バルブアンプの真空管の後に降圧トランスを入れるのはなぜですか？

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私はバルブアンプを研究しています。私はこの回路図を見つけました：

入力は最初のバルブで増幅され、増幅された信号は2番目のバルブで再び増幅されますよね？

私の質問は、なぜスピーカーに行く前に電圧が低下するのですか？バルブで電圧を上げてから、再び下げていくのは無意味なようです。私がオンラインで見つけることができるすべての回路図はこれを行います。どうして？

（上部の300Vレールは変圧器に関連していますか？そうでない場合、何のためですか？）

amplifier vacuum-tube

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真空管のロードラインでは、ステップダウンインピーダンス変換が必要です。（小さな）チューブを8オームで実行すると、非常に低い電力が生成されます。同じチューブを5,000オーム（200ボルトおよび40ミリアンペア）で動作させることは大成功です。

— analogsystemsrf

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It seems pointless to me....だから、スピーカー端子で300Vの電位を避けることはあなたにとって無意味に思えますか？

— jsotola

@jsotola私はあなたが何を得ているかわかりますが、その場合、そもそもなぜ300Vの電位を提供するのですか？

— ジェイコブガービー

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真空管操作には電圧が必要です

— jsotola

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それはインピーダンスの問題です。

チューブのアノード（プレート）電圧は広い範囲で変化しますが、電流ははるかに小さい範囲で変化します。出力インピーダンスを次のように定義する場合

Z_{o あなたは t} = \frac{△ V}{△ 私}

$Z_{out} = \frac{\Delta V}{\Delta I}$

これは通常、一般的な真空管では数千オームのオーダーのかなり高い数値になります。

一方、ほとんどのスピーカーは4〜16Ω程度の低インピーダンスであるため、比較的小さな電圧変化に加えて比較的大きな電流変化が必要です。

どちらの場合も、同じ量の電力（電圧×電流）について話していることに注意してください。これは、アンプが実際に達成していることです-入力から出力への信号電力の増加です。

トランスはこのインピーダンス変化を提供します。高電圧スイングと高電流スイングのトレードオフがあります。それなしでは、チューブ内の比較的低い電流によって制限される、スピーカーに実際に供給される利用可能な信号電力のごく一部しか得られません。

コメントから：

300Vレールの目的は何ですか？単なるバルブの電源ですか？なぜそんなに高電圧なのですか？

同じ理由で300Vの電源が必要です。管のインピーダンスの出力は本質的に高いです。

6V6チューブの定格は50 mAのプレート電流（平均）です。つまり、信号電流の振幅は約±40 mA（ピーク）未満でなければなりません。同様に、真空管の定格電圧は250 V（公称値ですが、この点で頻繁にオーバードライブされます）であるため、信号電圧は約±120 V（ピーク）未満である必要があります。

したがって、出力で利用可能な信号電力は、RMS電流にRMS電圧を乗算したもの、または次のようになります。

\frac{40 m A}{\sqrt{2}} \cdot \frac{120 V}{\sqrt{2}} = \frac{4.8 W}{2} = 2.4 W

$\frac{40 mA}{\sqrt{2}} \cdot \frac{120 V}{\sqrt{2}} = \frac{4.8 W}{2} = 2.4 W$

低いプレート電圧を使用すると、利用可能な電力は比例して減少します。

これは、次の出力インピーダンスになります。

Z_{o u t} = \frac{120 V}{40 m A} = 3000 Ω

$Z_{out} = \frac{120 V}{40 mA} = 3000 \Omega$

8Ωスピーカーを駆動するには、3000Ω：8Ωトランス（19.4：1巻数比）を使用します。これにより、スピーカーで4.38 V _RMSと548 mA _RMSが得られます。

— デイブツイード
ソース

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だから、私はトランスが基本的にインピーダンスをスピーカーに合ったものに下げると考えるのは正しいですか？

— ジェイコブガービー

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はい、それがアイデアです。インピーダンス比は巻数比の2乗です。たとえば、1000：1のインピーダンス比が必要な場合、およそ32：1の巻数比が必要です。

— デイブツイード

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ありがとう、わかった！300Vレールの目的は何ですか？単なるバルブの電源ですか？なぜそんなに高電圧なのですか？

— ジェイコブガービー

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上記の編集を参照してください。

— デイブツイード

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有用な副産物は、動物や人がむき出しのワイヤーに触れる場合に、スピーカーワイヤーの電圧を下げることです。

— アンドリューモートン

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Dave Tweedの発言（+1）に加えて、この場合のトランスは、DCバイアス電流がスピーカーに流れるのを防ぎ、コモンモードの入力電圧と出力電圧を分離します。

V1のプレート電流は、アイドル時に中心値になります。入力信号により、プレート電流は入力信号のピークとトラフに従って中心値から上下に移動します。

6V6のプレートにインピーダンス整合されたスピーカーがあったとしても、それを通るDCバイアス電流は望ましくありません。また、トランスはDCをブロックしますが、信号の関連するAC部分を通過させます。

インピーダンス整合が依然として主な理由であることに注意してください。とにかくトランスが必要なため、回路の設計者は、DCもブロックし、コモンモードの入力電圧と出力電圧が分離されているという事実を利用しました。この後者の事実により、トランスの一次側が300 Vに接続されていても、スピーカーの片側を接地できます。

— オリン・ラスロップ
ソース

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短い回答：出力インピーダンスを下げて、大きな電圧負荷を防ぎます

優れた低音応答のために、スピーカーはキックドラムパルスの逆起電力を備えたリニアモーター/ジェネレーターです。したがって、出力インピーダンスはスピーカーよりもはるかに低くなければなりません。これはDampening Factor = Zspeaker / Zoutとも呼ばれ、安価な低電力アンプでは20、良好なアンプでは100、高出力アンプでは1000です。

それでは、真空管アンプには何がありますか？

THatは、Tube Zoutをトランスの2乗の巻数比で割った値に依存します。
したがって、巻数比n²のインピーダンスの減少により、高出力インピーダンスがスピーカーのインピーダンスよりもいくらか低くなります。
仕様がなければ、推測するのは難しいが、soldid状態ほど良くはないが、真空管のソフト制限だけでなく、減衰係数が低いため、バックEMFからの高調波歪みが一部のギタープレーヤーには「心地よい」が、オーディオには「濁る」幅広いスペクトルを演奏する専門家。
巻数比も電圧をn減らすので、管の電圧振幅はスピーカーが見るもののn倍大きくなければなりません
例えば、高出力インピーダンスの9倍のスイングとVdcおよび/ 81の低減などが考えられます。..おそらく、より高い巻数比... 20; 1電圧比はインピーダンス比が400：1であるため、減衰係数は10未満、つまりDFそのため、彼らはしばしば16オームのスピーカーを使用しました。
ところで多くの真空管アンプの設計は、これよりもはるかに優れています。

— トニー・スチュワート・サニースキーガイEE75
ソース

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減衰因子は私にとってニュースです。教育をありがとう

— リバースエンジニア

DFは、オーディオに適用される以外の電源の負荷レギュレーションエラーの逆数であるため、1％の負荷調整エラー = DF 100およびDF <10は、バックEMFからの負荷エラー> 10％を意味しますが、安定したCWの効率損失も意味します

— TonyスチュワートサニースキーガイEE75

Aha-なぜそれが便利なメトリックなのかわかりました！

— リバースエンジニア

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誤解を招く用語を修正する必要があります。それは、降圧トランスではなく、インピーダンス整合電源トランスです！

答えを理解するには、次のことを知る必要があります
。1）アンプの目的は、電力を増幅することです（電流でも電圧でもありません）。
2）真空管デバイスは「小さな」電流しか提供できませんが、高電圧を処理できます。
3）真空管のインピーダンスはKオームでしたが、スピーカーのインピーダンスはオームのオーダでした。

P = VIであるため、小電流デバイスで最大電力増幅を提供するには、デバイスが処理できる最大電圧を使用する必要があります（これが「なぜ高電圧」の質問に対する答えです）。
以来最大電力転送そのインピーダンスが一致した場合、2つのデバイス間が発生し、インピーダンス整合用電源トランスは、この問題に対する理想的な溶液であった（及び他の問題は、他の回答で述べました）。

「エネルギー保存法」のため、あらゆる回路の電圧レールが必要です。が信号パワーが増幅されて、電圧レールによって供給される電力のコストがかかります。

— ギル
ソース

そうです、それは理にかなっていると思います。それでは、インピーダンス変換器の前のアンプの総出力インピーダンスは、真空管そのもののインピーダンスですか？

— ジェイコブガービー