9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Углеродные резисторы в ламповом аудио: глубокий анализ - винтажный звук и физика

Давайте начистоту: в абсолютно слепом тесте на современной аппаратуре разницу между качественным металлопленочным и угольным резистором услышат далеко не все. Но там, где она есть, она - следствие не "превосходства", а специфических характеристик, которые в контексте ламповой схемы могут давать приятный для слуха результат.

Угольные резисторы (правильнее называть их углеродными или углеродистыми) - это не просто радиодеталь, это артефакт, кусочек истории. И их "магия" кроется не в идеальности, а в их несовершенствах.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) и нелинейность

Это, пожалуй, главный технический аргумент. Что такое ТКС? Это величина, показывающая, насколько меняется сопротивление резистора при изменении температуры. У металлопленочных резисторов ТКС очень маленький и, что важно, положительный - при нагреве сопротивление растет. У угольных ТКС отрицательный (NTC) - при нагреве сопротивление падает.

Как это работает в схеме? Представьте себе резистор в анодной цепи лампового усилителя мощности. На него подается высокое напряжение, через него течет значительный ток. Он нагревается. В пиках громкости, когда ток максимален, нагрев усиливается. Металлопленочный резистор в этот момент увеличивает свое сопротивление, слегка "прижимая" динамику сигнала. Угольный же резистор, наоборот, уменьшает сопротивление, чуть-чуть "пропуская" сигнал легче.

На слух это воспринимается как "мягкое ограничение" (soft clipping). Усилитель c углеродными резисторами менее склонен к резкому, грубому перегрузу. Он начинает подгружаться постепенно, более "вокально". Это тот самый эффект, который гитаристы и меломаны описывают как "теплоту" и "естественность". Это нелинейность, но нелинейность приятная, обертоны от которой музыкальны.

Влияние на тембр: теория "микрофонного эффекта"

Еще один интересный аспект - пьезоэффект. Металлопленочный резистор имеет жесткую конструкцию и в микрофонном эффекте не замечен. Угольный композиционный резистор - это, по сути, спрессованная углеродная крошка на керамическом основании. Механические вибрации от динамиков или даже звука в комнате могут слегка менять плотность этой крошки, а значит, и ее сопротивление.

Здесь мнения радикально разделяются. Кто-то считает это ужасным недостатком. Другие же утверждают, что эта микроскопическая, неуловимая прибором модуляция сопротивления вибрациями создает некую "жизненность" звучания. Усилитель перестает быть стерильным устройством, превращаясь в нечто, что живет и дышит вместе с музыкой, входя с ней в слабую обратную связь. Это сложно измерить, и еще сложнее доказать, но многие слушатели именно это и ценят.

Паразитные емкости и индуктивность

На высоких частотах любая деталь ведет себя неидеально. Углеродный резистор по своей конструкции обладает очень малой собственной индуктивностью и емкостью. По сути, это "точечный" элемент. У металлопленочного резистора сопротивление нанесено на керамический стержень в виде спирали. Эта спираль - это микрокатушка индуктивности. На ВЧ она вносит фазовые сдвиги и может влиять на характер звучания, делая его, по мнению некоторых, более "искусственным" и "холодным".

В ламповых схемах, где рабочие напряжения высоки, а частотный диапазон не такой уж и широкий (по меркам радиочастот), этот фактор может играть роль в формировании той самой "ламповой" гладкости верхов.

Историческая и психоакустическая достоверность

Это, конечно, ненаучный, но крайне важный аргумент. Лучшие ламповые усилители "золотой эры" - были построены с использованием угольных резисторов. Их звук стал эталонным. Когда мы сегодня собираем подобие такого усилителя на "исторических" деталях, мы пытаемся воссоздать не просто схему, а весь комплекс ее характеристик, включая нелинейности. Замена углеродных резисторов на металлопленочные в таком усилителе - это как заменить винтажный микрофон на современный студийный конденсаторник. Звук станет чище, точнее, но та "магия", тот узнаваемый окрас, ради которого все и затевалось, может уйти.

Слух - штука сложная. Наше восприятие тесно связано с ожиданием. Если мы знаем, что внутри стоит "та самая" деталь из 60-х, мы подсознательно настраиваемся на определенный лад, и это влияет на итоговое впечатление.

Шумовые характеристики: не всё так однозначно

Принято считать, что металлоплёночные резисторы - эталон по низкому уровню шумов. Для угольных же в документации указывают высокий уровень собственного шума. Но здесь есть нюанс, который упускают из виду.

Углеродные резисторы генерируют в основном "токовый шум" (current noise) или "фликер-шум" (flicker noise, 1/f noise). Это низкочастотный шум, энергия которого сосредоточена в области до ~1 кГц. Его спектр не белый, а розовый. Металлоплёночные резисторы также имеют токовый шум, но на порядки ниже. Их основной вклад - тепловой (джонсоновский) шум, который равномерен по всему спектру.

А теперь ключевой момент для аудио. Розовый шум (1/f) субъективно менее раздражающий для слуха, чем белый. Он более "тёплый", "глухой", он не так шипит на высоких частотах. В ламповом усилителе, особенно в предусилительных каскадах, этот собственный низкочастотный шум угольного резистора может... маскировать другие, более неприятные виды шума. Он не добавляет "шипения", он добавляет едва уловимый "гул" или "тепловой фон", который психоакустически воспринимается как "не тишина", а не как "помеха". Это фон, на котором музыка может звучать даже "уютнее". Это спорное утверждение, но многие конструкторы отмечают, что шум угольных резисторов "музыкален", в отличие от стерильного и потому более заметного шума некоторых плёнок.

Дрейф параметров и "старение" звука

Это, пожалуй, самый ненаучный, но оттого не менее важный для аудиофилов аргумент. Угольный резистор - живая деталь. Его сопротивление - это не константа. Оно зависит от температуры, влажности, приложенного напряжения и просто от времени. Со временем угольная композиция "стабилизируется", но никогда не становится полностью стабильной. Что это даёт? Усилитель на таких компонентах не просто "включается". Он "прогревается" не только в смысле температуры, но и в смысле электрических параметров. Сопротивления в ключевых точках схемы слегка "плавают", приходя в некое динамическое равновесие. Считается, что за первые 15-30 минут работы звук такого усилителя "раскачивается", "приходит в себя", становится более целостным и гладким. Металлоплёночный резистор, напротив, стабилен как скала. Его параметры не меняются. Усилитель на таких деталях звучит одинаково через 10 секунд и через 2 часа после включения.

Для инженера стабильность - благо. Для меломана, ищущего "живой" звук, эта самая "нестабильность" может быть частью магии. Это как аналоговая фотоплёнка против цифровой матрицы. Несовершенство процесса рождает уникальность результата.

Влияние на переходные процессы

Вот здесь мы подходим к самой сути различий в звучании. Спираль металлоплёночного резистора - это не только индуктивность, но и распределённая LC-цепочка. Когда на её вход приходит крутой фронт сигнала (например, атака барабана или щипок струны), в этой микрокатушке возникают короткие, но измеримые выбросы и звон. Осциллограф может их и не показать, но их гармонический состав может вносить в сигнал лёгкую "металлическую" окраску, "остроту". Углеродный резистор, будучи по сути объёмным материалом, не имеет такой структуры. Его реакция на переходный процесс более "апериодическая", плавная. Он не "звенит". В результате атаки транзиентов (короткий переходный процесс или резкое изменение в сигнале, особенно в звуке, где начало (атака) резко отличается от последующей части (сустейна)), особенно на ударных и щипковых инструментах, получаются более округлыми, "деревянными", натуральными. Не "цок-цок", а "тук-тук". Эта разница в передаче самого начала звука - одна из главных причин, по которой угольные резисторы описывают как дающие более "естественное" и "аналоговое" звучание.

Вопрос надёжности

Часто можно услышать, что углеродные резисторы ненадёжны, горят, их параметры плывут. Отчасти это правда, но с оговоркой. Дешёвые, старые, с демонтажа угольные резисторы, - да, могут быть проблемными. Однако качественные резисторы до сих пор исправно работают в старой аппаратуре. Их запас прочности по напряжению и мощности был заложен с огромным запасом.

Более того, при перегрузке углеродный резистор ведёт себя "благородно": он чаще всего просто темнеет и необратимо меняет значение, но не обрывается и не замыкает накоротко, что может спасти лампу или выходной трансформатор. Проволочный резистор при перегрузке перегреется, но останется в своём номинале, маскируя проблему в схеме, а металлоплёночный может просто бесшумно оборваться.

Каков же вивод?

Углеродные резисторы - это краеугольный камень второй философии. Их "лучшесть" - в их сложном, нелинейном, "живом" поведении, которое невозможно описать одним лишь ТКС или уровнем шума. Это кирпичики, из которых строится не просто усилитель, а живой музыкальный инструмент.

Понравилась статья? Менделеев говорит: поделись с друзьями!