กีตาร์ไฟฟ้ามีต้นกำเนิดมาจากริคเคนแบ็กเกอร์ในทศวรรษ 1930 แต่รูปแบบที่ทันสมัยของมันได้รับความนิยมจากเฟนเดอร์และกิบสัน (โดยเฉพาะเฟนเดอร์เทเลแคสเตอร์ (1951) และสแตรทโทแคสเตอร์ (1954) และกิบสันเลสพอล (1952) ในช่วงทศวรรษ 1950) แอมป์กีตาร์ รุ่นแรกๆ อาจเป็นแอมป์เสียงที่ผลิตขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์อื่นแล้วนำมาใช้งาน แต่กีตาร์ไฟฟ้าและการขยายเสียงของมันพัฒนาไปอย่างรวดเร็วและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว โดยได้รับการสนับสนุนจากผู้ผลิตเฉพาะทาง

แอมป์กีตาร์มักได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถสร้างเสียงแตกและสร้างโทนเสียงที่เต็มไปด้วยฮาร์โมนิกและโอเวอร์โทนได้ตามต้องการของนักกีตาร์ คุณลักษณะของหลอดและวงจรมีอิทธิพลโดยตรงต่อลักษณะของเสียงที่ผลิต แม้แต่แหล่งจ่ายไฟก็สามารถมีอิทธิพลต่อรูปร่างของโทนเสียงได้ โดยตัวเก็บประจุของแหล่งจ่ายไฟที่มีขนาดเล็กเกินไปจะทำให้เกิด "การลดลง" ที่เป็นลักษณะเฉพาะในช่วงเวลาที่มีเอาต์พุตและการดึงพลังงานสูงสุด และการฟื้นตัวในภายหลัง ซึ่งมักถือว่าน่าสนใจทางดนตรี^{[ 1 ]}นอกจากนี้ นักกีตาร์อาจใช้การป้อนกลับทางเสียง ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนเสียงที่ได้มา (โดยสังเกตว่าสัญญาณป้อนกลับมีความล่าช้าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับสัญญาณดั้งเดิม)

โดยทั่วไปแล้วแอมป์กีตาร์ถูกออกแบบมาให้ทนทานต่อการใช้งานหนักทั้งทางไฟฟ้าและทางกายภาพ (เนื่องจากนักกีตาร์มักเดินทางไปแสดงคอนเสิร์ตบ่อยๆ) ในระบบขนาดใหญ่ แอมป์จะแยกออกจากตู้ลำโพง แต่ในระบบขนาดเล็กมักจะรวมเข้าด้วยกันเป็นแบบ "คอมโบ" เนื่องจากแอมป์มักจะอยู่ด้านบนของคอมโบ หลอดจึงมักห้อยคว่ำลงโดยหันเข้าหาตัวตู้ และอาจยึดไว้ด้วยคลิปหนีบ

แอมป์กีตาร์หลอดสุญญากาศสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้วงจรพุชพูลคลาส AB1 ที่มีหลอดเพนโทดหรือทีโทรดกำลังสูงสองตัว เช่น6L6หรือEL34แต่บางครั้งก็ ใช้ KT88 , 6550หรือEL84 ที่มีกำลังต่ำกว่า ใน แบบ อัลตร้าลิเนียร์ส่วนเอาต์พุตจะมีส่วนขยายแรงดัน (เพนโทดหรือทวินไตรโอด) และตัวแยกเฟส (ทวินไตรโอด) อยู่ก่อนหน้า โดยทั่วไปจะใช้ทวินไตรโอดที่มีสองส่วนที่เหมือนกันในซองเดียวกัน มักจะเป็นชนิดใหม่ เช่น12AT7 , 12AU7หรือ12AX7 หรือเทียบเท่า ส่วนชนิดอ็อกทัล 6SN7นั้นพบได้น้อยกว่า

การใช้งานเครื่องขยายเสียงแบบหลอดสุญญากาศในวงกว้างครั้งแรกสุดนั้นเกิดขึ้นในวงการโทรศัพท์ เครื่องขยายเสียงแบบหลอดสุญญากาศมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาวงจรโทรศัพท์ทางไกลและสายเคเบิลโทรศัพท์ใต้น้ำการใช้งานในวิทยุตามมาในไม่ช้า โดยใช้หลอดสุญญากาศทั้งในวงจรเสียง (AF) และวงจรคลื่นวิทยุ (RF) (RF อยู่นอกขอบเขตของบทความนี้ โปรดดูที่เครื่องขยายเสียงแบบหลอดสุญญากาศ )

หนึ่งในแอปพลิเคชันแรกๆ ของการบันทึกเสียงและการเล่นเสียงซ้ำแบบอิเล็กทรอนิกส์ในช่วงทศวรรษ 1920 คือการนำไปใช้ในโรงภาพยนตร์หลายแห่งที่กำลังเตรียมฉายภาพยนตร์ เสียง ระบบเสียงในโรงภาพยนตร์ในยุคนั้นส่วนใหญ่จัดหาโดย "Westrex" ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Western Electric บริษัทผู้จัดหาอุปกรณ์โทรคมนาคม และยังเป็นผู้ผลิตหลอด 300B DHT ซึ่งปัจจุบันเป็นหัวใจสำคัญของ เครื่องขยายเสียงคุณภาพสูง DH-SET ที่ผลิตอยู่ในปัจจุบัน

แอมพลิฟายเออร์ในช่วงเวลานั้นมักใช้หลอดสุญญากาศแบบ ให้ความร้อน โดยตรง ( Directly Heated Tubes หรือ DH -SET ) ในวงจรไตร โอด ปลาย เดี่ยวคลาส A กำลังขับมีตั้งแต่ไม่กี่วัตต์ไปจนถึงประมาณ 20 วัตต์สำหรับแอมพลิฟายเออร์ที่ทรงพลังเป็นพิเศษ (แอมพลิฟายเออร์เซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ให้กำลังขับสูงกว่ามาก) ปัจจุบันวงจรประเภทนี้ยังคงมีผู้ใช้งานเฉพาะกลุ่มในระดับสูงสุดของเครื่องเสียงไฮไฟสำหรับผู้รักเสียงเพลง ซึ่งมักเรียกกันว่า DH-SET

ก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง เครื่องขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดใช้หลอดไตรโอดโดยไม่มีการป้อนกลับ คุณสมบัติความเป็นเส้นตรงโดยธรรมชาติ แม้จะไม่สมบูรณ์แบบของหลอดสุญญากาศ ทำให้ได้ประสิทธิภาพการบิดเบือนที่ยอมรับได้โดยไม่ต้องแก้ไข การบิดเบือนแอมพลิจูดในวงจรไตรโอดคลาส A สามารถมีขนาดเล็กได้หากระมัดระวังไม่ให้กระแสแอโนดมีขนาดเล็กเกินไปและตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีกระแสกริดไหลในจุดใด ๆ ในกรณีนี้ การบิดเบือนส่วนใหญ่จะเป็นฮาร์โมนิกที่สองที่ไม่น่ารังเกียจนัก โดยมีเปอร์เซ็นต์แปรผันตรงกับแอมพลิจูดเอาต์พุต การเพิ่มการป้อนกลับเชิงลบเล็กน้อยจะช่วยปรับปรุงความเป็นเส้นตรงให้ดียิ่งขึ้น หลอดเพนโทดที่มีกำลังการกระจายความร้อนเท่ากันสามารถให้กำลังเอาต์พุตสูงกว่าหลอดไตรโอด แต่การบิดเบือนจะสูงกว่าและน่ารังเกียจกว่า

ในช่วงหลังสงครามโดยทันที การออกแบบเครื่องขยายเสียงหลอดสุญญากาศความเที่ยงตรงสูงก้าวหน้าอย่างรวดเร็วผ่านหม้อแปลงเอาต์พุต ที่ได้รับการปรับปรุง และการประยุกต์ใช้การป้อนกลับเชิงลบอย่าง เป็นระบบ ในโทโพโลยีแบบพุชพูล ความก้าวหน้าครั้งสำคัญคือการตีพิมพ์เครื่องขยายเสียงวิลเลียมสัน โดย DTN Williamson ในWireless World ในปี 1947 ^{[ 2 ]}การออกแบบนี้ใช้หลอดเทโทรดแบบลำแสงที่เชื่อมต่อแบบไตรโอดในพุชพูล หม้อแปลงเอาต์พุตแบบบรอดแบนด์ และการป้อนกลับเชิงลบโดยรวมจำนวนมาก ซึ่งกำหนดเป้าหมายประสิทธิภาพ เช่น ความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกทั้งหมดประมาณ 0.1% ที่เอาต์พุตที่กำหนด^{[ 2 ]}

การนำระบบพุชพูลมาใช้อย่างแพร่หลายทำให้สามารถใช้หม้อแปลงขนาดเล็กกว่า (และราคาถูกกว่า) ได้^{[ 3 ]}รวมกับกำลังไฟที่มากขึ้น (โดยทั่วไป 10 ถึง 20 วัตต์) เพื่อรับมือกับค่าสูงสุด อุตสาหกรรม เครื่องเสียงคุณภาพสูงจึงถือกำเนิดขึ้น

ในสหรัฐอเมริกา Frank H. McIntosh และ Gordon J. Gow ได้แนะนำวงจรเอาต์พุตแบบ “unity-coupled” ในปี 1949 ^{[ 4 ]}ในการจัดเรียงนี้ ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเอาต์พุตถูกแบ่งออกเพื่อให้ครึ่งหนึ่งของอิมพีแดนซ์โหลดปรากฏในวงจรเพลตของวาล์วเอาต์พุตและอีกครึ่งหนึ่งในวงจรแคโทด หม้อแปลงถูกพัน แบบ ไบฟิลาและกริดสกรีนได้รับแรงดันไฟฟ้าทันทีจากขดลวดเพลตเสริม^{[ 4 ]}คำอธิบายร่วมสมัยระบุว่าวาล์วเอาต์พุตจึงทำงานบางส่วนเป็นตัวตามแคโทด ทำให้เกิดการป้อนกลับผกผันเฉพาะที่ภายในวงจรเอาต์พุต^{[ 5 ]}มีรายงานว่าการจัดเรียงนี้ช่วยลดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตและการบิดเบือนรอยบากความถี่สูงที่เกี่ยวข้องกับความเหนี่ยวนำรั่วไหลในวงจรพุชพูลคลาส AB₁ แบบดั้งเดิม^{[ 4 ]}

คำอธิบายและการเปิดเผยสิทธิบัตรในภายหลังได้ขยายแนวคิดการเชื่อมต่อแบบเอกภาพ^{[ 6 ]}ในขณะที่หม้อแปลงแบบไบฟิลาช่วยรักษาความสมมาตรของกระแสสลับระหว่างขดลวดเพลตและแคโทด แต่ก็จำกัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงในการทำงานของเพลตและสกรีนให้ใกล้เคียงกัน การใช้งานทางเลือกอื่นใช้หม้อแปลงแบบไตรฟิลาซึ่งรวมถึงขดลวดสกรีนที่เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาแยกต่างหาก ซึ่งช่วยรักษาคุณลักษณะกระแสสลับของการจัดเรียงโหลดแบบกระจายในขณะที่อนุญาตให้จ่ายไฟสกรีนกระแสตรงได้อย่างอิสระ^{[ 5 ]}

การพัฒนาที่มีอิทธิพลอีกอย่างหนึ่งคือ การทำงานแบบ อัลตร้าลิเนียร์ซึ่งกริดหน้าจอของบีมเทโทรดเชื่อมต่อกับแท็ปบนขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเอาต์พุต แม้ว่าจะได้รับการจดสิทธิบัตรก่อนหน้านี้โดย Alan D. Blumlein ^{[ 7 ]} แต่ การกำหนดค่านี้ได้รับความนิยมในสหรัฐอเมริกาโดยDavid Haflerและ Herbert I. Keroes ตั้งแต่ปี 1951 ^{[ 8 ]}ในการจัดเรียงนี้ การเชื่อมต่อหน้าจอจะนำแรงดันไฟฟ้าเพลตส่วนหนึ่งที่ควบคุมได้เข้าสู่วงจรหน้าจอ และถูกอธิบายว่าเป็นรูปแบบของการป้อนกลับที่ใช้ภายในขั้นเอาต์พุต^{[ 9 ]}การทำงานแบบอัลตร้าลิเนียร์ให้คุณลักษณะที่อยู่ระหว่างการเชื่อมต่อแบบไตรโอดและเพนโทด โดยผสมผสานความเป็นเส้นตรงที่ดีขึ้นและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตที่ลดลงเข้ากับประสิทธิภาพที่สูงกว่าการทำงานแบบเชื่อมต่อไตรโอด^{[ 8 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1950 อุปกรณ์ไฮไฟได้ขยายตัวอย่างรวดเร็วเกินกว่าผู้ผลิตเฉพาะทาง เนื่องจากตลาดผู้บริโภคที่กว้างขึ้นสำหรับระบบไฮไฟภายในบ้านได้เกิดขึ้น^{[ 10 ]}รูปแบบต่างๆ ของ Williamson, Ultra-Linear และโครงสร้างแบบกระจายโหลดกลายเป็นเรื่องปกติในเครื่องขยายเสียงไฮไฟภายในบ้าน Dynaco ST-70 ซึ่งเปิดตัวในปี 1959 โดยใช้ภาคเอาต์พุตแบบ Ultra-Linear กลายเป็นหนึ่งในเครื่องขยายเสียงไฮไฟแบบหลอดที่ผลิตกันอย่างแพร่หลายที่สุด^{[ 11 ]}

เทคโนโลยีการขยายเสียงด้วยหลอดสุญญากาศเฟื่องฟูถึงขีดสุดในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 โดยมีการพัฒนาอุปกรณ์และวงจรอย่างสูง นับตั้งแต่นั้นมามีการปรับปรุงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

หลอดเพาเวอร์รุ่นสุดท้าย ซึ่งมีตัวอย่างเช่นKT66 , EL34และKT88ถือเป็นสุดยอดเทคโนโลยีและคุณภาพการผลิตแอมป์หลอดที่ผลิตนับตั้งแต่นั้นมามักใช้หลอดเหล่านี้ ซึ่งยังคงผลิตอย่างต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน (ยกเว้น KT66) กำลังขับโดยทั่วไปอยู่ที่ 20 วัตต์ ในบางกรณีอาจสูงถึง 35 วัตต์

หลอดสุญญากาศขนาดเล็กส่วนใหญ่เปลี่ยนจากหลอดฐานอ็อกทัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลอดเสียงที่นิยมใช้คือ ตระกูล 6SN7ไปเป็นหลอดฐานโนวัลขนาดเล็กกว่าและราคาถูกกว่า เช่น ECC81 , ECC82 , ECC83 (ในสหราชอาณาจักร ในสหรัฐอเมริกาเรียกว่า 12AX7, 12AT7 เป็นต้น) ส่วนหลอดเพนโทดฐานโนวัลกำลังต่ำEL84ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องขยายเสียงอัลตร้าลิเนียร์ขนาด 10 วัตต์ราคาไม่แพง ซึ่งยังคงให้คุณภาพเสียงสูง

ผู้ผลิตหลอดสุญญากาศเชิงพาณิชย์ได้พัฒนารูปแบบต่างๆ โดยอิงจากผลิตภัณฑ์ของตนเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วงจร Mullard 5-10วงจรนี้และวงจร Williamson ได้รับการนำไปใช้และเลียนแบบอย่างกว้างขวาง โดยมีการให้เครดิตแก่ผู้คิดค้นดั้งเดิมหรือไม่ก็ตาม

วิทยุและเครื่องขยายเสียงแบบใช้หลอดสุญญากาศถูกนำมาใช้ในรถยนต์จนกระทั่งถูกแทนที่ด้วย วิทยุ แบบใช้ทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์มีข้อได้เปรียบที่สำคัญคือสามารถทำงานได้ด้วยแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่รถยนต์ วิทยุรุ่นแรกๆ ต้องใช้หน่วยจ่ายไฟเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ให้มีค่าสูงพอสำหรับหลอดสุญญากาศ วิทยุรุ่นหลังๆ ใช้หลอดสุญญากาศพิเศษที่ออกแบบมาให้ทำงานได้โดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์^{[ 12 ]} วิทยุรุ่นหลังๆ เหล่านี้เป็นการออกแบบแบบไฮบริดซึ่งใช้ทรานซิสเตอร์เฉพาะสำหรับขั้นตอนเอาต์พุตเสียงเท่านั้น เนื่องจากหลอดขยายกำลัง 12 โวลต์นั้นไม่เหมาะสม สำหรับการใช้งานนี้และการใช้งานอื่นๆ ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กกว่า ราคาถูกกว่า ทนทานกว่า ใช้พลังงานน้อยกว่า ทำงานได้เย็นกว่า และไม่จำเป็นต้องอุ่นเครื่อง

ผู้ที่ชื่นชอบเครื่องเสียงบางกลุ่มยังคงนิยมใช้ "แอมป์หลอด" ดังนั้นจึงยังมีเครื่องเสียงรถยนต์แบบใช้หลอดผลิตอยู่บ้าง ผู้ผลิตได้แก่ Milbert Amplifiers, Blade, Manley และ Sear Sound บางรุ่นเป็นแบบไฮบริดที่ใช้ทั้งทรานซิสเตอร์และหลอด

เนื่องจากประสิทธิภาพทางเทคนิคที่ย่ำแย่ของเครื่องเล่นแผ่นเสียงรุ่นแรกๆ การขาดระบบปรับสมดุลเสียงที่เป็นมาตรฐาน ส่วนประกอบและอุปกรณ์เสริมที่ด้อยคุณภาพ (รวมถึงลำโพง) ทำให้ปรีแอมป์ในอดีตมักมีวงจรปรับสมดุล เสียง วงจรปรับโทน เสียง และวงจรกรองสัญญาณที่ ครอบคลุมและยืดหยุ่นมาก ซึ่งออกแบบมาเพื่อปรับการตอบสนองความถี่ของแอมป์ และส่งผลต่อเสียงที่ระบบสร้างขึ้น

ปรีแอมป์หลอดใช้หลอดไตรโอดหรือหลอดเพนโทดเสียงรบกวนต่ำ ( EF86 ) เสียงฮัมจากไส้หลอดเป็นปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ในวงจรหลอดระดับต่ำ แอมป์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ไฟจากแหล่งจ่ายไฟหลัก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องลดต้นทุนในแอมป์หลอดราคาแพง ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟสำหรับไส้หลอดจึงมักถูกแปลงเป็นกระแสตรงหรือแม้แต่ควบคุมเพื่อลดเสียงฮัมให้น้อยที่สุด

ปรีแอมป์หลอดที่เป็นตัวแทนจากยุค 1950 คือปรีแอมป์ซีรีส์ 'varislope' ของ Leak ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นหลายอย่าง เช่น ตัวกรองเสียงรบกวนแบบปรับได้ ตัวกรองรอยขีดข่วนแบบปรับได้พร้อมความลาดชันและความถี่มุมที่เลือกได้ ตัวควบคุมเสียงแหลมและเสียงเบสที่ปรับได้อย่างต่อเนื่อง และตัวเลือกการปรับสมดุลเสียงแผ่นเสียง 4 แบบ (RIAA, ortho, RCA, 78)

แอมพลิฟายเออร์จากช่วงเวลานี้และก่อนหน้านั้น มักมีเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งในปัจจุบันยังคงถูกเรียกกันอย่างแพร่หลายว่า "เสียงหลอดสุญญากาศ" และ "เสียงอบอุ่น" โทนเสียงนี้ไม่ได้เกิดจากการใช้หลอดสุญญากาศแทนทรานซิสเตอร์โดยตรง แต่เป็นเพียงเสียงที่เดิมทีเชื่อมโยงกับแอมพลิฟายเออร์ที่สร้างโดยใช้หลอดสุญญากาศ เนื่องจากเป็นสิ่งที่หาได้ในเวลานั้น ต้นกำเนิดของเสียงเฉพาะนั้นส่วนหนึ่งเกิดจาก:

• การออกแบบวงจรทั่วไปในสมัยนั้น (คลาส A หรือ AB1) ผสมผสานกับ
  • วงจรอย่างง่ายที่มีการป้อนกลับค่อนข้างน้อย ทำให้เกิดความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกต่ำเป็นหลัก (การป้อนกลับที่สามารถนำมาใช้ได้นั้นถูกจำกัดด้วยการเปลี่ยนแปลงเฟสในหม้อแปลงเอาต์พุต)
  • วงจรเอาต์พุตที่มีค่าแดมปิ้งแฟคเตอร์ต่ำ (High Z out)
  • การใช้ฟีดแบ็กปริมาณมากในวงจรเซมิคอนดักเตอร์แบบไร้หม้อแปลงสัญญาณ ส่งผลให้เกิดการบิดเบือนที่มีขนาดเล็ก แต่มีสัดส่วนของฮาร์โมนิกสูงมากกว่าในวงจรหลอดสุญญากาศ

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์วาล์วที่ไม่ได้ออกแบบตามมาตรฐานความแม่นยำสูง:

• แอมป์กีตาร์เฉพาะทางจะมีช่วงการตอบสนองความถี่และการบิดเบือนเสียงที่เหมาะสมกับวัตถุประสงค์การใช้งาน
• แหล่งจ่ายไฟที่มีขนาดเล็กเกินไปและไม่มีการควบคุมในเครื่องขยายเสียง ซึ่งกำลังไฟที่ดึงมาใช้จะแปรผันอย่างมากตามกำลังไฟขาออกในทันที (คลาส A ไม่ได้รับผลกระทบ คลาส AB1, AB2, B ได้รับผลกระทบมากขึ้นเรื่อยๆ)
• หม้อแปลงเอาต์พุตคุณภาพต่ำในอุปกรณ์ราคาประหยัด