораторный блок питания MAISHENG MS-3010D с выходным напряжением до 30 вольт при силе тока до 10 ампер. Этого достаточно для питания накала целой «гирлянды» ЭВЛ. Питание анодных цепей (высокое напряжение, но низкая сила тока) выполняется высоковольтным «старшим братом» — MAISHENG MP4001D, который способен «выдать» до 400 вольт при токе до 1 ампера.

В самых мощных винтажных усилителях компании McIntosh, таких как MC60, MC75, MC275 или их поздних итерациях 6550 использовались по одной причине: мощным приборам нужны мощные ЭВЛ. Когда речь заходит о 6550, ничто не сравнится с оригинальными лампами, произведёнными в США. Ранние модели McIntosh поставлялись с Tung-Sol 6550, которые единогласно считаются лучшими по звучанию и самыми надёжными разновидностями 6550 из когда-либо созданных. Напористый, но тёплый, открытый естественный звук — именно то, что ожидали от высококачественного лампового усилителя на 6550.

Приблизительно в 1969 году, когда компания Tung-Sol, как и другие производители электровакуумных приборов, замедлила производство, McIntosh использовала General Electric 6550. Этот вариант с плотным низкочастотным и «мягким» верхнечастотным диапазоном, естественной теплотой звучания.

Если меняете лампы в винтажном усилителе, то ЭВЛ от General Electric будут оптимальны. Компания McIntosh выбирала их не случайно, как и применение 6550 в мощных усилителях тоже не было случайным: лампа является безальтернативной квинтэссенцией мощности с чистотой звучания «в одном баллоне», который у неё, кстати, имеет характерную запоминающуюся форму.

6550 — лучевой выходной тетрод, разработанный компанией Tung-Sol для применения в выходных каскадах усилителей мощности звуковой частоты. Что интересно, в литературе Tung-Sol 6550 упоминается по-разному: как лучевой тетрод, как пентод и как «лучевой пентод», причём в последних двух вариантах лучеобразующие пластины рассматриваются как отдельный пятый по счёту электрод.

Номинальная мощность рассеяния на аноде была в оригинальной документации указана как 35 Вт, но в более поздних справочных листках Tung-Sol она составляет уже 42 Вт. Номинальная мощность рассеяния на экранной сетке указана как 6 Вт. Управляющая сетка имеет покрытие из золота для уменьшения влияния на неё теплового и электронного потока от катода. Цоколевка полностью совпадает с 6L6, что делает возможным её замену, если блок питания способен дать почти в два раза более высокий ток накала 6550. Взамен на это усилитель будет способен отдать увеличенную мощность, не снижая качества звучания; в двухтактном режиме пара 6550 выдаёт в нагрузку до 100 Вт.

Оригинальные Tung-Sol и General Electric давно не выпускаются, но всё ещё продаются (особенно последние). Сегодня заводы в Словакии, России и Китае собирают 6550 для удовлетворения нескончаемого спроса на эту «красотку».

Не все ламповые усилители были созданы «сотрясать стены» и «выбивать стёкла»: некоторые были разработаны специально для качества звучания в небольших по объёму и площади помещениях.

Не столь мощная, как 6550 и не такая известная, как 6L6, 7591 стала «изюминкой» отдельных устройств, создающих в комнате атмосферу живого выступления.

Компания McIntosh использовала 7591 в моделях MC225 и MA230, а также в некоторых других. Европейские производители тоже быстро «услышали» её; многие знаковые модели немецких Fischer базировались на 7591. Их ценят за безупречную чистоту звучания, музыкальность и непринуждённую теплоту.

7591 была разработана в конце 1950 годов на фоне «бума» домашнего Hi-Fi-звуковоспроизведения, когда каждый захотел «личный» оркестр и солистов у себя дома. Но массовая бытовая аппаратура должна соответствовать некоторым требованиям. Среди них: умеренное энергопотребление, тепловыделение, габариты и вес. 7591 создавалась как раз для удовлетворения этих требований: относительно невысокий ток и малогабаритное оформление баллона.

Ранние усилители McIntosh и других производителей поставлялись с 7591 от вендоров RCA, Sylvania или Westinghouse. Они сегодня дорогие и редкие. Особенно ценится RCA 7591 с чёрным анодом, придающая мягкую окраску высоким, теплоту средними и удивительную мощь низким частотам, даже при небольшом уровне громкости.

Вот мы добрались до вершины «лампостроения», двух близкородственных ламп-триодов прямого накала 300B и 2A3, история которых идёт с 1920-годов.

В 1920-е годы массовой звуковой аппаратуры не существовало как явления, но усиление звука уже требовалось. Потребителем мощных усилительных ламп была только телефония. Голос по длинным воздушным или кабельным линиям передавали только при сравнительно высоком напряжении и мощности сигнала. Для усиления мощности сигнала в 1920 годах стали разрабатываться долговечные ЭВЛ с низким уровнем шумов и хорошей линейностью.

Ранняя британская лампа-триод Type 25 — яркий пример. Ближе к середине 1920 годов началось массовое радиовещание на длинных и средних волнах с амплитудной модуляцией, открывший производителям оборудования огромный рынок бытовых радиоприёмников. Именно под «это дело» Type 25 была модернизирована, став лампой LS5A, предназначенной для работы в выходных каскадах дорогих радиоприёмников. В США Western Electric разработала свой вариант — Type 225. Первые разновидности имели небольшой коэффициент усиления, не превышающий 2–5.

Время шло вперёд, требуя совершенствования ЭВЛ. Так в конце 1920 на свет появились передовые для своего времени триоды RCA UX-112, UX-171, UX-250. Последний имел выходную мощность до 5 Вт, но при сравнительно высоком анодном напряжении 450 вольт. Такая величина анодного напряжения была неприемлема для бытовой аппаратуры, что сдерживало потенциал внедрения. Но её «младший брат» UX-245, способный эффективно работать при более низком анодном напряжении получил хорошую репутацию. Western Electric не осталась в стороне, «ответив» RCA моделью 252A, являющейся близким аналогом UX-250, но с более высокой выходной мощностью, хоть и при том же высоком анодном напряжении. В целом удачная, но выпускавшаяся всего несколько лет 252A и стала прародительницей лампы 300B.

В начале 1930-годов Western Electric выпустила новинку — триод косвенного накала 271A, который из-за несовершенства технологии оказался неудачным. Чуть позже, вернувшись «к истокам» — прямонакальным триодам, Western Electric выпустила удачную 275A, являющуюся близким аналогом 2A3.

В середине 1930 на замену 252A пришла 300A, которая «порадовала» выходной мощностью до 40 Вт. Такая «мощь» нашла применение в профессиональной среде: на основе 300A разрабатывались и изготавливались усилители для озвучивания кинотеатров. 300A с унифицированной цоколёвкой получила обозначение 300B. Изначально разработанная для профессиональной среды, 300B завоевала потребительский рынок благодаря качеству звучания, высокой надёжности и долговечности.

Анодное напряжение в 450 вольт, которое требовали ранние лампы, было слишком высоким для бытовой аппаратуры. Во-первых, из-за большего риска электрического пробоя и поражения человека электрическим током, а во-вторых, из-за сложности изготовления высоковольтных электронных компонентов («на дворе» 1930-е всё же). Снижение анодного напряжения до приемлемых 300 вольт требовало серьёзной переработки конструкции электродов. Решением этой проблемы стала RCA A181C. Упрощение технологии изготовления относительно сложной A181C привело к созданию 2A3, обретшей высочайшую популярность.

В 1960 годах, когда в США спрос на лампы стал спадать из-за перехода на транзисторную схемотехнику, в Японии, напротив, начала зарождаться школа проектирования и изготовления звуковоспроизводящей аппаратуры класса Hi-End. Конечно же, ламповой. И по необъяснимой причине возник культ винтажной американской аппаратуры, и на лампах 300B и 2A3 в частности. Американская аппаратура и лампы «тайфуном» накрыли Японию, подогревая их интерес до 1990 годов.

В конце 1980 выпуск оригинальных ЭВЛ было прекращено, а запасы быстро иссякли, что серьёзно увеличило их стоимость. Всемирный «ламповый ренессанс» подстегнул многих альтернативных производителей возобновить выпуск 300B и 2A3 как на списанном оригинальном оборудовании, так и на современном и как по оригинальным чертежам и технологии, так и «по мотивам». Это породило много разнообразных по конструкции и материалам разновидностей, где у каждой характерное звучание.

300B и 2A3 — одни из самых дорогих ЭВЛ. Стоимость винтажных оригинальных ламп 1930–1940 годов достигает 10 тысяч долларов, а современных — нескольких сотен долларов.

Рассмотренные лампы, усилители на их основе и акустические системы объединяют то, что является предметом вожделения любителей сверхвысокого качества звука: материалы и технологии изготовления 100-летней давности, «топорная» схемотехника с минимальным количеством деталей, использование межкаскадных трансформаторов, рупорных акустических систем, необычного внешнего вида и других изысков, которых в нынешней аппаратуре не найти «днём с огнём».

Мультиметр и источники питания у нас есть. Чтобы ремонтировать и разрабатывать ламповые усилители, нужен измеритель сопротивления, индуктивности и ёмкости, или, «в простонародье» RLC-метр. «Народного» RLC-T7 для начала достаточно, но он не заменит профессиональный прибор, например, UNI-T UT622C. RLC-метр такого уровня позволит без труда и с высокой точностью определять параметры электронных компонентов, многие из которых архиважны в ламповой аппаратуре.