Inne kategorie

Wzmacniacze - powrót do spisu

Lampy elektronowe diody triody i pentody

Co to takiego lampa elektronowa? pewnie zastanawialiście się co to za żarówka z wieloma pinami wbita w jakieś złącze, które widzicie po raz pierwszy. Taki widok był czymś normalnym dla naszych rodziców czy dziadków. Każdy miał swój telewizor a w nim, prócz wielu kilogramów oporników, kondensatorów i innych patentów ze Związku Radzieckiego, stały żarówki, w których żarzyło się małe słońce i rozgrzewało szklaną bańkę niby bombkę - z choinki pozbawioną lakieru. Niczym żarówka na suficie przy niskim napięciu. Żarówka z większą ilością czegoś i obudową nie przypominającą zazwyczaj gruszki.

Skąd takie a nie inne działanie i myśl technologiczna? Lampy elektronowe to ewolucja zwykłej żarówki. Wielcy wynalazcy zeszłych wieków wpadali na genialne i rozwojowe pomysły wstawiając dodatkowe oprócz żarzenia elementy przewodzące i nieprzewodzące do żarówki próżniowej. Aby łatwiej się je łączyło stworzono złącza zwane cokołami, do których wpina się szklaną zabawkę.

Do niedawna przykładem lampy elektronowej był kineskop telewizora lub monitora typu CRT.

Nas to nie będzie zupełnie nic obchodzić. Nie jest to strona o oscyloskopach nas interesuje aspekt lamp w technologii gitar elektrycznych a konkretniej amplifikacji sygnału z gitary. Lampa w układzie wzmacniacza gitary elektrycznej jest swoistą ciekawostką. Dlaczego, skoro wzmacniacze audio w większości to technologia tranzystorów?

Lampy gitarowe zostały prawie w całości wyparte przez tranzystory i inne elementy półprzewodnikowe: diody krzemowe; a później przez układy scalone w nowych urządzeniach. Ich specyficzne brzmienie jest imitowane przez procesory gitarowe i efekty gitarowe oraz pewne symulatory na wzmacniaczach operacyjnych (Tube Screamery).

Ale dlaczego najlepsze piece gitarowe chyba już od kilkudziesięciu lat są lampowe? A no dlatego, zę lampa dostarcza o wiele bardziej dynamicznego sygnału gitarowego. Po za tym sama staje się jakby elementem instrumentu, przez takie powielane rok w rok spektrum własnej doskonałości pod postacią niezliczonej ilości konstrukcji firmowych. 

Przedstawiam poniżej kilka typów podstawowych lamp stosowanych we wzmacniaczach gitarowych. Informacje o lampach zostały zaczerpnięte z wikipedii.

Dioda próżniowa - to najprostszy rodzaj lampy elektronowej. Jest wyposażona w dwie elektrody - anodę i katodę. Katoda jest źródłem elektronów. Próżniowe diody prostownicze wysokiego napięcia nazywa się kenotronami. Stosowana jest zamiennie ze zwykłymi diodami krzemowymi, do prostowania wysokiego napięcia zasilającego lampy mocy w konstrukcjach wzmacniaczy i przedwzmacniaczy gitarowych zarówno solowych i basowych. 



Diody pośrednio żarzone

Dioda symbol.svg

Emisja z katody zachodzi pod wpływem wysokiej temperatury (emisja termoelektronowa) - katoda jest żarzona najczęściej za pomocą prądu elektrycznego.

Cechą charakterystyczną diody jest jednokierunkowy przepływ prądu elektrycznego: w kierunku od anody do katody (elektronyporuszają się w kierunku przeciwnym). Prąd płynie przez diodę tylko wtedy, gdy anoda ma potencjał wyższy niż katoda. Jednokierunkowe przewodzenie prądu zachodzi na skutek tego, że tylko rozgrzana katoda ma zdolność emisji elektronów. Przy polaryzacji w kierunku przewodzenia (anoda +, katoda -) pole elektryczne między elektrodami przyspiesza wyemitowane elektrony, przy polaryzacji odwrotnej pole elektryczne hamuje ruch elektronów nie dopuszczając do ich przepływu.

Pierwszą diodę próżniową skonstruował angielski fizyk John Ambrose Fleming w roku 1904, jednak do powszechnego użytku weszła dopiero pod koniec lat 20. Wcześniej była wykorzystywana rzadko - jako element prostowniczy dużej mocy.

Ze względu na zastosowanie diody dzielą się na detekcyjne, prostownicze i specjalne (np. mikrofalowe czy szumowe). Rodzaj zastosowania wymusza odpowiednie cechy konstrukcyjne. W europejskim systemie oznaczeń lampdiodom odpowiadają - po pierwszej literze definiującej rodzaj żarzenia - litery: A (dioda detekcyjna), B (podwójna dioda detekcyjna), Y (dioda prostownicza) oraz Z (podwójna dioda - duodioda- prostownicza). Przykładowe typy diod: EY88, AZ1, EAA91 (oznaczenia w systemie europejskim) lub RGN1054 (w systemie Telefunken).

Diody bezpośrednio żarzone

Dioda bezposr zarzona.svg

Najprostsze diody prostownicze budowane były bez galwanicznego oddzielenia włókna żarzenia od katody. Inaczej mówiąc włókno żarzenia miało potencjał katody, co powodowało pewne utrudnienia w budowie urządzeń z użyciem takich lamp (włókno żarzenia takiej diody musiało być zasilane zazwyczaj z innego źródła, niż pozostałe lampy i miało zazwyczaj wysoki potencjał dodatni względem elektrycznej "masy" urządzenia), ale znacznie upraszczało konstrukcję samej diody. Dioda taka nazywana była dodatkowym określeniem - "bezpośrednio żarzona". Taką właśnie konstrukcję miała m.in. podwójna dioda AZ1, jak i przedstawiona na fotografii poniżej podwójna dioda AZ12 - jedno włókno żarzenia stanowiące wspólną katodę oraz dwie anody.

Dubulttriode darbiibaa.jpg
Trioda symbol.svg

Trioda

Trioda jest najprostszą i najstarsza lampą wzmacniającą. Składa się z trzech elektrod - anody, katody i siatki. Trioda umożliwia sterowanie przepływem elektronów z katody do anody przez zmianę napięcia na siatce - a zatem umożliwia budowanie wzmacniaczy sygnałów elektrycznych. W gitarowych konstrukcjach wzmocnienie początkowe jak i brzmienie jest generowane w tychże lampach. Służą też do inwersji sygnału do końcowych lamp mocy oraz do transformacji opornosci gitary na opornosć zrozumiałą dla wnętrza wzmacniacza gitarowego. 

Wydajność emisji elektronów z katody zależy od natężenia pola elektrycznego przy katodzie. W diodzie na to pole wpływa tylko anoda, w triodzie anoda i siatka, niezależnie od siebie - możliwa jest więc regulacja prądu anody za pomocą innej elektrody - siatki. Ponieważ siatka znajduje się bliżej katody niż anoda to oddziałuje ona silniej na emisję elektronów z katody niż anoda - im silniej tym większe wzmocnienie da się uzyskać za pomocą lampy.

Trioda wzmacniacz.svg

Podstawowymi parametrami triody jest wzmocnienie (wyrażane w V/V) - parametr mówiący ile razy więcej musi się zmienić napięcie na anodzie w stosunku do napięcia na siatce aby utrzymać ten sam prąd anodowy, nachylenie charakterystyki (wyrażone w mA/V) - parametr mówiący o ile miliamperów zmieni się prąd anody przy zmianie napięcia na siatce o 1V przy niezmiennym napięciu na anodzie, oraz napięcia maksymalne, prąd maksymalny i moc maksymalna jaka może wydzielić się na anodzie.

Podstawowym podziałem triod jest podział na triody sygnałowe służące do jak najsilniejszego wzmocnienia amplitudy sygnału, oraz triody głośnikowe - służące do dostarczenia dużej mocy do obciążenia.

Oprócz wzmacniania sygnałów elektrycznych triody są również używane do detekcji, generacji drgań elektrycznych, jako lampy impulsowe i inne. W europejskim systemie oznaczeń lamp triodom odpowidają litery C dla triod sygnałowych i D dla triod mocy.

Trioda Lee De Foresta z 1906

Przykłady triod: A425, AC2, ECC81, ECC83, ED500, 300B.

Tetrode-Symbol de.svg

Tetroda

Tetroda jest rodzajem lampy próżniowej posiadającej cztery elektrody: anodę, katodę i dwie siatki umieszczone pomiędzy anodą i katodą. Lampa ta powstała jako udoskonalenie triody w połowie lat 20. XX wieku. Tetroda stosowana jest najczęściej jako element współpracujący przez transformator głośnikowy z głośnikiem.

W stosunku do triody zawiera dodatkową siatkę umieszczoną pomiędzy siatką pierwszą (sterującą) a anodą. Siatka ta służy do minimalizacji wpływu anody na siatkę sterującą. Do dużych wad triody należy właśnie silne oddziaływanie anody na siatkę, oraz duża pojemność pomiędzy anodą a siatką. W tetrodzie druga, dodatkowa siatka podłączona jest do wysokiego napięcia stałego, tworząc pole elektryczne ekranujące anodę od siatki sterującej - stąd jej nazwa: siatka ekranująca.

Charakterystyka anodowa tetrody.

Wprowadzenie tej siatki ma bardzo silny wpływ na charakterystyki i parametry lampy. Jak widać na przykładowej charakterystyce wyjściowej (charakterystyka, która pokazuje zależność prąduanody od napięcia na anodzie przy niezmiennym napięciu innych elektrod) nachylenie wykresu jest niewielkie - oznacza to, że wpływ napięcia anody na prąd anody jest znacząco mniejszy. Umożliwia to uzyskanie dużo większego wzmocnienia w jednej lampie - dla triody było to typowo 10 - 50 razy, dla tetrod może osiągać wartości rzędu 200 - 1000 razy.

Ponadto pojemność pomiędzy siatką sterującą a anodą zostaje znacznie ograniczona - typowe wartości sa rzędu 0,01 pFdla tetrod sygnałowych w porównaniu z 1 pF dla triod, dzięki czemu możliwe jest silne wzmacnianie sygnałów szerokopasmowych i wysokoczęstotliwościowych.

Istotną wadą tetrody jest istnienie emisji wtórnej. Elektrony przemieszczające się w kierunku anody są przyspieszane napięciem siatki ekranującej. Uderzają one w katodę wybijając z niej tzw. elektrony wtórne. Jeśli napięcie anodowe jest większe od napięcia siatki ekranującej ogół elektronów osiąga anodę. Gdy napięcie na siatce ekranującej jest wyższe niż na anodzie (np. z powodu spadku napięcia na obciążeniu obwodu anodowego) elektrony wtórne osiągają tą siatkę powodując zmniejszenie się całkowitego prądu anodowego (tzw. ujemna rezystancja dynamiczna). Jest to tzw. zjawisko dynatronowe, będące przyczyną zniekształceń charakterystyki anodowej. Tetrody strumieniowe(wiązkowe) umożliwiają eliminację tego zjawiska, dzięki specjalnej konstrukcji tych lamp - obie siatki mają jednakową liczbę zwojów tak ustawionych, że zwoje siatki pierwszej zasłaniają zwoje siatki ekranującej. Powoduje to skupianie elektronów w wiązki (strumienie) w płaszczyźnie pionowej. Skupianie elektronów w płaszczyźnie poziomej zapewniają specjalne płytki połączone z katodą. Zagęszczone w ten sposób strumienie elektronów powodują obniżenie potencjału między siatką ekranującą a anodą podobnie jak w pentodziew wyniku działania siatki hamującej. Ze względu na dużą pojemność pomiędzy siatką sterującą a anodą (do 1 pF) tetrody strumieniowe są stosowane w zasadzie tylko w stopniach końcowych wzmacniaczy mocy (np. KT66).

W europejskim systemie oznaczeń lamp tetrodom sygnałowym odpowiada litera E, a głośnikowym litera L.

Pentode PL500.jpg
Pentoda - symbol i oznaczenia elektrod:
H - włókno żarzenia
1 - anoda
2 - katoda
3 - siatka sterująca
4 - siatka ekranująca
5 - siatka hamująca

Pentoda

Pentoda jest lampą próżniową zawierającą pięć elektrod: anodę, katodę i trzy siatki[1]. Powstała jako rozwinięcie tetrody i również jak ona we wzmacniaczu gitarowym współpracuje z głośnikiem.

Powstała z ewolucji tetrody przez dołożenie dodatkowej, trzeciej siatki pomiędzy siatkę drugą (ekranującą) a anodę. Ta modyfikacja wynika z wady tetrody: emisji wtórnej z siatki drugiej. Mianowicie siatka druga podłączona do wysokiego dodatniego potencjału przyciąga elektrony. Rozpędzone elektronypadając na siatkę drugą wybijają z niej następne elektrony (emisja wtórna), które mogą teraz wrócić na siatkę drugą, albo dotrzeć do anody. Ten drugi przypadek występuje, gdy anoda i siatka druga mają zbliżone potencjały. Wtedy prąd siatki drugiej spada o wartość prądu emisji wtórnej, a prąd anody rośnie - nie jest to zjawisko korzystne. Po to właśnie w pentodzie wprowadzono dodatkową trzecią siatkę pomiędzy anodą a siatką drugą. Siatka ta ma niski potencjał (z reguły jest połączona z katodą) i jest dość rzadka. Powoduje ona obniżenie potencjału w przestrzeni pomiędzy anodą a siatką drugą, którego wolne elektrony wtórne nie są w stanie przebyć, natomiast szybkie elektrony pierwotne przebywają bez problemu.

Pozwala to uniknąć negatywnych skutków emisji wtórnej, a ponadto polepsza efekt ekranowania siatki sterującej (pierwszej) od anody. Charakterystyki pentod są podobne do charakterystyk tetrod, pentody tylko mają nieco większą rezystancję wyjściową i mniejszą pojemność anoda-siatka druga.

Części składowe pentody EL84 od lewej:
na górze:
- dwa radiatory siatki ekranującej
- górny mostek mikowy
- pochłaniacz gazów - getter
na dole elektrody (w lampie umieszczone jedna w drugiej):
- włókno żarzenia
- pośrednio żarzona katoda tlenkowa
- siatka sterująca
- siatka ekranująca
- siatka hamująca
- anoda
- brakuje bańki i stopki talerzykowej (cokołu)

Pierwsze pentody zaczęły pojawiać się pod koniec lat 20., początkowo wykorzystywane wyłącznie jako lampy głośnikowe (dzięki swojej dużej rezystancji wyjściowej wzmacniacze na pentodzie miały lepszą sprawność niż wzmacniacze na triodach) szybko stały się podstawową lampą wzmacniającą, zwłaszcza w dziedzinie wysokich częstotliwości.

W europejskim systemie oznaczeń lamp pentodom sygnałowym odpowiada litera F, a pentodom głośnikowym litera L.

Przykładem obecnie stosowanej pentody w rozwiązaniach audio jest lampa EL34.

6 nagłówków


Dodaj do zakładek:

Skomentuj.. Przepisz kod: heavy3

Komentarze i pytania

5 komentarzy dla tego widoku

Lampa elektronowa - artykuły - Wzmacniacze - Lampy elektronowe diody triody i pentody


lampy elektronowe ECC, ECL, EL, PCL, i inne
2012-11-15 11:41:05, d8ca23e5 skomentuj #1907

Lampy elektronowe diody triody i pentody -Wzmacniacze-artykuł poradnik gitarzysty


Odznaczono ten artykuł: Lampy elektronowe diody triody i pentody > Wzmacniacze > artykuł poradnik gitarzysty
2011-01-08 17:33:57, 47f431a5 skomentuj #846

valve - Dioda lampowa


lampa elektronowa to tak na prawdę przerobiona żarowka próżniowa - na ten pomysl wpadło kilka osób bardzo dawno dawno temu. Obecne żarówki to bańki pozbawione powietrza nabite argonem, azotem albo Bóg wie czym jeszcze. Wśrodku pali się drucik, pod wplywem prądu, tak mocno, że ciało pozbywa sie energii przez promieniowanie - w tym przypadku jako światło. 

Lampa typu dioda to żarówka z dodatkową płytką. Do gorącego żarnika podpinamy dwa napięcia: jedno, które żarzy ten drucik (stąd takie uzwojenia nazywa sie żarzeniem), a pomiędzy żarzenie (jedną z nóg powiedzmy dla uproszczenia) a ową dodatkową plytkę dajemy napięcie duzo wyższe. Ktoś powiedzial, że próżnia nie przewodzi. Ale skoro elektrony mogą poruszać się w prózni to w czym problem? Dlatego próżnia jest nazywana dielektrykiem, rzadziej izolatorem. W odpowiednich warunkach ten żarnik może wysyłać elektrony w kierunku blaszki w bańce - w ten sposób może nam w póżni płynąc prąd w jednym kierunku. 

Jak to możliwe - ano cóż: magia próżni. Wygląda to bardzo podobnie jak w przypadku zwyklej półprzewodnikowej diody: ale dziala nieco inaczej. Ale nie zostałem fizykiem by się dalej wtrącać w te zjawiska. 

2010-11-15 18:01:16, 9f6ef72f skomentuj #714

Diody triody i pentody - wprowadzonko


Co to takiego lampa elektronowa? pewnie zastanawialiście się co to za żarówka z wieloma pinami wbita w jakieś złącze, które widzicie po raz pierwszy. Taki widok był czymś normalnym dla naszych rodziców czy dziadków. Każdy miał swój telewizor a w nim, prócz wielu kilogramów oporników, kondensatorów i innych patentów ze Związku Radzieckiego, stały żarówki, w których żarzyło się małe słońce i rozgrzewało szklaną bańkę niby bombkę - z choinki pozbawioną lakieru. Niczym żarówka na suficie przy niskim napięciu. Żarówka z większą ilością czegoś i obudową nie przypominającą zazwyczaj gruszki. 
2010-11-09 12:17:53, 222423e5 skomentuj #705

lampy elektronowe - dla laików


dla gitarzystów proste wprowadzenie do teorii lamp gitarowych.
2010-10-29 13:28:23, 587123e5 skomentuj #687

Tag cloud:

artykuły Wzmacniacze elektronowe triody pentody elektronowa