Variable Gain Transconductance (VGT) ปรับความดังยังไงไม่ให้เสียงเพี้ยน

ในระบบเครื่องเสียงทั่วไป (กว่า 99%) การปรับระดับความดังของเสียงหรือ volume control มักจะเป็นการควบคุมระดับสัญญาณขาเข้าของวงจรภาคขยายเสียง โดยให้ภาคขยายเสียงมีอัตราขยายคงที่ การปรับระดับความดังของเสียงจะเป็นการทำผ่านชิ้นส่วนที่เรียกว่า attenuator ซึ่งมักจะเลือกใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวต้านทานเปลี่ยนค่าได้หรือ potentiometer

วิธีการเช่นนั้นเป็นเรื่องที่ง่ายและสะดวก แต่ในทางเทคนิคนั้นมีปัญหาอยู่ 2 เรื่อง เรื่องแรกคือ เมื่อใดความต้านทานในเชิงอนุกรมเกินกว่า 10 หรือ 20 กิโลโอห์ม ระดับของวอลุ่มจะเริ่มมีผลต่อการตอบสนองความถี่ของวงจรขยายสัญญาณ

อีกเรื่องคือ วงจรขยายสัญญาณขาออกนั้นจะมีอัตราขยายสัญญาณรบกวนที่คงที่ด้วยเช่นนั้น ดังนั้นค่าอัตราส่วนสัญญาณเสียงต่อสัญญาณรบกวนหรือ S/N Ratio จะแปรผันตามระดับเสียง นั่นหมายความว่าเราจะได้ใช้งานวงจรขยายเสียงนั้น ๆ ด้วยค่า S/N Ratio ในระดับสูงสุดเมื่อเร่งเสียงดังสุดเท่านั้น ซึ่งในความเป็นจริงแล้วคงไม่มีใครทำเช่นนั้นตลอดเวลาแน่นอน

Ayre Acoustics แก้ปัญหาดังกล่าวด้วยการออกแบบวงจรปรับระดับความดังเสียงด้วยวิธีที่แตกต่างออกไป ใช้งานเป็นครั้งแรกที่ปรีแอมป์รุ่นเรือธงอย่าง Ayre KX-R วิธีดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า Variable Gain Transconductance (VGT) ซึ่งหนึ่งในจุดเด่นของ VGT ก็คือค่า S/N Ratio จะเป็นค่าคงที่ไม่ว่าจะฟังที่ระดับความดังเท่าใด

วงจร VGT ในปรีแอมป์ KX-R ใช้งานอุปกรณ์ประเภท FET ซึ่งเป็นอุปกรณ์ประเภท transconductance หมายความว่า ระดับกระแสไฟฟ้าขาออกนั้นจะขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า

กระแสไฟฟ้าขาออกนั้นจะถูกเปลี่ยนเป็นแรงดันไฟฟ้าอีกทีโดยใช้ตัวต้านทานค่าคงที่หนึ่งตัว นี่คืออุปกรณ์ที่ถูกเรียกว่า อุปกรณ์ “transimpedance” เพราะว่า impedance นั้นเป็นอะไรที่ตรงข้ามกับ conductance

ชาร์ลีส์ แฮนเซ่น ผู้ก่อตั้งและนักออกแบบของ Ayre เผยว่า สำหรับวงจร VGT ใน KX-R นั้นมีแนวคิดที่เรียบง่ายมาก เพราะเพียงแค่เปลี่ยนตัวต้านทานค่าคงที่นั้นให้เป็นตัวต้านทานที่สามารถเปลี่ยนค่าได้ เมื่อมีการเปลี่ยนค่าตัวต้านทานอัตราขยายของวงจรก็จะเปลี่ยนแปลงตามกันไปด้วย ดังนั้น VGT คือการเปลี่ยนแปลงอัตราขยายสัญญาณของวงจรอย่างแท้จริง ไม่ใช่การใช้ attenuator ลดทอนระดับสัญญาณเอาไว้ตั้งแต่ขาเข้า

การทำเช่นนั้นมีข้อดีหลายประการ เช่น อิมพิแดนซ์ขาเข้าของวงจรจะไม่ถูกจำกัดโดยค่าความต้านทานของตัว attenuator และการตอบสนองความถี่จะไม่เปลี่ยนแปลงไปตามระดับเสียง

อย่างในปรีแอมป์รุ่น KX-R นั้นมีอิมพิแดนซ์ขาเข้าสูงถึง 1 เมกะโอห์มต่อเฟสสัญญาณ วงจรขยายเสียงสามารถตอบสนองความถี่ไปได้สูงเกิน 250kHz ไม่ว่าจะปรับระดับวอลุ่มเอาไว้ที่ระดับใด อีกหนึ่งข้อดีคือวงจรจะมีเส้นทางของสัญญาณที่เรียบง่ายมาก

ปัจจุบันนอกจากปรีแอมป์ Ayre KX-R แล้ว วงจร VGT ได้ถูกนำมาใช้งานในปรีแอมป์รุ่น KX-5 และอินทิเกรตแอมป์รุ่น EX-8 ด้วย เป็นการยืนยันแนวคิดการออกแบบที่ถูกต้องเหมาะสม และให้คุณภาพเสียงที่ดีกว่าจริง ๆ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *