Звук у вакуумі

В останній час все більш популярним стає конструювання лампової звукотехніки. У цій статті спробую розповісти, що потрібно знати, починаючи роботу.

1. Анатомія

Принцип дії електронних ламп базується на русі заряджених частинок (електронів) в електростатичному полі. Розглянемо пристрій радіолампи. На малюнку наведена схема конструкції найпростішої лампи (діода) косвенного нагріву.

Власне, лампа являє собою скляний балон, в якому створено високий вакуум (10-5 – 10-7 тор). У класичних ламп форми електродів схожі і являють собою концентричні «циліндри». Сенс всього полягає в тому, що при нагріванні катода, електрони збуджуються і покидають його. Катод прямого нагріву є просто вольфрамовою ниткою, як в звичайній освітлювальній лампі. Такі катоди застосовуються в тих випадках, коли немає необхідності створювати на катоді особливий режим. У більшості ламп використовується катод косвенного нагріву. У цьому випадку нитка нагріву поміщається в металеву трубку. На певній відстані від катода розташований анод – електрод, який є «кінцевою зупинкою» електронного потоку. Для управління швидкістю руху електронів від катода до аноду використовуються додаткові електроди. Сітки поділяються на 3 типи. Керуючі, екранні та захисні (антидинатронні). Сітка являє собою проволочну спіраль, намотану на металеві стійки (траверси), зажаті між двома слюдяними фланцями. Цими ж фланцями утримуються траверси анода і катода. Також зустрічаються лампи, що містять кілька електродних систем. Такі лампи називаються комбінованими. В залежності від потужності лампи, її електроди і корпус можуть бути виготовлені з різних матеріалів, оскільки з збільшенням проходячого через її струму збільшується розсіювана потужність.

2. Нрави

Цілком зрозуміло, що кожен тип ламп має свої оригінальні параметри і характеристики. Перш за все, з'ясуємо робочі режими ламп. Для створення нормального електронного потоку, в міжелектродних просторах лампи створюються особливі електростатичні потенціали. Ці потенціали визначаються напругами, що діють на її електродах. Розглянемо основні робочі режими:
1. Гранично допустиме анодне напруження (Ua max). Напруга між анодом і катодом, у випадку перевищення якого, відбувається пробій. При холодному катоді ця напруга більша. Те ж саме стосується сіткових напруг.

2. Гранично допустимий анодний струм (Ia max). Гранично допустиме значення струму в анодному колі. За суттю, струм, що проходить через лампу, за вирахуванням незначної частки, «витягнутої» потенціалами сіток.

3. Напруга нагріву (Uн). Типове напруження, подводиме до нитки нагріву (підогрівача), при якому катод досягає температури, необхідної для термоелектронної емісії, в той же час лампа зберігає заявлені параметри довговічності.

4. Струм нагріву (Iн). Струм, споживаний ниткою нагріву.

Є ще ряд характеристик, обумовлених конструкцією ламп, що впливають на параметри вузла, зібраного на цій лампі:

1. Крутизна характеристики (S). Відношення приросту анодного струму до приросту напруги на керуючій сітці. Тобто, ми можемо визначити, на скільки зміниться анодний струм при зміні керуючого напруження на 1В.

2. Внутрішній опір лампи (Ri). Відношення приросту анодного напруження до відповідного приросту анодного струму. В деякому роді це можна порівнювати з коефіцієнтом передачі струму у транзистора, оскільки при збільшенні керуючого (позитивного) напруження, збільшується анодний струм. Зовні це виглядає як зменшення опору. Природно, у лампи немає як такого активного опору. Воно визначається міжелектродними ємностями і носить реактивний характер.

3. Статичний коефіцієнт підсилення (µ). Відношення приросту анодного напруження до приросту керуючого викликаних однаковим приростом анодного струму. Тобто по суті показує, во скільки разів ефективніше приріст керуючого напруження на 1В, ніж аналогічний приріст анодного напруження.

3. Імена

Деякі параметри і конструктивні особливості ламп можна дізнатися за їх маркуванням:

1-й елемент – цифра, що показує округлену напругу нагріву

2-й елемент – буква, що показує тип лампи:
А – частотно-перетворювальні лампи з двома керуючими сітками.
Б – діод-пентоди
В – лампи з вторинною емісією
Г – діод-тріоди
Д – діоди, в тому числі демпферні
Е – електронно-світлові індикатори
Ж – високочастотні пентоди з короткою характеристикою. В тому числі пентоди з подвійним управлінням
І – тріод-гексоди, тріод-гептоди, тріод-октоди.
К – пентоди з подовженою характеристикою.
Л – лампи зі сфокусованим променем.
Н – подвійні тріоди.
П – вихідні пентоди, променеві тетроди
Р – подвійні тетроди (в тому числі променеві) і подвійні пентоди.
С – тріоди
Ф – тріод-пентоди
Х – подвійні діоди, в тому числі кенотрони
Ц – кенотрони, що відносяться до категорії приймально-підсилювальних ламп. (спеціалізовані випрямляючі прилади мають особливу маркування)
Е – тетроди

3-й елемент – цифра, що вказує порядковий номер типу приладу (тобто порядковий номер розробки лампи в цій серії. Наприклад, 1-а розроблена лампа з серії 6-вольтових пальчикових подвійних тріодів – 6Н1П).

4-й елемент – буква, що характеризує конструктивне виконання лампи:

А – в скляному корпусі діаметром до 8мм.
Б – сверхмікроскопічні, в скляному корпусі діаметром до 10,2 мм
Г - сверхмікроскопічні, в металоскляному корпусі діаметром більше 10,2 мм
Д – в металоскляному корпусі з дисковими впаями (зустрічаються, в основному, в СВЧ техніці)
К – в керамічному корпусі
Н - сверхмікроскопічні, в металокерамічному корпусі (нувістори)
П – мініатюрні в скляному корпусі (пальчикові)
Р - сверхмікроскопічні, в скляному корпусі діаметром до 5 мм.
С – в скляному корпусі діаметром більше 22,5 мм.
у октальних ламп діаметром більше 22,5 мм в металевому корпусі відсутній 4-й елемент маркування. 

4. Умови праці

Існує упереджене уявлення, що лампи більш вимогливі до монтажу, ніж напівпровідникові прилади. Власне, умови експлуатації ЕВП мало чим відрізняються від вимог, що пред'являються напівпровідниковими приладами. Більш того, лампи менш вимогливі до теплового режиму, ніж напівпровідники. Так вихідні каскади лампових підсилювачів потужністю до 20Вт не потребують примусового охолодження, на відміну від напівпровідників. Більшість ламп встановлюються в особливого роду роз'ємах – лампових панельках. Деякі лампи мають виводи в верхній частині балона. Найчастіше це виводи анода або екранної сітки, на які подається відносно високе напруження. Це робиться на уникнення пробою між ним і виводами інших електродів. Якщо лампи в процесі роботи сильно розігріваються, то бажано розносити їх як можна далі один від одного. В останній час намітилася особлива тенденція в побудові лампової техніки. Лампи і трансформатори виносяться на верхню панель пристрою, а інші деталі монтуються в підвалі шасі. Такі прилади значно краще охолоджуються, і я вважаю такий підхід цілком обґрунтованим, якщо в верхній частині ламп немає анодних виводів, що загрожують користувачеві поразкою високою напругою. Лампи не обов'язково повинні розташовуватися строго вертикально. Допускається будь-який кут нахилу відносно горизонту, якщо немає небезпеки, що сітки розігріються і провиснуть, створивши, тим самим, міжелектродне замикання. 

E-mail: Overlord7[жучка]yandex.ru, ICQ #: 323-026-295