简介

Philipp Bulling已将这种电子管前置放大器仿真作为论文进行了开发。Philipp一直在自己的网站上提供VST格式的插件。他现在已经搬到新领域了一段时间，但不想让他的用户失望。因此，DDMF接管了代码，并将继续以免费软件的形式提供该插件，以期进一步改进它，并可能在将来增加一些麻烦。

从这个意义上说，该插件非常独特，它使您可以完全控制建模电路的所有方面。用户可以调整所有电容器，电阻器等的所有值。这是菲利普在原始页面上写的。

抽象的由于模拟电子管放大器的声音始终具有很高的吸引力，因此迄今为止，带电子管的电路在音频工程领域起着一定的作用。另一方面，音频技术变得越来越数字化。在许多情况下，数字模型会以几乎听不到声音差异的方式模拟真实设备。在这项工作中，开发了一个模型，该模型能够在数字设备上模拟电子管放大器的典型声音。在这里，主要的重点是带有三极管的前置放大器，因为它们对声音有特殊的影响。

基于实际管的物理特性，首先开发了管模型。该数学模型包括理论研究的结果以及数据表的分析。然后，该模型用于实现整个放大器电路。除电子管本身外，放大器电路还包含多个无源元件。在数字信号处理领域，后者由有限差分方程式描述，然后递归求解。

最终将生成的算法实现为音频插件，以检查其音调属性。数字模型的行为令人满意地对应于实际放大器电路。模拟电子管放大器的重要声音效果也可以通过数字模型证明。

二极管型号第一步是根据实际管的特性曲线开发三极管模型。理论上，真空管的特性曲线由Langmuir-Child定律描述。但是，很快就意识到，与真实的电子管相比，该定律还不够准确。因此，已经开发了一种新的模型。该模型将三极管描述为数学函数。使用该模型，可以根据工作电阻器（Ra）和电源电压（Ub）计算板极电压（Upc）作为电网电压（Ugc）的函数。

下图显示了Ra = 10k和Ub = 250V的12AU7三极管的功能：

电路建模基于此模型，实现了板跟随器阶段。

阴极偏压在该电路中，阴极偏置用于调整管的偏置点。这是通过放置在阴极和地之间的电阻器（Rc）和电容器（Cc）来实现的。然后可以通过一个简单的一阶RC低通滤波器来模拟阴极偏置的影响，其中Ic * Rc是滤波器的输入，阴极电压（Uc）是输出。

如果输入信号例如从0 V跳到5 V，则阴极电压遵循的电压与RC低通滤波器的阶跃响应非常相似：

信号限制该电路中有信号削波的原因有两个。第一个是由管子本身引起的。如果在输入信号的负半波处有一个高峰值，则电子管将不再放大信号，因为电流被完全切断。因此，输出的正半波被削波。可以通过更负的偏置点来增强此效果。

此处12AU7的偏置点约为-12 V：

削波的第二个原因是由电网电流引起的。输入信号的正半波的高峰值使电网电压与阴极电压相比为正。在这种情况下，电子被栅极吸引。电网电流在前一级的内部电阻处引起电压降，从而限制了输入信号。下图显示了效果。通过将输入信号（Uin）下移阴极电压（Uc），可获得栅极电压。在上图中，与阴极相比，最大栅极电压（Ugc）为〜0V。因此，没有电网电流。在下面的图片中，输入信号的幅度为10V。在输入信号的正峰值处，电网电压升高到0 V以上（与阴极相比）。电网电流开始流动并限制电网电压。
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框图下图显示了实现一个单个前置放大器级的算法的框图。

插件最后，两个串联的极板跟随器阶段被实现为VST插件。下图显示了该算法的输入和输出：输入信号（绿色）的幅度为1V。第一级将信号放大为几乎线性的信号（红色）。由于第二级的输入幅度已经很高，因此该级不再能够线性放大信号。结果，由于管截止和电网电流（蓝色）而导致的输出信号严重失真。在FFT频谱中也可以看到失真：为了在数字域中获得恒定的放大倍数，该插件具有一个驱动器和一个增益旋钮：