A pentóda ( más görög πέντε ötből , az elektródák száma szerint ) egy árnyékoló ráccsal ellátott vákuum elektroncső , amelyben az árnyékoló rács és az anód közé egy harmadik (védő vagy antidinatron) rács kerül , amely elnyomja a dinatron hatást. . A direkt izzólámpákban a harmadik rács általában a katód középső pontjához , az indirekt izzólámpákban a katód bármely pontjához csatlakozik [1] [1. megjegyzés]. A legtöbb pentódnál a harmadik rács és a katód az izzó belsejében van összekötve, így csak négy jeltűjük van. A történeti irodalomban a szoros értelemben vett pentódokat csak ilyen négypólusú lámpáknak nevezték, a harmadik rács külön kimenetével rendelkező pentódokat pedig "háromrácsos lámpáknak" [2] . Kialakításuk és rendeltetésük szerint a pentódokat négy fő típusra osztják: kis teljesítményű nagyfrekvenciás erősítők, kimeneti pentódok a videoerősítőkhöz, kimeneti pentódok az alacsony frekvenciájú erősítőkhöz és nagy teljesítményű generátorpentódok [3] .
Az árnyékolt lámpák , - tetróda és pentóda, alacsonyabb kapacitásuk miatt, magasabb frekvenciákon felülmúlják a triódát . A pentóda erősítő felső működési frekvenciája elérheti az 1 GHz-et [3] [2. megjegyzés] . A pentóda kedvezőbb a tetódához képest az áram-feszültség karakterisztika csökkenő szakaszának hiánya, az öngerjesztéssel szembeni ellenállás és a kisebb nemlineáris torzítás miatt [4] . A pentódokat nagy kimeneti ellenállás jellemzi - a legtöbb üzemi anódfeszültségben a pentódok egyenértékűek a szabályozott áramforrásokkal . A pentóda alapú teljesítményerősítő hatásfoka (körülbelül 35% [5] ) lényegesen magasabb, mint a triódákra épülő erősítőké (15-25% [5] ) [3. megjegyzés] , de valamivel alacsonyabb, mint az erősítőké sugár tetódákon alapul [4. megjegyzés] .
A pentódok (és általában az összes árnyékolt lámpa) hátrányai magasabbak, mint a triódáé, nemlineáris torzítás, amelyben a páratlan harmonikusok dominálnak , az erősítés éles függése a terhelési ellenállástól, magasabb belső zajszint [5] .
1906-1908-ban Lee de Forest feltalálta az első erősítő csövet, a triódát [6] . A feltaláló tévesen azt hitte, hogy a trióda vezetőképessége a gázkisülés ionáramának köszönhető, ezért nem próbált meg mélyvákuumot létrehozni lámpája burában . Éppen ellenkezőleg, miután felfedezte, hogy primitív higanyvákuumszivattyúja higanygőzzel szennyezi be a hengert , De Forest áttért a higanylámpákkal való kísérletezésre . Az osztrák Robert von Lieben kidolgozta saját tervét egy oxidkatódos higanytriódáról, és 1913-ban a trióda rádióadó teljesítményét 12 W-ra emelte 600 m-es hullámhosszon [7] [5. megjegyzés] . Szintén 1913-ban az AT&T megvásárolta de Forest szabadalmát . Harold Arnold , aki a vállalatnál dolgozott , rájött, hogy de Forest „ követőjének ” stabil működéséhez nagy vákuumra van szükség , és egy éven belül tömeggyártásba hozta az első praktikus vákuumtriódát – a telefonvonalak átjátszóját [8]. . Child (1911), Langmuir (1913) és Schottky (1914) kidolgozta a tértöltési modellt , a vákuumcsövek viselkedését leíró matematikai eszközt [7] [9] . Az elméletből az a gyakorlatban megerősített következtetés következett, hogy a trióda erősítő f erősítési frekvenciáját a C ac átmenő kapacitásának hatása korlátozza :
f pr ~ S/Cac , ahol S a rács-anód karakterisztika meredeksége [6. megjegyzés].
A trióda csak hangfrekvenciás, hosszú és közepes rádióhullámokon való működésre bizonyult alkalmasnak . A rövidhullámú tartományba való belépéshez radikálisan csökkenteni kellett a lámpa átbocsátó kapacitását. 1926-ban Albert Hull úgy oldotta meg a problémát, hogy egy további árnyékoló rácsot helyezett el a vezérlőrács és a trióda anódja közé. Henry Roundaki Marconinak dolgozott, elsőként vitte sorozatgyártásba Hull ötletét, és 1927-ben 0,025 pF - nél nem nagyobb kapacitású rádiófrekvenciás tetódák jelentek meg [10] .
A Hull and Roundtól függetlenül a Philips Physics Laboratory csoport többelektródás lámpákon dolgozott.Gilles Holst alatt. Az amerikaiakkal ellentétben a hollandokat nem a rádiófrekvenciák érdekelték, hanem a hangfrekvenciák minőségi visszaadása [14] és a lámpák hatásfokának javítása [15] . A tetróda, amely a nem eltávolítható dinatron hatás miatt természetesen nem lineáris , kevés haszna volt ehhez a feladathoz [7. megjegyzés] . A dinatron-effektus elnyomása érdekében Bernard Telllegen egy harmadik rácsot helyezett el az árnyékoló rács és az anód közé, amelyet elektromosan csatlakoztattak a katódhoz. Ez a rács viszonylag ritka volt, és gyakorlatilag nem volt hatással a katódról az anódra tartó primer elektronáramra, de hatékonyan blokkolta a szekunder elektronok áramát az anódról az árnyékoló rácsra. Round ugyanezzel az ötlettel állt elő ugyanabban 1926-ban, de a Tellegen már az élen állt, és a Philips birtokolta a találmány szabadalmát [14] .
A Philips világszerte engedélyezte a pentódok gyártását, és stratégiai partnerséget kötött a Bell Labs -szal [16] . 1931- ben az USA -ban az RCA és a japán KO Vacuum Tube kezdte meg a kisfrekvenciás pentódok sorozatgyártását [17] . 1932-ben az RCA kiadta az első 57-es és 58-as típusú RF pentódokat [14] . Az USA-ban már 1932 elején tömegesen publikáltak a pentódokra épülő amatőr terveket [18] . Az EMI ( Nagy-Britannia ) nem akarta megvásárolni Tellgen szabadalmát, amelyet a Philips egyik legértékesebb fejlesztésének tartottak [19] , ehelyett a pentóda alternatíváját - egy sugártetródát - alkotott [20] [21] . A nagy teljesítményű lámpák fejlesztése két ágra oszlott - az USA-ban és Nagy-Britanniában a sugártetróda, a kontinentális Európában a pentóda [22] .
A nyaláb tetódák és a nagy teljesítményű erősítő pentódok elektromos tulajdonságainak hasonlósága e kifejezések összekeveréséhez vezetett a szakirodalomban. Ugyanaz a lámpa sugártetódának és pentódának is nevezhető - az ilyen típusú lámpák belső szerkezetében mutatkozó alapvető különbségek ellenére [23] . Tehát az 1968-as Katsnelson és Larionov referenciakönyvben a 6P1P sugártetródát pentódnak nevezik , annak ellenére, hogy a mellékelt ábra a pentódáktól szokatlan sugárképző lemezeket mutat [24] . A State Energy Publishing House 1955-ös referenciakönyvében a 6P1P-t sugártetródának nevezik [ 25] . Ugyanez történt az angol nyelvű szakirodalomban is: a PCL82 kombinált cső (a szovjet analóg a 6F3P) [26] a Thorn-EMI műszaki dokumentációjában „trióda-sugaras tetróda”, a „trióda-pentóda” kategóriába tartozik a Thorn-EMI műszaki dokumentációjában . a Mullard -dokumentáció [23] .
Az elektrovákuumos technológia innovációinak csúcsa 1934-ben volt – ebben az évben a gyártók a legtöbb új fejlesztést dobták a piacra [8] , köztük az első rádiófrekvenciás pentódokat – a 954- es és a 956-os típusú makkokat [27] . A helyhez kötött berendezések 2,5 V-os és 4 V-os izzószál-feszültségről 6,3 V-os feszültségre álltak át [28] [29] . Folytatódott a többelektródos és kombinált lámpák fejlesztése is – az RCA a heptódot (pentagrid) hozta a piacra, a Telefunken az októdot és a triódhexódot [28] .
A háború utáni években a pentódok evolúciósan fejlődtek. 1950-1952-ben megkezdődött az átállás az oktális lámpákról a miniatűr, kilenc tűs "ujjas" lámpákra [30] [31] [8. jegyzet] . 1953-ban ezek váltak a NATO szabványává , 1958 -ra a tömeges vevő-erősítő lámpák szinte teljes nómenklatúráját új kivitelben gyártották [ 30] , 1960 -ra csökkent az oktális talpú fémlámpák aránya a Szovjetunióban. a teljes kibocsátás 20%-ára [32] . Az új fejlesztéseket a maximális hatékonyság elérése érdekében optimalizálták, esetenként a linearitás rovására (például az EL84 , amely elvesztette a linearitást elődeihez képest) [33] .
A vákuumcsövek utolsó generációját, a szubminiatűr nuvistorokat az RCA adta ki 1960-ban [34] , de nem találtak széles körben elterjedt alkalmazást a katonai- ipari komplexumon kívül . Az amerikai nuvistor sorozatban [35] nem voltak pentódok , míg a Szovjetunióban egy 6Zh54N nuvistor pentódot gyártottak. A Szovjetunió is kifejlesztette saját, egyedi [36] lámpaosztályát - V. N. Avdeev által tervezett szubminiatűr rúdlámpákat , amelyekben a katódok mentén elhelyezett merev rudakat használtak a hagyományos csavart rácsok helyett [37] .
A széles körben alkalmazható pentódok az ellátott funkcióktól függően négy típusra oszthatók, a legtöbb típuson (nagyfrekvenciás kisteljesítményű pentódok) belül pedig funkciók szerint külön altípusok különböztethetők meg [3] . Minden alkalmazási terület speciális prioritásokat állított a tervezők számára, és ezek megvalósításához minden pentódatípus saját tervezési jellemzőket kapott.
| N | Típusú | Alkalmazás | Tervezési feltétel | Tervezési jellemzők | Példák |
|---|---|---|---|---|---|
| 1A | Kis teljesítményű, nagyfrekvenciás, keskeny sávú pentódok | Feszültségerősítés szűk sávszélességű rezonáns fokozatokban [38] , például szuperheterodin IF fokozatokban | Minimális lehetséges átviteli kapacitás (lehetőleg) nagy meredekségnél [38] (2-10 mA/V) | Vastag árnyékoló háló. A vezetékek gondos árnyékolása (az elektródák közötti kapacitások csökkentése). Az anód élmezőjének elnyomása [39] | 6Zh1P ( fotó ), 6Zh45B [39] |
| 1B | Kis teljesítményű, nagyfrekvenciás, szélessávú pentódok | Feszültségerősítés alacsony minőségű , széles sávszélességű kaszkádokban (televíziós, rádiórelé kommunikáció ) [39] | Maximális meredekség [40] (10-30 mA/V) | A lehető legkisebb távolság a katódtól az első rácsig, az első rács vastag tekercselése (6Zh9P - tekercselési emelkedés 17 fordulat/mm) keretkereten, az első rács aranyozása. A katód csökkentett üzemi hőmérséklete, speciális sima katód bevonatok [41] . Ennek eredményeként a legmagasabb költség az összes pentódatípus között [42] |
6Zh9P, 6Zh11P [42] |
| 1B | Kis teljesítményű, nagyfrekvenciás változó görbületű pentódok (vari-mu, kiterjesztett pentódok [43] , távoli levágási pentódok [10. megjegyzés] ) | Automatikus erősítésszabályozó áramkörök [42] | Az anód-rács karakterisztika nemlineáris meredeksége (az ACX a negatív feszültségek tartományára van kifeszítve). Mérsékelt sávszélességigény [42] . | Az első rács fordulatainak változó magassága [44] . Ennek eredményeként megnövekedett nemlineáris torzítások [45] . |
6K4P, 6K13P [44] |
| 1G | Kis teljesítményű, kettős vezérlésű pentódok | Frekvenciaváltók, jelkeverők [46] | Az anódáram hatékony szabályozása a harmadik rácson [46] | A harmadik rács közepesen sűrű tekercselése, a harmadik rács külön kimenete [46] | 6Zh46B [47] |
| 2 | Videófrekvenciás pentódok | A videojel feszültségének és teljesítményének erősítése (tíz Hz-től több MHz-ig) aktív terhelés mellett [48] | A kimeneti feszültség maximális tartománya egy adott teljesítmény módhoz. Nagy meredekség karakterisztikája viszonylag nagy (tíz mA) üzemi áramoknál [48] | Hasonlóan a szélessávú RF pentódokhoz, nagyobb teljesítménydisszipációra korrigálva [49] | 6P15P [49] |
| 3 | Kimeneti alacsony frekvenciájú (hang) pentódok | Audioerősítő kimeneti fokozatok , hálózati áramok nélkül működnek [49] | Kis nemlineáris torzítások nagy kimeneti teljesítménynél, az anódrács karakterisztika balra tolódása, az árnyékoló rácson a nagyfeszültségű működés optimalizálása [49] . | A vezérlőrács ritka tekercselése, a második és harmadik rács még kevésbé sűrű tekercselése. Erőteljes katód-, anód- és támogató csövön belüli szerelvények [50] Ennek eredményeként viszonylag alacsony kimeneti impedancia és sima, széles átmeneti zóna a visszatérési módból az elfogó üzemmódba [51] . |
6P33P [51] EL84 ( 6P14P ) |
| négy | Erőteljes nagyfrekvenciás (generátor) pentódok | Erőteljes rádióadók generátorlámpái (több száz kW-ig) [52] | A generátor maximális hatásfoka stabil hőviszonyok mellett [52] | Hatékony hőelvezetés, különösen a rácsokról. Ha egyoldalsávos modulációval dolgozik - kis jeltorzítások [52] . | GU-81 [52] ( fotó ) |
Normál üzemmódban a pentóda harmadik rácsát a katódra kötjük, az első (vezérlő) rácsot U C1 állandó negatív előfeszítő feszültséggel, a második (árnyékoló) rácsot U c2 állandó pozitív feszültséggel , egyenlő vagy kisebb, mint a kaszkád tápfeszültsége. A katód által kibocsátott elektronoknak ( I K katódáram ) ebben a módban csak két útja van - a katódtól az árnyékoló rácsig ( I c2 képernyőáram), és a katódtól az anódig ( I a anódáram ). A katódáram gyakorlatilag független az U a anódfeszültségtől : csak a vezérlő és az árnyékoló rácsokon lévő feszültségek határozzák meg [53] . A katódáram rendkívül egyszerűsített képlete egy ekvivalens dióda CVC értékére redukálódik a Child-Langmuir törvény szerint [11. megjegyzés] :
I K ~ (U C1 + DU c2 ) 3/2 [54] , ahol D a relatív permeabilitás (az első rács feletti vezérlés hatékonyságának mértéke).A valódi pentódoknak élesebb I K -függősége lehet a vezérlőfeszültségtől (3/2-nél nagyobb teljesítmény) [54] , és egy kis levágás is lehet a különösen kis U a tartományban . A gyakorlatban nagyobb jelentősége van a katódáram eloszlásának a képernyő és az anód között (az anódot elérő katódáram hányada) állandó U C2 mellett . Ennek az eloszlásnak a grafikonja két megközelítőleg lineáris, eltérő meredekségű szakaszt tartalmaz, amelyeket egy jól megfigyelhető törés választ el [55] :
A tetródhoz hasonlóan az anód 10...15 eV -nál nagyobb energiájú elektronokkal történő bombázása másodlagos emissziót generál az anódból [60] . A tetródban visszatérő üzemmódban a szekunder elektronok szabadon mozognak a képernyőrács felé, csökkentve az anódáramot. A korai tetódákban az anódáram akár irányt is változtathatott (a szekunder elektronok fordított árama meghaladta az előremenő áramot) [61] . A pentódban, az anódtól a képernyő felé vezető úton, egy akadály kerül - a harmadik rács. Nem képes megtartani a gyors primer elektronokat, de hatékonyan megakadályozza a lassú szekunder elektronok fordított áramát [4] . A pentódok tetódjaiban rejlő dinatron hatás elnyomódik : U a növelésével a pentódok áram-feszültség karakterisztikája monoton nő [4] .
Alacsony frekvenciákon ( f << F gr ) az aktív anódterhelésű pentóda erősítését az S lámpa meredeksége és az R n terhelési ellenállás határozza meg :
K = SR n [62]Ugyanez a képlet vonatkozik a reaktív terhelésre is. Az R a pentóda terhelési ellenállásának és belső ellenállásának összehasonlítható értékeivel a generátor egyenértékű ellenállását az R eq = R a R n / (R a + R n ) képlettel kell helyettesíteni [63]
A nagyfrekvenciás tartományban egy aktív terhelésű pentódot [64] a szélessávú tényező ( γ ) jellemez – a frekvencia és az ezen a frekvencián elérhető erősítés szorzata. A szélessávú együttható nem függ a terhelés aktív ellenállásától, hanem csökken a kapacitásának növekedésével C n :
γ = K Δ f = S / (2π (C out + C in + C n )) [40] [65]A pentódok tömegsorainak szélessávú együtthatója 50 és 200 MHz között van [66] . Az együttható táblázatos értékei vagy ideális esetben C n =0, vagy valamilyen standard C n esetén vannak feltüntetve . Ujjlámpák esetén C n \u003d 5,5 pF-et veszünk, így az együttható referenciaértékei jelentéktelenül különböznek [67] . Az oktális lámpáknál C n \u003d 10 pF értéket veszünk, ezért terhelés alatti szélessávú együtthatójuk körülbelül másfélszer alacsonyabb, mint az „üres” együttható [68] [69] .
A frekvenciakorrekció nélküli pentóda erősítőkben a szélessávú együttható 5-10-szeresével, a frekvenciakorrekciós erősítőkben 2,5-4-szeresével haladja meg az erősített frekvenciák felső határát [70] . Ez a határ a legtökéletesebb hüvelypentódoknál nem haladja meg a 200 MHz -et [71] . Az aktív terhelés cseréje keskeny sávú rezonanciaáramkörrel lehetővé teszi a makkpentódok (1Zh1Zh) és az egyes ujjlámpák (6K1P) felső működési frekvenciájának 500 MHz-re való emelését [72] . Egy fokozat működési frekvenciájának további növelése lehetetlen az elfogadhatatlanul magas pentódazaj miatt [72] . A szélessávú fokozat működési frekvenciája többszörösére növelhető az erősítő fokozat párhuzamosításával és anódjainak a haladó hullámvonalra való ráterhelésével. Egy ilyen utazóhullámú kaszkád (más szóval elosztott erősítési kaszkád ) n lámpánál n - szer nagyobb vágási frekvenciával, mint egyetlen pentóda vágási frekvenciája [73] . (1 GHz-ig). A kaszkádban lévő lámpák számát a gyakorlatban hat-nyolcra korlátozták [74] . A mozgóhullámú csöves fokozatok drágák voltak, finomhangolást igényeltek, ezért teljesen felváltották őket szilárdtestes mikrohullámú erősítők.
| Kis teljesítményű pentóda (6Zh32P) | Erőteljes, alacsony frekvenciájú pentóda (6P14P) | Referencia: erős sugártetróda ( KT88) |
A kis teljesítményű pentódok anódáram -feszültség karakterisztikája (CVC) az ideálishoz közeli: viszonylag alacsony U a esetén éles átmenet megy végbe a visszatérési módból az elfogó üzemmódba ; A CVC lapos „polcai” nagy kimeneti ellenállást jeleznek (6Zh32P - 2,5 MΩ névleges módban [75] ). Ez lehetővé teszi szinte tökéletes differenciális kaszkádok [76] és aktív terhelések (stabil áramforrások ) [77] építését a pentódokon . A nagyteljesítményű pentódoknál a kimeneti impedancia viszonylag alacsony, és az elfogózónába való átmenet meghosszabbodik. Alacsony anódfeszültségek és a vezérlőrács nagy negatív előfeszítése esetén a CVC polc „tetróda” nemlinearitása figyelhető meg.
A pentódok I–V jellemzőinek kvalitatív elemzése azt mutatja
Az emberi fül toleráns a páros harmonikusokra, de nagyon érzékeny a páratlan harmonikusok felhangjaira, amelyek uralják a pentóda torzítási spektrumát [79] . A pentódokra épülő alacsony frekvenciájú teljesítményerősítők csak nagyon alacsony mért THD mellett tudnak elfogadható mértékű hallható torzítást elérni, ami csak akkor érhető el, ha az erősítőt mély negatív visszacsatolás (OOS) fedi [79] . A trióda erősítők viszont elfogadható hangminőséget biztosítanak általános visszacsatolás nélkül. A nyaláb tetódák egy köztes helyzetet foglalnak el: visszacsatolásra is szükségük van, de torzítási spektrumuk közelebb áll a triódához [81] .
A modern belépő szintű csöves ULF-ekben a háború utáni fejlesztés EL34 pentódjait széles körben használják.és EL84 (analóg - 6P14P [82] ). A jó minőségű zenei ULF-ekben azonban a háború előtti közvetlen fűtésű triódákat, a gitáros ULF-ekben a háború előtti beam tetódákat részesítik előnyben. Ez utóbbi valószínűleg a piac "európai pentódokra" és "amerikai sugártetódákra" való történelmi felosztásának a következménye [83] . A háború előtti csövek linearitása jobb volt, mivel alacsony torzításra optimalizálták őket, olyan alacsony torzításra, amennyire a technológia lehetővé tette [84] . "Az erősítés drága volt" (Morgan Jones), ezért az akkori csöveket és erősítőket úgy tervezték, hogy minimális számú cső mellett elfogadható mértékű torzítást adjanak visszacsatolás nélkül [85] . Maga a visszacsatolási elmélet pedig még csak kialakulóban volt. A lámpák olcsóbbá válása az 1940-es években megváltoztatta a tervezési szemléletet: a mély FOS használatával a lámpa linearitása háttérbe szorult [84] [33] . Ezért például a klasszikus háború utáni EL84 ujjpentóda (6P14P) elveszíti a torzítást a háború előtti 6V6 sugártetódához képest.[33] (analóg - 6P6S) [26] , bár más paraméterekben felülmúlja, különösen a karakterisztikában, a kimenő teljesítményben. Helyi sorozatú lámpákAz 1940-es évek a 7AF7 trióda [86] kivételével nagyon lineárisak – mind a „háború előtti” elektródakialakítással, mind a teljesen üvegből készült lámpák minden előnyével [87] megvannak .
A kulcs üzemmódban történő működésre tervezett pentódák és sugártetródák, amelyek tartalmazzák az első generációs számítógépekhez való lámpákat (például 6Zh22P), a line-scan TV egységek lámpáit (6P36S), a rádióadók kimeneti lámpáit ( GU-50 ). magas szintű nemlineáris torzítás. E lámpák fejlesztése során más prioritásokat határoztak meg. A digitális technológiában a linearitásnak nem volt szerepe, a televíziók gyártásánál a sweep linearitást a szállítószalagon minden készülékhez egyedileg állítottuk be, a rádióadókban pedig olyan kimeneti oszcillációs áramkört alkalmaznak , amely a harmonikusoknál elnyomja a sugárzást. A korai sorozat „kisbetűs” lámpáinak gyártásának tökéletlensége a nemlineáris torzítási együttható nagy elterjedését eredményezte, így ezeknek a sorozatoknak az egyes lámpái nagyon lineárisak lehetnek. A termelési kultúra növekedésével a paraméterek terjedése csökkent - a későbbi "lineáris" sorozatú lámpák állandóan magas torzításúak [88] .
A nemlineáris jellemzőik és a nagy kimeneti impedancia miatt a nagy teljesítményű árnyékolt lámpák érzékenyek a terhelési ellenállás megválasztására. Az optimális terhelési ellenállásnak, amelynél a K nemlineáris torzítási együttható sem éri el a minimumot, a pentóda belső ellenállásának 1/10 és 1/8 közötti tartományban kell lennie [49] . Általában ugyanaz a szint felel meg a maximális kimeneti teljesítménynek. A terhelés nem optimális megválasztása esetén a maximális kimeneti teljesítmény meredeken csökken, és ezen a teljesítményen nő a torzítás. Alacsony kimeneti teljesítményeknél a Kni is nagyon magas: az EL34 esetében az optimális egyciklusú üzemben már P out = 1 W-nál eléri a 2%-ot, majd P outnál csaknem lineárisan 10%-ra nő . max = 8 W [89] . Egyciklusú trióda zárványban ugyanaz az EL34 K no \u003d 8% a P kimenetnél . max = 6 W [90] . Push-pull kapcsolatnál az áramkör két karjának páros harmonikusai kölcsönösen kivonásra kerülnek, így a maximális K nem csökken 5%-ra [91] , ugyanakkor ennek az 5%-nak majdnem mindegyike disszonáns páratlan. harmonikusok.
Árnyékolt csöves teljesítményerősítőkben a kimeneti transzformátor elégtelen sávszélessége miatt az áteresztősáv szélein is előfordulhat torzítás. A nagy kimeneti impedancia nem engedi, hogy a pentóda vagy a tetróda csillapítsa a terhelési fázisválasz inhomogenitását, ezért egyenlő számított sávszélesség mellett a „pentóda” transzformátoroknak nagyobb primer tekercselési induktivitással kell rendelkezniük, mint a „triódáké”, és kisebb a szivárgásuk . induktivitás [92] . Ennek eredményeként az árnyékolt lámpák kiváló minőségű transzformátorai nehezebbek és drágábbak, mint a "triódák".
Minden típusú pentódnak magasabb a csövön belüli zajszintje, mint a teljesítményben és a transzkonduktivitásban összehasonlítható triódáknál [94] . A "trióda" zajon kívül minden árnyékolt lámpára jellemző az áramelosztási zaj (ang. partition noise ), amely 1,5 ... 5-ször meghaladja a felvételi zajt. Minden "alacsony zajszintű" pentód csak a hagyományos pentódokhoz képest [95] [96] ilyen .
A szélessávú pentódok típusán belül megkülönböztethető az alacsony zajszintű lámpák köre, amelyeket erősítő áramkörök (6Zh39G, 6Zh43P) bemeneti fokozataihoz terveztek. Jellemzőjük a nagy meredekség (akár 30 mA/V névleges üzemmódban), valamint az anód és az árnyékoló rács közötti stabil árameloszlás [97] .
Az alacsony zajszintű, alacsony frekvenciájú pentódok egy csoportja a közös EF86 lámpára korlátozódik(analóg - 6Zh32P [98] ), kevésbé ismert E80F, EF804, EF806, 5879 [99] és a „postai” C3 család ritka német lámpái [12. megjegyzés] . Alacsony frekvenciákon a pentódzajt súlyosbítja a katódáram villódzási zaja és a fűtőelem által a katódáramkörbe indukált zúgászaj. Emiatt a kisfrekvenciás, alacsony zajszintű lámpáknál a katód és a fűtőelem minősége [100] , a lámpán belüli szerelvények mechanikai merevsége és a katód-rács összeállítás általános összeszerelési kultúrája [101] a fő szempont . Kis jelű erősítőkben a minimális zaj az U C1 és U c2 bizonyos kombinációjával érhető el , névleges vagy megnövelt fűtőfeszültség mellett [97] . A kisfrekvenciás teljesítményerősítőknél nem a lámpák saját zaja a fontos, hanem a tervezés alapos tanulmányozása. Például ULF Quad II (az első fokozat az EF86 pentódák, a második a KT66 sugár tetódák) jel-zaj arányban csak a Williamson erősítőnél volt rosszabbaz első fokozattal egy triódán [93] . Klasszikus Mullard 5-10ugyanazzal az EF86-tal, éppen ellenkezőleg, magas zaj jellemzi [102] .
Az R H pentódon lévő erősítőfokozat terhelési ellenállása általában sokszor kisebb, mint az R a lámpa belső ellenállása ( R H << Ra ) . R H és R a feszültségosztót alkotnak , amelyen keresztül a tápáramkörökön keresztül érkező interferencia a földhöz záródik. Az RF erősítőkben ez az interferencia nem számít - hatékonyan blokkolja a szakaszközi kapacitások szétválasztásával. Az alacsony frekvenciájú erősítőkben a hálózati zavarok szabadon áthaladnak a fokozatközi kapacitásokon vagy transzformátorokon. A kaszkádok kapacitív csatolásával az elosztó alsó karjára eső zavaró feszültség nagy része a következő kaszkád bemenetére kerül. Transzformátor csatolással a zavaró feszültség kisebb része a következő fokozatba kerül, az osztó felső karjára (a transzformátor primer tekercsére) esik. Ezért a transzformátorcsatolás alkalmazása a pentóda erősítőkben enyhíti a teljesítményáramkörök zajszűrésére vonatkozó követelményeket. A trióda erősítőkben ezzel szemben R H >> R a , így a transzformátoros csatolás alkalmazása szigorítja a szűrési követelményeket [103] .
A pentódák nagyon érzékenyek az árnyékoló rács interferenciájára [104] , ezért általában külön RC szűrővel (még jobb, ha LC szűrőről) táplálják, nagy időállandóval. Megteheti az ellenkezőjét, és adagolt hálózati zavarfeszültséget kapcsol az árnyékoló rácsra, kompenzálva a „hétköznapi” interferencia hatását [105] . Az ehhez szükséges ellenállást a képernyő áramkörében empirikusan választjuk ki. Az áramkör pontos kiszámítása a gyakorlatban nem lehetséges, mivel a gyártók nem szabványosították és nem dokumentálták az árnyékoló rács szabályozásának jellemzőit. A kompenzáció után az interferencia visszatérhet a lámpák öregedésével vagy cseréjével [105] .
Ha az árnyékoló rácsot csatlakoztatjuk az anódhoz, a pentóda kétanódos triódává degenerálódik, amelynek árameloszlása az árnyékoló és az anód között csaknem állandó. Mivel az árnyékoló rács árama egy trióda csatlakozásban teljesen áthalad a terhelésen, egy ilyen "trióda" meredeksége valamivel nagyobb, mint a pentóda referencia meredeksége [57] [13. megjegyzés] .
Weber azzal érvel, hogy a hagyományos triódával összekapcsolt pentódot nem egy triódával, hanem egy tetóddal kell összehasonlítani , mivel az antidinatron rács zárva marad a katódhoz. Weber szerint triódakapcsolásról csak akkor beszélhetünk, ha nem csak árnyékoló rács, hanem antidinatron rács is csatlakozik az anódhoz [106] . A gyakorlatban elhanyagolható az antidinatron rács hatása a triódakapcsolatban. A pentóda működési módja a triódazárásban teljesen egyenértékű az "igazi" triódákkal, két jellemzővel:
1951-ben David Hafler és Harbert Kerosjavasolta az LF erősítő kimeneti lámpáinak árnyékoló rácsainak csatlakoztatását [14. megjegyzés] a kimeneti transzformátor primer tekercsének leágazásaihoz [111] . A pentóda volt-amper karakterisztikája egy ilyen zárványban a trióda és a pentóda közötti keresztezés. Hafler és Keros amellett érvelt, hogy a tetródához közel lehet olyan leágazási pontot választani, ahol az erősítő még megőrzi a magas hatásfokát, de a kimeneti impedanciája már a triódához közeli értékekre esik [111] . Az ultralineáris fokozat az árnyékoló rácsos visszacsatolásnak köszönhetően képes a trióda és az árnyékolt cső legjobb tulajdonságait kombinálni [112] .
Az ultralineáris kapcsolás a B osztályban a legelőnyösebb , és főleg B osztályú erősítőkben alkalmazták [113] . A Szovjetunióban az ultralineáris áramkört mind a B és AB osztályú push-pull erősítőkben (például a Symphony radiogramokban és a Dnepr-11 , Dnepr-12 magnókban ), mind az A osztályú egyvégű erősítőkben (VEF ) használták. -Rádió radiogramok , "Riga-6", " Rigonda " egyciklusú sorozatok stb.) [114] .
Az ultralineáris ULF sikeres megvalósításához kiváló minőségű, szélessávú kimeneti transzformátorokra van szükség, amelyek különösen alacsony szivárgási induktivitással rendelkeznek az összes tekercs között [112] . Például az 1951-es Hafler-Keros áramkörben egy 10 Hz-100 kHz sávszélességű transzformátort használtak, amelynek frekvenciamenetének egyenetlensége nem haladta meg a ± 1 dB -t [111] .
Az ultralineáris kaszkád az árnyékoló rácsokon lévő feszültség egyenáramú komponensének szűrése szempontjából is igényes. Hagyományos ultralineáris kaszkádban minden anódfeszültség hullámzása (beleértve a feszültségeséseket a kimeneti feszültséglökések során) átmegy az árnyékoló rácsokra. Ezenkívül az U c2 =U a tápellátási mód hátrányosan korlátozza az anódfeszültség növelésének lehetőségét [15. megjegyzés] . Van der Veen azt javasolta, hogy az árnyékolásokat ne a primer (anód) tekercsek leágazásaihoz kössék, hanem egy külön teljesítményszűrőhöz csatlakoztatott szigetelt tekercsekhez [115] . Ez az áramkör a klasszikussal együtt az elmúlt években széles körben alkalmazták a hazai amatőr erősítő technológiában. [116] , [117] , [118] , [119] , [120] .
| Vákuumos elektronikus eszközök (kivéve a katódsugár ) | ||
|---|---|---|
| Generátor és erősítő lámpák | ||
| Egyéb |
| |
| A teljesítmény típusai |
| |
| Szerkezeti elemek |
| |