مضخم تمهيدي سلبي أم نشط: التحكم في مستوى الصوت بالمحول والمخففات بالمقاومات ومراحل الخط الصمامية

تحتاج كل منظومة صوتية إلى وسيلة لاختيار المصدر وضبط مستوى الصوت. وما إذا كانت هذه المهمة تُسند إلى مخفف سلبي (Passive) أو إلى مضخم تمهيدي نشط له كسبه ومزود قدرته الخاص، فتلك من أقدم المسائل الخلافية في عالم الصوت عالي الدقة (Hi-Fi). يشرح هذا الدليل كيف تعمل أدوات التحكم السلبية في مستوى الصوت بالمقاومات وبالمحولات، ومراحل الخط النشطة الصمامية والترانزستورية، وكيف يحدد الكسب والمعاوقة النهج الذي يناسب منظومتك، ولماذا يُعد مضخم الفونو مسألة منفصلة.

ما وظيفة المضخم التمهيدي؟

يقع المضخم التمهيدي بين المصادر ومضخم القدرة. ومهمتاه الأساسيتان اختيار المصدر وضبط المستوى. ويمكن للمضخم التمهيدي النشط أيضًا أن يضيف كسبًا، وتستطيع مرحلة الخرج فيه قيادة كابلات توصيل طويلة ومضخمات ذات معاوقة دخل منخفضة.

النقطة الحاسمة هي المستوى. فمشغل الأقراص المدمجة أو المحول الرقمي التناظري (DAC) يقدم عادة نحو 2 V عند المستوى الكامل، وكثير من مضخمات القدرة يبلغ قدرته الكاملة بدخل يقارب 1 V أو أقل. لذا ففي معظم المنظومات الرقمية يتعين على المضخم التمهيدي أن يخفض المستوى لا أن يرفعه. ولهذا السبب ينجح المضخم التمهيدي السلبي، الذي لا يستطيع إلا التخفيف، في منظومات كثيرة.

كيف يعمل المضخم التمهيدي السلبي؟

لا يضم المضخم التمهيدي السلبي مرحلة كسب، وفي أبسط صوره لا يحتاج إلى مزود قدرة. ويتكون من محدد للمداخل ومخفف من أحد نوعين.

المخففات بالمقاومات

المقاومة المتغيرة (Potentiometer) أو المخفف المتدرج مقسم جهد: يسقط جزء من الإشارة على مقاومة ويُمرر الباقي. وهو بسيط وزهيد الكلفة، لكن معاوقاته تتغير مع موضع الضبط. فالمصدر يرى حملًا يتراوح بين المقاومة الكاملة للمخفف (عند خفض الصوت بالكامل) وتلك المقاومة موصولة على التوازي مع معاوقة دخل المضخم (عند المستوى الكامل). أما المضخم فيرى معاوقة خرج ترتفع من قرابة الصفر عند المستوى الكامل إلى ذروة تساوي ربع قيمة المقاومة المتغيرة قرب منتصف مسارها، أي عند تخفيض قدره 6 dB تقريبًا. وعليه فإن مقاومة متغيرة قيمتها 100 kΩ قد تقدم ما يصل إلى 25 kΩ لكابل التوصيل والمضخم، وهي قيمة مرتفعة بما يكفي لتتفاعل مع سعة الكابل. ويسلك المخفف المتدرج السلوك نفسه، مع تطابق أفضل بين القناتين.

التحكم في مستوى الصوت بالمحول والمحول الذاتي (TVC)

يضبط التحكم في مستوى الصوت بالمحول (TVC) المستوى باختيار مآخذ على ملف المحول بواسطة مفتاح متدرج. فالمحول الحقيقي له ملف ابتدائي وملف ثانوي منفصلان، أما المحول الذاتي (Autoformer) فيستخدم ملفًا واحدًا ذا مآخذ. ويُطلق على كليهما عادة اسم TVC. والفرق الجوهري عن المقاومة أن المحول يحوّل المعاوقة كما يحوّل الجهد، بمربع نسبة عدد اللفات. فعند تخفيض قدره 12 dB تكون نسبة الجهد أربعة إلى واحد، فيرى المضخم معاوقة خرج المصدر مقسومة على 16، بينما يرى المصدر معاوقة دخل المضخم مضروبة في 16. ومع خفض مستوى الصوت تنخفض معاوقة الخرج ويخف الحمل على المصدر، وهذا عكس ما يحدث مع المقاومة المتغيرة.

أما المقايضات فتكمن في المحول نفسه. فعرض نطاقه، وسلوكه عند المستويات العالية في الجهير، ومقاومة ملفاته، وتدريعه، كلها أمور مهمة. كما أنه لا يضيف كسبًا، وعدد درجاته ثابت، ويحتاج إلى مصدر ذي معاوقة خرج منخفضة بقدر معقول، لأن محاثة المحول نفسها تحمّل المصدر عند الترددات المنخفضة.

التحكم بالمحول أم المقاومة المتغيرة؟

• معاوقة الخرج. ترتفع في المقاومة المتغيرة نحو منتصف مسارها، وتنخفض في TVC كلما خُفض مستوى الصوت.
• الحمل على المصدر. تحمّل المقاومة المتغيرة المصدر بقيمتها في كل المواضع، أما TVC فيقدم حملًا أخف عند المستويات المنخفضة.
• توازن القناتين. قد لا تتطابق القناتان في المقاومة المتغيرة قرب أسفل مسارها، أما المخففات المتدرجة وTVC فتُطابق درجة بدرجة.

ويذكر المالكون الذين ينتقلون من مضخم تمهيدي سلبي بالمقاومات إلى TVC عادة ديناميكية وجهيرًا أكثر امتلاءً عند المستويات المنخفضة، وتفسر علاقات المعاوقة المذكورة أعلاه جزءًا من ذلك.

المضخمات التمهيدية النشطة: مراحل الخط الصمامية والترانزستورية

يضيف المضخم التمهيدي النشط، أو مرحلة الخط (Line Stage)، تضخيمًا ومرحلة عزل للخرج (Buffer) بعد أداة التحكم في مستوى الصوت. ومعاوقة خرجه المنخفضة تقود الكابلات الطويلة والمضخمات ذات معاوقة الدخل المنخفضة دون فقدان في الجهير أو الترددات العالية، ويساعد كسبه المصادر ذات مستوى الخرج المنخفض. ويمكن لمرحلة الخط الترانزستورية أن تكون هادئة جدًا ومحايدة. أما مرحلة الخط الصمامية فتضفي طابعًا يوصف عادة بأنه أكثر امتلاءً وتجسيمًا.

والثمن أن كل مرحلة نشطة تضيف ضوضاءها وتشوهها ولونها الخاص. وإذا كان لدى المنظومة كسب يزيد على حاجتها، فإن المضخم التمهيدي النشط يضيف المزيد، فتعمل أداة التحكم في مستوى الصوت قرب أسفل مسارها، حيث تصبح الضوضاء مسموعة أكثر ويضعف تتبع القناتين في المقاومات المتغيرة.

بنية الكسب: كم من الكسب تحتاج منظومتك؟

بنية الكسب هي سلسلة الكسب والمستويات من المصدر حتى مكبر الصوت. ابدأ بثلاثة أرقام: مستوى خرج المصدر، وحساسية دخل المضخم (جهد الدخل الذي يعطي القدرة الكاملة)، وحساسية مكبر الصوت.

• محول DAC بخرج 2 V يغذي مضخمًا يبلغ قدرته الكاملة عند 1 V لديه أصلًا نحو 6 dB زيادة على حاجته. والمضخم التمهيدي السلبي يكفي هنا.
• مع مكبرات صوت حساسيتها 95 dB فأكثر، يستهلك الاستماع العادي أقل من 1 W، ما يقوي حجة المضخم السلبي.
• مصدر بخرج 0.5 V يغذي مضخمًا يحتاج إلى 1.5 V لبلوغ قدرته الكاملة ينقصه نحو 10 dB. وهو يحتاج إلى مرحلة نشطة، أو إلى مصدر بخرج أعلى.

ومن علامات الكسب الزائد سماع الهسهسة، وأداة تحكم في مستوى الصوت لا تتجاوز موضع الساعة التاسعة، وضعف التوازن بين القناتين عند المستويات المنخفضة.

المعاوقة: المصدر والكابل والمضخم

تقول قاعدة تقريبية راسخة إن معاوقة الدخل ينبغي أن تبلغ عشرة أضعاف معاوقة الخرج التي تقودها على الأقل. ومع المضخم التمهيدي السلبي، تكون معاوقة الخرج التي يراها المضخم هي معاوقة خرج المصدر مضافًا إليها ما يضيفه المخفف، وهذا هو الرقم الذي ينبغي التحقق منه.

وتكتمل الصورة بسعة الكابل. إذ تبلغ سعة كابلات التوصيل عادة من 50 إلى 150 pF تقريبًا لكل متر، وتشكل مع معاوقة الخرج مرشحًا يمرر الترددات المنخفضة. فإذا قادت معاوقة 25 kΩ كابلًا طوله 2 m بسعة 100 pF لكل متر، تبدأ الترددات العالية بالانخفاض عند نحو 32 kHz، وهو قريب بما يكفي من النطاق المسموع ليليّنها قليلًا؛ ومع كابل من النوع نفسه طوله 5 m تنخفض نقطة الانعطاف إلى نحو 13 kHz، وهو أمر مسموع بوضوح. أما مع TVC، أو مع مرحلة نشطة معاوقة خرجها بضع مئات من Ω، فإن الكابلات نفسها تضع نقطة الانعطاف أعلى بكثير من النطاق المسموع.

وتهم معاوقة دخل المضخم أيضًا. فلكثير من المضخمات الصمامية معاوقة دخل من 47 إلى 100 kΩ، وهي حمل سهل؛ أما بعض المضخمات الترانزستورية فمعاوقة دخلها 10 kΩ، ما يحمّل المخفف بالمقاومات والمصدر الصمامي حملًا أثقل بكثير.

متى يناسبك المضخم التمهيدي السلبي، ومتى لا يناسبك؟

وكقاعدة عامة، يعمل المضخم التمهيدي السلبي، ولا سيما TVC، جيدًا مع مصادر تقدم 2 V أو أكثر من معاوقة خرج منخفضة، كمعظم محولات DAC الحديثة، ومع كابلات توصيل قصيرة، ومضخمات معاوقة دخلها عشرات من kΩ، ومكبرات صوت حساسة. ويُستحسن اختيار مرحلة نشطة حين يكون خرج المصدر منخفضًا، أو حين تقف المضخمات بعيدًا عن المصادر (كالمضخمات أحادية القناة الموضوعة بجوار مكبرات الصوت)، أو حين يتعين على مضخم تمهيدي واحد أن يقود عدة مضخمات أو صبووفر على التوازي، أو حين تكون معاوقة دخل المضخم منخفضة.

مضخم الفونو: حاجة منفصلة

ينتج رأس القراءة في مشغل الأسطوانات إشارة أضعف بكثير من مصدر الخط: فرأس القراءة MM (مغناطيس متحرك) يقدم عادة بضعة mV، ورأس القراءة MC (ملف متحرك) غالبًا أعشارًا من mV. كما تُقطع الأسطوانات وفق منحنى RIAA الذي يخفض الجهير ويرفع الترددات العالية، ويجب أن يعكسه التشغيل بنحو 20 dB عند كل طرف من النطاق المسموع قياسًا إلى 1 kHz. ويوفر مضخم الفونو الكسب (عادة من 35 إلى 45 dB لرؤوس MM، ومن 55 إلى 70 dB لرؤوس MC)، ومعادلة RIAA، والحمل الصحيح لرأس القراءة.

ولا يمكن لأي مضخم تمهيدي للخط أن يحل محله: فمضخم الفونو يأتي أولًا، ثم يذهب خرجه بمستوى الخط إلى المضخم التمهيدي أو إلى المضخم المتكامل. ولرؤوس MC يأتي الكسب الإضافي إما من كسب نشط أكبر وإما من محول رفع (SUT) يسبق مرحلة بمستوى MM. ويتناول مقالنا الفينيل إلى الأبد معايرة رأس القراءة وضبط حمله.

التحكم في مستوى الصوت والمضخمات التمهيدية لدى Demograf Audio

يُعد Hector مضخمًا تمهيديًا في نسختين، صمامية وترانزستورية، مبنيًا على تحكم في مستوى الصوت بالمحول على آلية تدرج سويسرية داخل هيكل خشبي، مع محدد مداخل دوار من Elma؛ ولا تحتاج النسخة السلبية فقط إلى أي توصيل بالشبكة الكهربائية. وTVC فيه مستوحى من منظم الصوت السلبي Stevens & Billington TX-103. ويُصنع Hector في صورة TVC سلبي، أو TVC بتبديل بالمرحلات مع تحكم عن بعد، أو مضخم تمهيدي نشط ترانزستوري أو صمامي (بصمامات EL8 أو AL4 أو ML6)، أو جهاز ثنائي الوضع يتنقل بين الوضعين السلبي والنشط.

ويضم مضخم Tantal Senior، مضخمنا أحادي الطرف (Single-Ended) بقدرة 30 W بصمامات 4E27، تحكمًا مدمجًا في مستوى الصوت بالمحول: إذ يُضبط المستوى بمخفف يعتمد على المحول ومركّب على مفتاح متدرج من Elma، والدائرة بلا تغذية راجعة سالبة. لذا يمكن توصيل محول DAC به مباشرة.

أما مضخماتنا الصمامية الأخرى، من Solaria إلى Ether، فتأتي بمقاومة متغيرة من ALPS في الوضع القياسي، مع مخفف متدرج من Demograf Audio خيارًا. ويمكن طلبها أيضًا مع المضخم التمهيدي ذي التدرج السويسري من Demograf Audio، الذي يصفه الكتالوج بأنه مشابه لجهاز Stevens & Billington TX-103، ومع وحدة للتحكم المتغير في الكسب. وتقدم محولاتنا الرقمية التناظرية، Reference Tube DAC وHyperion وPrometheus، خرجًا بجهد 2 V مع 4 V خيارًا، ويمكن تزويدها بتحكم في مستوى الصوت من ALPS أو بالمضخم التمهيدي ذي التدرج السويسري لتقود مضخم قدرة مباشرة.

أما Ulixes فهو مضخم الفونو لدينا لرؤوس القراءة MM أو MC: هيكل واحد ودائرة ترانزستورية في النسخة القياسية. والنسخة الصمامية (صمام خماسي أولًا للكسب وانخفاض الضوضاء، ثم صمام ثلاثي، مع مزود قدرة بتقويم الكينوترون) والصنع بهيكلين ومدخلا MM/MC في جهاز واحد خيارات؛ ويمكن إضافة محول رفع لرؤوس MC.

أي أجهزة Demograf Audio يناسبك

• محول DAC بخرج 2 V فأكثر، وكابل قصير، ومضخم قدرة بلا تحكم في مستوى الصوت: Hector بنسخة TVC السلبية، أو بنسخة TVC ذات التبديل بالمرحلات إن أردت التحكم عن بعد.
• مصادر منخفضة الخرج، أو كابلات طويلة، أو عدة مضخمات: Hector بنسخته النشطة الترانزستورية أو الصمامية، أو بالنسخة ثنائية الوضع لتقارن بين السلبي والنشط في غرفتك.
• مصدر واحد ومضخم واحد: Tantal Senior بتحكمه المدمج بالمحول، أو محول DAC من Demograf Audio مزود بتحكم في مستوى الصوت.
• الفينيل: Ulixes، مع محول رفع لرؤوس MC، موصولًا بـ Hector أو بمضخم متكامل.

يصنع Dmitriy Gubchenko كل جهاز. ويُصنع كل جهاز حسب الطلب، ويُشحن كل من Hector وUlixes مع تقرير القياس الخاص به. ويتناول دليلنا عن صمامات القدرة الثلاثية في المضخمات أحادية الطرف مواءمة المضخم، ويشرح مسرد مصطلحات الصوت عالي الدقة بقية الكلمات المستخدمة هنا. أخبرنا بمصادرك ومضخمك وأطوال كابلاتك، وسنقترح عليك أي المرحلتين، السلبية أم النشطة، تلائم منظومتك.