Электроника:Полупроводники/Электронные лампы/Комбинированные электронные лампы

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Комбинированные электронные лампы[1]

Подобно тому, как это сейчас происходит с бесконечным усовершенствованием технологии интегральных схем, разработчики электронных ламп пытались объединять различные функции разных видов ламп в едином корпусе, чтобы уменьшить требования к занимаемому объёму в более современном электронном оборудовании лампового типа. Стандартная комбинация в одной стеклянной оболочке – либо два диода, либо два триода. Идея размещения пар диодов внутри общей оболочке имеет большой резон, если ориентироваться на конструкцию двухполупериодного выпрямителя с источником питания, всегда требующего нескольких диодов.

Ясное дело, совершенно невозможно объединить тысячи ламповых элементов в единую ламповую оболочку подобно тому, как тысячи транзисторов можно выгравировать на одном куске кремния, но инженеры всё же приложили максимум усилий, чтобы раздвинуть границы миниатюризации и консолидации ламповых элементов. Некоторые из этих ламп, причудливо называемые компактронами, содержали четыре или более ламповых компонента в единой оболочке.

Иногда две разные функционально лампы объединялись в единую комбинированную электронную лампу таким образом, что получившийся гибрид более элегантно решал задачу, чем это могла бы сделать пара отдельных ламп. Примером этого является пентагридный преобразователь, чаще называемый гептодом, используемый в некоторых конструкциях супергетеродинных радиоприёмников. Эти лампы содержали семь элементов: 5 сеток, катод и пластину. Две сетки обычно зарезервированы для входного сигнала, остальные три предназначены для экранирования и подавления (для повышения производительности). Комбинируя супергетеродинные функции генератора и микшера сигналов вместе в единой лампе, связь сигналов между этими двумя каскадами выглядела естественно. Вместо того, чтобы строить отдельно схему генератора и отдельно схему микшера (где генератор создаёт переменное напряжение, а микшер, «смешивает» это напряжение с другим сигналом), секция генератора пентагридного преобразователя создавала поток электронов, амплитуда колебания которого зависела от интенсивности потока, который затем напрямую проходил через другую сетку для «смешивания» с другим сигналом.

Эту же лампу иногда использовали по-другому: подав напряжение постоянного тока на одну из управляющих сеток, можно было изменить ламповый коэффициент усиления для сигнала, подаваемого на другую управляющую сетку. Это так называемая операция с переменным мю, потому что «мю» (µ) лампы (т.е. её коэффициент усиления, измеряемый как отношение изменения напряжения между пластиной и катодом к изменению напряжения между сеткой и катодом при постоянном токе пластины) может быть изменён сигналом управляющего напряжения постоянного тока.

Неутомимые инженеры-электронщики также обнаружили способы использования подобных многопараметрических возможностей «младших» ламп, таких как тетроды и пентоды. Одним из примеров: так называемый ультра-линейный аудиоусилитель мощности, изобретённый парой инженеров Дэвид Хафлер и Херб Кероэс, в котором используется сочетание тетродной лампы с «развёрнутым» выходным трансформатором, что существенно улучшило линейность усилителя (поскольку уменьшило уровни искажения). Рассмотрим «несимметричный» ламповый усилитель на триоде с выходным трансформатором, мощность которого подаётся непосредственно на динамик:

Рис. 1. «Несимметричный» ламповый усилитель на триоде с выходным трансформатором.
Рис. 1. «Несимметричный» ламповый усилитель на триоде с выходным трансформатором.

Если мы заменим триод в этой схеме на тетрод, то увидим улучшение коэффициента усиления схемы в результате электростатического экранирования, обеспечиваемого экраном, предотвращающим нежелательную обратную связь между пластиной и управляющей сеткой:

Рис. 2. «Несимметричный» ламповый усилитель на тетроде с выходным трансформатором.
Рис. 2. «Несимметричный» ламповый усилитель на тетроде с выходным трансформатором.

Однако экран тетрода может служить не только защитным средством для сетки от пластины. Его также можно использовать как второй элемент управления, как и саму сетку. Если сделать «отвод» на первичной обмотке трансформатора, и этот «отвод» подключить к экрану, на экран будет поступать напряжение, которое изменяется в зависимости от усиливаемого сигнала (обратной связи). В частности, сигнал обратной связи пропорционален скорости изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора (dΦ/dt), что улучшает способность усилителя воспроизводить форму входного сигнала на выводах динамика, а не только в первичной обмотке трансформатора:

Рис. 3. «Несимметричный» ламповый усилитель на тетроде с выходным трансформатором с «отводом» на первичной обмотке, подключённый к экрану.
Рис. 3. «Несимметричный» ламповый усилитель на тетроде с выходным трансформатором с «отводом» на первичной обмотке, подключённый к экрану.

Эта обратная связь по сигналу приводит к значительному улучшению линейности усилителя (и, следовательно, к уменьшению искажений), если принять меры против «перегрузки» экрана слишком большим положительным напряжением относительно катода. В качестве концепции такой ультралинейный дизайн (с экранной обратной связью) демонстрирует гибкость работы, обеспечиваемую множеством элементов сетки внутри одной лампы: возможности, которая редко достигается полупроводниковыми компонентами.

Некоторые конструкции комбинированных ламп сочетают в себе несколько функций разнородных ламп наиболее экономичным способом: используются двойные пластины с одним катодом, токи для каждой пластины контролируются отдельными наборами управляющих сеток. Обычными примерами подобных ламп были связки триод+гептод и триод+гексод (гексод – это лампа с четырьмя сетками, одним катодом и одной пластиной).

Другие варианты просто включали отдельные трубчатые конструкции внутри единой стеклянной оболочки для большей экономии. Двойные диодные (выпрямительные) лампы были довольно распространены, как и двойные триодные лампы, особенно когда рассеиваемая мощность каждой лампы была относительно низкой.

Модели 12AX7 и 12AU7 являются типичными примерами двойных триодных ламп, обе имеют малую мощность. 12AX7 особенно часто используется в качестве лампового предусилителя в усилительных схемах электрогитар.

См.также

Внешние ссылки