เครื่องขยายเสียงวาล์วเสมือน
โปรแกรมจำลองเสียงหลอดสุญญากาศ (Virtual Valve Amplifier หรือ VVA) เป็นซอฟต์แวร์อัลกอริทึมที่ออกแบบและจำหน่ายโดยบริษัท Diamond Cut Productions , Inc. สำหรับจำลองเสียงของแอมป์หลอดสุญญากาศ แบบต่างๆ สามารถพบได้ในโปรแกรม DC8 และ Forensics8 ของบริษัทนี้
VVA (Vulnerable Amplifier) สามารถใช้ปรับแต่งเสียงของการบันทึกดิจิทัลได้ โดยเพิ่ม "ความอบอุ่นแบบหลอดสุญญากาศ" หรือ "เสียงเบสที่หนักแน่น" รวมถึงเพิ่มฮาร์โมนิกส์เล็กน้อยเพื่อปรับปรุงการบันทึกเก่าหรือเสียงที่อับทึบ อัลกอริทึมที่อยู่เบื้องหลัง VVA นั้นอิงตามวงจรหลอดสุญญากาศ จริง และคุณสมบัติที่ไม่เป็นเชิงเส้นโดยจำลองทางคณิตศาสตร์ฟังก์ชันการถ่ายโอนสัญญาณขนาดใหญ่ของหลอดสุญญากาศและหม้อแปลงเอาต์พุต ต่างๆ ที่พบในการออกแบบแอมพลิฟายเออร์ ข้อมูลส่วนใหญ่ได้มาจากการวัดอย่างละเอียดบนวงจรแอมพลิฟายเออร์หลอดสุญญากาศจริงภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกันโดยวิศวกร Craig Maier และ Rick Carlson ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 VVA คือการสร้างใหม่ทางคณิตศาสตร์โดยตรงของสัญญาณเดียวกันที่ผ่านแอมพลิฟายเออร์หลอดอิเล็กตรอนจริง อัลกอริทึม VVA สามารถพบได้ในซอฟต์แวร์ Diamond Cut DC8 และ DC Forensics8 นอกจากนี้ยังจำหน่ายเป็นปลั๊กอิน VSTด้วย
พารามิเตอร์การทำงานพื้นฐาน
โดยทั่วไปแล้ว การออกแบบ VVA จะประกอบด้วยพารามิเตอร์จำนวนหนึ่งที่สามารถกำหนดค่าเพื่อเปลี่ยนแปลงลักษณะเสียงและการทำงานของการออกแบบแอมพลิฟายเออร์ได้:
จุดการทำงาน
ในอดีต วิศวกรเรียกจุดการทำงานของหลอดสุญญากาศว่า "จุด Q" หรือจุดไบแอส ซึ่งโดยทั่วไปแล้วผู้ผลิตแอมพลิฟายเออร์จะเป็นผู้กำหนดเงื่อนไขนี้ โดยทั่วไป จุดการทำงานจะกำหนดค่าไบแอสของอุปกรณ์ที่อินพุตสัญญาณเป็นศูนย์ และกำหนดการกระจายของฮาร์โมนิกที่ถูกนำเข้าสู่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ หลอดที่ทำงานด้วยจุดการทำงานที่สูงขึ้นใกล้กับจุดตัดจะให้ "เฮดรูม" มากขึ้น ทำให้สามารถเพิ่มระดับเสียงได้มากขึ้นก่อนที่สัญญาณจะเสื่อมคุณภาพในรูปแบบของ "การแตก" หรือการอิ่มตัว ในทางตรงกันข้าม จุดการทำงานที่ต่ำกว่าจะทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์โมนิกมากขึ้นในเอาต์พุตสุดท้าย อันเป็นผลมาจากการกระจายความไม่เป็นเชิงเส้นที่แตกต่างกันใกล้กับจุดตัด เมื่อเทียบกับการทำงานในส่วนเชิงเส้นของลักษณะเฉพาะแอมพลิฟายเออร์กีตาร์ บางตัว ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างการบิดเบือนประเภทนี้ เนื่องจากเอฟเฟกต์เสียงถือว่าน่าปรารถนา[ 1 ] [ 2 ]
ขับ
นี่เป็นการอธิบายว่าค่าเทียบเท่าทางกายภาพของแอมพลิฟายเออร์หลอดสุญญากาศเสมือนถูกตั้งค่าไว้ที่ระดับความดังเท่าใด อย่างไรก็ตาม ระดับเอาต์พุตของ VVA โดยทั่วไปจะคงที่โดยไม่ขึ้นกับไดรฟ์เนื่องจากอัลกอริธึมการชดเชยอัตราขยายภายใน ไดรฟ์จะเป็นตัวกำหนดปริมาณความผิดเพี้ยนที่สามารถนำเข้าในสัญญาณเอาต์พุตได้ ดังนั้น ไดรฟ์ของ VVA จึงอธิบายถึงระดับการมอดูเลชั่นที่ใช้กับวงจรแอมพลิฟายเออร์หลอดสุญญากาศที่กำหนดโดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดการทำงานที่ตั้งไว้ ยิ่งตั้งค่าระดับไดรฟ์สูงเท่าใด การผลิตฮาร์โมนิกส์ลำดับคู่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นเนื่องจากความไม่เป็นเชิงเส้นแบบไม่สมมาตรของวงจร ส่งผลให้ "เอฟเฟกต์" ของ VVA เพิ่มขึ้นตามไดรฟ์ที่เพิ่มขึ้น[ 1 ] [ 2 ]
ประเภทของหลอดสุญญากาศทั่วไป
ไตรโอด 12AX7/ECC83
นี่คือ ไตรโอดคู่ที่มีค่ามิวสูงซึ่งโดยทั่วไปจะรวมอยู่ในการกำหนดค่าพรีแอมป์เสียงคลาส A แบบ RC coupled และการออกแบบได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อลดความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกให้น้อยที่สุด หลอดสุญญากาศนี้ยังคงเป็นหลอดพรีแอมป์มาตรฐานของอุตสาหกรรม มีช่วงการทำงานเชิงเส้นที่ค่อนข้างราบเรียบตรงกลางช่วงการทำงานแบบไดนามิก ทำให้เกิดความผิดเพี้ยนในระดับที่ค่อนข้างต่ำกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อื่นๆ ที่ระบุไว้ที่นี่ แต่โดยการเลื่อนจุดการทำงานไปยังจุดอิ่มตัวหรือจุดตัดสุดขั้ว อุปกรณ์นี้สามารถสร้างเอฟเฟกต์ "ความอบอุ่นแบบหลอด" ได้มากขึ้น เอฟเฟกต์ VST บางอย่างเลียนแบบหลอดนี้[ 3 ]
ไตรโอด 12AT7/ECC81
หลอดไตรโอดคู่ 12AT7 ที่มีค่ามิวสูงถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในการผสมสัญญาณ RF เป็นหลัก โดยจะถูกนำไปใช้ในวงจร oscillator/mixer และใช้ในการ heterodyne สัญญาณ RF ที่เข้ามากับoscillator ภายในเพื่อสร้างความถี่กลางในเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุ FM ดังนั้นจึงถูกออกแบบมาให้มีความไม่เป็นเชิงเส้นสูงมาก ด้วยเหตุนี้ วงจรที่ใช้ 12AT7 จึงแสดงความไม่เป็นเชิงเส้นในระดับที่สูงขึ้นตลอดช่วงการทำงานแบบไดนามิกทั้งหมด รวมถึงช่วงกลางด้วย ส่งผลให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกอันดับคู่มากขึ้น (ซึ่งไม่พึงประสงค์น้อยกว่าการบิดเบือนอันดับคี่)
ไตรโอด 12AU7/ECC82
หลอด 12AU7 เป็นหลอดไตรโอดคู่ที่มีค่ามิวปานกลาง มักพบในวงจรขับ/อินเวอร์เตอร์เฟสของเพาเวอร์แอมป์แบบพุชพูล และยังส่งผลให้เกิดความไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมากในช่วงกลางของเส้นโค้งการทำงานแบบไดนามิก
เพนโทด 6EJ7
หลอดเพนโทด 6EJ7 และหลอดที่เทียบเท่า มักพบในแอมป์ขยายเสียงไมโครโฟนแบบหลอดสุญญากาศที่มีอัตราขยายสูง ซึ่งต้องการการตัดความถี่ที่คมชัดของหลอดเพนโทด โดยทั่วไปแล้วจะให้เสียง "อบอุ่นแบบหลอด" ที่ไพเราะมาก เมื่อตั้งจุดการทำงานอย่างเหมาะสม อุปกรณ์นี้เหมือนกับหลอดประเภท EF184 ของยุโรป
เพนโทด 6267/EF86
หลอดเพนโทด 6267/EF86 เป็นหลอดสุญญากาศที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในพรีแอมป์ระดับต่ำ ซึ่งต้องการเสียงรบกวนต่ำและไมโครโฟนิกส์ น้อยที่สุด คุณลักษณะการขยายสัญญาณสูงและกราฟการทำงานที่หลากหลายทำให้มีคุณสมบัติในการบิดเบือนฮาร์มอนิกและการบีบอัดสัญญาณที่เป็นประโยชน์
ประเภทของเครื่องขยายเสียงหลอดสุญญากาศทั่วไป
วงจรอาจเป็นแบบ "ซิงเกิลเอนด์" โดยใช้อุปกรณ์เอาต์พุต เพียงตัวเดียว (หรือหลายตัวที่ต่อขนานกัน) หรือแบบ " พุช-พูล " โดยใช้อุปกรณ์คู่ที่จัดเรียงเพื่อหักล้างผลคูณของการบิดเบือนลำดับคู่และลดสนามแม่เหล็กของหม้อแปลงเอาต์พุตไบแอ ส ของแอมพลิฟายเออร์แบบพุช-พูลอาจตั้งค่าให้ทั้งสองด้านนำกระแสตลอดเวลา ( แอมพลิฟายเออร์คลาส A) ให้ด้านใดด้านหนึ่งนำกระแสในแต่ละครั้ง (คลาส B) หรือค่ากลาง (คลาส AB) คลาส A ใช้พลังงานมากกว่าสำหรับเอาต์พุตเท่ากัน (กล่าวคือ ประสิทธิภาพต่ำกว่า) สามารถผลิตกำลังเอาต์พุตได้น้อยกว่าจากอุปกรณ์เดียวกัน และสร้างการบิดเบือนต่ำกว่าคลาส AB และ B
คลาสเอ 2 ขั้นตอน
อุปกรณ์เหล่านี้โดยทั่วไปประกอบด้วยหลอดไตรโอด 12AU7 ที่มีค่ามิวปานกลาง ขับหลอดเพนโทดกำลังสูง 6L6GC หรือหลอดที่คล้ายกันเพียงหลอดเดียว เอฟเฟกต์ของมันมีความโดดเด่นเนื่องจากการรวมกันของความไม่เป็นเชิงเส้นของหลอดไตรโอดที่ทำปฏิกิริยากับความไม่เป็นเชิงเส้นของหลอดเพนโทด โดยทั้งสองอุปกรณ์ทำงานในโหมดคลาสเอ หลอด 6L6GC มีประสิทธิภาพคล้ายกับหลอดอุตสาหกรรม 5881 และหลอดแบบยุโรป KT66
คลาส AB 2 ขั้นตอน
โดยทั่วไปประกอบด้วยตัวกลับเฟส/ตัวขับ 12AU7 ที่ขับหลอดเพนโทดกำลังสูง 6L6GC สองหลอด วงจรพุชพูลแบบสมมาตรจะหักล้างและลดผลคูณการบิดเบือนอันดับคู่เมื่อเทียบกับวงจรแบบซิงเกิลเอนด์ จุดการทำงานถูกกำหนดตายตัวและไม่สามารถปรับได้
2A3 ผลัก-ดึง
เรียกอีกอย่างว่าแอมพลิฟายเออร์แบบ "เรโทร-ไตรโอด" ซึ่งคิดค้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1930 โดยใช้แคโทดที่ให้ความร้อนโดยตรง ทำให้ได้กำลังขับสูง มักใช้ในงานละครและระบบเสียงสาธารณะ แอมพลิฟายเออร์สุญญากาศชนิดนี้มักแสดงลักษณะการถ่ายโอนเอาต์พุตเชิงเส้นมากกว่าแอมพลิฟายเออร์แบบเพนโทดพุชพูล และส่งผลให้ได้เสียงที่สะอาดเป็นเอกลักษณ์ อุปกรณ์เฉพาะที่ใช้ในการสร้างรุ่น 2A3 VVA เป็นแบบ "แผ่นคู่" ซึ่งนำมาจากสต็อกที่ไม่ได้ใช้งานซึ่งผลิตขึ้นสำหรับกองทัพโดย RCA Victor ในปี 1953 การกำหนดค่านี้เป็นที่ชื่นชอบของนักดนตรีแจ๊สหลายคน รวมถึงเลส พอลซึ่งมีรายงานว่าใช้การกำหนดค่าแอมพลิฟายเออร์นี้ในการบันทึกเสียงทั้งหมดที่ทำจากสตูดิโอที่บ้านของเขา[ 4 ]
2A3 ปลายเดี่ยว
นี่คือเครื่องขยายเสียงแบบหลอดสุญญากาศคลาส A ปลายเดี่ยว ที่ใช้หลอดไตรโอดกำลัง 2A3 มีคุณสมบัติเชิงเส้นที่ดีพอสมควร โดยมีค่าความผิดเพี้ยนเป็นเลขคู่เป็นหลัก
เครื่องกระตุ้นหลอดสุญญากาศ
เนื่องจากคุณสมบัติที่ไม่เป็นเชิงเส้นและผลิตภัณฑ์การบิดเบือนของหลอดสุญญากาศและวงจรขยายที่เกี่ยวข้อง จึงมีประโยชน์ในการจำลองวงจรเรียงกระแสหลอดสุญญากาศ (6X4) เพื่อสร้างฮาร์โมนิก ความไม่สมมาตรระหว่างฟังก์ชันการถ่ายโอนที่เป็นบวกและลบจะสร้างความสัมพันธ์ระหว่างระดับของฮาร์โมนิกคู่และคี่ที่ผลิตได้[ 5 ]