Усилитель Уильямсона
По утверждению самого Уильямсона, номинальная выходная мощность его усилителя 1947 года составляла 15 Вт. Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) синусоидального сигнала частотой 400 Гц на номинальной выходной мощности не превышал 0,1 %, демпинг-фактор составлял около 30 (выходное сопротивление 0,5 Ом при номинальном сопротивлении нагрузки 15 Ом). Неравномерность АЧХ в диапазоне частот 10…20000 Гц не превышала ± 0,1 Гц; в ультразвуковой области заметный спад АЧХ (-2,6 дБ) наблюдался лишь на резонансной частоте трансформатора (около 60 кГц). Зависимость КНИ от частоты сигнала и гармонический состав нелинейных искажений в работах Уильямсона не раскрывались; зависимость КНИ от уровня сигнала описана лишь качественно. Интермодуляционные искажения усилителя, писал Уильямсон, доступным ему оборудованием не детектировались и были незаметны на слух.
Усилитель Уильямсона
В области низких частот амплитудно-частотная характеристика усилителя с разомкнутой цепью ООС формируется тремя фильтрами верхних частот (ФВЧ). Первый и второй ФВЧ — классические RC-фильтры на межкаскадных конденсаторах — в авторском варианте имели одинаковые частоты среза в 6 Гц; третий ФВЧ, образованный внутренними сопротивлениями выходных ламп (2…2,5 кОм) и индуктивностью первичной обмотки трансформатора (100 Гн), в состоянии покоя имел частоту среза около 3 Гц. При выбранной Уильямсоном глубине обратной связи такая комбинация трёх ФВЧ с близкими частотами среза неустойчива; для её стабилизации Уильямсон ввёл в анодные цепи первого и второго каскада RC-цепи частотной коррекции с постоянными времени порядка 200 мс, по совместительству служившие развязывающими фильтрами питания. Дополнительную стабилизацию обеспечивала нелинейность выходного трансформатора: по мере роста переменного тока в первичной обмотке её эффективная индуктивность возрастала, а постоянная времени выходного LR-фильтра увеличивалась. Авторский вариант Уильямсона был устойчив, но его запас устойчивости был слишком мал — поэтому и самодельщики, и производители серийных усилителей неминуемо сталкивались с самовозбуждением. Простейшим решением проблемы — при условии использования высококачественного выходного трансформатора — было разнесение частот среза межкаскадных фильтров, например, в «ультралинейном Уильямсоне» Хафлера и Кероса (1952 год) они составляли 1,3 и 6 Гц.