Все секреты класса А: плацебо или панацея?

Первый усилитель появился на свет больше ста лет назад, это стало возможным благодаря тому, что американский инженер Ли де Форест изобрел так называемый аудион, а проще говоря — электровакуумный триод. Очевидно, что этот усилитель был однотактным и работал в классе А, то есть один усилительный элемент с углом отсечки в 360° усиливал весь сигнал и никогда не закрывался, ток же покоя всегда был максимальным и превышал отдаваемый в нагрузку. Понятно, что КПД подобного устройства был крайне низок, даже в теории он составлял в лучшем случае 25%, а на практике зачастую не превышал 10%. Проще говоря, чтобы получить 100 Вт выходной мощности — нужно было потратить киловатт, а все остальное уходило в тепло. Естественно, что жить с постоянно работающим утюгом нравится далеко не всем. Тем не менее, с тех самых пор и по настоящее время это скажем так наиболее эффективный с точки зрения сохранения качества способ усиления исходного аналогового аудиосигнала.

После триодов настала очередь тетродов и пентодов, а следом за ними появился двухтактный способ усиления сигнала, когда один из элементов усиливает положительную полуволну сигнала, а другой — отрицательную. Это гораздо более экономичный и эффективный способ, но для него характерен так называемый эффект отсечки, когда сигнал проходит через нулевую точку и одно из плечей заканчивает свою работу, а другое начинает. Когда в середине XX века появились первые транзисторы — разработчики с целью увеличения мощности настраивали транзисторные усилители практически в чистом классе B, что делало эффект отсечки особенно слышимым, что и породило многочисленные рассказы о так называемом транзисторном и ламповом звуке. Чтобы избежать этого, необходимо было задавать не нулевой ток покоя, а хотя бы на уровне нескольких процентов от максимального. Такой вариант получил название АВ, как совмещающий в себе свойства обоих классов. Кстати сказать, класс G, как подвид класса А, делает это разделение на физическом уровне, там две шины питания выходных каскадов и зачастую менее мощная по сути обеспечивает работу усилителя в классе А.

А вот сейчас — следите за руками. Как мы уже говорили выше — однотактный усилитель по определению может функционировать только в классе А, однако двухтактный вариант — вовсе не обязательно должен работать исключительно в классе АВ или даже В, ведь если оба его плеча держать полностью открытыми, а токи покоя максимальными — то это будет двухтактный усилитель в классе А. При этом, такой вариант можно реализовать и на лампах, ведь несмотря на то, что комплементарных пар там нет — суммирование плеч будет происходить в выходном трансформаторе. Более того, усилительными элементами с одним типом проводимости в двухтактном усилителе могут быть и транзисторы. В случае квазикомплементарного выходного каскада повышаются четные гармоники, в первую очередь вторая, что делает аппарат более благозвучным, хоть и менее правдивым. Обычно используются NPN-транзисторы, как более линейные. А если говорить про винтажные модели, то ранее далеко не у всех транзисторов были комплементарные пары, поэтому такая реализация была вынужденной. Встретить такие аппараты можно у Creek, Sugden, Plinius и др.

Соответственно, усилитель класса А может быть реализован на различной элементной базе (ламповой или транзисторной), с различной схемотехникой (однотактной или двухтактной), а также с различной топологией сигнала (небалансной или балансной). Кстати сказать, балансный усилитель, как некоторые ошибочно думают — это не синоним двухтактного усилителя, поскольку он усиливает не полуволны одного сигнала, но сигнал целиком, прямой и инверсный, которые передаются в противофазе с равной амплитудой относительно земли. И если в случае с линейным сигналом таким образом обеспечивается помехозащищенность, то применительно к оконечному усилителю с двумя «горячими» клеммами повышается качество контроля нагрузки, то есть акустических систем, но это уже совсем другая история. Как вариант — усилитель можно сделать по балансной мостовой схеме. Каждое плечо каждого канала представляет собой однотактный усилитель, включенный в противофазе относительно другого плеча, опять же — при таком подходе не требуется использования комплементарных пар биполярных элементов, о чем мы упоминали выше.

Современный оконечный усилитель средней и высокой мощности, функционирующий исключительно в классе А — вещь как достаточно редкая, так чаще всего и дорогая. Сделать его компактным и экономичным не представляется возможным исходя из законов физики. Целесообразность его приобретения прямо пропорциональна степени увлечения музыкой и качеством ее воспроизведения. Но для «желающих приобщиться к таинству» есть приятный бонус, а именно — за редчайшим исключением все предварительные усилители и все усилители для наушников по умолчанию функционируют в классе А, даже если об этом особо не сказано. Происходит это ровным счетом потому, что на их уровне энергопотребления экономить на классе банально нет никакого смысла, даже если аппарат будет потреблять сотню Вт, а отдавать десяток — вряд ли это кого-то разорит. Так что побольше всем нам хорошей музыки и поменьше проблем, в том числе и технических.