Trioda (elektronická)

Trioda lampa je první zesilovač zařízení elektronického signálu. Americký inženýr Lee De Forest vynalezl tuto lampu v roce 1906 , kterou nazval Audion . Je to fyzik WH Eccles, který této lampě se třemi elektrodami dává jméno triody.

Historický

Úkon

Trioda se skládá z katody , emitující horké elektrony , přijímací anody a mřížky umístěné mezi těmito dvěma, vše v trubici, ve které bylo vytvořeno vakuum.

Katoda je žhavicí vlákno nebo deska zahřátá tímto vláknem. Zahřátí katody dává dostatek energie jejím elektronům, aby se mohly osvobodit od podpory a vytvořit elektronický mrak kolem katody (mluvíme o katodické emisi ).

Použití potenciálního rozdílu mezi katodou a anodou tyto elektrony (negativní) zrychluje směrem k anodě (pozitivní) a vytváří v obvodu proud několika miliampérů .

Interpozice mřížky mezi dvěma elektrodami umožňuje modulací jejího potenciálu podporovat nebo omezovat tento průchod elektronů. Obrovskou výhodou tohoto uspořádání je, že malá změna potenciálu na mřížce způsobí velkou změnu proudu nasbíraného anodou: to je princip zesílení. Tím, že budeme hrát na geometrické charakteristiky lampy, můžeme upravit tento zesilovací faktor (zisk).

Diagram

Vlastnosti triódy

Zesilovací činitel μ z trioda vyjadřuje poměr mezi napětím amplifikovaného na anodě a vstupní napětí na bráně ${\ displaystyle \ mu = {U_ {a} \ nad U_ {g}}}$ .

Rovná se také poměru mezi parazitní kapacitou mřížky a katody a parazitní kapacitou anody a katody : ${\ displaystyle C_ {gc}}$ ${\ displaystyle C_ {ac}}$ ${\ displaystyle \ mu = {C_ {gc} \ nad C_ {ac}}}$ .

Tato druhá rovnice ukazuje, že zmenšení vzdálenosti mezi mřížkou a katodou umožňuje zvýšit faktor zesílení trubice, protože to bude mít za následek zvýšení kapacity mezi mřížkou a katodou.

Zákon Dítě popsat proud triode anody: ${\ displaystyle I_ {a} = A \ left (\ mu U_ {g} + U_ {a} \ right) ^ {\ frac {3} {2}}}$ , kde A je konstanta, která závisí na geometrii trubice.

Zjistili jsme z Taylorovy expanze této rovnice v blízkosti pracovního bodu trubice $\ Delta I_ {a} = {\ tfrac {\ částečné I_ {a}} {\ částečné U_ {g}}} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac {\ částečné I_ {a}} {\ částečné U_ { a}}} \ Delta U_ {a} = g_ {m} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac 1 {r_ {a}}} \ Delta U_ {a}$ .

První parciální derivací této rovnice je sklon přenosové charakteristiky v pracovním bodě a nazývá se vzájemná vodivost nebo transkonduktance , která se vyjadřuje v siemens (jednotka zvaná mho před rokem 1971), nebo častěji v mA / V (1 mmho = 1 mA / V). Druhou parciální derivací je sklon S anodové charakteristiky. V oboru však název „sklon S“ (v mA / V) zůstal, aby v Evropě označil ekvivalent transkonduktance ve Spojených státech. Převrácená hodnota tohoto sklonu se nazývá odpor vnitřní anody a je vyjádřena v ohmech . $g_ {m}$ $r_ {a}$

Pro a zavedením těchto definic lze tuto rovnici napsat $\ Delta I_ {a} = 0$ $0 = g_ {m} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac 1 {r_ {a}}} \ Delta U_ {a}$ nebo $g_ {m} r_ {a} = - {\ frac {\ Delta U_ {a}} {\ Delta U_ {g}}}$ .

Termín vpravo je ekvivalentní definici zesilovacího faktoru, tj. Součinu sklonu x vnitřního odporu zvaného µ. Znaménko znamená, že napětí anody klesá s rostoucím napětím hradla. Tuto poslední rovnici lze napsat , což je velmi užitečný vzorec pro nalezení jednoho z parametrů tuby, když jsou známy další dva. $-$ $\ mu = r_ {a} g_ {m}$

aplikace

Tento vynález umožnil vzhled mluvícího kina , TSF (rádio) a později počítačové vědy (použití triody jako přepínače „vše nebo nic“ a nahrazení relé, mnohem pomalejší), stejně jako pokrok v telefonní komunikaci umožněním významného zesílení signálu bez efektů zkreslení.

Trioda byla rychle zdokonalena přidáním druhé mřížky, která se pak nazývá tetroda ; pak další další mřížku, aby se zabránilo nežádoucím účinkům, zejména účinku „dynatronu“. Tato trubice, zvaná pentoda , bude rychle přijata ve většině elektronkových zesilovačů, pro její lepší účinnost. Navzdory potřebě pravidelně vyměňovat elektronky, jejichž katoda došla (doba trvání ~ ~ 2000 h), jsou stále používány dodnes a jsou velmi oblíbené u kytaristů ( zesilovače ) a hi-fi nadšenců ( síla ) kvůli jejich vynikajícím kvalitám pro reprodukci zvuku , mezi nimiž můžeme poznamenat:

záviděníhodné harmonické spektrum v lineárním režimu;
správná odezva na přechodné jevy produkující zvuk považovaný za přirozenější;
a mimochodem vstup do měkké sytosti během ořezávání (i když v hi-fi není obvyklé vstupovat do zón nasycení a ořezávání, s výjimkou poměrně zvláštního případu zesilovače ve třídě B )

Mimo okrajové pole sběratelů a milovníků hudby je trioda široce používána jako zesilovač vysokého výkonu (500 W a více) až do přibližně 100 MHz , v sestavě „společné sítě“, s výhodou absence neutrodynage , na rozdíl od pentoda . Tyto tródy pro VF lineární zesilovače mohou dodávat od 500 W do 15 kW . Hlavními dodavateli jsou EIMAC a AMPEREX.

Aktuální modely

Hlavní triody používané ve zvuku

Pro předzesilovače

Typ	$\ mu$	$r_ {a}$ v $k \ Omega$	$g_ {m}$ v mA / V	Pa max ve W	Ua max ve V.
Dvojitá trioda ECC83 -12AX7 při silné $\ mu$	100	62	1.6	1.2	300
ECC82-12AU7 dvojitá trioda nízká $\ mu$	17	7.7	2.2	2.75	300
ECC81-12AT7 médium s dvojitou triodou $\ mu$	60	11	5.5	2.5	300

Pro zesilovače (výkon)

Typ	$\ mu$	$r_ {a}$ v $\ Omega$	$g_ {m}$ v mA / V	Pa max ve W	Ua max ve V.
845 výkonová trioda	5.3	1700	3.1	100	1250
300B výkonová trioda	3,85	700	5.5	40	450

Hlavní průmyslové triody

3CW30000H3 maximální ztrátový výkon 30 kW při 100 MHz
3CW20000A7 maximální ztrátový výkon 20 kW při 140 MHz
3CX15000H3 maximální ztrátový výkon 15 kW při 90 MHz
3CX10000A7 maximální ztrátový výkon 10 kW při 160 MHz
8161R maximální ztrátový výkon 4 kW při 110 MHz
833A maximální ztrátový výkon 0,4 kW při 30 MHz
TH5-4 maximální ztrátový výkon 4 kW při 110 MHz
Maximální rozptyl TH6-3 10 kW při 140 MHz
3-500Z maximální ztrátový výkon 1 000 W při 50 MHz

(orientační hodnoty se mohou lišit v závislosti na výrobci)

Poznámky a odkazy

Reference

Historie rozhlasové lampy, op. cit. p. 6

Poznámky

Patent byl podán 29. ledna 1907

Podívejte se také

Související články

externí odkazy

Rádiové lampy , kniha Clauda Paillarda k dispozici online

Bibliografie

Bernard Machard, History of the radio lamp , Lacour, Nîmes, 1989.
Germain Dutheil, Guide des tubes BF , Publitronic Elektor, 1999.
Jean Hiraga, Zahájení zesilovače elektronky , Dunod, 2000.
Francis Ibre, Old and Recent Audio Tubes , ( ISBN 978-2-86661-155-2 ) , Publitronic Elektor, 2007.
Francis Ibre, Audio tubes: characteristics & use , ( ISBN 978-2-86661-174-3 ) , Publitronic Elektor, 2010.
Peter Dieleman, Theory & Practice of Tube Audio Amplifiers , Elektor, 2005
(en) George Shiers, První elektronová trubice , v časopise Scientific American, březen 1969, str. 104.
(en) Gerald Tyne, Saga vakuové trubice , v Prompt Publications, 1977, s. 30-83, dotisk 1994.
(en) John Stokes, 70 let rádiových trubic a ventilů , Vestal Press, NY, 1982, s. 3-9.
(en) Keith Thrower History of the British Radio Valve to 1940 , in MMA International, 1982, s. 9-13.