Ez a cikk egy olyan projektet mutat be, amely nem nosztalgiából, hanem mérnöki kíváncsiságból és következetes tervezői gondolkodásból született.

A bemutatott V-FET bootstrap topológia megalkotása és fejlesztése Tunerman munkája, aki a klasszikus Sanken SI-1050G hibrid IC-t egy merész, mégis műszakilag letisztult megközelítéssel egészítette ki Sony V-FET tranzisztorokkal. A cél nem egy új erősítő megalkotása volt, hanem annak vizsgálata, hogy egy meglévő, történelmi konstrukció mennyiben képes új hangminőségi dimenziókat elérni, ha a félvezető-fizika határait nem elrejteni, hanem tudatosan kihasználni próbáljuk.

A publikáció részletesen ismerteti a projekt hátterét, az alkalmazott elvi megoldásokat, a méréseket és az elért eredményeket. Nem csupán egy technikai leírás, hanem egy gondolatmenet dokumentációja is: hogyan lehet egy iparilag lezárt technológiát ma is érvényes, tanulságos és inspiráló módon újraértelmezni.

Ez az írás egyaránt szól azoknak, akik mély műszaki érdeklődéssel közelítenek az audio elektronikához, és azoknak is, akik szeretnék megérteni, miért maradt a V-FET technológia a mai napig megkerülhetetlen hivatkozási pont a „triódás hang” félvezetős megközelítésében.

A félvezető-alapú hangfelerősítés története az elmúlt hatvan évben hatalmas technológiai fejlődésen ment keresztül. A tranzisztorok megjelenésével a csöves erősítők nagy része háttérbe szorult, majd a MOSFET-ek és integrált áramkörök átvették a domináns szerepet. A fejlődés gyors volt – de a hangminőség szempontjából nem mindig előnyös irányba. A modern félvezetők a hatékonyság, a méret és a gyártási költségek minimalizálására optimalizáltak, ritkán pedig a hangbeli karakterre.

Ebben a környezetben különleges helyet foglalnak el a V-FET-ek (SIT-ek), amelyek egyedi működésük miatt a félvezetők között egyedülálló módon triódára emlékeztető karakterisztikát mutatnak. A technológiát több japán gyártó is kutatta és alkalmazta az 1970-es években – köztük a Sony, NEC, Yamaha és Hitachi –, azonban a legnagyobb hatást az audio világára a Sony és a NEC V-FET tranzisztorai gyakorolták. Az olyan legendás típusok, mint a 2SK82 és 2SJ28, olyan hangzást kínáltak, amely máig sem reprodukálható sem MOSFET-tel, sem bipoláris tranzisztorral.

Ugyanebben az időszakban jelentek meg a hibrid audio IC-k: tömör, kompakt, vastagréteg-technológiával készült erősítőmodulok, amelyek viszonylag kis költséggel biztosítottak megbízható 30–100 wattos teljesítményt. A Sanken SI-1050G, a maga 50 wattos, kvázi-komplementer NPN kimeneti topológiájával, tipikus példája volt ennek a fejlődési iránynak.

A „kvázi-komplementer” kifejezés pontos értelmezésére és a SI-1050G belső felépítésének részletes elemzésére a 3. fejezetben térek ki.

Miért találkozik egy 1970-es hibrid IC és két legendás V-FET tranzisztor Tunermannál?

A projekt alapötlete egyszerre egyszerű és merész volt.

Lehet-e a SI-1050G hibrid IC-ből – a belső áramkör módosítása nélkül – triódás karaktert és lényegesen kisebb torzítást kihozni, ha a tápfeszültséget V-FET tranzisztorokkal „utánhúzzuk”?

A válasz: igen, és az eredmény meglepően jó.

A mérések azt mutatták, hogy:

• a gyári ~0,5% THD → 0,05% THD-re csökkent 50 wattnál,
• 1 watt kimenő teljesítménynél a mért torzítás 0,03% alatt maradt, a mérés alsó határát a jelgenerátor saját torzítása határozta meg,
• az erősítő hangja pedig „kinyílt”, levegősebb és finomabb lett – a V-FET triódás karakterének köszönhetően.

Ez a publikáció részletesen bemutatja:

• a Sanken SI-1050G felépítését és eredeti korlátait,
• a V-FET tranzisztorok történetét, fizikáját és különlegességeit,
• miért szűnt meg a V-FET-ek gyártása, és miért nem lehet ma újraindítani,
• a Tunerman által megalkotott V-FET bootstrap topológiát,
• az áramkör működését részletes, műszaki szinten,
• a méréseket, grafikonokat, spektrumokat,
• a projekt gyakorlati megvalósítását és eredményeit.

A cikk egyszerre kíván szakmai és olvasmányos lenni: olyan dokumentum, amely a hifi-rajongók és a tervezőmérnökök számára is értéket nyújt.

Ez a munka nem csupán technikai demonstráció, hanem tisztelgés is egy olyan félvezető-technológia előtt, amely túl rövid ideig élt, mégis maradandó nyomot hagyott a hangtechnikában.

A V-FET technológia jelentősége túlmutat a hangtechnikán: a vertikális FET karakterisztikája az analóg félvezetők egyik legközelebb álló megoldása a vákuumcsövek természetes jelátmenetéhez…