Что лучше – Транзисторы или Микросхемы?

    Этот вопрос я задал замечательному человеку, фронтовику, прошедшему всю Великую Отечественную Войну, тов. Леониду Лобанову, будучи учеником третьего класса средней школы №25 уездного города N. Как ответить маленькому человеку 10-ти лет от роду, чтобы ответ запомнился и был полным и содержательным? И он ответил. А я – запомнил. Вечная тебе Память, дорогой мой Учитель!

      Транзисторы
      Это – типичные представители семейства полупроводников.

        Всего на 5$ мы можем взять горсть этих прекрасных деталей и сделать из них аккустический агрегат. Мощный и с высоким КПД. И затратить на это всего один-два дня рабочего времени. А можно и просто пойти его и купить. И он будет выдавать нам ЗВУК. Но тут придет товарищ и принесет СВОЙ агрегат. Выполненный на лампах. И окажется, что его агрегат кроме звука, дает нам еще и возможность услышать МУЗЫКУ. Как? Если бы мы не были физиками, то это так и осталось бы для нас загадкой. Но так случилось, мы – физики.

          Усилитель начинается с расчета. Господа математики привыкли во всем видеть формулу и все упрощать, а инженеры – выражать ток и напряжение в числах. При разработке схем автоматики это весьма удобно. А вот для звука – не совсем. Ухо – самый чувствительный прибор, которым оборудован человек. И “упрощать и выражать” в борьбе за звук – не поможет. Устройство, просчитанное по законам математики и закону Ома безнадежно проиграет в звуке устройству, которое было разработано с пониманием множества физических принципов, а не одного только закона Ома. В частности, с пониманием того факта, что звук устройства порожден именно движением элементарных частиц в нем. Т.е. можно прочитать мильен умных книг, блестяще сосчитать режимы всех элементов замечательной схемы, а затем сесть и… сделать поганый усилитель.

            Биполярный транзистор
            Биполярный транзистор (есть также и “Полевые транзисторы” и вообще, если вдруг стало интересно – то тогда есть книжки. Например, вот эта.)

              Поглядим на устройство транзистора и представим себе, что слабенький-тоненький поток частиц потек по проводникам от эмиттера к коллектору. Идиллия. Учебник. Но вот ток возрос. И огромная масса частиц ринулась по ножке, [приваренной] к кристаллу, затем в сам кристалл, затем N-P переход, затем P-N переход, затем опять в [приваренную] ножку (ножка – исток – материал канала – сток – ножка, в случае полевого транзистора). Теперь учтем, что процесс проходит в кристалле ПОЛУ-проводника, ПОЛУ-проводимость которого, технологически, достигается за счет СМЕШИВАНИЯ примесей с основным материалом – кремнием, либо германием. Учтем геометрию и пути носителей в кристалле – они не могут быть идеально и всегда спараллеленными и прямыми. И еще учтем, что все материалы – далеко не идеально чисты химически. И тогда станет ясно, что движение зарядов через транзистор – совершенно НЕРАВНОМЕРНО, ДИСКРЕТНО, физические дистанции, пройденные электронами, хаотичны как из-за примесей, так и из-за переходов ножка-кристалл-ножка. Несомненно нужно учесть, что с пульсацией тока будет изменяться и тепловой режим кристалла – и это также нелинейности, которые также не добавят наслаждений при прослушивании, также искажая сигнал. Иными словами, звук, прошедший через транзистор, окажется обогащен гармониками высоких порядков, синус, прошедший через транзистор, “издалека” будет выглядеть идеальным, но “под лупой” он будет иметь вид щетки. А ухо – не обманешь, и поэтому прослушивание в течение часа суперусилителя с Кг=0.001 непременно вызывает у меня боль в ушах. И в “щетке” гармоник непременно утонут все нюансы и “воздух”. Все это сравнимо с только что ощебененной трассой – издалека выглядит очень ровно и гладко, а ехать невозможно. И именно поэтому я не хожу в кинотеатры. Я слишком хорошо помню, как звучали ЛенКинаповские 6П3С двухтактники в советскую эпоху. Вывод: применение транзистора в звуке – не приемлимо, хотя бы по той причине, что существует более “благоприятный” элемент – радиолампа. Разумеется, есть и более-другие объяснения причин худшего транзисторного звучания. Но мне по душе именно это.

                Триоды
                Триоды

                  Устройство триода
                  Устройство радиолампы (И снова – замечательная книжка с пояснениями заинтересовавшимся – и почему сейчас такие не пишут?!)

                    На рисунке видно, что конструкция радиолампы такова, что заряженные частицы летят всегда по прямой, т.е. по радиусу, если смотреть на лампу сверху. И любителями ламп давно замечено, что чем симметричнее конструкция лампы, тем лучше звучание усилителя в целом. Также замечено (вот спектры и еще спектры), что пентод всегда играет хуже триода. В его спектре хвост гармоник всегда длиннее. Опять же, из-за чего? Частицы встретили препятствие на своем пути в виде лишних сеток, пути заряженных частиц под их воздействием перестали быть линейными, появился хвост гармоник высоких порядков. Т.е. если подытожить все вышесказанное, то разница между лампами и транзисторами в том, что на транзисторах мы изготовим дрянь с вероятностью в 100%, а на лампах вероятность создания плохого усилителя зависит целиком от инженера-конструктора, разработавшего СХЕМУ_И_РЕАЛИЗАЦИЮ. И следует подчеркнуть, что рассматривать ламповый усилитель следует ТОЛЬКО И ТОЛЬКО в свете связки, связки именно СХЕМА-РЕАЛИЗАЦИЯ. И никогда не рассматривать по-отдельности схему усилителя и набор деталей в коробке.

                      Но тогда возникает вопрос – а чего же тогда эти лампы “ВСЕ” не слушают? И в магазинах их нет? Для этого – нужно немного знать историю.