Por que colocar um transformador abaixador após um tubo de vácuo em um amplificador de válvula?

Estou pesquisando amplificadores de válvulas. Eu encontrei este esquema para um:

Então a entrada é amplificada pela primeira válvula e, em seguida, o sinal amplificado é amplificado novamente pela segunda válvula, certo?

Minha pergunta é: por que a tensão está sendo reduzida antes de ir para o alto-falante? Parece-me inútil aumentar a tensão com as válvulas e depois diminuí-la novamente. Todos os esquemas que posso encontrar online fazem isso. Por quê?

(O trilho de 300V na parte superior está relacionado ao transformador? Caso contrário, para que serve?)

É uma questão de impedância.

A tensão do ânodo (placa) do tubo varia em uma ampla faixa, enquanto a corrente varia em uma faixa muito menor. Se você definir impedância de saída como

Isso geralmente resulta em um número bastante alto para um tubo de vácuo típico, da ordem de milhares de ohms.

Por outro lado, a maioria dos alto-falantes tem uma impedância baixa - da ordem de 4 a 16 Ω - o que significa que eles desejam uma mudança de corrente relativamente maior juntamente com uma mudança de tensão relativamente menor.

Observe que nos dois casos, você está falando da mesma quantidade de energia (tensão × corrente), que é o que o amplificador está realmente alcançando - um aumento na potência do sinal da entrada para a saída.

O transformador fornece essa alteração de impedância. Ele negocia um balanço de alta tensão para um balanço de alta corrente. Sem ele, você obteria apenas uma pequena fração da potência do sinal disponível realmente entregue ao alto-falante, limitada pela corrente relativamente baixa no tubo.

De um comentário:

Alguma idéia para que serve o trilho de 300V? É simplesmente uma fonte de alimentação para as válvulas? Por que é tão alta tensão?

A fonte de alimentação de 300V é necessária pelo mesmo motivo: A saída da impedância do tubo é inerentemente alta.

O tubo 6V6 é classificado para corrente da placa de 50 mA (média), o que significa que o balanço da corrente do sinal deve ser menor que cerca de ± 40 mA (pico). Da mesma forma, o tubo é classificado para uma tensão de placa de 250 V (nominalmente, mas é freqüentemente sobrecarregada nesse sentido), portanto a tensão do sinal precisa ser menor que ± 120 V (pico).

A potência do sinal disponível na saída é, portanto, a corrente RMS multiplicada pela tensão RMS, ou:

Se você usar uma tensão mais baixa na placa, a energia disponível será reduzida proporcionalmente.

Observe que isso funciona com uma impedância de saída de:

Para acionar um alto-falante de 8Ω, você usaria um transformador de 3000Ω: 8Ω (proporção de voltas de 19,4: 1), que forneceria 4,38 V _RMS e 548 mA _RMS no alto-falante.

Além do que Dave Tweed disse (+1), o transformador neste caso também elimina a corrente de polarização DC de ir para o alto-falante e desacopla as tensões de entrada e saída do modo comum.

A corrente da placa de V1 fica no valor central quando ociosa. O sinal de entrada faz com que a corrente da placa suba e desça do valor central, de acordo com os picos e vales do sinal de entrada.

Mesmo se houvesse um alto-falante que correspondesse à impedância da placa do 6V6, a corrente de polarização DC através dele não seria desejável. O transformador também bloqueia CC, enquanto passa as partes CA relevantes do sinal.

Observe que a correspondência de impedância ainda é o principal motivo. Como um transformador é necessário para isso de qualquer maneira, o projetista do circuito aproveitou o fato de que ele também bloqueia a CC e que as tensões de entrada e saída do modo comum são desacopladas. Este último fato permite que um lado do alto-falante seja aterrado, mesmo que o primário do transformador esteja ligado a 300 V.

Resposta curta: Reduza a impedância de saída para impedir o carregamento significativo de tensão

Para uma boa resposta de graves, o alto-falante é um motor / gerador linear com EMF traseiro nos pulsos do bumbo. Portanto, a impedância de saída deve ser muito menor do que o alto-falante. Isso também é chamado de fator de amortecimento = Zspeaker / Zout e tem apenas 20 em amplificadores baratos de baixa potência, 100 em amplificadores bons e 1000 em amplificadores amplos.

Então, o que é um amplificador de tubo de vácuo?

1. Isso depende do tubo Zout dividido pela taxa de voltas do transformador ao quadrado.

2. Portanto, a redução da impedância na taxa de espiras n² reduz a alta impedância de saída para um pouco menor que a impedância do alto-falante.

3. Sem especificações, é difícil de adivinhar, mas nunca tão bom quanto o estado soldid, mas afeta a distorção harmônica da EMF traseira, não apenas a limitação suave do tubo, mas o fator de amortecimento ruim pode ser "agradável" para alguns guitarristas mas "turvo" para o áudio especialistas jogando amplo espectro.

4. Como a taxa de voltas também reduz a tensão em n, o balanço da tensão do tubo deve ser n vezes maior do que o que o alto-falante vê

5. por exemplo, talvez um balanço 9 vezes maior e redução de Vdc e / 81 da alta impedância de saída ... talvez mais taxa de rotação ... 20; 1 A taxa de tensão é uma taxa de impedância de 400: 1, possivelmente fornecendo um fator de amortecimento <10, ou seja, DF fraco então eles costumavam usar alto-falantes de 16 Ohm.

6. BTW Muitos projetos de amplificadores valvulados são muito melhores que este.

Preciso corrigir sua terminologia enganosa. É um transformador de potência compatível com impedância , não um transformador abaixador!

Para entender a resposta, você precisa saber:
1) O objetivo de um amplificador é amplificar a potência (não a corrente ou a tensão).
2) Os dispositivos de tubo de vácuo só podem fornecer correntes "pequenas", mas podem lidar com altas tensões.
3) Os tubos de vácuo tinham impedâncias de K ohms , enquanto as impedâncias dos alto-falantes eram da ordem de ohms .

Como P = VI, para fornecer a amplificação de potência máxima com pequenos dispositivos de corrente, é necessário usar a tensão máxima que o dispositivo pode suportar (esta é a resposta para a sua pergunta "por que altas tensões").
Como a transferência máxima de energia entre dois dispositivos ocorre quando as impedâncias coincidem, o transformador de potência correspondente à impedância foi a solução ideal para esse problema (e os outros problemas mencionados nas outras respostas).

Os trilhos de tensão de qualquer circuito são necessários devido à "conservação da lei de energia". Embora a potência do sinal esteja sendo amplificada, ela tem o custo da energia fornecida pelos trilhos de tensão.