Vi kan titta på ett exempel på hur det fungerar. Tänk dig att du spelar några toner på din gitarr, men den här gången kopplar du in den i en förstärkare. Din gitarr producerar en svag signal, och förstärkaren tar in den och gör den starkare.
I bilden nedan kan du se din gitarrsignal (blå) och den förstärkta utsignalen (röd).
Som du kan se gör förstärkaren de låga punkterna lägre, de höga punkterna högre och gör därmed signalen som helhet starkare.
Men varför behöver vi denna förstärkning till att börja med?
Nja, du kan föreställa dig att en stor konserthögtalare behöver en mycket stark signal för att kunna producera de 100+ decibel som krävs för att få folkmassor att dansa, hoppa eller headbanga. Ljud är trots allt bara luft i rörelse, och för att flytta luft behöver man högtalare som rör sig fysiskt.
Förstärkaren är den utrustning som förvandlar den svaga signalen från en skivspelare, elgitarr eller mikrofon till en stark signal som kan bära ljudet genom högtalarna och över stora festivalområden.
En ljudförstärkare kan vara en separat enhet, vilket är populärt bland audiofiler som gillar att ha granulär kontroll över varje enskild aspekt av sin musik. De flesta moderna musikinstallationer – liksom telefoner, mp3-spelare, tv-apparater, bärbara datorer etc. – har dock en inbyggd förstärkare. De högtalare som musiker använder för sina instrument (som ibland bara kallas ”förstärkare” eller ”förstärkare”) kombinerar vanligtvis en förstärkare med en högtalare i ett enda hölje.
Så… är det allt? Förstärkare gör ljudet högre?
Ja, ja. Men det är inte så enkelt som du kanske tror. Nuförtiden är det lätt att ta för givet att varje enhet kan göra ljudet högre på begäran (helst med en smartphone). Men att detta är möjligt är allt tack vare inbyggda förstärkare i de system som vi interagerar med varje dag.
Och det betyder inte heller att det är okomplicerat att förstärka. Massor av faktorer, som förstärkning (utgångseffekt), brus (oönskade extraljud) och distorsion (en luddig effekt som orsakas av att man pressar förstärkaren över gränsen), bestämmer förstärkarens karaktär och kvalitet.
En annan viktig faktor är frekvensresponsen. Detta är måttet på hur mycket en förstärkare reagerar på höga och låga frekvenser. Om en viss förstärkare till exempel gör låga ljud mycket högre än höga ljud, är den förstärkarens frekvensgång skev. Med andra ord: den representerar inmatningen felaktigt.
Vissa personer vill ha en förstärkare med ett frekvensomfång som är så linjärt som möjligt, så att varje frekvens representeras lika mycket i utmatningen. Om du däremot gillar känslan av en djup bas som kittlar ditt trumhinnan kanske du vill satsa på en förstärkare som betonar låga frekvenser. Som förstärkaren i ett par Monster Beats Tour-hörlurar:
Okej, så hur fungerar en förstärkare?
Låt oss ta en titt på de grundläggande stegen som en förstärkare tar:
- Först tar den emot två ingångar: 1) en stark elektrisk ström från ett eluttag och 2) en svag signal från din gitarr, mikrofon eller elektroniska triangel.
- Därefter använder den signalen för att reglera den starka strömmen. Tänk dig att ingången fungerar som en grind som låter strömmen passera exakt enligt ingångssignalen. Detta steg är avgörande, eftersom det förvandlar strömmen till en starkare version av ingångssignalen.
- Den nya signalen skickas ut till en högtalare.
Bortsett från denna kärnprocess kommer din genomsnittliga förstärkare att göra en hel del omvandling och filtrering och kontroll, allt för att se till att utgångsljudet är korrekt och vackert.
Och hur är det då med lamporna?
Dags att bli historisk! Förstärkare har inte förblivit desamma sedan de uppfanns 1912. I årtionden gjordes förstärkningen av vakuumrör. Dessa är fysiska glasrör med tre komponenter:
- ett värmeelement i botten som kallas katod;
- en platta i toppen som kallas anod;
- ett galler i mitten som kan blockera eller släppa igenom partiklar.
Nu ska vi titta på hur en rörförstärkare utför de tre stegen från ovan.
Först värms katoden upp, den börjar lysa rött och avfyrar elektroner – små elektriska partiklar. Dessa elektroner kommer att vilja strömma uppåt, eftersom vi också laddar anoden positivt. Eftersom elektroner är negativt laddade dras de till allt positivt. Detta ger alltså en kontinuerlig ström av elektroner från katoden till anoden; den elektriska strömmen från steg 1.
Det är här som gallret i mitten kommer in i bilden. Det är negativt laddat och stöter därför bort elektronerna och hindrar dem från att nå anoden. Detta galler är dock anslutet till ingångssignalen från din gitarr. Och även om det fungerar som en grind för att blockera elektronströmmen kommer det att låta vissa partiklar passera igenom om det får en signal från gitarren. Föreställ dig att du spelar en ton på din gitarr. Den skickar en signal till förstärkaren, till grinden i röret, som säger åt grinden att släppa igenom några elektroner. Dessutom: Elektronströmmen är så våldsam att för varje elektron i ingångssignalen kommer grinden att släppa igenom flera elektroner. Så elektronströmmen förvandlas till ingångssignalen, fast starkare. Detta är förstärkningen av steg 2.
Denna nya signal fångas sedan upp av anoden, som kanaliserar den vidare till nästa komponent i systemet. De flesta förstärkare har flera rör för flera steg av förstärkning, så signalen skickas antingen till rutnätet i nästa rör eller ut ur förstärkaren och till högtalaren. Detta är steg 3.
Det visar sig att dessa gamla rörförstärkare gjorde ett ganska bra jobb! Ljudet på vissa av dessa förstärkare var fenomenalt, som elektroniktidningen Wireless World skrev om Williamson-förstärkaren 1947:
Ingen distorsion kan upptäckas, även när förstärkaren återger orgelmusik inklusive pedaltoner av 20c/s storleksordning , som når tröskeln för maximal effekt. Tester med hjälp av en direkt mikrofonkrets med ljud som t.ex. klingande tangenter avslöjar en extraordinär realism. Förstärkaren kan beskrivas som praktiskt taget perfekt för ljudåtergivningskanaler av högsta fidelitet.
På 1970-talet dumpade de flesta förstärkare sina skrymmande vakuumrör och övergick till transistorer. Dessa är – vanligtvis små – elektroniska enheter som möjliggjorde samma typ av förstärkning som vakuumrör. Och det är lätt att förstå varför folk bytte: transistorer är mindre, lättare och mer energieffektiva.
En del människor säger dock att denna effektivitet har ett pris. De säger att ljudet från en rörförstärkare är varmare och fylligare än ljudet från en transistorförstärkare. Precis som debatten om vinyl och mp3 är detta en diskussion som är långt ifrån avgjord bland audiofiler.
En del musiker föredrar rörförstärkare helt enkelt för att det ger dem ett naturligt sätt att skapa överstyrning: när man trycker på en rörförstärkare för mycket skär den av topparna och dalarna i ljudvågorna, vilket skapar en grynig effekt. Artister som Chuck Berry använde denna effekt till sin fördel och fascinerade ungdomarna och skrämde föräldrarna med det kantiga ljudet. Senare skulle musiker efterlikna denna overdrive-effekt med pedaler och skapa tyngre versioner av den som distorsion och fuzz.
Självklart kan dessa effekter numera också enkelt efterliknas med pedaler. Men även om deras vintage-förmåner har övertagits av mer sofistikerad teknik, är förstärkare fortfarande en oersättlig del av vår vardag.