Лучевой тетрод
Лучевой тетрод , иногда называемый лучевой силовой трубкой , представляет собой тип вакуумной трубки или термоэлектронного клапана , который имеет две сетки и формирует поток электронов от катода в несколько частично коллимированных лучей для создания области пространственного заряда с низким потенциалом между анодом и экраном. сетка для возврата электронов вторичной эмиссии с анода на анод, когда потенциал анода меньше, чем у экранной сетки. [1] [2] Лучевые тетроды обычно используются для усиления мощности от звуковой частоты до радиочастоты . Лучевой тетрод производит большую выходную мощность, чем триод или пентод с тем же напряжением питания анода. [3] Первым лучевым тетродом, появившимся на рынке, был Marconi N40, представленный в 1935 году. [4] [5] Лучевые тетроды, производимые и используемые в 21 веке, включают 4CX250B, КТ66 и варианты 6L6.
История [ править ]
В схемах усилителей полезная область анодного напряжения - анодного тока работы обычного тетрода ограничивалась пагубным влиянием вторичной эмиссии с анода при анодных потенциалах меньших, чем у экранной сетки. [6] Пагубное влияние анодной вторичной эмиссии было решено компанией Philips / Mullard введением подавительной сетки , что привело к созданию пентодной конструкции. Поскольку Philips владела патентом на эту конструкцию, другие производители стремились производить лампы пентодного типа, не нарушая патент. В Великобритании три инженера EMI (Исаак Шенберг, Кэбот Булл и Сидни Родда) подали патент на альтернативную конструкцию в 1933 году. [7] Их конструкция имела следующие особенности (по сравнению с обычным пентодом):
- Апертуры контрольной и экранной решеток были совмещены, [8] намоткой сеток с одинаковым шагом (сетки пентода использовались с разным шагом).
- Расстояние между экранной сеткой и анодом больше, чем у обычного тетрода или пентода. [9]
- Вспомогательная электродная структура с потенциалом катода или вблизи него и по существу вне потока электронов, чтобы создать область низкого электростатического потенциала между экранной сеткой и анодом, ограничить угол падения луча и предотвратить попадание вторичных электронов анода за пределы области луча. экран [10] [11] [8] (пентод имеет сетку-подавитель электронного потока).
Конструкция сегодня известна как лучевой тетрод, но исторически она также была известна как тетрод без перегибов , поскольку она имела то же количество сеток, что и обычный тетрод, но без излома отрицательного сопротивления на характеристических кривых анодного тока и анодного напряжения настоящего тетрода. . Некоторые авторы, особенно за пределами Великобритании, утверждают, что лучевые пластины представляют собой пятый электрод. [12] [13]
Конструкция EMI имела следующие преимущества перед пентодом:
- Конструкция обеспечивала большую выходную мощность, чем пентод аналогичной мощности. [4]
- Крутизна была выше, чем у пентода аналогичной мощности. [14]
- Сопротивление пластины было ниже, чем у аналогичного мощного пентода. [14]
- Ток экранной сетки составлял около 5–10% от тока анода по сравнению с примерно 20% для пентода, поэтому лучевой тетрод был более энергоэффективным.
- Эта конструкция обеспечивает меньшие искажения третьей гармоники в режиме работы класса А, чем пентод сопоставимой мощности. [15]
Новая лампа была представлена на выставке физических и оптических обществ в январе 1935 года как Marconi N40. [4] Было выпущено около тысячи выходных тетродов N40, но компания MOV ( Marconi-Osram Valve ), находящаяся в совместной собственности EMI и GEC , посчитала конструкцию слишком сложной в производстве из-за необходимости хорошего выравнивания проводов сетки. [5] Поскольку у MOV было соглашение о долевом проектировании с RCA of America, дизайн был передан этой компании. У RCA были ресурсы для создания работоспособной конструкции, в результате которой появился 6L6 . Вскоре после этого лучевой тетрод появился в различных моделях, в том числе в 6V6 в декабре 1936 года, MOV KT66 в 1937 году и KT88 в 1956 году, разработанных специально для аудио и высоко ценящихся сегодня коллекционерами.
После истечения срока действия патента Филлипса на сетку-подавитель многие лучевые тетроды стали называть «пентодами мощности луча». Кроме того, было несколько примеров лучевых тетродов, предназначенных для работы вместо пентодов. Вездесущий EL34 , хотя и производился Mullard/Phillips и другими европейскими производителями как настоящий пентод, вместо этого производился и другими производителями (а именно GE, Sylvania и MOV) как лучевой тетрод. 6CA7 производства Sylvania и GE представляет собой замену лучевого тетрода для EL34, а KT77 представляет собой конструкцию, аналогичную 6CA7 производства MOV.
Семейство лучевых тетродов, широко используемое в США, включало 25L6 , 35L6 и 50L6, а также их миниатюрные версии 50B5 и 50C5. Это семейство не следует путать с 6L6, несмотря на схожие обозначения. Они использовались в миллионах All American Five радиоприемников AM. В большинстве из них использовалась бестрансформаторная схема питания. В американских радиоприемниках с трансформаторным питанием, построенных примерно в 1940–1950 годах, очень широко использовались лучевые тетроды 6В6, 6В6Г, 6В6ГТ и миниатюрные лучевые 6AQ5.
В военной технике 807 и 1625 с номинальной анодной рассеиваемостью 25 Вт и работающими от источника питания до 750 Вольт получили широкое распространение в качестве оконечного усилителя в радиочастотных передатчиках выходной мощностью до 50 Вт и в нажимных усилителях. -вытащить приложения для аудио. Эти лампы были очень похожи на 6L6, но имели несколько более высокий коэффициент рассеивания анода, и анод подключался к верхней крышке, а не к штырю в основании. Большое количество устройств появилось на рынке после Второй мировой войны и широко использовалось радиолюбителями в США и Европе в 1950-х и 1960-х годах.
В 1950-х годах ультралинейного усилителя звука. для лучевых тетродов была разработана схема [16] Эта схема усилителя соединяет экранные сетки с отводами выходного трансформатора и обеспечивает снижение интермодуляционных искажений .
Операция [ править ]
Лучевой тетрод устраняет динатронную область или тетродный перегиб трубки экранной сетки за счет создания области пространственного заряда с низким потенциалом между экранной сеткой и анодом, которая возвращает электроны вторичной эмиссии анода на анод. Анодная характеристика лучевого тетрода менее закруглена при более низких анодных напряжениях, чем у силового пентода, что приводит к большей выходной мощности и меньшим искажениям третьей гармоники при том же напряжении питания анода. [17]
В лучевых тетродах апертуры управляющей сетки и экранной сетки совмещены. Провода экранной сетки совмещаются с проводами управляющей сетки так, что экранная сетка находится в тени управляющей сетки. Это уменьшает ток экранной сетки, способствуя повышению эффективности преобразования энергии лампы. Выравнивание апертур сетки концентрирует электроны в плотные пучки в пространстве между экранной сеткой и анодом, позволяя разместить анод ближе к экранной сетке, чем это было бы возможно без плотности пучка. [18] Интенсивный отрицательный объемный заряд этих лучей, возникающий, когда потенциал анода меньше потенциала экранной сетки, предотвращает попадание вторичных электронов с анода на экранирующую сетку.
В лучевых тетродах приемного типа за пределами области пучка вводятся пластины, ограничивающие пучок, для ограничения электронных пучков определенными секторами анода, которые являются секциями цилиндра. [19] Эти пластины, ограничивающие пучок, также создают область с низким электростатическим потенциалом между экранирующей сеткой и анодом и возвращают вторичные электроны анода из-за пределов области пучка на анод.
В лучевых тетродах, которые имеют полную цилиндрическую симметрию, характеристика без перегибов может быть достигнута без необходимости использования пластин, ограничивающих пучок. [2] [20] Эта форма конструкции обычно применяется в лампах большего размера с номинальной анодной мощностью 100 Вт и более. Eimac 4CX250B (расходная мощность рассеивания на аноде 250 Вт) является примером лучевого тетрода этого класса. Отметим, что в конструкции этих типов применен принципиально иной подход к конструкции системы крепления электродов. Производитель описывает 4CX250B как «тетрод радиальной мощности», обращая внимание на симметрию его электродной системы.
Схемы применения лучевых тетродов часто включают компоненты для предотвращения паразитных колебаний, подавления переходных напряжений и сглаживания частотной характеристики. [21] [22] [23] В радиочастотных приложениях требуется экранирование между компонентами пластинчатой цепи и компонентами сети. [24]
Рассечение лучевого тетрода [ править ]
| Детали небольшого лучевого тетрода приемного типа | Картинки |
|---|---|
| Стеклянная оболочка снята. Вид на основание трубки, анод или пластину и газопоглотительный лоток. Анод представляет собой большую цилиндрическую конструкцию серого цвета. Геттерный поддон представляет собой чашеобразную часть вверху. Геттер представляет собой порошкообразный металл ( барий ), который сильно реагирует на кислород . После герметизации трубки газопоглотительный лоток подвергается индукционному нагреву для испарения газопоглотителя, который откладывается на внутренней стороне стеклянной колбы. |  |
| Половина анода удалена . Видны два слюдяных диска, которые поддерживают электроды сверху и снизу. Высокий вертикально ориентированный электрод серебристого цвета слева представляет собой одну из пластин, ограничивающих или формирующих луч. Экранирующая сетка находится внутри пластин, ограничивающих пучок. |  |
| Анод полностью удален. Справа и слева от решеток видны пластины, ограничивающие пучок. Сетка экрана — это самая внешняя сетка. Между экранной сеткой и катодом расположена управляющая сетка . |  |
| Пластины, ограничивающие балку, сняты. |  |
| Геттерный поддон, опоры геттерного поддона и верхний слюдяной диск были удалены. Эллиптическая спираль экранной сетки окружает управляющую сетку. Опорные стержни экранной сетки находятся слева и справа от опорных стержней управляющей сетки. |  |
| Сетка экрана и ее опорные стержни сняты. Эллиптическая спираль управляющей сетки окружает катод ; опорные стержни управляющей сетки расположены слева и справа от катода. |  |
| Управляющая решетка и ее опорные стержни сняты. Катод косвенного нагрева окружает нагреватель. Часть катода, испускающая электроны, представляет собой оксидное покрытие белого цвета , обычно оксид бария или оксид стронция. |  |
| Катод удален. Нагреватель представляет собой вольфрамовую проволоку , покрытую тугоплавким диэлектриком с высокой теплопроводностью. |  |
Ссылки [ править ]
- ^ Донован П. Гепперт, (1951) Основные электронные трубки , Нью-Йорк: McGraw-Hill, стр. 164–179. Проверено 10 июня 2021 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Уинфилд Г. Вагенер, (май 1948 г.) «500-Mc. Особенности конструкции передающего тетрода» , Труды IRE , стр. 612, 617. Проверено 10 июня 2021 г.
- ^ Норман Х. Кроухерст, (1959) базовый аудиотом . 2 , Нью-Йорк: John F. Rider Publisher Inc., стр. 2–74–2–76. Проверено 7 октября 2021 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Редакторы, (февраль 1935 г.) «Новый выходной тетрод» , Electronics , вып. 8 №2, с. 65. Проверено 10 июня 2021 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б КР Троуэр, (2009) Британские радиоклапаны Классические годы: 1926–1946 , Ридинг, Великобритания: Спидвелл, стр. 125–126.
- ^ Джон Ф. Райдер, (1945) Внутри вакуумной трубки , Нью-Йорк: John F. Rider Publisher Inc., стр. 287–294. Проверено 10 июня 2021 г.
- ^ Шёнберг, Родда, Булл, (1935) Усовершенствования термоэмиссионных клапанов и связанные с ними , патент Великобритании 423932.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Шенберг, Родда, Булл, (1938) Устройство электронного разряда , патент США 2 107 519.
- ^ Гепперт (1951) с. 164
- ^ Герберт Дж. Райх, Принципы электронных ламп , McGraw-Hill, 1941, с. 72, дата обращения 10 июня 2021 г.
- ^ AHW Beck, (1953) Термоэмиссионные клапаны, их теория и конструкция , Лондон: Cambridge University Press, стр. 295. Проверено 10 июня 2021 г.
- ^ Джеффри Фалла; Аврора Джонсон (3 февраля 2011 г.). Как усовершенствовать усилитель Fender: модификация усилителя для получения волшебного звучания . Вояджер Пресс. стр. 178–. ISBN 978-0-7603-3847-6 . Проверено 6 апреля 2012 г.
- ^ Стэнли Уильям Амос; Роджер С. Амос; Джеффри Уильям Арнольд Даммер (1999). Словарь Newnes по электронике . Ньюнес. стр. 318–. ISBN 978-0-7506-4331-3 . Проверено 6 апреля 2012 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Гепперт (1951) с. 169
- ^ Изд. Ф. Лэнгфорд-Смита. (1952). Справочник конструктора радиотрона 4-е изд. . Сидней: Wireless Press. п. 569:
- ^ Хафлер, Дэвид; Керос, Герберт I (ноябрь 1951 г.), «Ультралинейный усилитель» (PDF) , Аудиотехника : 15–17, заархивировано из оригинала (PDF) 29 марта 2016 г. Альтернативный URL .
- ^ Дж. Ф. Дрейер-младший (апрель 1936 г.). «Лампа вывода мощности луча» . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. Электроника стр. 21. Проверено 7 мая 2023 г.
- ^ Старр, AT (1953). Радио и радиолокационная техника . Лондон: сэр Иссак Питман и сыновья. п. 302. Проверено 7 мая 2023 г.
- ^ Шаде, ОС (1938). Лучевые силовые трубки (PDF) . Харрисон, Нью-Джерси. п. 162.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ АК Винг младший; Дж. Э. Янг (январь 1941 г.). «Новый сверхвысокочастотный тетрод и его использование в телевизионном передатчике звука мощностью 1 киловатт» . Труды IRE, стр. 5–7. Проверено 14 августа 2022 г.
- ^ LC Hollands (март 1939 г.). «Проектирование схем, связанных с характеристиками ламп» . Электроника . стр. 18–20. Проверено 2 октября 2021 г.
- ^ Редакторы (январь 1940 г.). «Электронное искусство» «Сверхвысокочастотные колебания с помощью лучевой трубки» . Электроника . стр. 68, 69. Проверено 7 мая 2023 г.
- ^ Д. Микс (август 1946 г.). «Нестабильные сигналы» . КСТ . п. 26 (раздел «Усилители экранной сетки»). Проверено 18 августа 2022 г.
- ^ Д. Микс (август 1946 г.). стр. 25, 26
Внешние ссылки [ править ]
- Архив данных о трубках, тысячи спецификаций трубок
- Лучевой тетрод - дополнительная информация и графики
