¿Por qué poner un transformador reductor después de un tubo de vacío en un amplificador de válvula?

Estoy investigando amplificadores de válvula. Encontré este esquema para uno:

Entonces la entrada se amplifica por la primera válvula, y luego la señal amplificada se amplifica nuevamente por la segunda válvula, ¿verdad?

Mi pregunta es, ¿por qué se reduce el voltaje antes de ir al altavoz? Me parece inútil, aumentar el voltaje con las válvulas y luego disminuirlo nuevamente. Todos los esquemas que puedo encontrar en línea hacen esto. ¿Por qué?

(¿El riel de 300 V en la parte superior está relacionado con el transformador? Si no, ¿para qué sirve?)

Es una cuestión de impedancia.

El voltaje del ánodo (placa) del tubo varía en un amplio rango, mientras que la corriente varía en un rango mucho más pequeño. Si define la impedancia de salida como

Esto generalmente resulta en un número bastante alto para un tubo de vacío típico, del orden de miles de ohmios.

Por otro lado, la mayoría de los altavoces tienen una baja impedancia, del orden de 4 a 16 Ω, lo que significa que desean un cambio de corriente relativamente mayor junto con un cambio de voltaje relativamente menor.

Tenga en cuenta que en ambos casos, está hablando de la misma cantidad de potencia (voltaje × corriente), que es lo que realmente está logrando el amplificador: un aumento en la potencia de la señal de entrada a salida.

El transformador proporciona este cambio de impedancia. Cambia una oscilación de alto voltaje por una oscilación de alta corriente. Sin él, solo obtendría una pequeña fracción de la potencia de señal disponible que se entrega al altavoz, limitada por la corriente relativamente baja en el tubo.

De un comentario:

¿Alguna idea de para qué sirve el riel 300V? ¿Es simplemente una fuente de alimentación para las válvulas? ¿Por qué es tan alto voltaje?

La fuente de alimentación de 300 V es necesaria por la misma razón: la salida de la impedancia del tubo es inherentemente alta.

El tubo de 6V6 está clasificado para una corriente de placa de 50 mA (promedio), lo que significa que la oscilación de la corriente de la señal debe ser inferior a aproximadamente ± 40 mA (pico). De manera similar, el tubo está clasificado para un voltaje de placa de 250 V (nominalmente, pero a menudo está sobrecargado a este respecto), por lo que el voltaje de la señal debe ser inferior a aproximadamente ± 120 V (pico).

La potencia de señal disponible en la salida es, por lo tanto, la corriente RMS multiplicada por el voltaje RMS, o:

Si utiliza un voltaje de placa inferior, la potencia disponible se reduce proporcionalmente.

Tenga en cuenta que esto funciona con una impedancia de salida de:

Para manejar un altavoz de 8Ω, usaría un transformador de 3000Ω: 8Ω (relación de vueltas de 19.4: 1), que le daría 4.38 V _RMS y 548 mA _RMS en el altavoz.

Además de lo que dijo Dave Tweed (+1), el transformador en este caso también elimina la corriente de polarización de CC del altavoz, y desacopla los voltajes de entrada y salida de modo común.

La corriente de placa de V1 se encuentra en un valor central cuando está inactiva. La señal de entrada hace que la corriente de la placa suba y baje desde el valor central de acuerdo con los picos y valles de la señal de entrada.

Incluso si hubiera un altavoz que fuera compatible con la impedancia a la placa del 6V6, la corriente de polarización de CC a través de ella no sería deseable. El transformador también bloquea la CC, mientras pasa las partes CA relevantes de la señal.

Tenga en cuenta que la correspondencia de impedancia sigue siendo la razón principal. Como de todos modos se requiere un transformador para eso, el diseñador del circuito hizo uso del hecho de que también bloquea la CC, y que los voltajes de entrada y salida de modo común están desacoplados. Este último hecho permite que un lado del altavoz esté conectado a tierra, aunque el primario del transformador esté conectado a 300 V.

Respuesta corta: reduzca la impedancia de salida para evitar una carga de voltaje significativa

Para una buena respuesta de graves, el altavoz es un motor / generador lineal con EMF posterior en pulsos de bombo. Por lo tanto, la impedancia de salida debe ser mucho más baja que la del altavoz. Esto también se llama Dampening Factor = Zspeaker / Zout y solo tiene 20 en amplificadores baratos de baja potencia, 100 en amplificadores buenos y 1000 en amplificadores de gran potencia.

Entonces, ¿qué es en un amplificador de tubo de vacío?

1. Eso depende del tubo Zout dividido por la relación de espiras del transformador al cuadrado.

2. Por lo tanto, la reducción de la impedancia de la relación de espiras n² reduce la alta impedancia de salida a algo más bajo que la impedancia del altavoz.

3. Sin especificaciones, es difícil de adivinar, pero nunca es tan bueno como el estado vendido, pero de hecho la distorsión armónica de EMF posterior, no solo la limitación suave del tubo sino el factor de amortiguación deficiente puede ser "agradable" para algunos guitarristas pero "fangoso" para el audio expertos jugando amplio espectro.

4. Dado que la relación de vueltas también reduce el voltaje en n, la oscilación del voltaje del tubo debe ser n veces mayor de lo que ve el altavoz

5. por ejemplo, quizás una oscilación 9 veces mayor y Vdc y / 81 reducción de la alta impedancia de salida ... tal vez más relación de giro ... 20; 1 La relación de voltaje es una relación de impedancia de 400: 1 posiblemente dando un factor de amortiguación de <10, es decir, un DF deficiente así que a menudo usaban altavoces de 16 ohmios.

6. Por cierto, muchos diseños de amplificadores de válvulas son mucho mejores que este.

Necesito corregir su terminología engañosa. ¡Es un transformador de potencia de adaptación de impedancia , no un transformador reductor!

Para que pueda comprender la respuesta, debe saber:
1) El propósito de un amplificador es amplificar la potencia (no la corriente o el voltaje).
2) Los dispositivos de tubo de vacío solo pueden proporcionar corrientes "pequeñas", pero pueden manejar altos voltajes.
3) Los tubos de vacío tenían impedancias de K ohmios , mientras que las impedancias de los altavoces eran del orden de ohmios .

Dado que P = VI, para proporcionar la amplificación de potencia máxima con dispositivos de corriente pequeños, uno tiene que usar el voltaje máximo que el dispositivo puede manejar (esta es la respuesta a su pregunta de "por qué altos voltajes").
Dado que la transferencia de potencia máxima entre dos dispositivos ocurre cuando sus impedancias coinciden, el transformador de potencia de adaptación de impedancia fue la solución ideal para este problema (y los otros problemas mencionados en las otras respuestas).

Los rieles de voltaje de cualquier circuito son necesarios debido a la "ley de conservación de la energía". Aunque la potencia de la señal se está amplificando, tiene el costo de la potencia suministrada por los rieles de voltaje.