صمام ثلاثي أحادي الطرف

مضخم الصمام الثلاثي أحادي الطرف ( SET ) هو مضخم إلكتروني يعمل بتقنية الصمامات المفرغة ، ويستخدم صمامًا ثلاثيًا واحدًا لإنتاج إشارة خرج، على عكس مضخم الدفع والسحب الذي يستخدم زوجًا من الصمامات ذات مداخل متعاكسة الطور لإنتاج إشارة خرج مضاف إليها الإشارات المطلوبة ومطروح منها مكونات التشوه. تعمل مضخمات الصمامات أحادية الطرف عادةً في الفئة A ؛ ويمكن لمضخمات الدفع والسحب أيضًا العمل في الفئتين AB أو B دون تشويه صافٍ مفرط، وذلك بفضل خاصية الإلغاء.

يُستخدم مصطلح مضخم التريود أحادي الطرف بشكل أساسي لمراحل الإخراج في مضخمات الطاقة الصوتية . أما عبارة مضخم التريود أحادي الطرف ذو التسخين المباشر ( DHT SET ) فتُستخدم عند استخدام التريودات ذات التسخين المباشر .

توجد أيضًا مضخمات رباعية الأقطاب أحادية الطرف ، ومضخمات رباعية الأقطاب شعاعية / أنبوب طاقة شعاعي / رباعية الأقطاب عديمة الانحناء ، ومضخمات خماسية الأقطاب بنفس الوظائف ودوائر مماثلة؛ على سبيل المثال تصميم مولارد هذا. ^{[ 1 ]}

يتكون مضخم الطاقة الصوتي النموذجي ثلاثي الأقطاب من دائرة قيادة توفر تضخيم الجهد، موصولة بصمام ثلاثي الأقطاب (مثل 2A3 و 300B ) أو صمام خماسي الأقطاب أو صمام رباعي الأقطاب بدون انحناء مثل EL34 أو KT88 ، موصول كصمام ثلاثي الأقطاب، وموصول بمكبر الصوت عبر محول صوتي بترتيب الكاثود المشترك . يتم تحيز الصمام الثلاثي الأقطاب للعمل في الفئة A عن طريق تطبيق جهد تحيز سالب مناسب على شبكة التحكم في مدخلاته (انظر الرسم التخطيطي)، أو عن طريق رفع جهد الكاثود باستخدام مكونات التحيز. ^{[ 2 ]}

في مضخمات الصوت التقليدية أحادية القطب، يمر التيار المستمر لصمام الخرج الثلاثي (من 30 مللي أمبير لصمام 6V6 ذي التوصيل الثلاثي إلى 250 مللي أمبير لصمام 6C33C ) بشكل مستمر عبر الملف الابتدائي للمحول. يتطلب ذلك إدخال فجوة في قلب المحول لمنع تشبع القلب بالتيار المستمر؛ يؤدي إدخال هذه الفجوة إلى تقليل الحث الابتدائي والحد من استجابة الترددات المنخفضة؛ ويمكن استعادة الحث واستجابة الترددات المنخفضة باستخدام محول أكبر مما لو لم يكن التيار المستمر موجودًا.

يُعالج مخطط بديل، وهو مُضخّم التغذية الموازية ، مشكلة عرض النطاق الترددي عن طريق منع التيار المستمر من محوّل الخرج (الذي لا يحتاج إلى فجوة، مما يُحسّن استجابته للترددات المنخفضة). يُعاد تكوين مصدر الطاقة ليصبح مصدر تيار ثابت ، عادةً مع خانق أنودي ضخم ذي حثّ عالٍ ( ملف حثّ ذو فجوة )، لذا فإنّ الزيادة في تكلفة ووزن المكونات المغناطيسية ضئيلة، إن وُجدت. ^{[ 2 ]}

يُعدّ جهاز Antique Sound Lab MG-SI15DT تصميمًا ستيريو أحادي الطرف من الفئة A مزودًا بصمامات رباعية KT88 غير قابلة للانحناء، ويُنتج طاقة خرج تبلغ 15 واط لكل قناة، و5 واط عند توصيله كصمام ثلاثي. ^{[ 3 ]} وبالمقارنة، يُزعم أن زوجًا من نفس الصمامات في الفئة AB بتقنية الدفع والسحب يُنتج حوالي 50 واط عند نسبة تشويه 1% (تُذكر طاقات أعلى عند نسبة تشويه عالية لمضخمات الجيتار ).

تاريخيًا، كان استخدام التغذية الراجعة السالبة شائعًا في مضخمات الصمامات الخماسية أحادية الطرف (على سبيل المثال، تصميم مولارد 3-3 المبني حول صمام EL84 ^{[ 1 ]} ). أما اليوم، فقد أصبح استخدام التغذية الراجعة السالبة أقل شيوعًا في مضخمات الصمامات أحادية الطرف، حيث يفتقر العديد منها إلى حلقة تغذية راجعة شاملة. وبالتالي، تتأثر استجابة التردد، المحدودة بنطاق تمرير المحول ، بتغيرات مقاومة مكبر الصوت . هذا، بالإضافة إلى مستويات الطاقة المنخفضة جدًا التي يمكن الوصول إليها (من 3 واط لصمام 2A3 إلى 20 واط لصمام 6C33C )، يتطلب مطابقة دقيقة بين المضخم ومكبرات الصوت؛ وعادةً ما يقتصر الاختيار على مكبرات الصوت عالية الكفاءة ذات حساسية تتجاوز 90 ديسيبل /واط.

تُعتبر مضخمات الصوت أحادية الطرف ثلاثية الأقطاب (SET) تصميمًا كلاسيكيًا لدى بعض عشاق الصوت ، وقد اكتسبت شهرة واسعة بفضل أدائها الممتاز المزعوم في نطاق الترددات المتوسطة (الذي يُعتبر أهم جزء من الطيف الصوتي في إعادة إنتاج الموسيقى)، و"طابعها الموسيقي" و"وضوحها". تُعزى هذه الجودة الصوتية العالية بشكل أساسي إلى بساطة الدوائر المستخدمة فيها، وإلى أنابيب التضخيم ثلاثية الأقطاب التي تُستخدم عادةً.

من جهة أخرى، يُثار جدل حول مدى ملاءمة تصنيف مضخمات الصمام الثلاثي أحادي الطرف (SET) لأغراض الصوت عالي الدقة (Hi-Fi)، فمن الناحية التقنية، تُعتبر هذه المضخمات أدنى بكثير من تصميمات الصمامات ثنائية الدفع والسحب اللاحقة (والأكثر شيوعًا) أو مضخمات الحالة الصلبة: ^{[ 4 ]} تتطلب تصميمات SET محولات خرج قادرة على التعامل مع مُكوّن تيار مستمر قوي في الإشارة، مما يؤدي إلى أداء أسوأ فيما يتعلق باستجابة التردد والتشويه والكفاءة (مع أن الأخيرة ليست أولوية لمعظم مُحبي SET، أو عشاق الصوت عمومًا). علاوة على ذلك، نظرًا لأن مضخمات SET تتميز بمقاومة خرج عالية نسبيًا، يصعب توصيلها بفعالية بمكبر صوت لم يُصمم خصيصًا للعمل مع مضخم ذي مقاومة خرج عالية، لأن ذلك سيجعل المضخم أكثر حساسية لخصائص مقاومة مكبر الصوت عبر الطيف، مما ينتج عنه تشويه في الصوت.

بشكل عام، يوفر هذا التكوين عادةً أداءً أفضل من حيث التشوه المقاس مقارنةً بمضخمات الصوت ذات التغذية الراجعة العالية. ^{[ 4 ]} هذا التشوه هو في الغالب توافقي ثانٍ، وهو ليس مزعجًا للأذن (التوافقي الثاني لنغمة "لا" على السلم الموسيقي عند 440  هرتز هو 880  هرتز، وهو بالطبع نغمة "لا" نفسها، أي نفس النغمة ولكن أعلى منها بأوكتاف)، ولكن بحكم تعريفها، فإن قيم التشوه التوافقي الكلي العالية تجعل مضخمات الصوت أحادية الطرف غير دقيقة. في مضخمات الصوت ذات الدفع والسحب، يتم إلغاء هذا التشوه التوافقي الثاني في محول الخرج. نسبة تشوه توافقي كلي تبلغ عدة بالمئة ليست غير مألوفة عند خرج الطاقة الكامل، ولكنها ستكون أقل بكثير عند مستويات الصوت العادية. وقد خلص بعض المصممين والمستخدمين إلى أنه في حين أن التغذية الراجعة الشاملة تقلل التشوه عبر نطاق التوافقيات، فإنها تقلل أيضًا من الديناميكية المذهلة المرتبطة بمضخم الصوت أحادي الطرف، ومن كفاءة السماعة العالية اللازمة للاستمتاع بمضخم صوت منخفض الطاقة، ولكن هذا الأمر محل نقاش كبير أيضًا.

إلى جانب مجال تضخيم الصوت عالي الدقة، تحظى مضخمات SET بتقدير كبير من قبل البعض في عالم الجيتار تحديداً بسبب خصائص التشويش التي تتميز بها، والتي قد تُعتبر مرغوبة في سياق تضخيم الآلات الموسيقية، حيث أن هدفها ليس الدقة بل التعبيرية والتعقيد التوافقي. ^{[ 5 ]}

في الفئة أ، لإنتاج موجة جيبية كاملة، يجب أن يكون الصمام في وضع التشغيل النصفي تمامًا. لذلك، فإن أقصى تأرجح للتيار هو ± 50%. ولن يتمكن أي مضخم صوت فعلي من تحقيق ذلك.

احصل على المعايير التالية:

• Pa (أو P[a+g2] للخماسيات) (بالواط).
• Rp في الصمام الثلاثي (بالأوم)،
• مقاومة الحمل (Rl) (بالأوم) (والتي قد تختلف حسب التصميم).

احسب أقصى قدرة إنتاج نظرية باستخدام P[ot] = Pa / 2.

على الرغم من إمكانية إغلاق الصمام بالكامل بسهولة نسبية، إلا أن الحد الأقصى للتيار سيكون محدودًا بالمقاومة الداخلية للصمام عندما تصل الشبكة إلى جهد الكاثود ولا تعيق تدفق الإلكترونات. لهذا السبب، يمكن للصمامات ذات المقاومة المنخفضة (Rp) أن تُنتج طاقة أكبر في الفئة A1 مقارنةً بالصمامات الأخرى ذات تصنيف Pa المماثل.

بعد ذلك، احسب P[o] = P[ot] * (1 - Rp/Rl) للحصول على تقدير لأقصى قدرة خرج يمكن الحصول عليها.

اطرح 10% من هذا الرقم لمراعاة التشوه الكبير نسبياً الذي يحدث عندما يقترب الصمام من وضع القطع.

تستطيع مضخمات الفئة A2 التغلب على مقاومة Rp العالية عن طريق جعل الشبكة موجبة بالنسبة للكاثود. ولأن هذا يجعل الشبكة أنودًا ثانويًا، فإنها ستسحب التيار من الكاثود أيضًا، مما يُسرّع الإلكترونات المتبقية نحو الصفيحة. قد تُفرض تيارات الشبكة متطلبات عالية جدًا على دوائر القيادة، حيث تتطلب أحيانًا ما يصل إلى 8 واط من الطاقة المُدخلة للأنابيب الكبيرة مثل 211.

• صوت الصمام
• صوت عالي الجودة
• قائمة أنابيب التفريغ

• ديكرت، ستيف. "لماذا ينجح نظام SET ونهج مكبر الصوت الفعال" . Enjoythemusic.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 سبتمبر 2013 .
• هارلي، روبرت (سبتمبر 1995). "مضخم الصوت أحادي الطرف: ما كان لدى دينيس كاري" . مجلة ستيريو فايل . تم الاطلاع عليه في 21 سبتمبر 2013 .

• www.pmillett.com مستودع للملكية العامة لتصميمات ومشاريع صوتية متنوعة، بما في ذلك الأنابيب و SET.