Русская Википедия:6SN7

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Приёмно-усилительная лампа

6SN7 — семействоШаблон:Sfn электронных ламп — двойных низкочастотных триодов косвенного накала со средним коэффициентом усиления напряжения, — выпускающееся с 1939 года. Многочисленные варианты базовой лампы 6SN7GT (12SN7GT, 5692, 6Н8С, 7N7, CV1988 и другие) и её одиночного аналога 6JGT различаются параметрами предельно допустимых режимов, напряжением накала, формой баллона и типом цоколя, но все имеют одинаковое внутреннее устройство и почти одинаковые электрические параметрыШаблон:Sfn. Нелинейные искажения и разброс коэффициента нелинейных искажений 6SN7 существенно меньше, чем у миниатюрных ламп послевоенной разработкиШаблон:SfnШаблон:Sfn.

Благодаря удачному сочетанию характеристик 6SN7 широко применялась вначале в военной, а затем в гражданской радиоэлектронике. Резервы, заложенные в конструкцию лампы, позволили выпустить на её основе специализированные варианты для работы в низковольтных (26 В) и высоковольтных (до 450 В) цепях, лампы с удвоенной мощностью рассеяния на аноде и лампы особо высокой надёжности для системы противовоздушной обороны США. Хорошие импульсные характеристики, надёжность и малая потребляемая мощность оказались востребованы конструкторами электронно-вычислительных машин, а низкий уровень нелинейных искажений — конструкторами телевизоров и высококачественной звуковой аппаратуры.

Разработка

В середине 1920-х годов промышленность США начала выпуск первых серийных ламп с оксидными катодами косвенного накалаШаблон:Sfn. Новинка позволила отказаться от неудобных накальных батерей и питать подогреватели катодов переменным током промышленной частоты (в лампах прямого накала, используемых в детекторах и каскадах предварительного усиления, такое решение приводило к непримлемо высоким помехам)Шаблон:Sfn. Отраслевой стандарт триода косвенного накала (пятиштырьковый цоколь UY, напряжение накала Шаблон:Число) сложился к 1927 году, а образцом этого поколения ламп стала серия 227 производства RCA — родоначальница всех приёмно-усилительных триодов со средним коэффициентом усиления напряжения Шаблон:Sfn.

Развитием серии 227 и её упрощённого варианта 27 стали выпущенные в 1927—1932 годы триоды массовых серий 37, 56, 67 и 76Шаблон:Sfn. В серии 56 (1931) ещё использовалось неудобное на практике напряжение накала Шаблон:Число, а в сериях 67 (1931 год), 37 и 76 (1932 год) был применён новый стандарт — питание накала напряжением Шаблон:Число, что позволяло подключать накал к тогдашним автомобильным аккумуляторам)Шаблон:Sfn. Вскоре ушёл в прошлое и пятиштырьковый цоколь: с началом массового выпуска пентодов его вытеснил восьмиштырьковый октальный цокольШаблон:Sfn. Первый октальный, ещё одиночный, триод 6С5 (RCA, 1935 год) фактически представлял собой пентод 6J7 в триодном включении, а годом спустя Tungsram запустила в серию первый настоящий триод в октальном исполнении — 6C5G (суффикс G обозначал стеклянное исполнение, в отличие от цельнометаллических 6C5 и 6J7)Шаблон:Sfn. Лампы этих ранних серий широкого применения не нашли; первым действительно массовым октальным триодом стал 6J5 (RCA, 1937 год)Шаблон:Sfn. Все эти лампы характеризовались средним коэффициентом усиления (μ=20…35) и были рассчитаны на работу в детекторах, каскадах предварительного усиления низкой частоты и импульсных схемахШаблон:Sfn. Выпуск триодов с высоким коэффициентом усиления (μ≈100) ещё не начался, но параллельно семейству потомков 227 развивался класс двойных триодов для двухтактных выходных каскадов УНЧШаблон:Sfn. Эта ветвь эволюции триода началась в 1933 году с выпуском серии 19, достигла расцвета в 1936 году c выпуском 6N7[1] (имевшей отличную от 6SN7 конструкцию и совершенно иное назначениеШаблон:Sfn) и угасла вскоре после Второй мировой войныШаблон:Sfn.

Непосредственные предшественники 6SN7 — двойные октальные триоды 6F8G и 6C8G — были выпущены RCA в конце 1937 годаШаблон:Sfn. По оставшимся неизвестными причинам сетка одного из триодов этих ламп была подключена не к цоколю, а к верхнему колпачку баллонаШаблон:Sfn. Возможно, конструкторы пытались уменьшить нежелательную паразитную связь входной цепи с цепью накала; на практике это решение оказалось ненужным. Лампы хорошо зарекомендовали себя в импульсной технике (в частности, 6C8G применялась в компьютере Атанасова — Берри), но не стали массовымиШаблон:Sfn. Два года спустя, в конце 1939 года, RCA выпустила упрощённый вариант 6F8G в простом стеклянном баллонеШаблон:Sfn. Новинка получила обозначение 6SN7GT (суффикс GT обозначал стеклянный баллон компактной цилиндрической, в отличие от крупногабаритной G, формы)Шаблон:Sfn. В следующем 1940 году компания Sylvania — главный конкурент RCA — выпустила точную копию 6SN7 в локтальном исполнении — 7N7Шаблон:Sfn. Первая цифра 7 в обозначении этой лампы — исторический курьёз, маркетинговая уловка производителя; в действительности 7N7 была рассчитана на стандартное напряжение накала Шаблон:ЧислоШаблон:Sfn.

Распространение

7N7 успеха не имела, зато электрически идентичная ей 6SN7GT удачно подошла под требования военных заказчиков и в годы Второй мировой войны производилась в огромных, беспрецедентных для мирного времени, объёмахШаблон:Sfn. Главной «военной специальностью» 6SN7 было не усиление сигналов, а формирование импульсов тока в радиолокационных станциях[2]. Лампы, поставлявшиеся в Армию США в 1941—1942 годы, маркировались обозначением VT-231, а поставки во флот — 6SN-7GT; с начала 1943 года армейская номенклатура была упразднена, и все поставки базовой 6SN7 в вооружённые силы маркировались 6SN7-GT[3]. Авиационные варианты с питанием накала напряжением 12 и Шаблон:Число получили обозначения 12SN7GT и 25SN7GTШаблон:Sfn (кроме того, в семействе были и лампы с редким напряжением накала Шаблон:ЧислоШаблон:Sfn). За ними последовали низковольтные авиационные лампы, рассчитанные на питание анода бортовым напряжением Шаблон:Число. В 1942 году Шаблон:Нп5 вывела на рынок низковольтные лампы специальной разработки 6AH7GT и 12AH7GTШаблон:Sfn, а компания RCA c 1946 года выпускала лампы 12SX7GTШаблон:Sfn — серийные 12SN7GT, отобранные по критерию наибольшей крутизны анодно-сеточной характеристики при низком анодном напряженииШаблон:Sfn.

Параллельно шёл обратный процесс — разгон базовой 6SN7 для работы с бо́льшими напряжениями, токами и мощностями. К 1948 году конструкторы довели допустимое анодное напряжение с 250 до Шаблон:Число, ток катода в импульсе до Шаблон:Число, а допустимую анодную мощность с 2,5 до Шаблон:Число на триод (варианты 6SN7GTA и 6SN7GTB)Шаблон:Sfn. В том же 1948 году General Electric выпустила разработанную RCA «красную серию» (Шаблон:Lang-en) 5692 — единственный в истории вариант 6SN7 особо высокой надёжностиШаблон:Sfn. Само же название 6SN7 (без суффиксов) для обозначения серийных ламп никогда не использовалось: в американской номенклатуре такая комбинация обозначала бы металлическую лампу, а все лампы семейства 6SN7 выпускались только в стеклянных баллонахШаблон:Sfn[2].

Вслед за США «военные» 6SN7 были выпущены в Великобритании под маркировкой CV181 и CV1988; кроме того, весьма близки́ к 6SN7 были разработанные самими британцами B65 (Шаблон:Нп5) и ECC30…ECC35 (Mullard)Шаблон:Sfn. Вариант 6SN7GT, производившийся в СССР, вначале получил обозначения 6Н8[4] и 6Н8М, а после 1950 года — 6Н8С[5]; под тем же обозначением, 6Н8С, лампу выпускали в КНРШаблон:Sfn. Копии и клоны 6SN7 производились в Австралии, Германии, Индии, Италии, Нидерландах, Франции, Швеции, Японии и в странах Восточной ЕвропыШаблон:Sfn. Исчерпывающий список всех послевоенных производителей и всех конструктивных вариантов составить невозможно: в своё время они не представляли особого интереса для историков и коллекционеров, а затем информация о них была навсегда утрачена[6].

Применение

Файл:Ural-1 front view.jpg
Малая ламповая ЭВМ «Урал-1». СССР, 1954—1955

6SN7 широко применялась в ранней вычислительной технике. В первом программируемом компьютере ENIAC (1943—1945) 6SN7GT составляли примерно половину из 17 468 ламп[7][8]. Базовой ячейкой памяти ENIAC служил триггер на одной 6SN7; в каждом десятичном разряде регистра-аккумулятора использовались десять 6SN7 и восемнадцать других ламп[8]. Для повышения надёжности лампы питались пониженным до Шаблон:Число напряжением накала[7], однако ошибочное решение обойтись всего лишь шестью накальными трансформаторами на каждый регистр-аккумулятор свело на нет все усилия конструкторов[8]. Обычные лампы «гражданских» серий, работавшие с разными потенциалами катодов, но подключенные к общей накальной шине, испытывали запредельно высокие напряжения подогреватель-катод и преждевременно выходили из строя[8].

Файл:Raytheon 6SN7 by Jeff Keyzer.jpg
6SN7WGT производства Raytheon, США. Маркировка JAN декларирует соответствие военной спецификации 1943 года[3]

Первый британский компьютер SSEM (1947—1948) строился на пентодах EF50, а в строившемся в те же годы Шаблон:Нп5 (1947—1948) британские конструкторы вынужденно применили VR102 — функциональный аналог 6SN7[9]. Сетка одного из триодов VR102 была выведена на верхний колпачок, что крайне затрудняло монтаж по сравнению с 6SN7[9]. В австралийском CSIRAC использовались обычные дешёвые 6SN7[10], а в построенном IBM командном центре ПВО США Шаблон:Нп5 — лампы «красной серии» 5692Шаблон:Sfn. В СССР 6Н8М и 6Н8С служили в первых компьютерах МЭСМ[11] (1949—1950) и М-1[12] (1950—1951) и в последовавших за ними машинах семейств «Урал»[13], «Стрела» и БЭСМ[14]. По одним отчётам, срок службы советских ламп в вычислительной технике составлял 8—9 тысяч часов[11], по другим 15 тысяч часов, причём время наработки на отказ зависело не столько от режима работы лампы, сколько от жёсткости установленных критериев годности[14].

В послевоенной гражданской промышленности 6SN7 применялась в устройствах, требовательных к линейности усиления — в генераторах и усилителях кадровой развёртки телевизоров и в предоконечных каскадах высококачественных радиоприёмников и УНЧШаблон:Sfn. Например, в классическом усилителе Уильямсона 6SN7 или её британские функциональные аналоги L63 и B65 применялись в трёх каскадах из четырёх (входной, фазоинвертирующий и предоконечный каскады)Шаблон:Sfn[15]. Лампа широко использовалась и в низкокачественных УНЧ трансляционных репродукторов, а в гитарных усилителях, напротив, встречалась редкоШаблон:Sfn. Из производителей гитарных и концертных усилителей систематически использовали 6SN7 лишь Gibson, Hammond и Шаблон:Нп5Шаблон:Sfn.

Примерно в 1956 году применение 6SN7 в серийных устройствах прекратилось: на смену октальным лампам пришло новое поколение миниатюрных лампШаблон:Sfn. В 1970-е годы производители бытовой аппаратуры перешли на транзисторы; единственной нишей рынка, где лампы никогда не сдавали своих позиций, были гитарные усилители — однако именно в них высокая линейность 6SN7 была не достоинством, а недостатком. В конце XX века мировой спрос на 6SN7 не превышал 10 тысяч ламп в год — слишком мало, чтобы окупить расходы полноценного крупносерийного производстваШаблон:Sfn (для сравнения, спрос на «гитарную» лампу 12AX7 в 2000 году превышал один миллион штук[16]). Последнее такое производство — калужский «Восход» — прекратило выпуск ламп в 1990-е годыШаблон:Sfn. В XXI веке 6SN7 и вариант CV181 в крупногабаритном баллоне выпускаются в КНР малой серией компанией Shuguang (бывший 770-й радиозавод)[17].

Электрические характеристики

В сравнительной таблице приведены справочные данные пяти характерных образцов семейства: базовой 6SN7GT, её советского аналога 6Н8С, британской военной CV1988, низковольтной 12SX7-GT и умощнённой 6SN7GTB.

Несмотря на разнообразие вариантов, все 6SN7, выпущенные в странах Запада в 1940-е, 1950-е и 1960-е годы, чрезвычайно близки друг к другу по электрическим параметрамШаблон:Sfn. Предельно допустимые токи, напряжения и мощности различны, субъективно звучание разных ламп может восприниматься по-разному, но в номинальном режиме усилителя низких частот характеристики всех вариантов идентичныШаблон:SfnШаблон:Sfn. Объективно измеримый (и никогда не публиковавшийся в справочных листках) показатель — коэффициент второй гармоники — укладывается в весьма узкий интервалШаблон:Sfn. 6SN7 производства 1990-х годов отличаются систематически бо́льшими искажениями, а миниатюрные лампы послевоенного поколения — как бо́льшими искажениями, так и бо́льшим разбросом параметровШаблон:SfnШаблон:Sfn.

Нелинейные искажения

Файл:Grid-plate curves 6SN7 12AU7 comparison.svg
Анодно-сеточные характеристики 6SN7GTA[22] (чёрные сплошные кривые) и 12AU7/ECC82[23] (красные пунктирные). Бо́льшая кривизна характеристики 12AU7 — признак бо́льших нелинейных искажений.

В составе нелинейных искажений однотактного усилителя на триоде абсолютно доминирует вторая гармоника. В каскадах на лампах семейства 6SN7 уровень третьей и четвёртой гармоник на 30…40 дБ, или в 30…100 раз меньше уровня второй гармоники, пятая гармоника пренебрежимо мала, а шестую и высшие гармоники невозможно надёжно измеритьШаблон:Sfn. По данным Джонса, при среднеквадратическом напряжении сигнала на аноде +28 dBu (Шаблон:Число) средневзвешенный по стандарту МККР/ARM коэффициент нелинейных искажений (КНИ) каскада на лампах семейства 6SN7 составляет от −50 дБ (0,32 %) для обычных ламп в прозрачных баллонах до −58 дБ (0,13 %) для военных CV1988 в чернёных (карбонизированных) баллонахШаблон:Sfn. Так как КНИ однотактного каскада прямо пропорционален уровню сигнала на аноде, значения КНИ для меньших выходных напряжений можно рассчитать простым делением. При напряжении сигнала на аноде Шаблон:Число КНИ примерно в 20 раз, или на Шаблон:Число, меньше КНИ, измеренного при Шаблон:Число, и так далееШаблон:Sfn:

  • КНИвзв = Ua • 0,016 % для обычных ламп, где Ua — среднеквадратическое напряжение сигнала на аноде, В, и
  • КНИвзв = Ua • 0,07 % для CV1988 в чернёных баллонахШаблон:Sfn.

Эти значения, измеренные в высоколинейном мю-повторителе с током анода Шаблон:Число и эффективной анодной нагрузкой Шаблон:Число, близки к пределу, теоретически достижимому в однотактном усилителеШаблон:Sfn. Дифференциальный каскад на тщательно подобранных триодах выигрывает у мю-повторителя в уровне второй гармоники, но проигрывает в уровне третьейШаблон:Sfn. В обычном каскаде на сопротивлениях КНИ существенно выше. Например, при оптимальном с точки зрения искажений токе Шаблон:Число и сопротивлении нагрузке Шаблон:Число уровень второй гармоники такого каскада на Шаблон:Число, или в семь раз, хуже чем у мю-повторителяШаблон:Sfn.

Все измеренные Джонсом миниатюрные лампы имели худшие КНИ, при бо́льшем удельном весе наиболее заметной на слух третьей гармоникиШаблон:Sfn. Например, миниатюрная лампа 12AU7 — функциональный аналог 6SN7 с тем же номинальным μ=20 — генерировала в 4,5 раз больше второй гармоники и в 28 раз больше третьей гармоникиШаблон:Sfn. Проводивший аналогичные измерения Эрик Барбур в целом подтверждает этот вывод: 6SN7 намного линейнее ламп послевоенной разработкиШаблон:Sfn. «Парадокс» объясняется тем, что миниатюрные лампы 1950-х годов, за редким исключением, разрабатывались не для усиления звука, а для решения узких задач радиоприёма, телевидения, вычислительной техники и промышленной автоматикиШаблон:Sfn. Конструкторы этих ламп решали проблемы долговечности, надёжности, удешевления производства, но не снижения искаженийШаблон:Sfn.

Файл:General Electric 1954 6SN7 mu chart.svg
Зависимость μ от напряжения и тока анода для 6SN7GTB (General Electric, 1954[22]). Непостоянство μ — главный внутриламповый фактор нелинейных искажений.

Одиночные триоды 6J5GT в стеклянных баллонах, в том числе их советские копии 6С2С ранних лет выпуска, идентичны 6SN7, а триоды 6J5 в металлическом исполнении отличаются в 2—4 раза бо́льшими искажениямиШаблон:Sfn. Все металлические лампы проигрывают своим стеклянным аналогам из-за бо́льшей загазованности, в особенности при разогреве баллона до высоких температур[24]. В металлическом баллоне в принципе невозможно создать столь же глубокий вакуум, как в стеклянном[24].

Превосходство британских ламп военных серий над гражданскими 6SN7 также имеет объективную причину. Главный, фундаментальный источник искажений усилителя на триоде — рост внутреннего сопротивления и снижение крутизны анодной характеристики лампы по мере снижения анодного токаШаблон:Sfn. Чем ниже сопротивление нагрузки, тем выше искажения этого рода, и наоборот: при высоком, порядка нескольких сотен кОм, сопротивлении нагрузки «вклад» этого фактора снижаетсяШаблон:Sfn. На первое место выходит непостоянство коэффициента усиления напряжения (μ) из-за неоднородностей намотки сеткиШаблон:Sfn. В лампах военных серий, выпускавшихся на новом оборудовании по жёстким техническим условиям, неоднородность намотки была сведена к минимуму, что и обусловило лучшие значения КНИШаблон:Sfn. Обычные, гражданские лампы британского производства имеют те же величины КНИ, что и лампы производства США, при незначительно — но систематически — бо́льших величинах μШаблон:Sfn. Вероятно, именно небольшой разницей в громкости звучания и объясняется мнение о превосходстве всех «британцев» над «американцами»Шаблон:Sfn. Чернение (карбонизация) стекла графитом уменьшает вторичную эмиссию электронов с внутренней поверхности баллона — это снижает возмущения внутриламповых электростатических полей, что также способствует уменьшению искаженийШаблон:Sfn. В 1940-е годы чернёные баллоны были нормой, но в начале 1950-х годов производители отказались от них — вероятно, в попытке снизить себестоимость массовой продукции[2].

Номинальное напряжение накала и коэффициент нелинейных искажений между собой не связаны: различия между 6SN7GT и 12SN7GT и между 7N7 и 14N7 лежат в пределах статистической погрешностиШаблон:Sfn. Однако при питании накала переменным током лампы с бо́льшим напряжением и, соответственно, меньшим током накала предпочтительнее из-за меньшего уровня помех (сетевого фона)Шаблон:Sfn.

Примечания

Шаблон:Примечания

Источники

Шаблон:Хорошая статья

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Cоветский аналог — 6Н7С
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Шаблон:Cite web
  3. ↑ 3,0 3,1 Шаблон:Публикация
  4. ↑ Шаблон:Публикация
  5. ↑ Шаблон:Публикация
  6. ↑ Шаблон:Публикация
  7. ↑ 7,0 7,1 Шаблон:Публикация
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 Шаблон:Публикация
  9. ↑ 9,0 9,1 Шаблон:Публикация
  10. ↑ Шаблон:Публикация
  11. ↑ 11,0 11,1 Шаблон:Публикация
  12. ↑ Шаблон:Cite web
  13. ↑ Шаблон:Публикация
  14. ↑ 14,0 14,1 Шаблон:Публикация
  15. ↑ Шаблон:Публикация
  16. ↑ Шаблон:Публикация
  17. ↑ Шаблон:Cite web
  18. ↑ Шаблон:Публикация
  19. ↑ Шаблон:Публикация
  20. ↑ Шаблон:Cite web
  21. ↑ Шаблон:Публикация
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 Шаблон:Публикация
  23. ↑ Шаблон:Публикация
  24. ↑ 24,0 24,1 Шаблон:Публикация


Ошибка цитирования Для существующих тегов <ref> группы «T» не найдено соответствующего тега <references group="T"/>

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:6SN7&oldid=8557844