Aunque tenemos tecnología avanzada de semiconductores, ¿por qué los tubos de vacío todavía se usan en amplificadores y mezcladores de audio?

Hay una calidad de sonido subjetiva y hay una calidad de sonido medible. Debe tenerse en cuenta lo que percibe el oído humano, frente a los instrumentos que pueden medir.

Tubos de vacío – Ventajas

  • Altamente lineal sin retroalimentación negativa, especialmente algunos tipos de señal pequeña
  • El recorte es suave, lo que se considera más musical que los transistores.
  • Tolerante a sobrecargas y picos de voltaje
  • Características altamente independientes de la temperatura, simplifica enormemente la polarización
  • Rango dinámico más amplio que los circuitos de transistores típicos, gracias a voltajes operativos más altos
  • Las capacidades del dispositivo varían solo ligeramente con los voltajes de señal
  • El acoplamiento capacitivo se puede hacer con condensadores de película de bajo valor y alta calidad.
  • Los diseños de circuitos tienden a ser más simples que los equivalentes de semiconductores.
  • La operación generalmente se realiza en Clase A o AB, lo que minimiza la distorsión cruzada
  • El transformador de salida en amplificador de potencia protege el altavoz de la falla del tubo
  • El mantenimiento tiende a ser más fácil porque el usuario puede reemplazar los tubos

Tubos de vacío – Desventajas

  • Voluminoso, por lo tanto, menos adecuado para productos portátiles.
  • Se requieren altos voltajes de operación
  • Alto consumo de energía, necesita suministro de calentador
  • Genera mucho calor residual
  • Menor eficiencia energética que los transistores en circuitos de señal pequeña
  • Los tubos de vidrio de bajo costo son físicamente frágiles.
  • Más propensos a la microfonía que los semiconductores, especialmente en etapas de bajo nivel.
  • Los materiales que emiten electrones catódicos se utilizan en funcionamiento, lo que resulta en vidas más cortas (generalmente de 1 a 5 años para tubos de alimentación)
  • Dispositivos de alta impedancia que generalmente necesitan un transformador de adaptación para cargas de baja impedancia, como altavoces.
  • Por lo general, mayor costo que los transistores equivalentes

Transistores – Ventajas

  • Por lo general, menor costo que los tubos, especialmente en circuitos de señal pequeña
  • Tubos más pequeños que equivalentes
  • Se puede combinar en un dado para hacer un circuito integrado
  • Menor consumo de energía que los tubos equivalentes, especialmente en circuitos de señal pequeña.
  • Menos calor residual que tubos equivalentes
  • Puede operar con suministros de bajo voltaje, mayor seguridad, menores costos de componentes, espacios libres más pequeños
  • No se requieren transformadores a juego para cargas de baja impedancia
  • Por lo general, más resistencia física que los tubos (depende de la construcción del chasis)

Transistores – Desventajas

  • Tendencia a una mayor distorsión que los tubos equivalentes
  • Circuitos complejos y considerable retroalimentación negativa requerida para baja distorsión
  • Recorte agudo, de una manera ampliamente considerada no musical, debido a la considerable retroalimentación negativa comúnmente utilizada
  • Las capacidades del dispositivo tienden a variar con los voltajes aplicados
  • Grandes variaciones de unidad a unidad en parámetros clave, como ganancia y voltaje umbral
  • Los efectos de carga almacenada agregan retardo de señal, lo que complica el diseño del amplificador de alta frecuencia y retroalimentación
  • Los parámetros del dispositivo varían considerablemente con la temperatura, lo que complica el sesgo y aumenta la posibilidad de fuga térmica
  • El enfriamiento es menos eficiente que con los tubos, ya que se requiere una temperatura de funcionamiento más baja para la confiabilidad
  • Los MOSFET de potencia tienen altas capacidades de entrada que muy con voltaje
  • Los circuitos de tótem de clase B son comunes, lo que puede provocar una distorsión cruzada
  • Menos tolerante a sobrecargas y picos de voltaje que los tubos
  • Casi todos los amplificadores de potencia de transistores tienen salidas acopladas directamente y pueden dañar los altavoces, incluso con protección activa
  • El acoplamiento capacitivo generalmente requiere condensadores electrolíticos de alto valor, que proporcionan un rendimiento inferior en extremos de audio frecuencia. Por el contrario, los tubos usan un transformador como dispositivo de coincidencia de salida, entre la etapa de salida y el altavoz.
  • Mayor tendencia a captar interferencias de radiofrecuencia, debido a la rectificación por uniones de diodos de bajo voltaje o efectos de velocidad de rotación
  • Mantenimiento más difícil; los dispositivos no son reemplazados fácilmente por el usuario
  • Los transistores e IC más antiguos a menudo no están disponibles después de 20 años, lo que hace que el reemplazo sea difícil o imposible

La respuesta autorizada sobre las diferencias de sonido entre el tubo de vacío y los circuitos de transistores se puede encontrar aquí:
La AES (Audio Engineering Society) publicó el artículo de una revista en mayo de 1973 titulado “Tubos versus transistores: hay una diferencia audible”. En resumen, el artículo habla mucho sobre la etapa del preamplificador y luego entra en gran detalle cuando el el dispositivo de entrada es mecánico-eléctrico, como las cuerdas de una guitarra o una aguja en un tocadiscos que empuja un cristal de pizieo. Entonces, si el dispositivo de entrada mecánico / eléctrico, los tubos tienen una ventaja. Esencialmente, si puede usar un 12AX7, por ejemplo, como el tubo de entrada, y usar un amplificador operacional de estado sólido como la etapa de salida, creando un dispositivo híbrido, su efecto de audio sería muy similar a un dispositivo de solo tubo en mi opinión, después de leer este artículo.

Espero que esto ayude.

Aunque los tubos de vacío han sido reemplazados por semiconductores en muchos dispositivos, todavía se están utilizando debido a su funcionamiento eficiente a voltajes más altos. Los tubos todavía se usan en algunos amplificadores de alta potencia, especialmente en frecuencias de radio de microondas y en algunos sistemas de audio de alta fidelidad. Estos se utilizan en amplificadores de audio, ya que ofrecen una mejor calidad de audio que los transistores. Son más resistentes eléctricamente que los semiconductores y pueden soportar condiciones de sobrecarga temporal y transitorios de la línea de alimentación.