ビュー： 222 著者：Leah Publish Time：2025-01-01 Origin： サイト
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● 信号増幅の誕生
>> 真空チューブ：三極
>> 重要な特性
● その他の増幅技術
>> 磁気アンプ
>> クリスタル検出器
>> 電気機械装置
● 増幅器設計の進化
>> 否定的なフィードバック
● 健全な品質の議論
● 結論
● FAQ
>> 3.真空チューブアンプのいくつかのアプリケーションは何ですか？
>> 4.トランジスタが真空チューブを置き換えたのはなぜですか？
● 引用：
信号増幅は、電子時代の夜明け以来、電気工学と通信の基礎となっています。トランジスタが出現する前に、シグナル、特に真空チューブを増幅するためにさまざまな技術が採用されていました。この記事では、の進化について説明します 信号アンプは、最新の電子機器の形成における動作、アプリケーション、および重要性を詳述します。 トランジスタに先行する
トランジスタに先行する最初の実用的な信号アンプは、真空管、特に1906年にLee de Forestによって発明された三極真空チューブでした。
- 発明：三極真空チューブは、ダイオードなどの初期のデバイスよりも改善として開発されました。
- 構造：典型的な三角は3つのコンポーネントで構成されています。
- カソード：電子を放出するために加熱します。
- アノード：カソードから放出される電子を引き付けます。
- コントロールグリッド：カソードとアノードの間に配置され、印加電圧に基づいて電子の流れを調節します。
- 操作：制御グリッドに小さな電圧が適用されると、アノードに到達する電子の数に影響します。これにより、入力信号が弱いことを大幅に増幅できます。
真空チューブは、熱放射と電子流量の原理に基づいて動作しました。加熱すると、カソードは電子を放出して真空にしました。アノードに正の電圧を適用することにより、これらの電子が引き付けられ、電流が作成されます。
- ゲイン：出力信号の入力信号の比率は、グリッド電圧を調整することで大幅に増加する可能性があります。
- フィードバックメカニズム：初期の設計では、多くの場合、ゲインを増やすために肯定的なフィードバックを採用しましたが、不安定性が危険にさらされました。
- 歪みレベル：初期の真空チューブアンプの歪みレベルは約5％でした。これは、1934年にハロルドブラックのようなエンジニアが開発した負のフィードバック技術の進歩とともに改善しました。
トランジスタが電子機器を支配する前に、真空チューブアンプがさまざまなアプリケーションで広く使用されていることがわかりました。
- 電気通信：有効な長距離電話回線とラジオ放送。
- オーディオ機器：パブリックアドレスシステムおよび初期のオーディオ録音デバイスで使用されます。
- コンピューター：ENIACのような初期のコンピューターは、データを処理するために真空チューブを利用しました。
真空チューブは支配的でしたが、他の技術もトランジスタの前に信号増幅に役割を果たしました。
- 磁場を利用して、電流の流れを制御し、信号を増幅しました。
- トランジスタがより経済的になるまで、電力制御回路でアプリケーションを見つけました。
- 初期のラジオレシーバーで使用。彼らは無線信号を検出することができましたが、増幅能力は限られていました。
- ホーンのようなデバイスは、電子ソリューションが一般的になる前に音響的に音声を増幅しました。
1940年代後半のトランジスタの発明は、電子機器の重要な転換点となりました。トランジスタは、真空チューブよりもいくつかの利点を提供しました。
- サイズと重量：トランジスタは、真空チューブよりも大幅に小さく、軽量です。
- 電力効率：消費電力が少なく、熱が少なくなります。
- 耐久性：トランジスタは、壊れやすいガラスチューブよりも堅牢で信頼性が高くなります。
アンプの設計とアプリケーションは、時間とともに大幅に進化してきました。初期アンプは、真空チューブに依存しているため、かさばってパワーに飢えていました。しかし、テクノロジーが進歩するにつれて、エンジニアは、パフォーマンスを最適化するためにフィードバックメカニズムを利用するより効率的な設計を開発し始めました。
アンプの歪みレベルを低下させる方法として、負のフィードバックが導入されました。出力の一部を倒立方法で入力に戻すことにより、エンジニアはゲインを安定させ、直線性を改善することができます。この手法は、オーディオ機器と通信デバイスの洗練において重要になりました。
第二次世界大戦中の運用アンプ（OP-AMPS）の開発は、さらに高度な増幅器技術です。これらの汎用性の高いデバイスは、入力信号でさまざまな数学操作を実行でき、アナログコンピューティングおよび信号処理アプリケーションに不可欠になります。オペアンプは、トランジスタの出現により固体設計に移行する前に、真空チューブを使用して最初に構築されました。
主にトランジスタに置き換えられているにもかかわらず、真空チューブは最新の電子機器から完全に姿を消していません。彼らは、独自の特性が有利なニッチアプリケーションを見つけ続けます。
- 高出力RF送信機：真空チューブは、最新の半導体同等物よりも多くの電力を生成することができ、無線送信機などの高周波アプリケーションに最適です。
- オーディオ機器：多くのオーディオファイルは、独特の音質を好むチューブアンプを好みます。
真空チューブの歴史的意義は誇張することはできません。彼らは20世紀を通じてさまざまな技術の進歩において重要な役割を果たしました。
1。テレフォニー：初期の電話システムは、信号増幅のために真空管技術に大きく依存しており、より明確な長距離通信を可能にしました。
2。放送：品質の大幅な損失なしに広大な距離にオーディオ信号を送信できる真空チューブアンプにより、無線放送が可能になりました。
3。テレビ：テレビ技術の開発は、送信と受容の両方の真空チューブにも依存しており、視覚メディア革命を可能にしました。
4。軍事応用：第二次世界大戦中、真空管はレーダーシステムやその他の軍事通信技術に不可欠でした。
5。家電：戦後の消費者の需要は、20世紀半ばを通じて無線、テレビ、オーディオ機器で真空管を広く使用しました。
より高い忠実度の音の再現とより効率的な増幅方法のために需要が高まったため、チューブ技術内でいくつかの進歩がなされました。
テトロード（4つの要素）とペントード（5つの元素）チューブの導入により、効率が改善され、三角形と比較して歪みが減少しました。これらの設計により、さまざまなアプリケーションでのパフォーマンスが向上しました。
- テトロデスは、電極間容量を減少させ、より高い出力を提供しました。
- ペントデスは、電子の流れをより効果的に管理するのに役立つ追加の制御グリッドを介して歪みを最小限に抑えながら、さらに大きなゲインを提供しました。
これらの進歩は、より高い周波数を忠実に扱うことができる、より複雑なアンプデザインへの道を開いた。
真空チューブアンプを維持する領域の1つは、オーディオの品質です。多くのミュージシャンやオーディオエンジニアは、チューブアンプが独自の歪み特性のために固体状態の代替品よりも暖かく豊かな音質を生成すると主張しています。
- 高調波歪み：チューブアンプは、ソリッドステートデバイスによって生成される奇数の高調波と比較して、一般的に音楽的に心地よいと認識される均等な高調波を生成する傾向があります。
- ダイナミックレンジ：チューブアンプの自然な圧縮特性は、厳しさなしで知覚されたラウドネスを強化することができ、暖かさが求められる音楽パフォーマンスには望ましいものになります。
この議論は、両方のテクノロジーを独自の品質に感謝しているが、多くの場合、エレキギターの増幅や高忠実度のオーディオ再生システムなどの特定のアプリケーションにチューブテクノロジーを支持するオーディオファンの間で継続されます。
真空チューブからトランジスタへの信号アンプの進化は、電子工学の驚くべき旅を示しています。真空チューブは、現代の増幅技術の基礎を築き、今日私たちが依存している技術を可能にしました。トランジスタは多くの利点のために真空管をほぼ交換していますが、これらの初期アンプがどのように機能するかを理解することで、電子デバイスの開発に関する貴重な洞察が得られます。真空管の遺産は、専門的なアプリケーションだけでなく、ミュージシャンや愛好家によって独自の音の特徴が称賛される文化的文脈の中でも耐えます。
トランジスタに先行する信号増幅器は、主に真空チューブ、特にトリオードで表されます。これは、トランジスタが普及する前に電気信号を増幅するために広く使用されていました。
真空チューブは、熱電子が加熱されたカソードから放出される熱排出を介して信号を増幅し、その流れをアノードに変調するグリッドで制御し、増幅された出力をもたらします。
真空チューブアンプは、長距離呼び出し、パブリックアドレスシステム用のオーディオ機器、およびデータ処理タスクの初期コンピューターのために通信で使用されました。
トランジスタは、脆弱なガラスチューブと比較して、サイズが小さく、消費電力の低下、熱生成の減少、信頼性の向上により、真空チューブを交換しました。
はい、真空チューブは、独自のサウンド特性のためにオーディオファイルが好む無線送信機やハイエンドオーディオ機器などの特定の高出力アプリケーションで依然として使用されています。
[1] https://www.smoothsamples.com/resources/vacuum-tube-amplifiers-a-brief-history
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/valve_amplifier
[3] https://www.youtube.com/watch?v=ou-vpzhbudm
[4] https://www.sciencing.com/about-4899502-history-audio-amplifier/
[5] https://www.analog.com/media/en/training-seminars/design handbooks/op-amp-applications/sectionh.pdf
[6] https://www.psaudio.com/blogs/copper/vacuum-tubes-a-brief-history
[7] http://www.foxaudioresearch.ca/tubeampliers.htm
[8] https://audiokarma.org/forums/index.php
[9] http://proaudioencyclopedia.com/multichannel-power-amplifiers-the-evolution-of-havy-metal/
[10] https://americantubeamp.com/history/history-oftube-amps/
