Лампы и транзисторы: теория и факты

      Вопрос, вынесенный в заголовок статьи, не нов - он возник сразу после появления нового усилительного прибора, названного транзистором. Основные его преимущества перед лампами: малые габариты и масса, невысокое напряжение питания, большой срок службы, высокая экономичность (нет накальных цепей), большая механическая прочность и устойчивость к вибрациям. Благодаря этим качествам транзисторы стали широко использоваться в различных приборах. В малогабаритных устройствах, типа радиоприемников, они сразу же вытеснили лампы. Однако, при использовании транзисторов в усилителях звуковой частоты, их преимущества оказались не столь очевидными. Дело в том, что габариты усилителя в значительной мере определяются габаритами и массой источника питания, а в нем непременным атрибутом являются трансформатор и конденсаторы фильтра. К тому же, первые транзисторы требовали мощного теплоотвода, в результате чего их размеры могли превышать габариты лампы. Но главное отличие было в том, что первые образцы транзисторов были весьма несовершенны, в то время как ламповые усилители обеспечивали довольно высокие параметры, которые на транзисторах получить было невозможно. Время шло, транзисторы модернизировались, улучшалась схемотехника полупроводниковых усилителей и они, наконец, "догнали" ламповые. Эти усилители обеспечивали великолепную и гладкую АЧХ, имели низкий уровень шумов и т.д. Это оказалось очень хорошо для бытовой техники, где от усилителя требуется как можно более точная передача сигнала, но для музыкантов эта аппаратура не подходила. Ее успешно использовали для озвучки больших площадок и залов, так как транзисторные усилители развивали гораздо большую мощность, нежели ламповые (мощность последних редко превышает 200 Вт), но в качестве индивидуальных "комбиков" и стеков полупроводниковая техника очень сильно проигрывала. Дело в том, что гитарный усилитель не просто передает сигнал гитары, он так же участвует в его создании, добавляя в звук дополнительные гармоники. Ламповые усилители очень хорошо справлялись с этой задачей, делая звук гитары более красивым. На транзисторах такого эффекта добиться не удавалось. К тому же, ламповые усилители почти всегда использовались в режиме "перегруженного" входа, что на транзисторах реализовать было невозможно. Транзисторы "не любят" перегрузок, в то время как лампы переносят их без каких-либо проблем. При этом, звук "перегруженного" транзисторного усилителя очень резок, в нем слишком много высоких гармоник; получить в таком режиме хорошее звучание очень тяжело. Ламповый усилитель также оказался более надежным - "полупровода" горели гораздо чаще - именно из-за их нетерпимости к перегрузкам. К тому же, если музыкант все-таки умудрялся спалить ламповый усилитель, то заменить испорченную лампу можно прямо на сцене; горелый транзистор так просто не заменишь. Да и еще имелось десятка полтора преимуществ старых добрых ламп, перед которыми меркли основные достоинства транзисторов - компактность, долговечность, экономичность и дешевизна.
    Однако, разработчики транзисторной аппаратуры не унывали. Они стали решать возникшие перед ними проблемы с другой стороны. Если не удается приблизить параметры транзисторов к параметрам ламп, то нужно заниматься не подгонкой этих параметров, а развитием схемотехники транзисторной аппаратуры. Первая попытка схемотехнически реализовать ламповую перегрузку на транзисторах была предпринята в середине 60-х годов. В общем-то она окончилась неудачей - ламповый звук не получился. Однако, разработанное устройство, в последствии названное Fuzz-face, или просто фузз, получило широкое распространение. Устройство представляло собой простенький предусилитель с отрицательной обратной связью (ООС), которая размыкалась по высоким частотам, в результате чего они усиливались больше всех. Это создавало довольно оригинальный "жужжащий" звук. Новую "примочку" быстро оценили гитаристы, тем более, что выпускалась она в виде небольшой коробки, включение и выключение которой выполнялось ногой, что было очень удобно. Ее использовали с ламповыми усилителями, но тогда же стали использовать и транзисторные аппараты, которые были компактнее и легче ламповых. Но, несмотря на этот успех, наиболее популярными оставались ламповые усилители. Дело в том, что транзисторная аппаратура обладала еще одним большим недостатком: так называемым "белым" шумом, то есть шумом, не зависящим от уровня сигнала, эдаким постоянным шипением. Этот шум заложен в саму природу полупроводниковых приборов, он вызван тепловым движением носителей заряда в полупроводниках. Снизить его путем доработки самих транзисторов тогда не удавалось, поэтому стали искать другое решение. Эти поиски привели к появлению различного рода систем шумоподавления, которые хоть и могли несколько снизить шум, но в корне проблему не меняли. Только потом, с появлением малошумящих тарнзисторов, эта задача была хоть как-то решена. В общем-то, на этом первый этап борьбы между лампами и транзисторами можно считать завершенным. В 70-х годах сложилась такая ситуация: музыканты использовали на сцене в основном ламповые усилители, в то время как для общего звукоусиления применялась транзисторная аппаратура. Только здесь становились ощутимыми ее преимущества - высокая мощность, компактность, малые искажения. Попутно развивалось направление педальных "примочек". Появились такие эффекты как Distortion и Overdrive, причем последний довольно близко подошел к эмуляции ламповой перегрузки. Однако, доминирующими на сцене и, особенно, в студии все равно оставались ламповые усилители.
    Следующую атаку на лампы разработчики транзисторной аппаратуры подготовили очень тщательно. Было замечено, что большинство музыкантов предпочитают классический звук, перегруженный или чистый. Поэтому изрядный упор был сделан на анализ спектральных характеристик ламповой аппаратуры и разработку схем, повторяющих эти характеристики на транзисторах. Результаты не заставили себя долго ждать: популярность транзисторных комбиков резко подскочила. Их стали использовать "для дома и семьи", домашних занятий и т.д. Действительно, такая аппаратура легче, компактнее и, главное, намного дешевле высококлассных ламповых усилителей. Последнее было высоко оценено начинающими музыкантами, которым было проще купить 10-ваттный "комбик" за $100 и тренироваться дома в свое удовольствие, чем покупать лампового монстра за $2500 - дома его поставить негде, счета за электроэнергию изрядно подскакивают, а звук может вынести все стекла из рам, разбить мамину любимую вазу и привести вас в состояние вооруженного конфликта с семьей и соседями. Примерно тогда же появился еще один тип гитарных транзисторных усилителей - с оконечными каскадами на базе полевых транзисторов. "Полевики" дают звук очень похожий на ламповый, поэтому такие усилители на какое-то время стали довольно-таки популярны. Их выпускали такие фирмы как "Roland", "Samick" и т. д. Однако, их популярность довольно быстро упала - сказались различные недостатки. Во-первых, тогда еще не было полевых транзисторов с низким сопротивлением канала, поэтому такие усилители предпочтительнее всего было использовать с высокоомной нагрузкой, что для музыканта нежелательно. Во-вторых, все гитарные усилители делаются по так называемой пуш-пульной схеме (от англ. push-pool - "тяни-толкай", то есть схема с двухполупериодным выходным каскадом). Для биполярных транзисторов были созданы так называемые "комплементарные пары" - пары из p-n-p и n-p-n - транзисторов, параметры которых были симметричны, то есть их можно было использовать в таких схемах. Полевые же транзисторы в пары не объединялись, поэтому выходные каскады усилителей были несколько асимметричны, что ухудшало качество звучания. В третьих, полевые транзисторы были изрядно дороже биполярных, что в совокупности с вышеназванными причинами делали такие усилители нерентабельными. К тому же, на тот момент появилось несколько отличных схемотехнических решений на биполярных транзисторах, которые позволяли неплохо эмулировать ламповый звук. В то же время начались эксперименты в области так называемых "гибридных" усилителей. Их суть состоит в том, что характерный ламповый звук формируется, в основном, на предварительных каскадах. Поэтому стали появляться "комбики", в которых предусилитель был ламповым, а "оконечник" - транзисторным. Такие усилители были сравнительно компактны, и давали очень неплохой звук, к тому же их можно было использовать с перегруженным входом. Однако, по не совсем понятным причинам, они не пользовались большой популярностью, и на сегодняшний день почти не выпускаются. То же самое ожидало и появившиеся лет через пять гибриды цифровой и ламповой аппаратуры. Но здесь причины вполне понятны - при цифровой обработке сигнала ламповый усилитель не нужен - предпочтение отдается более линейным транзисторным усилителям. В результате, сложилась следующая картина: на рынке профессиональной аппаратуры лампы по-прежнему удерживали свои позиции, однако в нише любительской аппаратуры прочно обосновались транзисторные усилители. К тому же, звукообрабатывающая аппаратура почти вся была на транзисторах, причем популярность "примочек" постоянно росла, а их возможности все увеличивались. И тут "полупроводникисты" нанесли очередной удар, и этот удар оказался ниже пояса. На рынке появилась цифровая аппаратура. Это произошло в середине 80-х годов. Сначала это были отдельные "примочки", потом появились процессоры эффектов. Вообще-то они существовали и раньше - несколько примочек в одном корпусе, но изначально они не получили большого распространения, так как с увеличением числа эффектов резко увеличивались размеры. Цифровые же процессоры содержали в себе кучу всяких "наворотов", причем все это в очень компактном виде и с удобным управлением. И это при условии, что цифровая аппаратура практически не шумит, а с сигналом можно делать что угодно. Такие возможности очень понравились музыкантам, так что многие записи тех лет просто напичканы всяческими цифровыми эффектами. Цифровая обработка дала музыкантам так же возможность эмулировать и ламповый звук, так что в то время про лампы многие позабыли. Тем более, что транзисторная цифровая и аналоговая аппаратура была избавлена от одного большого недостатка, присущего ламповым усилителям - так называемого "микрофонного" эффекта. Суть его заключается в том, что сетки ламп под действием внешних вибраций начинают модулировать гитарный сигнал. Особенно это заметно на концертах, когда на сцене творится черт знает что - все трясется и прыгает так, что грохот пролезает в сигнал, усиливаемый ламповым усилителем. В результате, с появлением высококачественных транзисторных усилителей, многие гитаристы отказались от ламп.
    Но цифровой технике в скором времени пришлось потесниться. Дело в том, что при ее использовании звук гитары зачастую теряет свою живость, он становится как бы искусственным. Поэтому рейтинги ламповой аппаратуры снова поползли вверх. Тем более, что к тому моменту разработчикам удалось в какой-то мере избавиться от "микрофонного" эффекта. Было установлено, что сильнее всего он проявляется в лампах предварительных каскадов. Поэтому фирмы Fender, Marshall и Ampeg объявили премию тому, кто сможет снизить вибрации сетки в самой популярной лампе предварительного усиления 12AX7. Кому эта премия была вручена - неизвестно, фирма решила, что это коммерческая тайна, однако теперь "микрофонный" эффект практически неслышим (если только не ударить по усилителю чем-нибудь тяжелым).
    В результате, на сегодняшний день ситуация следующая:
    На рынке дорогой высококлассной аппаратуры опять царят лампы. До сих пор выпускаются такие древние модели как Fender Bassman, Marshall JCM900 и т.д., к тому же появилось много новых разработок на лампах. Тут же параллельно пристроилась и цифровая аппаратура - уж больно большие возможности она дает любителям поэкспериментировать со звуком. Средний класс делят между собой лампы и транзисторы, которые теперь уже достигли больших успехов в эмуляции лампового звука.
    Ну а класс дешевой аппаратуры почти полностью захвачен транзисторными усилителями. Разве что у нас под эту гребенку попадают и отечественные ламповые усилители, например Sovtek, хотя сейчас по цене он уже переходит в средний класс. Транзисторные усилители так же безраздельно царствуют в области общего звукоусиления - здесь незаменимы высокая мощность, компактность, низкая энергоемкость и устойчивость к механическим воздействиям. К тому же, в качестве линейного усилителя, транзисторный аппарат намного лучше лампового. На сегодняшний день транзисторная аппаратура практически догнала ламповую и, к тому же, почти полностью захватила сферы звукообработки и общего усиления. Современные транзисторные усилители уже не боятся перегрузок и коротких замыканий на выходе, практически не имеют "белого" шума, не требуют массивных теплоотводов, стали очень компактными и спалить транзисторный усилитель почти так же сложно как ламповый. Но классику в тираж тоже списать нельзя, поэтому ламповая аппаратура продолжает считаться высококлассной и престижной. Большинство "мэтров" пользуются именно ей (см. концерт Rolling Stones в Бремене - если я не ошибаюсь, Ричардс и Вуд использовали старые добрые Fender Bassman). А очень многие современные группы применяют Marshall. Наибольшей популярностью пользуются серии JCM600 и JCM900. В России такая аппаратура мало кому по карману, поэтому наиболее популярны усилители среднего класса, а уж совсем бедные и несчастные музыканты почти всегда могут себе позволить маленький транзисторный "комбик" долларов за 100. Естественно, и транзисторная, и ламповая аппаратура имеют свои достоинства и свои недостатки. Но важно отметить одно - гитарной классикой все же является ламповый усилитель, а транзисторные только стараются повторить ламповый звук (причем у них это неплохо получается). Что же касается любителей новшеств - в их распоряжении находится богатейший арсенал цифровых "примочек", которые позволяют извлекать из гитары совершенно неожиданные звуки.

Алексей Богданов