ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯ (carbon composition หรือ CC) ถูกยกให้เป็นสุดปลายฝันของพิสุทธิ์แห่งเสียงแนวหลอด โดยได้รับการยอมรับจากนักเล่นที่อยากได้เสียงแบบแอมป์วินเทจ มันสามารถชุบชีวิตแอมป์เสียงแห้งๆให้มีชีวิตชีวาอย่างน่าฟังขึ้นได้
แล้วมันเป็นความจริงหรือ? ที่ว่าตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯเปลี่ยนแนวเสียงได้อย่างมีเวทย์มนต์?
ก็อาจจะจริงก็เหมือนกับการปรุงเสียงด้วยอุปกรณ์ชนิดอื่นๆ และมันก็ถูกใช้งานเช่นนั้นจริงๆ ซึ่งไม่สามารถวัดออกมาได้เป็นค่าตัวเลขทางอิเล็คทรอนิกส์ (หรืออาจจะมีค่าอะไรสักอย่างหนึ่งอยู่ก็ได้แต่ไม่มีใครวัดและระบุออกมา) แม้ค่านั้นไม่สามารถระบุได้ก็ตามคุณก็เชื่อถือในความลี้ลับนี้
จากข้อมูลของตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯจากผู้ผลิตรายต่างๆมีข้อสรุปอยู่ ประการหนึ่งที่เหมือนกันว่า ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯมีสัญญาณรบกวน, ค่าเปลี่ยน หรือยืดได้มาก, รับกำลังในแบบพัลส์สั้นๆได้สูง และค่าแปรปรวนได้ง่าย ที่น่าสนใจคือมีค่าสัมประสิทธิ์แรงดันของความต้านทานสูง (Voltage coefficient of resistance) แล้วเจ้าค่าสัมประสิทธิ์แรงดันของความต้านทานมันคืออะไร?
ค่าสัมประสิืทธิ์แรงดันของความต้านทานคือ ค่าความต้านทานจริงๆที่เกิดขึ้นที่แปรเปลี่ยนไปตามแรงดันตกคร่อมตัวต้ายนทาน เอง ค่าความต้านทานจริงๆจะแตกต่างกันถ้าแรงดันคร่อมต่างกัน ที่ 100V ก็มีค่าความต้านทานไม่เท่ากับ 0V มันมีนัยคือถ้าเราออกแบบวงจรให้มีแรงดันไฟตรงตกคร่อมตัวต้านทานคาร์บอนคอมฯ 50V และทำการป้อนสัญญาณไซน์เวฟที่มีแรงดัน 100V ให้ตกคร่อมตัวต้านทานนี้แล้วทำการวัดจะพบว่ามีความเพื้ยนจากค่าที่วัดได้จาก ตัวต้านทานเอง
ที่น่าสนใจคือความเพี้ยนที่เกิดขึ้นกลับเป็นฮาร์โมนิคคู่มากที่สุด ถ้าความเพี้ยนในลักษณะฮาร์โมนิคคู่จำนวนไม่มากนัก คุณจะไม่ได้ยินว่าเสียงที่เกิดขึ้นมันเพี้ยน แต่จะรับรู้ได้ว่าเสียงมันหวานขึ้น หรือโทนเสียงลื่นไหลขึ้น ซึ่งสิ่งนี้เป็นอัตลักษณ์เฉพาะของตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯ – มันเป็นตัวต้านทานที่มีความเพี้ยน แต่เป็นความเพี้ยนที่หูคนเราชอบ
เอกสารจากทางผู้ผลิตจะระบุว่าตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯมีสัญญาณรบกวนมาก และค่าแปรเปลี่ยนตามอุณหภูมิ กับอายุได้ง่าย ทำให้มันกลายเป็นดาบสองคม ถ้าใส่เป็นตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯทั้งเครื่อง แน่หละโทนเสียงมันหวานขึ้นจริง แต่มันก็สร้างเสียงซ่าขึ้นมาได้ แต่ก็มีคำแนะนำเล็กๆน้อยๆการการใช้ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯเพื่อให้ได้ เสียงในแบบฉบับของมันโดยไม่เกิดปัญหา:
- แรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานควรอยู่ในระดับ 100V ขึ้นไป
- ถ้าต้องการแรงดันสวิงสูงๆตกคร่อมตัวต้านทาน – ก็ต้องมีแรงดันไฟตรงอยู่ในระดับ 50 ถึง 100V ด้วย
- ตำแหน่งที่ใช้งานในแอมป์จะมีทั้งแรงดันไฟตรงสูง และแรงดันสวิงสูงตามข้อ 1 และ 2 จะำทำให้เราได้อรรถประโยชน์จากความเพี้ยนของความต้านทานในระดับที่เหมาะสม โดยเกิดสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการอยู่ในระดับต่ำ และประหยัด
- อัตราทนกำลังของตัวต้่านทานจะต้องอยู่ในระดับต่ำสุดของค่าที่ยอมรับเพื่อ ดุลย์กันระหว่างความทนทานในการใช้งาน และความเพี้ยนของตัวต้านทานที่อยากให้เกิดสูงสุด แนวทางที่เหมาะสมในการเลือกอัตราทนกำลังคือเลือกให้ใกล้เคียงกับสองเท่าของ ค่าเฉลี่ยกำลังที่คำนวนได้
- ควรเปลี่ยนตัวต้านทานทุกๆสองสามปีเพื่อป้องกันการเปลี่ยนคือ หรือค่ายืด และสัญญาณรบกวน
แนวทางในข้อ 1 และ 2 ก็เพื่อรักษาค่าสัมประิสิทธิ์แรงดันของความต้านทานไม่ให้เกิดขึ้นมากเกินไป ถ้าค่าสัมประสิทธิ์นี่มีค่าน้อยจะทำให้เราสามารถควบคุมช่วงการทำงานของแอมป์ ได้ดีขึ้น ในหนังสือ Radiotron Designer’s Handbook ( 4th edition, หน้า 1345) จะระบุตามสเปคของ JAN-R-11 ว่าตัวต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯจะมีค่าไม่เกิด 0.035% ต่อโวลต์ สำหรับตัวต้านทาน 1/4 และ 1/2W , 0.02% ต่อโวลต์ สำหรับตัวต้านทานที่มีกำลังสูงกว่านั้น ถ้าให้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน 1/4W- 200V; 1/2W – 350V; 1W and 2W – 500V, จะทำให้การเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานอยู่ที่ 7% สำหรับตัวต้านทาน 1/4 W , 12.3 % สำหรับตัวต้านทาน 1/2W, และ 10% สำหรับตัวต้านทานวัตต์สูงๆ ซึ่งสอดคล้องกับคำแนะนำในข้อ 4 – เลือกตัวต้านทานที่มีอัตรากำลังต่ำสุดเท่าที่จะทำได้
แน่นอนว่าการเลือกใช้งานให้ได้ผลมากทีุ่สุด ก็ต้องเลือกใช้งานในตำแหน่งที่ทำให้เกิดความเพี้ยนของตัวต้านทานมากที่สุด ในวงจรแอมป์คุณไม่สามารถเลือกตัวต้านทานให้ได้ตามแรงดันสูงสุด หรือระดับสัญญาณที่ใช้งาน ในการใช้งานจริงๆอาจจะมีแรงดัน 200V ตกคร่อมตัวต้านทาน 1/2W และมีระดับสัญญาณสวิง 75V ซึ่งจะทำให้เกิดความเพี้ยนราวๆ 2.6% – เพี้ยนพอที่จะได้ยินว่าเสียงหวานขึ้น ซึ่งสัมพันธ์กับคำแนะนำข้อที่ 3 – ว่าต้องมีสัญญาณสวิงแรงๆตกคร่อมตัวต้านทานจึงจะเกิดผลจากค่าสัมประสิืทธิ์ แรงดันต่อความต้านทานนี้ได้
แต่ที่ระดับสัญญาณ 10V เราจะได้ความเพี้ยนที่เกิดขึ้นเพียง 0.35% ซึ่งอยู่ในระดับที่ฟังความแตกต่างได้อยาก สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือเปอร์เซนต์ค่านี้จะมีมากในตัวต้านทานที่ผลิตใน ยุค 1950 ซึ่งตัวต้านทานแบบคาร์บอนคอมฯปัจจุบันมีความเพี้ยนต่ำมาก จากเว็บไซต์ของ IRC ระบุว่าค่าสัมประสิทธิ์ของแรงดันต่อความต้านทานชนิดคาร์บอนคอมฯมีค่าเท่ากับ 0.005%/V สำหรับตัวต้านทานที่ผลิตจากบริษัทนี้ ของยี่ห้ออื่นอาจจะมีค่าเท่ากับ 0.008%/V ซึ่งมีีค่าต่ำกว่าค่าในสเปคทางการทหารของ JAN มาก
แล้วเราจะใช้ในตำแหน่งใดจึงจะได้ผลดีที่สุด? ตำแหน่งใดที่เราใช้แล้วจะให้ความเพี้ยนที่น่าฟัง และตำแหน่งใดไม่ีควรใช้เื่พื่อป้องกันสัญญาณรบกานที่ไม่อยากได้?
ประการแรกสุดคือ ไม่ควรใช้ในวงจรขยายสัญญาณระดับต่ำๆ และวงจรขยายที่มีอัตราการขยายสูงๆ – คำแนะสำสุดคลาสสิคคือในวงจรภาคอินพุตของแอมป์ควรใช้ตัวต้านทานชนิดเม ทัลฟิลม์ในตำแหน่งตัวต้านทานเพลตของวงจร เพื่อใหเกิดสัญญาณรบกวนต่ำสุด ตัวต้านทานกริดของทุกภาคยกเว้นภาคเอาต์พุต เนื่องจากสัญญาณอยู่ในระดับต่ำเกินไป
ตำแหน่งตัวต้านทานคาโธดเป็นอีกจุดหนึ่งที่ไม่เหมาะสำหรับการใช้ตัวต้านทาน แบบคาร์บอนคอมฯ เนื่องจากมีแรงดันตกคร่อมเพียงไม่กี่โวลต์เท่านั้น แถมยังมีตัวเก็บประจุดีคัปปลิงอีก ซึ่งองค์ประกอบทั้งสองส่วนทำให้ความเพี้ยนของตัวต้านทานลดต่ำลง ในวงจรแบบคาโธดฟอลโลเวอร์แม้จะมีแรงดันสูง และระดับสัญญาณแรงพอสมควร แต่ัตัวต้านทานต่อกับคาโธดที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ และแรงดันที่เปลี่ยนแปลงอยู่ในระดับเดียวกับแรงดันกริด ทำให้เกิดความเพี้ยนจากตัวต้านทานอยู่ในระดับต่ำจนไม่มีนัยทางเสียง
ตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับใส่ตัวต้านทานแบบคาร์บอนคอมฯคือตำแหน่งที่มีสัญญาณ แรงๆ – ตำแหน่งตัวต้านทานเพลต และก่อนภาคแยกเฟสจะเหมาะสมที่สุด ภาคแยกเฟสดูน่าจะเหมาะสมเนื่องจากตัวต้านทานเพลตของภาคแยกเฟสรับสัญญาณแรง มากที่สุดของแอมป์ แต่ภาคเแยกเฟสมักจะมีลูปการป้อนกลับทำให้ความเพี้ยนที่เกิดขึ้นจากตัวต้าน ทานอยู่ในระดับต่ำอยู่ดี
การใช้งานตัวต้านทานแบบคาร์บอนคอมฯอย่างเหมาะสม – ในตำแหน่งที่คุณสามารถฟังความแตกต่างออกได้อย่างชัดเจน