Helivõimendi ajalugu

Helivõimendi on seade, mida kasutatakse väikese võimsusega heli mahu suurendamiseks, et seda saaks kasutada valjuhääldis. Üldiselt on see heli tagasiside ahela viimane etapp ehk heli liikumine helisisendist heliväljundisse. Sellel tehnoloogial on erinevaid rakendusi, sealhulgas nende kasutamine valjuhääldisüsteemides ja kontsertidel. Helivõimendid võivad olla olulised ka üksikisikute jaoks, kuna neid kasutatakse kodude helisüsteemides. Tegelikult on personaalarvutite helikaartidel tõenäoliselt helivõimendid.

Esimese helivõimendi valmistas mees Lee De Forest 1906. aastal ja see oli trioodvaakumtoru kujul. See konkreetne mehhanism arenes välja Audionist, mille töötas välja De Forest. Erinevalt kolmest elemendist koosnenud trioodist oli Audionil ainult kaks ja see ei võimendanud heli. Hiljem samal aastal leiutati triood - seade, mis on võimeline reguleerima elektronide liikumist hõõgniidilt plaadile ja seega moduleerima heli. See oli esimese AM-raadio leiutamisel ülioluline.

Pärast II maailmasõda oli sõja ajal arenenud edusammude tõttu tehnoloogia hüppeline. Varasemad helivõimendid olid vaakumtorudest või ventiilidest. Nende näide on Williamsoni võimendi, mis võeti kasutusele 1946. aastal. Sel ajal peeti seda konkreetset seadet tipptasemel ja see andis teiste sel ajal saadaolevate võimenditega võrreldes kõrgema kvaliteediga heli. Helivõimendite turg oli tugev ja klapi tüüpi seadmeid saab taskukohaste hindadega omada. 1960. aastateks muutsid grammofonid ja telerid klapivõimendid üsna populaarseks.

1970. aastateks asendati klapitehnika ränitransistoriga. Ehkki võimendeid rakendavate katoodkiiretorude populaarsus tõendas, et klapid ei olnud täielikult hävitatud, ilmnesid ränitransistorid üha enam. Transistorid võimendavad heli, muutes helisisendi pinget pooljuhtide abil. Transistoride eelistamise ventiilidele põhjused olid väiksemad ja seega energiasäästlikumad. Lisaks neile vähendavad nad paremini ka moonutuste taset ja nende valmistamine oli odavam.

Enamikku tänapäeval kasutatavaid helivõimendeid peetakse tahkistransistorideks. Selle näiteks on bipolaarse ristmikuga transistor, millel on kolm pooljuhtmaterjalist valmistatud elementi. Teine viimastel aastatel kasutatud võimendi liik on MOSFET või metallioksiidi pooljuhtväljatransistor. Selle leiutas Julius Edgar Lilienfeld, see kontseptualiseeriti esmakordselt 1925. aastal ja sellel on nii digitaalse kui ka analoogskeemi rakendusi.

Ehkki tahkisvõimendid pakkusid mugavust ja tõhusust, ei suutnud need siiski ventiilidest valmistatud kvaliteeti toota. 1872. aastal avastas Matti Otala selle põhjuse: intermodulatsiooni moonutamine (TIM). Selle konkreetse moonutuse põhjustas kiire väljundseadme pinge tõus. Edasised uuringud lahendasid selle probleemi ja andsid tulemuseks võimendid, mis tühistavad TIM-i.