صمامات القدرة الثلاثية في المضخمات أحادية الطرف: 45 و2A3 و300B و845 و211

يحدد صمام الخرج جانبًا كبيرًا من شخصية المضخم أحادي الطرف (Single-Ended)، ويحدد مقدار القدرة المتاحة لك. يقارن هذا الدليل بين صمامات القدرة الثلاثية المستخدمة في تصاميم الصمام الثلاثي أحادي الطرف (SET)، من صمام 45 بقدرة 2 W إلى GM-70 بقدرة 25 W، ويصف كيف يُسمع كل منها عادة، ويبين كيف توائم قدرة المضخم مع حساسية مكبر الصوت.

لماذا الصمامات الثلاثية مباشرة التسخين في المضخمات أحادية الطرف؟

في المرحلة أحادية الطرف يضخم صمام واحد (أو عدة صمامات على التوازي) شكل الموجة كاملًا، في الفئة A. والتشوه الذي ينتجه في معظمه من الرتب الدنيا، تغلب عليه التوافقية الثانية، ويتغير تدريجيًا مع ارتفاع المستوى. والصمام الثلاثي ذو مقاومة داخلية منخفضة مقارنة بالصمام الخماسي، لذا يحتاج إلى قدر قليل من التغذية الراجعة السالبة أو لا يحتاج إليها أصلًا كي يتحكم في مكبر الصوت. وفي الصمام الثلاثي مباشر التسخين يكون الفتيل نفسه هو المهبط، ما يُبقي الصمام بسيطًا.

والثمن هو الكفاءة. فالمرحلة أحادية الطرف تحوّل معظم قدرة التغذية إلى حرارة، ويجب أن يحمل محول الخرج فيها تيار السكون كاملًا دون أن يتشبع، ما يجعله كبيرًا وثقيلًا قياسًا بالقدرة التي يقدمها. ويتناول مقالنا عن طريقة عمل المضخمات الصمامية أساسيات التصميم أحادي الطرف وتصميم دفع-سحب (Push-Pull).

مقارنة صمامات القدرة الثلاثية

تتوقف القدرة المعتادة على نقطة التشغيل وجهد التغذية ومحول الخرج، لذا تعامل مع العمود الثالث بوصفه نطاقًا يُلاحظ عبر تصاميم كثيرة. ويفترض عمود الحساسية غرفة متوسطة مساحتها من 20 إلى 30 m² ومستويات استماع عادية إلى حيوية؛ ويرد شرح الحساب لاحقًا.

الصمامات الثلاثية الصغيرة: 45 و2A3 و300B

صمام 45

صمام ثلاثي من حقبة أجهزة الاستقبال اللاسلكي، بفتيل 2.5 V، وهو الأقل قدرة بين الأنواع الكلاسيكية. ويوصف عادة بأنه شفاف وسريع وحميم. وفي Solaria يقدم 2 W لكل قناة، بضبط سمعي يهدف إلى نغمة كثيفة ومشبعة، مع ترددات متوسطة غنية الملمس وجهير أسرع وأقوى وقعًا من جهير 300B.

صمام 2A3

ظهر في مطلع الثلاثينيات، بنسخة أحادية المصعد وأخرى مزدوجة المصعد، وبفتيل 2.5 V. وتتفاوت أوصافه أكثر من أي نوع آخر: فبعض المستمعين يسمعونه واضح النطق ونحيلًا، وآخرون يسمعونه كثيفًا وممتلئًا، وهذا يقول عن الدوائر المحيطة به بقدر ما يقول عن الصمام نفسه. وفي Eurybia يقدم 2 W لكل قناة، بضبط سمعي يهدف إلى الثقل النغمي: جهير ممتلئ وترددات متوسطة ثقيلة ومشبعة.

صمام 300B

صممته Western Electric عام 1938، بفتيل 5 V. وهو المرجع في معظم المقارنات، ويوصف عادة بأنه دافئ وعذب وسخي في الترددات المتوسطة. وفي Atlas يقدم 5 W لكل قناة.

صمام 300B أم 2A3؟

هذه هي المقارنة التي يسأل عنها الباحثون أكثر من غيرها. فصمام 300B يقدم نحو ضعف قدرة 2A3، ما يوسع خيارات مكبرات الصوت. أما من حيث الصوت، فكثيرًا ما يوصف 2A3 بأنه أكثر مباشرة، و300B بأنه أغنى وأكثر تسامحًا. وفي الواقع العملي، كثيرًا ما يُحدث محول الخرج ومرحلة القيادة ومزود القدرة فرقًا أكبر من نوع الصمام، لذا قارن بين مضخمات كاملة لا بين صمامات منفردة.

الصمامات الثلاثية الإرسالية: 3C24 و811 و211 و845 و805 وGM-70

صمام 3C24

صمام ثلاثي إرسالي صغير بمصعد من التنتالوم وفتيل من التنغستن المطلي بالثوريوم، ويُعرف أيضًا باسم 24G. ويشغّل Tantal زوجًا منه في الفئة A بقدرة 3 W لكل قناة، ويضيف مخرجًا لسماعات الرأس الكهروستاتيكية؛ وضبطه السمعي يهدف إلى جرس صوتي حقيقي في الأصوات البشرية وتموضع دقيق في المكان.

صماما 811 وG-811

صمام ثلاثي إرسالي عالي الكسب صُمم للعمل في الفئة B دون انحياز. وفي المضخم أحادي الطرف يُقاد إلى جهد شبكة موجب (الفئة A2)، لذا يجب أن تكون مرحلة القيادة قادرة على توفير تيار الشبكة. أما G-811 فهو نظيره. ويستخدم Helios MkII زوجًا منه مع صمام قيادة 6P3S ليقدم 15 W لكل قناة. ويختلف G-811 وصمام RCA 811 الأصلي عن المشتقات الحديثة منخفضة الكلفة مثل SV811-10.

صمامات 845 و211 و805

هي الصمامات الثلاثية الإرسالية الكبيرة، بفتائل من التنغستن المطلي بالثوريوم بجهد 10 V وجهود تغذية للمصعد تقارب 1,000 V. ولصمام 845 معامل تضخيم منخفض، فيحتاج إلى جهد قيادة كبير جدًا؛ ولصمام 211 معامل أعلى ويسهل قيادته؛ أما 805 فصمام عالي الكسب يعمل بقيادة شبكة موجبة، ما يمنحه أكبر قدرة بين الثلاثة.

صمام 845 أم 211؟

كلاهما شائع في مضخمات SET بقدرة من 15 إلى 20 W. ويوصف 845 عادة بأنه أكثر امتلاءً وثقلًا في الجهير والترددات المتوسطة الدنيا، و211 بأنه أكثر انفتاحًا وامتدادًا في الترددات العالية. أما Endymion فمبني ليعمل بأي من الثلاثة: 845 بقدرة 20 W، أو 211 بقدرة 15 W، أو 805 بقدرة 25 W لكل قناة، بأداء خطي وشفاف لا بتلوين عتيق الطابع.

صمام GM-70

صمام ثلاثي إرسالي بفتيل 20 V ومصعد كبير، يعمل بجهد يقارب 1,000 V أو أكثر. ويقدم في المضخم أحادي الطرف من 20 إلى 25 W. ويوصف عادة بأنه ديناميكي ومتحكم، برحابة الصمامات الثلاثية الكبيرة؛ ومقارنة بصمام 845 كثيرًا ما يذكر المالكون جهيرًا أكثر تماسكًا. ويُبنى Ether على صمامات الإرسال صمام ثلاثي GM-70 / صمام خماسي GK-71، بزوج منها في الفئة A الخالصة بقدرة 25 W لكل قناة، مع مزود قدرة خارجي يزن نحو 100 kg؛ ويتناول دليلنا عن صمامات الإرسال في المضخمات أحادية الطرف صمامات GM-70 و813 و811 بتفصيل أكبر.

صمام خماسي في عائلة الصمامات الثلاثية: 4E27

لا تستخدم كل المضخمات أحادية الطرف صمامًا ثلاثيًا. فصمام 4E27 صمام خماسي إرسالي، والصمام الخماسي يقدم قدرة أكبر من التغذية نفسها. ويستخدم Tantal Senior صمامات 4E27 من الإنتاج القديم بمصاعد من التنتالوم ليقدم 30 W لكل قناة في الفئة A، بلا تغذية راجعة سالبة، مع تحكم في مستوى الصوت بالمحول. والتقويم في مزودات القدرة لدينا صمامي أيضًا: 6D22S، وهو صمام ثنائي يُستخدم كينوترونًا لنغمة أدكن، أو 5C3S لنغمة أكثر إشراقًا.

ما مقدار القدرة التي تحتاج إليها؟ حساسية مكبر الصوت وقدرة SET

حساسية مكبر الصوت هي مستوى الصوت المقيس على بعد 1 m عند دخل قدره 1 W. وكل مضاعفة للقدرة لا تضيف سوى 3 dB: فـ 2 W تضيف 3 dB، و4 W تضيف 6 dB، و8 W تضيف 9 dB، و16 W تضيف 12 dB، و25 W تضيف نحو 14 dB. لذا يستطيع مكبر صوت بحساسية 100 dB موصول بمضخم 2 W أن يبلغ نحو 103 dB على بعد 1 m، بينما يتوقف مكبر صوت بحساسية 88 dB على المضخم نفسه عند نحو 91 dB.

على مسافة استماع معتادة تبلغ نحو 3 m، ينخفض المستوى في الغرفة بعدة dB، بحسب الغرفة. وقد تبلغ ذروات الموسيقى الأوركسترالية وموسيقى الروك عند مقعد الاستماع 100 dB وأكثر، والمضخم أحادي الطرف الذي يُدفع إلى ما بعد قدرته الاسمية يتشوه تدريجيًا بدلًا من أن يُقص بحدة، لكن على نحو مسموع. ومن هنا تأتي القاعدة التقريبية في الجدول.

هل تكفي قدرة 2 W؟

مع مكبرات صوت بحساسية 98 dB فأكثر في غرفة متوسطة، نعم في الغالب. ومع مكبرات صوت بحساسية نحو 90 dB، لا: إذ ينفد الهامش الديناميكي للمضخم عند أول مقطع صاخب.

أي مكبرات الصوت تصعّب مهمة مضخم SET؟

• الحساسية المنخفضة. دون نحو 88 dB، حتى مضخم أحادي الطرف بقدرة 25 W لا يملك إلا هامشًا ديناميكيًا ضئيلًا.
• المعاوقة المنخفضة أو شديدة التقلب. معاوقة خرج مضخم SET مرتفعة نسبيًا، لذا تتبع استجابته الترددية منحنى معاوقة مكبر الصوت. والمنحنيات المستوية عند 8 Ω أو أكثر هي أسهل الأحمال؛ وتساعد مآخذ محول الخرج لـ 4 Ω أو 16 Ω على مواءمة الحمل.
• مقسمات الترددات السلبية المعقدة. المرشحات الحادة متعددة المسارات تستهلك القدرة وتُحدث انخفاضات في المعاوقة.
• الألواح الكهروستاتيكية. تنخفض معاوقتها نحو الترددات العالية؛ فطرازانا الكهروستاتيكيان ينخفضان إلى نحو 1 Ω عند 20 kHz، ولهذا توجد منها نسخ نشطة.

نقاط عملية: الجهد العالي والحرارة والوزن

تعمل الصمامات الثلاثية الإرسالية بجهود مصعد تقارب 1,000 V، وتبقى هذه الجهود مخزنة في مكثفات الترشيح بعد إيقاف التشغيل. لذا فالصيانة من شأن فني مؤهل. وكل هذه المضخمات تولّد حرارة فعلية: فاترك لها هواءً طلقًا فوق الهيكل وحوله، ولا تضعها في رفوف مغلقة، وفي المناخات الحارة ضعها في غرفة مكيفة. وتوقع أن تحتاج صمامات الخرج إلى الاستبدال بعد بضع سنوات؛ ويمكن طلب زوج متطابق احتياطي مع كل مضخم. وخطط للوزن أيضًا: فمضخم Ether مع مزود قدرته يزن نحو 130 kg إجمالًا.

أي أجهزة Demograf Audio يناسبك

• مكبرات صوت بحساسية 98 dB فأكثر، مثل مكبر الصوت Orpheus الثلاثي المسار لدينا بحساسية 103 dB: Solaria أو Eurybia، وTantal ابتداءً من نحو 96 dB.
• مكبرات صوت بحساسية من 93 إلى 97 dB تقريبًا، مثل Cassandra MkII بحساسية 95 dB: Atlas، أو Helios MkII لهامش ديناميكي أكبر.
• مكبرات صوت بحساسية من 90 إلى 93 dB تقريبًا: Helios MkII.
• مكبرات صوت ابتداءً من نحو 88 dB، أو الغرف الكبيرة: Endymion أو Ether أو Tantal Senior.

صُمم معظم مكبرات الصوت لدينا مع وضع هذه المضخمات في الحسبان. ويصنع Dmitriy Gubchenko كل مضخم؛ وكل مضخم متاح أيضًا بنسخة دفع-سحب بضعف القدرة، باستثناء Tantal Senior. أخبرنا بمكبرات الصوت لديك ومساحة غرفتك، وسنقترح الصمام المناسب.