Podívejme se na příklad, jak to funguje. Představte si, že hrajete na kytaru nějaké tóny, ale tentokrát ji zapojíte do zesilovače. Vaše kytara bude produkovat slabý signál a zesilovač ho přijme a zesílí.
Na obrázku níže vidíte signál vaší kytary (modrý) a zesílený výstupní signál (červený).
Jak vidíte, zesilovač dělá nízké body nižšími, vysoké vyššími, a tak zesiluje signál jako celek.
Ale proč takové zesílení vůbec potřebujeme?
No, můžete si představit, že velký koncertní reproduktor potřebuje velmi silný signál, aby vyprodukoval více než 100 decibelů potřebných k tomu, aby donutil davy lidí tančit, skákat nebo házet hlavou. Koneckonců zvuk je jen pohybující se vzduch, a aby se vzduch pohyboval, potřebujete reproduktory, které se fyzicky pohybují.
Zesilovač je zařízení, které mění nízkovýkonný signál z gramofonu, elektrické kytary nebo mikrofonu na vysokovýkonný signál schopný přenést zvuk přes reproduktory a přes rozsáhlý festivalový areál.
Zvukový zesilovač může být samostatná jednotka, která je oblíbená mezi audiofily, kteří mají rádi granulární kontrolu nad každým jednotlivým aspektem své hudby. Většina moderních hudebních zařízení – stejně jako telefony, přehrávače mp3, televizory, notebooky atd. má však zesilovač zabudovaný. Reproduktory, které hudebníci používají pro své nástroje (někdy označované jednoduše jako „zesilovače“ nebo „zesilovače“), obvykle kombinují zesilovač s reproduktorem do jediné skříně.
Takže… To je vše? Zesilovače zesilují zvuk?
No, ano. Ale není to tak jednoduché, jak si možná myslíte. V dnešní době je snadné považovat za samozřejmost, že každé zařízení dokáže na požádání zesílit zvuk (nejlépe pomocí chytrého telefonu). Ale to, že je to možné, je zásluhou vestavěných zesilovačů v systémech, se kterými denně přicházíme do styku.
A ani to neznamená, že zesílení je jednoduché. Charakter a kvalitu zesilovače určuje spousta faktorů, jako je zisk (výkon výstupu), šum (nežádoucí zvuky navíc) a zkreslení (rozmazaný efekt způsobený tím, že zesilovač překročí své limity).
Jedním z dalších důležitých faktorů je frekvenční odezva. Ta je měřítkem toho, jak moc zesilovač reaguje na vysoké a nízké frekvence. Pokud například určitý zesilovač vydává nízké zvuky mnohem hlasitěji než vysoké, pak je frekvenční odezva tohoto zesilovače zkreslená. Jinými slovy: zkresluje vstupní signál.
Někteří lidé chtějí zesilovač s co nejlineárnější frekvenční charakteristikou, aby každá frekvence byla na výstupu zastoupena stejně. Pokud však máte rádi pocit, že vás na ušním bubínku lechtají hluboké basy, možná budete chtít zesilovač, který klade důraz na nízké frekvence. Jako zesilovač ve sluchátkách Monster Beats Tour:
Jak tedy zesilovač funguje?“
Podívejme se na základní kroky, které provede každý zesilovač:
- Nejprve přijme dva vstupy: 1) silný elektrický proud ze zásuvky a 2) slabý signál z vaší kytary, mikrofonu nebo elektronického trojúhelníku.
- Poté použije signál k regulaci silného proudu. Představte si, že vstup funguje jako hradlo, které propouští proud přesně podle vstupního signálu. Tento krok je klíčový, protože mění proud na silnější verzi vstupního signálu.
- Nový signál je vyslán do reproduktoru.
Kromě tohoto základního procesu váš průměrný zesilovač provede spoustu transformací, filtrací a kontrol, a to vše proto, aby byl výstupní zvuk přesný a pěkný.
A co lampy?
Čas na historické! Zesilovače nezůstaly od svého vynálezu v roce 1912 stejné. Po celá desetiletí se o zesílení staraly elektronky. Jsou to fyzikální skleněné elektronky se třemi součástmi:
- hřejivý prvek ve spodní části zvaný katoda;
- deska v horní části zvaná anoda;
- mřížka uprostřed, která může blokovat nebo propouštět částice.
Nyní se podívejme, jak elektronkový zesilovač provádí tři kroky shora.
Nejprve se katoda zahřeje, začne červeně svítit a vystřelí elektrony – malé elektrické částice. Tyto elektrony budou chtít proudit nahoru, protože kladně nabíjíme i anodu. Protože elektrony jsou záporně nabité, přitahuje je cokoli kladného. Tak vzniká nepřetržitý proud elektronů od katody k anodě; elektrický proud z kroku 1.
Tady vstupuje do hry mřížka uprostřed. Je záporně nabitá, a tak elektrony odpuzuje a brání jim, aby se dostaly k anodě. Tato mřížka je však připojena ke vstupnímu signálu z vaší kytary. A přestože funguje jako brána, která blokuje proud elektronů, umožní některým částicím projít, pokud dostane signál z kytary. Představte si, že na kytaře zahrajete notu. Ta vyšle signál do zesilovače, do hradla v lampě, které řekne hradlu, aby propustilo některé elektrony. A co víc: proud elektronů je tak prudký, že za každý elektron ve vstupním signálu brána propustí několik elektronů. Proud elektronů se tak promění ve vstupní signál, jenže silnější. To je zesílení kroku 2.
Tento nový signál pak zachytí anoda, která ho nasměruje dál k dalšímu členu systému. Většina zesilovačů má více elektronek pro více stupňů zesílení, takže signál je buď poslán do mřížky další elektronky, nebo ven ze zesilovače a do reproduktoru. Toto je krok 3.
Jak se ukázalo, tyto staré elektronkové zesilovače odváděly docela dobrou práci! Zvuk některých těchto zesilovačů byl fenomenální, jak napsal časopis o elektronice Wireless World v roce 1947 o zesilovači Williamson:
Není patrné žádné zkreslení, ani když zesilovač reprodukuje varhanní hudbu včetně pedálových tónů řádu 20c/s , které dosahují prahu maximálního výkonu. Testy s použitím přímého mikrofonního obvodu se zvuky, jako je cinkání kláves, odhalují mimořádný realismus. Zesilovač lze označit za prakticky dokonalý pro zvukové reprodukční kanály nejvyšší věrnosti.
V 70. letech 20. století se většina zesilovačů zbavila objemných elektronek a přešla na tranzistory. To jsou – obvykle drobná – elektronická zařízení, která umožňovala stejný druh zesílení jako elektronky. A je snadné pochopit, proč lidé přešli: tranzistory jsou menší, lehčí a energeticky účinnější.
Někteří lidé však tvrdí, že tato účinnost má svou cenu. Říkají, že zvuk lampového zesilovače je teplejší a bohatší než zvuk tranzistorového zesilovače. Stejně jako debata o vinylech a mp3, i tato diskuse není mezi audiofily zdaleka vyřešena.
Někteří hudebníci dávají přednost lampovým zesilovačům jednoduše proto, že jim poskytují přirozený způsob vytváření overdrive: když lampový zesilovač příliš zatlačíte, odřízne špičky a údolí zvukových vln a vytvoří zrnitý efekt. Umělci jako Chuck Berry tento efekt využívali ve svůj prospěch, zaujali mládež a děsili rodiče ostrým zvukem. Později hudebníci tento efekt overdrive napodobovali pomocí pedálů a vytvářeli jeho těžší verze, jako je zkreslení a fuzz.
Tyto efekty lze dnes samozřejmě snadno napodobit i pomocí pedálů. Ale i když jejich vintage přednosti byly překonány sofistikovanější technologií, zesilovače jsou stále nenahraditelnou součástí našeho každodenního života.