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Publicação
Design and Implementation of a hybrid audio pre-amplifier with vacuum tubes and transistors
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Vacuum tubes, commonly referred to as valves or tubes, were among the first components
used in audio amplification circuits. However, the discovery of the transistor 75 years ago led
to a significant decline in the use of vacuum tubes. Despite this, their unique sonic character-
istics have proven difficult to replicate with solid-state technology. As a result, vacuum tubes
remain highly regarded by audiophiles and continue to be relevant in audio circuitry, even
amidst shortages.
Among engineers and audio enthusiasts, the debate regarding tube versus transistor
sound prevails. Some claim to be able to hear the effect of the total harmonic distortion of
overdriven valves and claim to able to distinguish it from the overdriven transistor sound.
Whilst the sound is different, it is known that many factors contribute to the overall design of
audio equipment and it is acknowledged that both components, when employed in the appro-
priate contexts, can contribute significantly to the enhancement of a given design.
This work involves designing and implementing a hi-fi audio pre-amplifier with a hy-
brid configuration that incorporates both transistors and vacuum tubes, employing modern
practices for noise reduction and cancellation.
The final pre-amplifier prototype made with printed circuit board achieves a gain of
21.3 dB. Additional performance parameters that were measured include frequency response
and total harmonic distortion and noise. Using the ATS-2 Audio Precision it was observed that
the final prototype exhibits low noise and distortion (1.2% on the left side of the pre-amplifier
and 1.5% on the right side).
As válvulas termiónicas foram dos primeiros componentes a serem utilizados em circuitos de áudio cuja função principal seria a amplificação do sinal. No entanto, a descoberta do transís- tor há 75 anos originou um período de declínio acentuado da utilização das válvulas. Apesar disso, as suas características sónicas únicas têm sido difíceis de replicar com recurso a transís- tores. As válvulas termiónicas mantêm então o seu prestígio e continuam a ser muito procu- radas por comunidades audiófilas que sublinham a importância destes componentes em cir- cuitos de áudio. O debate sobre o som produzido por válvulas e transístor persiste entre engenheiros e comunidades entusiásticas do áudio. Muitos afirmam serem capazes de reconhecer e distin- guir o som de válvulas saturadas da contraparte semicondutora, isto é, dos transístores. Os dois sons são de facto diferentes, contudo, reconhece-se que ambos os componentes, quando usados nos contextos apropriados, contribuem de forma significativa e positiva para melhorar a performance de um circuito de áudio. Este trabalho propõe o projeto e a realização de um pré-amplificador de áudio híbrido, com recurso a transístores e válvulas na sua forma mais eficiente e utilizando as técnicas mais atuais de redução de ruído. O protótipo final do pré-amplificador de áudio feito em placa de circuito impresso pos- sui um ganho de 21,3 dB. Os aspetos de performance medidos foram a resposta em frequência e a distorção harmónica total e o ruído. Utilizando o dispositivo ATS-2 Audio Precision obser- vou-se que o protótipo final possui um baixo ruído e distorção (1,2% no lado esquerdo do pré- amplificador e 1,5% no lado direito).
As válvulas termiónicas foram dos primeiros componentes a serem utilizados em circuitos de áudio cuja função principal seria a amplificação do sinal. No entanto, a descoberta do transís- tor há 75 anos originou um período de declínio acentuado da utilização das válvulas. Apesar disso, as suas características sónicas únicas têm sido difíceis de replicar com recurso a transís- tores. As válvulas termiónicas mantêm então o seu prestígio e continuam a ser muito procu- radas por comunidades audiófilas que sublinham a importância destes componentes em cir- cuitos de áudio. O debate sobre o som produzido por válvulas e transístor persiste entre engenheiros e comunidades entusiásticas do áudio. Muitos afirmam serem capazes de reconhecer e distin- guir o som de válvulas saturadas da contraparte semicondutora, isto é, dos transístores. Os dois sons são de facto diferentes, contudo, reconhece-se que ambos os componentes, quando usados nos contextos apropriados, contribuem de forma significativa e positiva para melhorar a performance de um circuito de áudio. Este trabalho propõe o projeto e a realização de um pré-amplificador de áudio híbrido, com recurso a transístores e válvulas na sua forma mais eficiente e utilizando as técnicas mais atuais de redução de ruído. O protótipo final do pré-amplificador de áudio feito em placa de circuito impresso pos- sui um ganho de 21,3 dB. Os aspetos de performance medidos foram a resposta em frequência e a distorção harmónica total e o ruído. Utilizando o dispositivo ATS-2 Audio Precision obser- vou-se que o protótipo final possui um baixo ruído e distorção (1,2% no lado esquerdo do pré- amplificador e 1,5% no lado direito).
Descrição
Palavras-chave
pre-amplifier vacuum tubes transistors hi-fi hybrid audio