Как работает радиолампа: Радиолампы.Что внутри и их принцип работы | Электронные схемы

Содержание

Радиолампы.Что внутри и их принцип работы | Электронные схемы

радиолампы как они работают

радиолампы как они работают

Решил разобрать радиолампу-пентод 6п14п и увидеть,из чего состоит радиолампа.Радиолампа-это электровакуумный прибор,использующий эффект термоэлектронной эмиссии и управлении потоком электронов,движущихся в вакууме или разреженном газе между электродами.Если нагревать металл,то свободные электроны в металле при преодолении потенциального барьера начнут “отрываться” или “вылетать” из металла-это термоэлектронная эмиссия.В радиолампе,этими электронами управляют и воздух выкачан из лампы для того,чтобы электроны не сталкивались с частицами воздуха.

диод,триод,тетрод,пентод,катод косвенного накала

диод,триод,тетрод,пентод,катод косвенного накала

На схеме,стеклянную колбу лампы изображают в виде круга или овала.Электроны “вылетают” от нагретого катода,они заряжены отрицательно и стремятся к аноду,если аноду сообщить положительный заряд. Радиолампа,у которой два электрода-катод и анод называется диодом.

Если между катодом и анодом добавить еще один электрод-сетку,то можно управлять потоком электронов.Такая радиолампа называется триодом,а сетка-управляющая сетка.

Но у триода есть минус-слишком большая емкость между управляющей сеткой и анодом.Это приводит к самовозбуждению и снижает рабочие частоты лампы.Для устранения этих недостатков,добавляют еще один электрод-экранирующую сетку.Такая радиолампа называется тетрод.

И у тетрода тоже есть минус-так называемый динатронный эффект,когда электроны отлетают от анода и попадают на экранирующую сетку.Для устранения этого эффекта,добавляют электрод-антидинатронную сетку.Такая радиолампа называется пентод,а антидинатронную сетку соединяют с катодом.

Из чего состоит радиолампа

Из чего состоит радиолампа

Теперь пора разобрать пентод и посмотреть,где все эти электроды.Металлический цилиндр вокруг лампы-это анод. Сверху маленькая чашечка,а в ней что-то было насыпано,это-геттер или газопоглотитель. Насыпан там был возможно барий,при изготовлении лампы этот газопоглотитель активируют для поглощения газа.

радиолампа-что внутри

радиолампа-что внутри

За анодом видны различные обмотки-это сетки,а за сетками белая полоска.Внутри этой белой полоски находится нить накаливания.На нее подают ток накала,напряжением обычно 6.3В.Эта нить испускает электроны,а такой катод будет называться катодом прямого накала.Но ток на такой катод должен подаваться постоянный,что требует выпрямителя.Чтобы питать катод переменным током,для этого над нитью накаливания устанавливают трубку из металла(никель).Теперь на нить накаливания подают переменный ток,она нагревает эту трубку,а трубка испускает электроны.Такой катод называется катодом косвенного накала,а белое вещество(торий,барий) испускает интенсивно электроны.

электроды радиолампы как они выглядят и называются

электроды радиолампы как они выглядят и называются

Порядок расположения сеток над катодом, видно на фото. Сетки состоят из металлов:никель,молибден,могут покрывать золотом,для предотвращения эмиссии электронов от сетки.Металлическое зеркало на колбе радиолампы-геттер.Если зеркало стало белым,значит в лампе возможно появился воздух и работа лампы будет ухудшена.

тетрод ГУ-29

тетрод ГУ-29

Радиолампы сегодня могут применяться в мощных выходных каскадах передатчиков.Но “бытовые” радиолампы,типа ГУ-29 и ГУ-50, их сегодня спокойно заменят мощные полевые и биполярные ВЧ-СВЧ транзисторы.На фото,двойной лучевой тетрод ГУ-29.На частоте 200МГц его выходная мощность не менее 42Вт.Полевой транзистор MRF184,на частоте 1ГГц выдаст 60Вт мощности.

Устройство электронной лампы

Электронная лампа, упрощенно называемая радиолампой, является разновидностью вакуумного электронного оборудования. В принцип действия радиоламп заложено управление направленным потоком электронов, движущихся в вакуумной среде между несколькими электродами.

Радиолампа по своей конструкции представляет собой герметически запаянный сосуд-баллон, внутри которого размещены тонкие металлические детали, называемые электродами, количество которых зависит от типа лампы.

Катод электронной лампы

Катод – это разогретый проводник подключённый к отрицательному полюсу источника питания, который при накаливании начинает испускать электроны. Процесс выбега электронов из катода за счет его нагрева носит название термоэмиссии, а ток, возникший в результате этого процесса, называется током термоэмиссии.

 

 

 

 

В зависимости от способа накаливания катоды подразделяются на два типа: накала прямого и накала косвенного. Катод с прямым накалом – это тугоплавкая металлическая нить высокого сопротивления, изготавливаемая, как правило, из вольфрама. Разогрев катода осуществляется пропусканием непосредственно через него электрического тока.

Электронные лампы прямого накаливания требуют меньшего времени для выхода в рабочий режим при малом потреблении мощности, однако отличаются относительно небольшим сроком службы. У ламп подобного типа нагрев катода осуществляется постоянным током в следствии чего они не всегда применимы для питания переменным током.

Электронные лампы у которых устройство накала катода представляет собой металлический цилиндр предназначенный для испускания электронов, внутрь которого помещена нагревающая нить, носит название радиоламп косвенного накаливания.

Анод электронной лампы

В конструкцию радиолампы включен и положительный электрод – анод, потенциал которого противоположен потенциалу катода.

Термин «анод» происходит от греческого слова «anodos», что означает «восходящая дорога».

Конструкция анода представляет собой пластину или коробочку, окружающую катод с сеткой, имеющей цилиндрическую или прямоугольную вытянутую форму.

Сетка электронной лампы

Устройство усиливающих электронных ламп, предусматривает наличие дополнительных электродов, расположенные между катодом и анодом. Функциональное назначение дополнительных электродов предполагает возможность управления потоком электронов в направлении от отрицательного электрода к положительному. Эти дополнительные электроды и носят название сеток.

Конструкция сеток электронных ламп представляет собой решетку, составленную из несущих элементов (траверс), на которые навита тонкая проволока или проволочная спираль.

Использование электронных ламп

Электронным лампам была отведена главенствующая роль при создании первых радиоприемников. В процессе совершенствования радиовещательного и телевизионного оборудования они были заменены на полупроводниковые приборы.

В настоящее время радиолампы находят свое применение в мощных электронных устройствах, где они не имеют альтернативы.

Электронные лампы устанавливаются в мощных радиопередатчиках и других устройствах, использование которых предполагает надежную и стабильную работу в жестких условиях эксплуатации.

Радиолампы устанавливаются в сверхмощных усилителях радиосигналов и в специальной аппаратуре военного назначения, так как они способны сохранять устойчивое функционирование при воздействии электромагнитного импульса ядерного взрыва, в отличие от транзисторной аппаратуры.

Электровакуумное и полупроводниковое оборудование не противопоставляются друг другу, так как каждое из них имеет свои специфические достоинства и недостатки.

Работы, направленные на усовершенствование электронного оборудования, предполагают внедрение катодов, не требующих предварительного нагрева для возникновения термоэмиссии электронов.

Как работают ламповые усилители, или Особенности теплого звука • Stereo.ru

Классы усиления — вполне логичный и понятный способ отличить одну типовую схему от другой. Однако, применительно к ламповой схемотехнике такого подхода оказалось недостаточно. В зависимости от типа, лампы способны работать в различных режимах, которые при этом одинаково применимы в усилителях разных классов. Этот факт кратно увеличивает количество возможных сочетаний, не говоря уже о том, что режимы работы ламп можно модифицировать, комбинировать и объединять. Столь глубоко в схемотехнику мы, конечно, погружаться не будем, но постараемся разобраться в базовых понятиях.

История

Радиолампы, как и другие электронные компоненты, имеют богатую историю, в ходе которой произошла заметная эволюция. Началось все в нулевых годах прошлого века, а закатом ламповой эры можно считать шестидесятые годы, когда свет увидела последняя фундаментальная разработка — миниатюрные радиолампы нувисторы, а транзисторы уже начали активно завоевывать рынок. Но из всей истории нас интересуют лишь ключевые этапы, когда были созданы основные типы радиоламп и разработаны основные схемы их включения.

Первый в мире триод изобретателя Ли де Фореста, 1908 год

Первой разновидностью радиоламп, разработанной для создания усилителей, были триоды. Цифра 3 слышится в названии не случайно — именно столько активных выводов имеет триод. Принцип работы триода предельно прост. Между анодом и катодом лампы последовательно включаются источник питания и первичная обмотка выходного трансформатора (ко вторичной обмотке которого подключается акустика). Полезный сигнал подается на сетку лампы. При подаче напряжения в схему усилителя между катодом и анодом протекает поток электронов, а расположенная между ними сетка модулирует этот поток соответственно изменениям уровня входящего сигнала.

В ходе использования триодов в различных отраслях промышленности потребовалось улучшить их характеристики. Одной из таких характеристик была проходная емкость, величина которой ограничивала максимальную рабочую частоту лампы. В процессе решения этой проблемы появились тетроды — радиолампы, имеющие внутри не три, а четыре электрода. Четвертым стала экранирующая сетка, установленная между управляющей сеткой и анодом. Задачу повышения рабочей частоты это решало в полной мере, что вполне удовлетворило создателей технологии, разрабатывавших тетроды для того, чтобы радиостанции и радиоприемники работали в коротковолновом диапазоне, имеющим более высокие несущие частоты нежели средне- и длинноволновый.

Строение триода

С точки зрения качества воспроизведения звука тетрод не превзошел триод принципиально, поэтому другая группа ученых, озадаченная вопросами воспроизведения звуковых частот, усовершенствовала тетрод, используя, по сути, тот же подход — просто добавив в конструкцию лампы еще одну дополнительную сетку, располагающуюся между экранирующей сеткой и анодом. Это было необходимо для того, чтобы подавить динатронный эффект — обратную эмиссию электронов от анода к экранирующей сетке. Подключение дополнительной сетки к катоду препятствовало этому процессу, делая выходную характеристику лампы более линейной и повышая выходную мощность. Так появился новый тип ламп: пентод.

Принцип работы

Все вышеупомянутые типы ламп в том или ином виде нашли применение в аудиотехнике. При этом пытливые умы аудиоинженеров постоянно искали пути наиболее эффективного их использования. Довольно быстро они пришли к выводу, что место включения экранирующей сетки пентода в схему усилителя — это инструмент, с помощью которого можно принципиально изменить режим его работы. При подключении сетки к катоду мы имеем классический пентодный режим, если же переключить сетку на анод — пентод начинает работать в режиме триода. Это позволяет объединить два типа усилителя в одном с возможностью смены режима с помощью простого переключателя.

Так работает тетрод

Но и этим дело не ограничилось. В 1951 году американские инженеры Дэвид Хафлер и Харберт Керос предложили подключать сетку пентода совершенно иным способом: к промежуточным отводам первичной обмотки выходного трансформатора. Такое подключение является чем-то средним между чистым триодным и чистым пентодным включением, давая возможность комбинировать свойства обоих режимов.

Таким образом, с режимами ламп произошла та же история, что и с классами усиления, когда вслед за «чистыми» классами А и В появился комбинированный класс АВ, сочетающий сильные стороны двух предыдущих.

Обозначение разных типов ламп по ГОСТу

В том, что касается сочетания режимов работы ламп и классов усиления, они могут комбинироваться произвольным образом, что приводит к изрядной путанице и даже жарким спорам в рядах неофитов. Не добавляет ясности и тот факт, что разработчики ламповых усилителей в большинстве случаев указывают не класс усилителя, а принцип схемотехники: однотактный — SE (Single Ended) или двухтактный — PP (Push-Pull). В итоге, пентоды и тетроды нередко ассоциируют исключительно с классом АВ и двухтактной схемой в целом, а триод, напротив, считают синонимом класса А и сугубо однотактного включения. На самом же деле, ни что не препятствует переключить усилитель, работающий в классе А, в пентодный или ультралинейный режим, а на паре триодов можно собрать двухтактный усилитель, работающий в классе В или АВ.

Предпосылкой к неверным ассоциациям является частота использования тех или иных режимов в различных классах усиления. Триоды чаще используют в однотактных схемах и классе А. В свою очередь, пентоды и тетроды лучше подходят для работы в двухтактных схемах, хотя переключение их в триодный режим — реальная опция, встречающаяся на усилителях, работающих в классе АВ, и не имеющая ровным счетом никакого отношения к классу А.

Плюсы

Традиционный триодный режим работы лампы имеет как минимум одно значимое преимущество: способность работать без обратной связи. Пентодный режим имеет свои плюсы: большую линейность работы и возможность достигать более высокой мощности. Ультралинейный режим дает возможность отказаться от общей обратной связи и при этом сохранить мощность, близкую к пентодному включению. При этом триод при прочих равных обходит оба варианта по уровню собственного шума лампы.

Минусы

Слабые места одних режимов ламп вполне закономерно можно обнаружить там, где проявляются сильные места других. Триодный режим имеет меньший КПД и меньшую линейность, хуже переносит динамические нагрузки. Пентодный и ультралинейный режимы проигрывают по уровню шумов, к тому же на практике оказываются более зависимы от качества выходных трансформаторов. Пентодный усилитель невозможен без общей обратной связи, и она может понадобиться в некоторых вариантах ультралинейного режима.

Особенности

С точки зрения качества и характера звучания каждый тип ламп и каждый режим включения имеет свои особенности, настолько очевидные на слух, что даже ультралинейный режим, по факту, не стал золотой серединой. Триоды в чистом виде и триодное включение пентодов обеспечивают наиболее чистый и объемный звук до тех пор, пока дело не дойдет до энергичной музыки с быстрыми и значительными по амплитуде перепадами громкости. Иными словами — для спокойного джаза триоды подходят куда лучше, чем для прослушивания рока.

Пентодный и ультралинейный режимы, напротив, больше подходят для энергичной музыки, но в ряде случаев звучат недостаточно чисто, точно и детально. Особенно часто эти претензии относятся к пентодному режиму, а в целом характер звучания и пентодного, и ультралинейного режимов нередко сравнивают с транзисторными усилителями.

Практика

Ламповая схемотехника — дело тонкое, поэтому большинство производителей упражняются в совершенствовании какого-то одного сочетания режима работы ламп и класса усиления. Стремление разработчиков получать идеальный (согласно их представлениям) звук и следующий за этим отказ от любых альтернативных способов включения ламп вполне понятны, но при поиске испытуемого наша задача состояла как раз в обратном: иметь возможность сравнить один и тот же набор ламп как минимум в двух вариантах включения.

Это существенно сократило выбор кандидатов, однако, подходящий вариант был найден. Им стал Cayin CS-100A — аппарат, буквально созданный для разного рода экспериментов. Его конструкция допускает использование выходных ламп двух типов: тетродов KT88 и пентодов EL34. При этом есть возможность выбора между триодным и ультралинейным режимом с выходной мощностью 50 или 80 Вт на канал, соответственно. При этом схемотехника усилителя в обоих случаях двухтактная, и работает он в классе АВ.

Кроме прочего, Cayin CS-100A является хорошим примером современной реализации традиционного лампового усилителя. Он имеет классическую компоновку со съемной решеткой закрывающей лампы, несет на борту выходные трансформаторы солидных размеров, обеспечивающие не только достаточную мощность, но и широкий диапазон воспроизводимых частот. Комплектующие соответствуют современным требованиям качества: в усилителе применяются угольные резисторы, аудиофильские конденсаторы, тороидальный трансформатор питания и проводка серебряным кабелем. Монтаж при этом реализован навесным способом — так же, как это делали более полувека назад. Это является не столько данью истории, сколько способом сокращения путей сигнала. В целом, Cayin CS-100A — это аппарат, в полной мере попадающий под определение лампового High End.

Звук

Когда речь идет о High End-компонентах, особенно ламповых, не всегда удается четко провести грань между «усилитель не справился» и «так и было задумано». В конце концов, аудиоинженер в мире High End — это тоже в некотором роде художник и он имеет право на свое собственное представление о том, как должна звучать система. Избежать такого рода недоразумений помогло использование в процессе тестирования двух пар акустических систем, обладающих принципиально разными характеристиками. Специфические признаки недостатка мощности и роста искажений можно было заметить на тяжелой нагрузке и на громкости выше средней, что в общем соответствует заявленным характеристикам. С крупными полочниками или напольниками средних размеров со столь же среднестатистическими параметрами мощности, импеданса и чувствительности Cayin CS-100A вполне справится.

В триодном режиме усилитель выдает красивое, тембрально насыщенное звучание с богатым верхним и средним басом. Лучше всего звучала спокойная медленная музыка, вокал, аудиофильский джаз, камерная классика малых составов. Вполне можно было получить удовольствие от ранних Beatles и Led Zeppelin. При этом попытки послушать современный рок и металл не увенчались успехом. Звучание гитар было очень густое, тягучее, округлое и не особенно агрессивное. Самый злющий металл подавался так, словно его записывали в начале семидесятых.

Переключение в ультралинейный режим производится одним нажатием кнопки и меняет картину полностью: рок, металл, танцевальная электроника сбрасывают налет винтажности и начинают звучать не менее энергично, чем на транзисторных усилителях, работающих в классе АВ. В характере остается некоторая теплота и приятная округлость басовых нот, но в весьма умеренных количествах. На медленной музыке и малых составах ультралинейный режим не столь красив и выразителен, как триодный, музыка подается более спокойно и ровно.

Выводы

Каждый режим работы лампы в усилителе имеет свои плюсы и минусы, которые дают хорошо различимые на слух отличия в звучании. Учитывая, что ламповая техника — это всегда техника с характером, выбор усилителя, работающего в том или ином режиме (или переключение режимов на самом усилителе), является инструментом пользователя, позволяющим подобрать усилитель согласно индивидуальным предпочтениям.

Как работает радиолампа. Классы усиления С.А

Первые электронные лампы, или радиолампы, как их иногда называют, были очень похожи на электрические лампы накаливания (см. Источники света). Они имели прозрачные стеклянные баллоны такой же формы, а их нити накала ярко светились.

Еще в конце прошлого века известный американский изобретатель Т. Л. Эдисон обнаружил, что раскаленная нить обычной лампы испускает, «выбрасывает» большое количество свободных электронов. Это явление, получившее название термоэлектронной эмиссии, широко используется во всех электронных лампах.

Любая электронная лампа представляет собой металлический, стеклянный или керамический баллон, внутри которого укреплены электроды (см. рис.). В баллоне создается сильное разрежение воздуха (вакуум), которое необходимо для того, чтобы газы не мешали движению электронов в лампе и чтобы электроды служили дольше. Катод – отрицательный электрод – является источником электронов. В одних лампах роль катода выполняет нить накала, в других нить служит миниатюрной электроплиткой, нагревающей трубчатый катод.

Анод – положительный электрод – обычно имеет форму цилиндра или коробки без двух стенок, он окружает катод.

Все названия электронных ламп связаны с числом электродов: диод имеет два электрода, триод – три, тетрод – четыре, пентод – пять и т. д.

До наших дней остался неизменным принцип действия первой электронной лампы – диода, изобретенного англичанином Флемингом в 1904 г. Основные элементы этой простейшей лампы – катод и анод. Из раскаленного катода вылетают электроны и образуют вокруг него электронное «облако». Если катод соединить с «минусом» источника питания, а на анод подать «плюс», внутри диода возникает ток (анод начнет притягивать к себе электроны из «облака»). Если же на анод подать «минус», а на катод – «плюс», ток в цепи диода прекратится. Таким образом, в двухэлектродной лампе – диоде ток может идти только в одном направлении – от катода к аноду, т. е. диод обладает односторонней проводимостью тока.

Диод использовали для выпрямления переменного тока (см. Электрический ток). В 1906 г. американский инженер Ли де Форест предложил ввести между анодом и катодом лампы диода еще один электрод – сетку. Появилась новая лампа – триод, неизмеримо расширившая область использования электронных ламп (см. рис.).

Работа триода, как и всякой электронной лампы, основана на существовании потока электронов между катодом и анодом. Сетка – третий электрод – имеет вид проволочной спирали. Она находится ближе к катоду, чем к аноду. Если на сетку подать небольшое отрицательное напряжение, она будет отталкивать часть электронов, летящих от катода к аноду, и сила анодного тока уменьшится. При большом отрицательном напряжении сетка становится непреодолимым барьером для электронов. Они задерживаются в пространстве между катодом и сеткой, несмотря на то что к катоду приложен «минус», а к аноду – «плюс» источника питания. При положительном напряжении на сетке она будет усиливать анодный ток. Таким образом, подавая различное напряжение на сетку, можно управлять силой анодного тока лампы.

Даже незначительные изменения напряжения между сеткой и катодом приведут к значительному изменению силы анодного тока, а следовательно, и к изменению напряжения на нагрузке (например, резисторе), включенной в цепь анода. Если на сетку подать переменное напряжение, то за счет энергии источника питания лампа усилит это напряжение. Происходит это потому, что при переменном напряжении между сеткой и катодом постоянный ток в нагрузке лампы изменяется в такт с этйм напряжением, причем в значительно большей степени, чем изменяется напряжение на сетке. Если этот ток пропустить через фильтр верхних частот (см. Фильтр электрический), то на его выходе потечет переменный ток с большей амплитудой колебаний, а на нагрузке появится большее переменное напряжение.

В дальнейшем конструкции электронных ламп развивались очень быстро – появились лампы, содержащие не одну, а несколько сеток: тетроды (лампы с двумя сетками) и пентоды (лампы с тремя сетками). Они позволили получить большее усиление сигналов.

Триоды, тетроды и пентоды – универсальные электронные лампы. Их применяют для усиления напряжения переменного и постоянного токов, для работы в качестве детекторов и в качестве генераторов электрических колебаний.

Широкое распространение получили комбинированные лампы, в баллонах которых имеются по две или даже по три электронные лампы. Это, например, диод-пентод, двойной триод, триод-пентод. Они могут, в частности, работать в качестве детектора (диод) и одновременно усиливать напряжение (пентод).

Электронные лампы для аппаратуры малой мощности (радиоприемников, телевизоров и т. д.) имеют небольшие размеры. Существуют даже сверхминиатюрные лампы, диаметр которых не превышает толщины карандаша. Полную противоположность миниатюрным лампам представляют лампы, применяемые в мощных усилителях радиоузлов или радиопередатчиках. Эти электронные лампы могут генерировать высокочастотные колебания мощностью в сотни киловатт и достигать значительных размеров.

Из-за огромного количества выделяющегося тепла приходится применять воздушное или водяное охлаждение этих ламп (см. рис.).

Ознакомление с историей изобретения радиолампы возвращает нас к 1881 г., когда известный изобретатель Томас Эдисон обнаружил явление, положенное впоследствии в основу действия почти каждой радиолампы. Занимаясь опытами, целью которых было улучшение первых электрических ламп, Эдисон ввел внутрь стеклянной колбы лампы металлическую пластинку, расположив ее поблизости от накаливаемой угольной нити. Эта пластинка совершенно не соединялась с нитью внутри колбы (фиг. 1). Металлический стержень, на котором держалась пластинка, проходил сквозь стекло наружу. Чтобы нить не перегорела, воздух из колбы лампы был выкачан. Изобретатель был весьма удивлен, заметив отклонение стрелки электроизмерительного прибора, включенного в проводник, соединяющий между собой металлическую пластинку с положительным полюсом (плюсом) батареи накала нити. Исходя из обычных по тому времени представлений, нельзя было ожидать появления тока в цепи «пластинка – соединительный провод – плюс батареи», так как эта цепь незамкнута. Тем не менее ток по цепи проходил. Когда же соединительный провод приключили не к плюсу, а к минусу батареи, ток в цепи пластинки прекращался. Эдисон не смог дать объяснения открытому им явлению, которое вошло в историю радиолампы под названием эффекта Эдисона .

Объяснение эффекту Эдисона было дано гораздо позже, уже после того, как в 1891 г. Стонеем и Томсоном были открыты электроны – мельчайшие отрицательные заряды электричества. В 1900 – 1903 гг. Ричардсон предпринял научные исследования, результатом которых явилось опытное и теоретическое подтверждение вывода Томсона о том, что раскаленная поверхность проводников испускает, эмиттирует электроны. Оказалось, что способ нагревания проводника безразличен: раскаленный на горящих углях гвоздь эмиттирует электроны (фиг. 2) так же, как и накаливаемая электрическим током нить электрической лампы. Чем выше температура, тем более интенсивна электронная эмиссия . Ричардсон глубоко исследовал электронную эмиссию и предложил формулы для расчета количества эмиттируемых электронов Им же было установлено, что будучи нагретыми до одинаковой температуры, разные проводники эмиттируют электроны в различной степени, что было приписано структурным свойствам этих проводников, т. е. особенностям их внутреннего строения. Повышенными эмиссионными свойствами отличаются цезий, натрий, торий и некоторые другие металлы. Этим впоследствии воспользовались при конструировании интенсивных эмиттеров электронов.

Однако, установление одного лишь факта существования электронной эмиссии с поверхности раскаленных проводников (такая эмиссия называется термоионной или термоэлектронной) не объясняет еще появления тока в цепи пластинки лампы Эдисона. Но все становится совершенно понятным, если вспомнить два обстоятельства: 1) разноименные электрические заряды стремятся притянуться, а одноименные – оттолкнуться; 2) поток электронов образует собой электрический ток тем большей силы, чем большее количество электронов перемещается (фиг. 3). Пластинка, соединяемая с плюсом батареи накала лампы, заряжается положительно и потому притягивает к себе электроны, заряд которых отрицателен. Таким образом, кажущийся разрыв цепи внутри лампы оказывается замкнутым и в цепи устанавливается электрический ток, который проходит через электроизмерительный прибор. Стрелка прибора отклоняется.

Если пластинку зарядить по отношению к нити отрицательно (это именно и получается, когда она присоединена к минусу батареи накала), то она будет отталкивать от себя электроны. Хотя раскаленная нить и будет попрежнему эмит-тировать электроны, но на пластинку они не попадут. Никакого тока в цепи пластинки не возникнет, и стрелка прибора покажет нуль (фиг. 4). Раскаленная нить окажется окруженной со всех сторон большим количеством беспрерывно эмиттируемых нитью и вновь к ней возвращающихся электронов. Это «электронное облако» вокруг нити создает отрицательный пространственный заряд , который препятствует вылету из нити электронов. Устранить пространственный заряд («рассосать электронное облако») можно действием положительно заряженной пластинки. По мере увеличения положительного заряда притягивающая электроны сила пластинки возрастает, все большее и большее количество электронов покидает «облако», направляясь к пластинке. Пространственный отрицательный заряд вокруг нити уменьшается. Ток в цепи пластинки возрастает. Стрелка прибора отклоняется по шкале в сторону больших показаний. Таким образом ток в цепи пластинки можно менять изменением положительного заряда пластинки . Это – вторая возможность увеличения тока. О первой возможности мы уже знаем: чем выше температура раскаленной нити, тем сильнее эмиссия. Однако, повышать температуру нити можно лишь до известных пределов, после которых возникает опасность перегорания нити. Но и повышение положительного заряда на пластинке также имеет пределы. Чем сильнее этот заряд, тем больше скорости летящих к пластинке электронов. Получается электронная бомбардировка пластинки. Хотя энергия удара каждого электрона и мала, но электронов много, и от ударов пластинка может сильно накалиться и даже расплавиться.

Увеличение положительного заряда пластинки достигается включением в ее цепь батареи с большим напряжением, причем плюс батареи присоединяется к пластинке, а минус – к нити (к положительному полюсу накальной батареи, фиг. 5). Оставляя температуру нити неизменной, т. е. поддерживая неизменным напряжение накала, можно определить характер изменения тока в цепи пластинки в зависимости от изменения напряжения «пластиночной» батареи. Эту зависимость принято выражать графически построением линии, плавно соединяющей точки, соответствующие показаниям прибора.

По горизонтальной оси слева направо обычно откладываются возрастающие значения положительного напряжения на пластинке, а по вертикальной оси снизу вверх – возрастающие значения тока в цепи пластинки. Полученный график (характеристика ) говорит о том, что зависимость тока от напряжения получается пропорциональной только в ограниченных пределах. По мере увеличения напряжения на пластинке ток в ее цепи возрастает сначала медленно, потом быстрее и затем равномерно (линейный участок графика). Наконец, наступает такой момент, когда возрастание тока прекращается. Это – насыщение : ток не может стать больше: все электроны, эмиттируемые нитью, полностью использованы . «Электронное облако» исчезло.

Цепь пластинки лампы обладает свойством одностороннего пропускания электрического тока. Эта односторонность определяется тем, что электроны («переносчики тока») могут проходить в такой лампе только в одном направлении: от раскаленной нити к пластинке. Джону Флемингу, когда он в 1904 г. занимался опытами по приему сигналов беспроволочного телеграфа, необходим был детектор – прибор с односторонним пропусканием тока. Флеминг применил в качестве детектора электронную лампу.

Так эффект Эдисона был впервые практически применен в радиотехнике. Техника обогатилась новым достижением – «электрическим клапаном». Интересно сопоставить две схемы: схему приемного устройства Флеминга, опубликованную в 1905 г., и современную схему простейшего приемника с кристаллическим детектором. Эти схемы по существу мало чем отличаются одна от другой. Роль детектора в схеме Флеминга выполнял «электрический клапан» (вентиль). Именно этот «клапан» и явился первой и простейшей радиолампой (фиг. 6). Так как «клапан» пропускает ток лишь при положительном напряжении на пластинке, а электроды, соединяемые с плюсом источников тока, называются анодами , то именно такое название и дано пластинке, какую бы форму (цилиндрическую, призматическую, плоскую) ей ни придали. Нить, присоединяемая к минусу анодной батареи («пластиночной батареи», как мы ее именовали ранее), называется катодом .

«Клапаны» Флеминга широко применяются и поныне, но носят другие названия. В каждом современном радиоприемнике с питанием от сети переменного тока имеется устройство, преобразовывающее переменный ток в необходимый для приемника постоянный ток. Это преобразование осуществляется посредством «клапанов», называемых кенотронами . Устройство кенотрона в принципе совершенно такое же, как и прибора, в котором Эдисон наблюдал впервые явление термоэлектронной эмиссии: колба, из которой выкачан воздух, анод и накаливаемый электрическим током катод. Кенотрон, пропуская ток лишь одного направления, преобразовывает переменный ток (т. е. ток, попеременно меняющий направление своею прохождения) в ток постоянный, проходящий все время в одном направлении. Процесс преобразования кенотронами переменного тока в постоянный получил название выпрямления , что следует, видимо, объяснить формальным признаком: график переменного тока обычно имеет форму волны (синусоиды), тогда как график постоянного тока – прямая линия. Получается как бы «выпрямление» волнистого графика в прямолинейный (фиг. 7). Полное устройство, служащее для выпрямления, называется выпрямителем .

Общее название для всех радиоламп с двумя электродами – анодом и катодом (нить хотя и имеет два вывода из колбы, но представляет собой один электрод) – двухэлектродная лампа или – сокращенно – диод . Диоды применяются не только в выпрямителях, но и в самих радиоприемниках, где они выполняют функции, относящиеся непосредственно к приему радиосигналов. Таким диодом, в частности, является лампа типа 6X6, у которой в общей колбе помещено два независимых друг от друга диода (такие лампы называются двойными диодами или дубль-диодами). Кенотроны часто имеют не один, а два анода, что объясняется особенностями схемы выпрямителя. Аноды либо располагаются около общего катода вдоль нити, либо каждый анод окружает отдельный катод. Примером одноанодного кенотрона является лампа типа ВО-230, а двуханодных – лампы 2-В-400, 5Ц4С, ВО-188 и др. График, выражающий зависимость анодного тока диода от напряжения на аноде, называется характеристикой диода .

В 1906 г. Ли де-Форест поместил в пространство между катодом и анодом третий электрод в виде проволочной сетки . Так была создана трехэлектродная лампа (триод) – прототип почти всех современных радиоламп. Название «сетка» сохранилось за третьим электродом и поныне, хотя в настоящее время он далеко не всегда имеет вид сетки. Внутри лампы сетка не соединяется ни с каким другим электродом. Проводник от сетки выведен из колбы наружу. Включая между выводным проводником сетки и выводом катода (нити) сеточную батарею, можно заряжать сетку положительно или отрицательно относительно катода в зависимости от полярности включения батареи.

Когда положительный полюс (плюс) сеточной батареи присоединен к сетке, а отрицательный полюс (минус) – к катоду, сетка приобретает положительный заряд и тем больший, чем больше напряжение батареи. При обратном включении батареи сетка заряжается отрицательно. Если проводник сетки непосредственно соединить с катодом (с каким-либо выводом нити), то сетка приобретает такой же потенциал, какой имеет катод (более точно – какой имеет та точка цепи накала, к которой присоединяется сетка). Можно считать, что при этом сетка получает нулевой потенциал относительно катода, т. е. заряд сетки равен нулю. Находясь под нулевым напряжением, сетка почти не влияет на поток устремляющихся к аноду электронов (фиг. 8). Основная их масса проходит сквозь отверстия сетки (соотношение между размерами электронов и отверстиями сетки приблизительно таково, как между размерами человека и расстояниями между небесными телами), но некоторая часть электронов все же может попасть на сетку. Отсюда эти электроны по проводнику направятся к катоду, образуя сеточный ток .

Получив заряд того или иного знака (плюс или минус), сетка начинает активно вмешиваться в электронные процессы внутри лампы. Когда заряд отрицателен, то сетка стремится оттолкнуть от себя электроны , имеющие заряд такого же знака. А так как сетка расположена на пути прохождения электронов от катода к аноду, то отталкиванием сетка будет возвращать электроны обратно к катоду (фиг. 9). Если постепенно увеличивать отрицательный заряд сетки, то отталкивающее действие будет возрастать, вследствие чего при неизменном положительном

напряжении на аноде и неизменном напряжении накала нити анод будет получать все меньшее количество электронов. Иначе говоря, анодный ток будет уменьшаться. При некотором значении отрицательного заряда на сетке анодный ток может даже совершенно прекратиться – все электроны будут возвращены обратно к катоду, несмотря на то, что анод имеет положительный заряд. Сетка своим зарядом будет преодолевать действие заряда анода. А так как сетка находится ближе к катоду, чем анод, то ее влияние на поток электронов значительно сильнее. Достаточно изменить лишь немного напряжение на сетке, чтобы анодный ток изменился очень сильно. Такое же изменение анодного тока можно, конечно, получить и за счет изменения анодного напряжения, оставив напряжение на сетке неизменным. Однако, для получения точно такого же изменения тока в цепи анода потребуется значительное изменение анодного напряжения. В современных триодах изменение сеточного напряжения на один-два вольта вызывает такое же изменение анодного тока, как и изменение анодного напряжения на десятки и даже сотни вольт.

Положительно заряженная сетка не отталкивает, а притягивает к себе электроны , тем самым ускоряя их пробег (фиг. 10). Если постепенно увеличивать положительное напряжение на сетке, начиная от нуля, то можно наблюдать следующее. Сначала сетка будет как бы помогать аноду: вылетая из раскаленного катода, электроны испытают более сильное ускоряющее воздействие. Основная масса электронов, направляясь к аноду, по инерции пролетит сквозь отверстия в сетке и попадет в «засеточном пространстве» в поле усиленного напряжения анода. Эти электроны попадут на анод. Но некоторая часть электронов попадает непосредственно на сетку и образует сеточный ток. Затем при возрастании положительного заряда сетки сеточный ток будет увеличиваться, т. е. все большее количество электронов от общего электронного потока будет задерживаться сеткой. Но и анодный ток будет увеличиваться, так как скорости электронов возрастают. Наконец, вся эмиссия будет полностью использована, пространственный заряд вокруг катода уничтожится, и анодный ток перестанет возрастать. Наступит насыщение, эмиттированные электроны разделятся между анодом и сеткой, причем большая их часть придется на долю анода. Если еще больше увеличивать положительное напряжение на сетке, то это приведет к возрастанию сеточного тока, но исключительно за счет уменьшения Тока анода: сетка будет перехватывать все большее количество электронов из направляющегося к аноду потока их.

При очень больших положительных напряжениях на сетке (больших, чем напряжение на аноде) сеточный ток может даже превысить анодный ток, сетка может «перехватить» у анода все электроны. Анодный ток уменьшится до нуля, а сеточный возрастет до максимума, равного току насыщения лампы. Все эммитируемые нитью электроны попадают на сетку.

Характерные свойства трехэлектродных ламп наглядно отображаются графиком зависимости анодного тока от напряжения на сетке при неизменном положительном напряжении на аноде. Этот график называется характеристикой лампы (фиг. 11). При некотором отрицательном напряжении на сетке анодный ток совершенно прекращается; этот момент отмечен на графике слиянием нижнего конца характеристики с горизонтальной осью, вдоль которой отложены величины напряжений на сетке. В этот момент лампа «заперта»: все электроны возвращаются сеткой обратно на катод. Сетка преодолевает действие анода. Анодный ток равен нулю.

При уменьшении отрицательного заряда сетки (движение по горизонтальной оси вправо) лампа «отпирается»: появляется анодный ток, сначала слабый, а потом все более быстро возрастающий. График устремляется кверху, отдаляясь от горизонтальной оси. Момент, когда заряд сетки доведен до нуля, на графике отмечен пересечением характеристики с вертикальной осью, вдоль которой от нуля кверху отложены величины анодного тока. Начинаем постепенно увеличивать положительный заряд на сетке, вследствие чего анодный ток продолжает возрастать и, наконец, достигает максимального значения (ток насыщения), при котором характеристика загибается и далее становится почти горизонтальной. Вся эмиссия электронов полностью использована. Дальнейшее увеличение положительного заряда сетки приведет лишь к перераспределению электронного потока: все большее количество электронов будет задерживаться сеткой и, соответственно, меньшее их количество придется на долю анода.

Обычно радиолампы не работают при столь больших положительных напряжениях на сетке, и поэтому пунктирный участок характеристики анодного тока можно не рассматривать. Обратите внимание на характеристику, начинающуюся в точке пересечения осей. Это – характеристика сеточного тока. Отрицательно заряженная сетка не притягивает к себе электроны, и ток сетки равен нулю. При возрастании положительного напряжения на сетке ток в ее цепи, как показывает график, увеличивается.

До сих пор мы предусматривали постоянство напряжения на аноде. Но при увеличении этого напряжения анодный ток возрастает, а при понижении – уменьшается. Это приводит к необходимости снимать и, следовательно, вычерчивать не одну характеристику, а несколько – по одной для каждого выбранного значения анодного напряжения. Так получается семейство характеристик (фиг. 12), в котором характеристики, соответствующие более высоким анодным напряжениям, располагаются выше, левее. На большей части своей длины характеристики оказываются параллельными. Итак, есть две возможности влиять на величину анодного тока: изменением напряжения на сетке и изменением напряжения на аноде. Первая возможность требует меньших изменений, так как сетка находится ближе к катоду, чем анод, и поэтому изменения ее потенциала значительно сильнее влияют на электронный ток. Числовой коэффициент, указывающий, во сколько раз влияние сетки при совершенно одинаковых условиях больше влияния анода, называется коэффициентом усиления лампы . Предположим, что увеличение анодного напряжения на 20 вольт оказывает на анодный ток такое же влияние, как изменение сеточного напряжения всего лишь на 1 вольт. Это значит, что конструкция данной лампы такова, что в ней влияние сетки на анодный ток в 20 раз сильнее влияния анода, т. е. коэффициент усиления лампы равен 20. Зная величину коэффициента усиления, можно оценить усилительные свойства лампы, определить, во сколько раз более сильные колебания электрического тока возникнут в анодной цепи, если к сетке подвести относительно слабые электрические колебания. Только введение сетки в лампу позволило создать прибор, усиливающий электрические колебательные токи: диоды, рассмотренные нами ранее, усилительными свойствами не обладают. Существенное значение при оценке свойства лампы имеет крутизна (наклон) характеристики. Лампа с большой крутизной весьма чувствительна к изменениям напряжения на сетке: достаточно изменить сеточное напряжение в очень малой степени, чтобы анодный ток изменился в значительных пределах: Количественно крутизна оценивается величиной изменения анодного тока в миллиамперах при изменении сеточного напряжения на 1 вольт.

Катод в радиолампе представляет собой накаливаемую током тонкую металлическую проволоку (нить). Если накал такой нити осуществлять постоянным током, то и эмиссия электронов будет строго постоянна. Но почти все современные радиовещательные приемники рассчитаны на питание от переменного тока, а таким током накаливать нить нельзя, так как эмиссия электронов будет изменяться, «пульсировать». Из громкоговорителя будет слышен фон переменного тока – неприятное гудение, мешающее слушать программу.

Конечно, можно было бы переменный ток сначала с помощью диода выпрямить, превратить в постоянный, как это и делается для питания анодных цепей – об этом мы уже говорили. Но найден гораздо более простой и более эффективный способ, позволяющий для нагрева катода применять непосредственно переменный ток. В каналах тонкого и длинного фарфорового цилиндрика помещена вольфрамовая нить – нагреватель . Нить накаливается переменным током и ее тепло передается фарфоровому цилиндрику и надетому поверх него никелевому «чехлу» (фиг. 13), на внешней поверхности которого нанесен тонкий слой окислов щелочного металла (стронция, бария, цезия или др.). Эти окислы отличаются большой эмиссионной способностью даже при сравнительно низких температурах (порядка 600 градусов). Именно этот слой окислов и является источником электронов, т. е. собственно катодом. Вывод ка-

тода из колбы присоединен к никелевому «чехлу», причем никакого электрического соединения между катодом и накаливаемой нитью нет. Все нагреваемое устройство обладает сравнительно большой массой, которая не успевает терять тепло при быстрых изменениях переменного тока. Благодаря этому эмиссия строго постоянна и никакого фона в приемнике не прослушивается. Но тепловая инерция катода ламп в приемнике является причиной того, что включенный приемник начинает работать не сразу, а лишь, когда катоды нагреются.

Сетки в современных лампах чаще всего имеют вид проволочных спиралей: «густая сетка» – витки спиралей расположены ближе друг к другу, «редкая сетка» – расстояния между витками увеличены. Чем гуще сетка, тем при прочих равных условиях больше ее влияние на поток электронов, тем больше коэффициент усиления лампы.

В 1913 г. Лэнгмюйр увеличил количество электродов в лампе до четырех, предложив ввести в пространство между катодом и сеткой еще одну сетку (фиг. 14). Так был создан первый тетрод – четырехэлектродная лампа, имеющая две сетки, анод и катод. Ту сетку, которую Лэнгмюйр поместил ближе к катоду, называют катодной , а «старую» сетку назвали управляющей , поскольку катодная сетка выполняет лишь вспомогательную роль. Своим небольшим положительным напряжением, получаемым от части анодной батареи, катодная сетка ускоряет поток электронов к аноду (отсюда и другое название сетке – ускоряющая ), «рассасывая» электронное облачко вокруг катода. Это позволило применить лампу даже при сравнительно малых напряжениях на аноде. Одно время нашей промышленностью выпускалась двухсеточная лампа типа МДС (или СТ-6), в паспорте которой значилось: рабочее анодное напряжение 8-20 в. Наиболее распространенные в то время лампы типа Микро (ПТ-2) обычно работали при гораздо более высоких напряжениях – порядка 100 в . Однако, лампы с катодной сеткой не получили распространения, так как вместо них вскоре были предложены еще более совершенные лампы. Кроме того, «двухсетки» имели существенный недостаток: положительно заряженная катодная сетка отнимала очень большое количество электронов от общего потока, что равносильно бесполезной их затрате. Хотя и прельщала возможность работать с малыми анодными напряжениями, но этому противопоставлялась большая трата тока, – ощутительной выгоды не получалось. Но введение второй сетки послужило сигналом для конструкторов радиоламп: началась «эпоха» многоэлектродных ламп.

В 1916 г. Шоттки, занимаясь опытами с триодами и преследуя задачу повышения их коэффициента усиления, нашел необходимым ввести вторую сетку в пространство между анодом и имеющейся (управляющей) сеткой (фиг. 15). Подавая на эту – анодную – сетку положительное напряжение, по величине примерно равное половине анодного, Шоттки в известной мере достигал требуемого. Но прошло десятилетие, прежде чем эти работы получили широкое признание и применение. В 1926 г. Хэлл конструктивно видоизменил анодную сетку, придав ей вид электростатического экрана , которым он отделил анод от всех других электродов. Для чего же это понадобилось? В триоде анод и сетка образуют как бы небольшой конденсатор, емкости которого, однако, достаточно для того, чтобы цепь анода оказалась электростатически связанной с цепью сетки.

Обычно экранирующая сетка имеет такую конструкцию, что только лишь та ее часть, которая обращена к аноду, выполнена в виде проволочной, спиралью навитой сетки. Остальная же часть этого электрода в целях лучшего экранирования сделана сплошной, без отверстий. Чтобы заметно не ослаблять анодного тока, на экранирующую сетку подается (от анодной батареи) положительное напряжение, по величине равное приблизительно половине анодного. Лампы с экранирующими сетками выгодно отличаются от триодов большим коэффициентом усиления: у триодов он обычно не превышает 20 – 100, а у экранированных ламп измеряется сотнями, поэтому вместо 2 триодов можно применять 1 экранированную лампу.

В экранированных лампах пришлось столкнуться с одним неприятным явлением. Дело в том, что электроны, ударяясь о поверхность анода, могут выбивать из него так называемые вторичные электроны. Это по своей природе такие же электроны, только освобожденные из металлической поверхности не нагреванием (как из катода), а электронной бомбардировкой. Один бомбардирующий электрон может выбить несколько вторичных электронов. Получается так, что сам анод превращается в источник электронов (фиг. 16). Вблизи

от анода находится положительно заряженная экранирующая сетка, и вторичные электроны, вылетая с малыми скоростями, могут притянуться к этой сетке, если в какой-либо момент напряжение на сетке окажется больше напряжения на аноде. Именно это имеет место в том случае, когда экранированная лампа используется в оконечном каскаде усиления низкой частоты. Устремляясь к экранирующей сетке, вторичные электроны устанавливают в лампе ток обратного направления, и работа лампы совершенно нарушается. Это неприятное явление именуется динатроныым эффектом . Но есть средство борьбы с этим явлением. В 1929 г. появились первые лампы с пятью электродами, из которых два – анод и катод, а остальные три – сетки. По числу электродов эти лампы получили название пентодов . Третья сетка помещена в пространстве между экранирующей сеткой и анодом, т. е. находится ближе всего к аноду. Она соединяется непосредственно с катодом и, следовательно, имеет такой же потенциал, как и катод, т. е. отрицательный по отношению к аноду. Благодаря этому сетка возвращает вторичные электроны обратно на анод и тем предотвращает динатронный эффект. Отсюда и название этой сетки – защитная или противодинатронная. По многим своим качествам пентоды выше триодов. Они применяются для усиления напряжения высокой и низкой частот и прекрасно работают в оконечных каскадах.

Увеличение числа сеток в лампе не приостановилось на пентоде. Ряд «диод» – «триод» – «тетрод» – «пентод» пополнился еще одним представителем ламповой семьи – гексодом . Это – лампа с шестью электродами, из которых четыре – сетки (фиг. 17). Она применяется в каскадах высокочастотного усиления и частотного преобразования в супергетеродинных приемниках. Обычно сила приходящих к антенне радиосигналов, особенно на коротких волнах, изменяется в весьма значительных пределах. Сигналы то возрастают, то быстро замирают (явление фединга – замирания). Гексод же устроен так, что автоматически быстро меняет коэффициент усиления: слабые сигналы он усиливает в большей степени, а сильные – в меньшей. В результате слышимость выравнивается и поддерживается приблизительно на одном уровне. Автоматизм действия достигается изменением потенциалов на сетках в такт с изменением силы принимаемых сигналов. Такой гексод получил название фединг-гексода . В обычных приемниках такая регулировка усиления также имеет место, но осуществляется посредством пентодов с вытянутой нижней частью характеристики, где крутизна имеет плавно меняющееся значение.

Такие пентоды называются «варимю ».

Вторая категория гексодов – смесительные гексоды . В супергетеродинных приемниках принимаемый сигнал сначала понижается по частоте,а затем уже усиливается. Это понижение или преобразование частоты может быть осуществлено и посредством триодов, как это и делалось ранее. Но смесительные гексоды выполняют эту функцию более рационально. В нашей практике радиовещательного приема для выполнения этой функции применяются и другие лампы, с еще большим количеством сеток. Это -пентагриды (пятисеточные лампы) или, как их иначе называют, гептоды (семиэлектродные лампы). Лампы типа 6А8 и 6Л7 относятся к этой категории ламп. Для преобразования частоты в супергетеродинных приемниках применяется

также и шестисеточная лампа (восемь электродов) – октод . В отличие от пентагрида октод представляет собой как бы комбинацию триода с пентодом (тогда как пентагрид – триода с тетродом). Появившись позже пентагрида, октод по своим качествам выше своего предшественника.

Но не только в «сеточном направлении» развивались лампы за последние годы. О помещении двух «электрических вентилей» в общую колбу мы уже говорили ранее, касаясь устройства двойного диода типа 6Х6. Теперь широко применяются и такие комбинации, как диод-триод, двойные триоды, двойные диод-триоды (ДДТ), двойные диод-пентоды (ДДП), триод-гексоды и т. п. По большей части такие комбинированные лампы имеют общий катод. Работа одной лампы уподобляется работе нескольких более простых. Например, лампа 6Н7 является двойным триодом – два обособленных триода в общей колбе, своеобразные близнецы. Эта лампа с успехом заменяет собой две триодные лампы и может быть использована либо в двухкаскадном усилителе на сопротивлениях, либо в пушпульной схеме, для чего она собственно и предназначена. После детектирования, производимого в супергетеродинных приемниках, обычно посредством диодов, необходимо осуществлять усиление. Для этой цели теперь в общей колбе с детектирующим диодом помещают усилительный триод; так появились диод-триоды. В супергетеродинных приемниках для автоматической регулировки громкости (АРГ) необходимо получать постоянный ток, величина которого менялась бы в такт с силой принимаемых сигналов. Для этих целей можно было бы применить отдельный диод, но и его оказалось возможным поместить в колбу диод-триода. Так в одной лампе разместились сразу три лампы: два диода и триод, и лампа получила название двойной диод-триод. Таким же путем возникли диод-пентод, триод-гексод и т. д.

Несколько особняком от других ламп стоит лампа типа 6Л6. Это очень интересная лампа : одного электрода в ней нет, но он как бы подразумевается. С одной стороны, эта лампа – очевидный тетрод, так как в ней всего лишь четыре электрода: катод, анод и две сетки, из которых одна – управляющая, а другая – экранирующая. Но, с другой стороны, 6Л6 – пентод, ибо обладает всеми его свойствами и весьма положительными особенностями. Роль защитной сетки, обязательной для пентода, в лампе 6Л6 выполняет… пустое пространство, искусственно созданная зона, находящаяся между анодом и экранирующей сеткой (фиг. 18).

В этой зоне создан нулевой потенциал, именно такой же, какой имела бы защитная сетка, если бы только она существовала в этой лампе. Чтобы создать такую зону, пришлось произвести конструктивные изменения. В частности, анод отнесен дальше от защитной сетки. «Мнимый электрод» действует на вторичные электроны так же, как и защитная сетка, так же предотвращает возникновение динатронного эффекта. Электроны в этой лампе идут от катода к аноду как бы отдельными лучами, проходя в пространствах между витками сеток; отсюда и название лампы – лучевая . Витки сеток так расположены, что экранирующая сетка находится в «электронной тени», создаваемой витками управляющей сетки, ближайшей к катоду. Благодаря этому экранирующая сетка притягивает к себе сравнительно мало электронов, и ток эмиссии почти полностью расходуется на анодную цепь. С боковых узких сторон катода в лампе установлены металлические щитки, соединенные с катодом, благодаря чему электроны попадают на анод только с определенных сторон, где создано равномерное электрическое поле. Никаких «электронных завихрений» не получается, что сказывается в отсутствии искажений в работе лампы. Лучевые лампы обладают высоким коэффициентом полезного действия и способны отдать весьма большую мощность на выходе. Достаточно сказать, что две такие лампы в пушпульной схеме при некоторых условиях могут отдать до 60 вт полезной мощности.

Лампы совершенствуются не только электрически, но также и чисто конструктивно. Первые радиолампы по виду мало чем отличались от электрических ламп и светили почти так же. Многим еще памятны первые радиолампы, разработанные нашими соотечественниками проф. А. А. Чернышевым и проф. М. А. Бонч-Бруевичем. За последние годы внешний облик радиолампы сильно изменился. Большой вклад в дело создания новых типов ламп и усовершенствования ранее выпущенных внесла наша отечественная научная мысль. Достаточно указать на работы коллектива сотрудников лауреата Сталинской премии орденоносца проф. С. А. Векшинского. Сначала радиолампа, к великому удивлению начинающих радиолюбителей, перестала светить и была обращена только к выполнению своих прямых обязанностей. Затем неоднократно изменялась конфигурация баллона. Появились малогабаритные лампы размером немногим более половины мизинца. Для радиотехнической аппаратуры лабораторного типа были вылущены лампы, величиной и формой похожие на желуди. В настоящее время широко распространены металлические лампы, которые даже как-то и неудобно называть лампами, так как они совсем не светятся. Замена стеклянного баллона металлическим (стальным) – не простая замена: металлические лампы выгодно отличаются от стеклянных малыми габаритами (лампа 6X6, например, величиной всего лишь в грецкий орех), прочностью, хорошей электрической экранировкой (не надо надевать громоздких экранов, как на стеклянные лампы), меньшими междуэлектродными емкостями и пр. Правда, есть и недостатки у металлических ламп, из которых весьма существенный – сильный нагрев металлической колбы, особенно у кенотронов.

Сейчас многие типы ламп выпускаются в двух вариантах: в металлическом и стеклянном оформлении. Применение «ключа» на ножке ламп облегчает процедуру вставления лампы в панельку. Если раньше возможно было неосторожное прикосновение к гнездам панельки не теми штырьками, в результате чего лампа, на мгновение эффектно вспыхнув, навсегда выбывала из строя из-за перегорания нити, то теперь нельзя вставить лампу, пока штырьки не заняли правильного положения. Ошибки, влекущие к гибели лампы, исключены.

Ламповая техника непрерывно совершенствуется. Ее уровень определяет прогресс радиотехники.

Эленктронная лампа – это название прекрасно подчеркивает основную черту радиолампы как электронного прибора, работа которого построена на использовании движения электронов. В чем же заключается участие электронов в работе радиолампы?

В металлах имеется много полусвободных, г. е. слабо связанных с атомами электронов. Эти электроны находятся в постоянном движении, точно так же как находятся в постоянном движении и все частицы вещества — атомы и молекулы.

Движения электронов хаотичны; для иллюстрации такого хаотического движения обычно приводят в качестве примера рой комаров в воздухе. Скорость движения электронов немала: она в грубых цифрах равна примерно 100 км/сек — это раз в 100 больше скорости винтовочной пули.

Но если электроны летают в металле в различных направлениях, как мошкара в воздухе, да еще с такими громадными скоростями, то они, вероятно, вылетают и за пределы тела.

На самом деле этого не происходит. Те скорости, которыми обладают в нормальных условиях электроны, недостаточны для их вылета из толщи металла во внешнее пространство. Для этого нужны гораздо большие скорости.

Электронная эмиссия. Каким же способом можно увеличить скорость движения электронов? Физика дает ответ на этот вопрос. Если нагревать металл, то скорость движения электронов возрастет и в конце концов может достичь того предела, когда электроны начнут вылетать в іпространство. Нужная для этого скорость довольно велика. Например, для чистого вольфрама, из которого делают нити накала радиоламп, она равна 1270 км/сек. Такой скорости электроны достигают при нагреве вольфрама до 2 000° и выше (здесь и дальше градусы указаны по абсолютной шкале).

Испускание нагретым металлом электронов называется термоэлектронной эмиссией. Электронную эмиссию можно уподобить испарению жидкостей. При низких температурах испарения совсем не происходит или оно бывает очень мало. С повышением температуры испарение увеличивается. Бурное испарение начинается по достижении точки кипения.

Испарение жидкости и термоэлектронная эмиссия металлов — явления, во многом сходные.

Для (получения термоэлектронной эмиссии металл надо нагреть, причем способ нагревания не имеет значения. Но практически удобнее всего нагревать металл электрическим током. В электронных лампах нагреваемому металлу придают вид тонких нитей, накаливаемых электрическим током. Нити эти называются нитями накала, а нагревающий их ток — током накала.

Мы упоминали о том, что для получения эмиссии надо нагреть металл до очень высокой температуры — примерно до 2 000 и даже выше. Такую температуру выдерживает далеко не каждый металл; большинство металлов при такой высокой температуре плавится. Поэтому нити накала можно делать только из очень тугоплавких металлов; обычно их делают из вольфрама.

При t = 2 000° вольфрам начинает испускать электроны.

В первых образцах электронных ламп применялись чисто вольфрамовые нити накала. При температуре, нужной для получения эмиссии, вольфрамовые нити накаливались до белого свечения, отчего и произошло, между прочим, название «лампа». Однако такая «иллюминация» обходится очень дорого. Чтобы накалить нить лампы до белого каления, нужен сильный ток. Маленькие приемные лампы с чисто вольфрамовой нитью накала потребляли ток накала в пол-ампера.

Но скоро был найден путь уменьшения тока накала. Исследования показали, что если покрыть вольфрам некоторыми другими металлами или их соединениями, то вылет электронов облегчается. Для вылета требуются меньшие скорости, следовательно требуется и меньший нагрев нити, значит такая нить будет потреблять меньший ток накала. Мы не станем приводить здесь истории -постепенного совершенствования нитей, а сразу укажем, что современные оксидированные нити накала работают при температуре около 700—900° С, т. е. три мало заметном оранжево-красном накале. В связи с этим удалось снизить ток накала примерно в 10 раз. Современный десятиламповый приемник потребляет примерно такой же ток накала, как приемник, имевший всего лишь одну лампу старого образца.

Процесс покрытия нитей накала облегчающими эмиссию составами называется активированием, а сами нити носят название активированных.

Активированные нити накала хороши во всех отношениях, кроме одного: они боятся перекала, т. е. повышенного против нормы нагрева.

Если активированную нить перекалить, то нанесенный на нее слой активирующего вещества улетучится; вследствие этого нить потеряет способность испускать электроны при низкой температуре. Про такую лампу говорят, что она «потеряла эмиссию». Нить накала такой лампы цела, лампа «горит», но не работает. Об этом обстоятельстве следует помнить и никогда не допускать, чтобы напряжение накала лампы превосходило нормальную величину.

Конечно, потерявшую эмиссию лампу можно было бы заставить работать, доведя накал ее нити до белого свечения. Но нити современных ламп делаются очень тонкими и, так как при белом калении металл нити довольно быстро распыляется, то нити скоро перегорают.

Катоды. Нить накала является в электронных приборах излучателем электронов. В практических схемах использования этих приборов эти излучатели всегда соединяются с отрицательным полюсом (минусом) основного источника питания, почему они и называются катодами. Поэтому нить накала, служащую для излучения электронов, можно назвать катодом.

Но нужно отметить, что раскаленная нить не всегда служит непосредственным излучателем электронов. Иногда она используется только в качестве источника тепла, с помощью которого разогревается другое металлическое тело, являющееся уже источником нужных для работы лампы электронов. Иначе говоря, функции подогрева и излучения электронов не всегда бывают объединены, т. е. нить накала не всегда бывает катодом.

Так, например, если катод выполнен в виде тонкой нити, такую нить удобно питать постоянным током от гальванических элементов или от аккумулятора, так как для ее накала требуется небольшой ток; катод оказывается экономичным.

Но для питания переменным током тонкие нити накала не годятся.

Для нормальной работы электронных приборов надо, чтобы катод все время излучал одинаковое количество электронов. Для этого его температура должна поддерживаться строго постоянной. При питании нити от батарей или аккумуляторов это условие выполняется. Но при питании нити переменным током оно уже не может быть соблюдено. Переменный осветительный ток 100 раз в секунду меняет свои величину и направление (дважды в течение каждого периода). 100 раз в секунду ток достигает наибольшей величины и столько же раз уменьшается до нуля. Совершенно очевидно, что и температура нити накала будет испытывать колебания в соответствии с изменениями величины тока, а вместе с тем будет изменяться и количество излучаемых электронов.

Правда, вследствие тепловой инерции нить не успеет полностью охладиться в те мгновения, когда ток переходит через нулевое значение, но все же колебания ее температуры и величины электронной эмиссии оказываются очень заметными. Это обстоятельство не позволяло раньше пользоваться таким удобным источником тока, как осветительная сеть, для питания электронных приборов, в которых использовалась тепловая эмиссия электронов. Многочисленные попытки сделать нить накала пригодной для нагрева переменным током путем увеличения ее толщины были мало успешны. Полное решение этого вопроса дала лишь реализация предложения нашего ученого А. А. Чернышева об устройстве подогревного катода.

Подогревные катоды в настоящее время применяются во всем мире. Большая часть электронных приборов всех типов предназначена для питания от осветительной сети переменного тока и имеет подогревные катоды.

В подогревных катодах нить накала сама по себе уже не является источником, излучающим электроны. Непосредственный излучатель электронов изолирован от нити и лишь подогревается ею. Отсюда и произошло название «подогревный» катод. Масса излучателя делается достаточно большой, для того чтобы он не успевал охладиться во время уменьшения величины подогревающего тока. Само собой понятно, что такие катоды не могут давать эмиссию немедленно после включения тока накала. Их разогрев занимает примерно от 15 до 30 сек.

Конструкции подогревных катодов бывают различными, но принцип их устройства в общем одинаков. В старых конструкциях подогреватель выполнялся в виде керамической трубочки диаметром около миллиметра с двумя сквозными каналами по ее длине. В эти каналы пропускалась подогревная нить. В более современных конструкциях слой теплостойкой изоляции наносится непосредственно на нить подогревателя.

Для этого нить обмазывают составом, который после соответствующей обработки затвердевает, покрывая подогреватель теплостойкой оболочкой, обладающей достаточно хорошими изоляционными свойствами при высокой температуре. На подогреватель надевается цилиндрик из никеля, покрытый снаружи слоем оксида, являющийся собственно излучателем электронов, или катодом. У таких катодов имеются три вывода—два от концов подогревающей нити и один от излучателя. Первые два. обычно называются выводами нити накала, а третий — выводом катода. Эмиссия подогревного катода совершенно равномерна.

Цилиндрическая форма подогревного катода наиболее распространена, но не является единственной. В некоторых современных электронных лампах применяются катоды торцового тиіпа в форме стаканчика, дно которого снаружи покрыто оксидом. Такие катоды применяются, в частности, в электронно-лучевых трубках, с которыми мы встретимся позже.

Если излучателем электронов является сама нить накала, то такой катод иногда называют катодом прямого накала; если же нить только подогревает излучатель, то подобное устройство часто называют катодом косвенного подогрева или косвенного накала.

Вакуум. Каждый, кто видел электронную лампу, знает, что она заключена в стеклянный или металлический баллон, из которого выкачан воздух. Внутри баллона воздух чрезвычайно разрежен. Давление воздуха на поверхности земли, т. е. давление в одну атмосферу, соответствует примерно 760 мм рт. – 7 мм рт. ст. и даже меньше, т. е. примерно в 10 млрд. раз меньше атмосферного давления. Такую степень разреженности называют высоким вакуумом (вакуум по-русски значит пустота).

Для чего нужен вакуум в электронной лампе ?

Во-первых, он нужен для сохранения нити накала. Если бы нить накала, нагретая почти до тысячи градусов, находилась просто в воздухе, то она бы очень скоро перегорела. Нагретые тела быстро окисляются кислородом воздуха.

Во-вторых, вакуум нужен для беспрепятственного движения вылетающих из нити электронов. Работа электронной лампы основана на использовании электронов, вылетающих из нити накала. Однако для того чтобы можно было как следует использовать электроны, надо, чтобы они не встречали на своем пути никаких препятствий. Воздух же является таким препятствием.

Рис. 2. Давление воздуха внутри баллона радиолампы примерно в 10 раз меньше атмосферного.

Молекулы и атомы газов, входящих в состав воздуха, в несметном количестве окружают нить накала и препятствуют полету электронов. Для того чтобы уменьшить возможность столкновения электронов с частицами газов, воздух внутри баллона разрежают.

Особую роль в создании вакуума играют так называемые «геттеры», или поглотители. Дело в том, что при массовом производстве ламп было бы слишком долго и невыгодно доводить вакуум в них до требуемой степени при помощи насосов.

Поэтому поступают иначе. При помощи насосов производят лишь предварительное, так сказать черновое, разрежение воздуха в лампе. Давление доводят до одной тысячной или даже только до одной сотой миллиметра ртутного столба. А для устойчивой работы лампы необходимо, чтобы давление в ней было меньше одной миллионной миллиметра ртутного столба. Чтобы получить это высокое разрежение, в лампе распыляют вещество, которое обладает способностью жадно поглощать газы. Таким свойством обладают, например, металлы магний, барий и некоторые соединения.

Чтобы распылить геттер в лампе со сnеклянной оболочкой, к ней подносят катушку, питаемую током высокой частоты. Укрепленная на никелевой пластинке внутри лампы таблетка геттера раскаляется и испаряется. Пары ее оседают на стекле и образуют тот серебристый (при магниевом геттере) или темно-металлический налет (при геттере из бария), который мы видим у большинства стеклянных электронных ламп. Этот металлический налет жадно поглощает все остатки газов, и давление в лампе падает до миллионной доли миллиметра ртутного столба, его уже вполне достаточно для устойчивой и надежной работы лампы.

В среде столь разреженного газа электроны распространяются практически беспрепятственно. При движении внутри лампы не больше чем один электрон из миллиона встречается на своем пути с молекулой газа.

Явление термоэлектронной эмиссии и обусловленный им электронный ток через вакуум лежат в основе устройства очень большого числа разнообразных электронных приборов, нашедших себе чрезвычайно важные применения в технике и в быту. Мы остановимся только на двух наиболее важных типах этих приборов: электронной лампе (радиолампе) и электроннолучевой трубке.

Устройство простейшей электронной лампы показано на рис. 176. В ней имеется раскаленная вольфрамовая нить 1, являющаяся источником электронов (катод), и металлический цилиндр 2 (анод), окружающий катод. Оба электрода помещены в стеклянный или металлический баллон 3, воздух из которого тщательно откачан. Такая двухэлектродная лампа называется вакуумным диодом.

Рис. 176. а) Двухэлектродная лампа (диод): 1 – катод (накаленная нить), 2 – анод (цилиндр), 3 – стеклянный баллон. б) Условное изображение диода

Если мы включим эту лампу в цепь батареи или другого источника тока так, чтобы анод ее был соединен с положительным полюсом источника, а катод – с отрицательным (рис. 177,а), и накалим катод при помощи вспомогательного источника (батареи накала Бн), то испаряющиеся из нити электроны будут лететь к аноду, и через цепь пойдет ток. Если же мы переключим провода так, чтобы минус источника был соединен с анодом лампы, а плюс – с ее катодом (рис. 177,б), то испаряющиеся из катода электроны будут отбрасываться полем обратно на катод, и тока в цепи не будет. Таким образом, диод обладает тем свойством, что он пропускает ток в одном направлении и не пропускает его в обратном направлении. Такого рода устройства, пропускающие ток только в одном направлении, называются электрическими вентилями. Они широко применяются для выпрямления переменного тока, т. е. для превращения его в постоянный ток (§ 166). Вакуумные диоды, специально приспособленные для этой цели, называются в технике кенотронами.

Рис. 177. а) Ток проходит через диод, когда анод соединен с положительным полюсом батареи Ба, а катод – с отрицательным. б) Ток не проходит через диод, когда его анод соединен с отрицательным полюсом батареи, а катод – с положительным. Бн – батарея накала нити

Электронные лампы более сложного типа, нашедшие себе широкое применение в радиотехнике, автоматике и ряде других отраслей техники, содержат, помимо накаленного катода (источника электронов) и собирающего эти электроны анода, еще третий дополнительный электрод в виде сетки, помещаемой между катодом и анодом. Обычно сетка бывает с очень крупными ячейками; например, ее делают в виде редкой спирали (рис. 178).

Рис. 178. а) Трехэлектродная лампа: 1 – катод (накаленная нить), 2 – анод (цилиндр), 3 – сетка (редкая спираль). б) Условное изображение триода

Основная идея, на которой основано применение таких ламп, заключается в следующем. Включим лампу в цепь батареи Ба, как показано на рис. 179, и будем накаливать катод с помощью вспомогательной батареи Бн (батареи накала). Включенный в цепь измерительный прибор покажет, что в цепи идет анодный ток . Подключим теперь к катоду лампы и сетке еще одну батарею Бс, напряжение которой можем произвольно менять, и будем с ее помощью изменять разность потенциалов между катодом и сеткой. Мы увидим, что при этом изменяется и сила анодного тока. Таким образом, мы получаем возможность управлять током в анодной цепи лампы, изменяя разность потенциалов между ее катодом и сеткой. В этом и заключается важнейшая особенность электронных ламп.

Кривая, изображающая зависимость анодного тока лампы от ее сеточного напряжения , носит название вольтамперной характеристики лампы. Типичная характеристика трехэлектродной лампы показана на рис. 180. Как видно из этого рисунка, когда сетка находится при положительном потенциале по отношению к катоду, т. е. соединена с положительным полюсом батареи, то увеличение сеточного напряжения приводит к увеличению анодного тока до тех пор, пока этот ток не достигнет насыщения. Если же мы сделаем сетку отрицательной по отношению к катоду, то при увеличении абсолютного значения сеточного напряжения анодный ток будет падать, пока при некотором отрицательном потенциале на сетке лампа не окажется запертой, т. е. ток в анодной цепи не обратится в нуль.

Рис. 180. Вольтамперная характеристика трехэлектродной лампы

Нетрудно понять причину этих явлений. Когда сетка заряжена положительно относительно катода, она притягивает к себе электроны из облака объемного заряда вблизи катода; при этом значительная часть электронов пролетает между витками сетки и попадает на анод, усиливая анодный ток. Таким образом, способствуя рассасыванию объемного заряда, положительно заряженная сетка увеличивает анодный ток. Наоборот, отрицательно заряженная сетка уменьшает анодный ток, потому что отбрасывает назад электроны, т. е. увеличивает объемный заряд вблизи катода. Так как сетка расположена гораздо ближе к катоду, чем анод, то уже малые изменения разности потенциалов между ней и катодом очень сильно отражаются на объемном заряде и сильно влияют на силу анодного тока. В обычных электронных лампах изменение сеточного напряжения на 1 В меняет анодный ток на несколько миллиампер. Для того чтобы достичь такого же изменения тока путем изменения анодного напряжения, это напряжение нужно было бы изменить гораздо больше – на несколько десятков вольт.

Одним из важнейших применений электронных ламп является применение их в качестве усилителей слабых токов и напряжений. Поясним на простом примере, как это осуществляется. Представим себе, что между сеткой и катодом лампы включен резистор с очень большим сопротивлением , скажем 1 МОм (рис. 181). Проходящий через это сопротивление очень слабый ток , скажем 1 мкА, создаст на этом сопротивлении по закону Ома напряжение . В нашем примере это напряжение равно 1 В. Но при таком изменении сеточного напряжения анодный ток меняется на 2-3 мА. Стало быть, изменение тока через сеточное сопротивление на 1 мкА вызывает изменение анодного тока, в несколько тысяч раз большее. Мы усиливаем, таким образом, первоначальный очень слабый ток в несколько тысяч раз, доставляя необходимую энергию за счет анодной батареи.

Рис. 181. Схема включения трехэлектродной лампы как усилителя тока и напряжения

Если в анодную цепь мы включим некоторое «нагрузочное» сопротивление , скажем 10 кОм, то изменение анодного тока на 2-3 мА вызовет приращение напряжения на этом сопротивлении 20-30 В. Иными словами, изменение сеточного напряжения на 1 В изменяет напряжение между точками и «нагрузочного» сопротивления на 20-30 В. Мы осуществили таким образом усиление первоначального очень малого напряжения.

Лампы с тремя электродами – катодом, анодом и сеткой, – подобные изображенной на рис. 178, носят название триодов. В современной технике широко применяются и более сложные лампы с двумя, тремя и большим числом сеток. Промышленность выпускает в настоящее время для разных целей много десятков типов ламп самых разных размеров, начиная от так называемых «пальчиковых» ламп толщиной с мизинец и длиной несколько сантиметров и кончая лампами выше человеческого роста. В малых лампах, употребляющихся, например, в радиоприемниках, анодный ток равен нескольким миллиамперам, в мощных лампах он достигает многих десятков ампер.

106.1. Почему катод электронной лампы быстро разрушается, если лампа плохо откачана и в ней есть небольшое количество газа?

Существенным преимуществом ламповых усилителей является: отличные звуковые эффекты, детальный, красивый, и очень естественный звук. Ламповый усилитель звучит нежно, сладко, и раскрывается перед вами как очаровательная роза, такой усилитель подходит для воспроизведения идиллической простоты блюза, импровизаций джаза и элегантности классической музыки. Такой усилитель является отличным выбором для людей, которые хотят услышать оригинальный настоящий звук.

Ламповый усилитель унесет тебя в совершенно другой музыкальный мир, приводя ваши чувства в истинное удовольствие, вернет вас в истинный звук.

Хотите наслаждаться более естественным звуком? Вас достал звук транзисторного, или на микросхемах усилителя? Вы хотите купить ламповый усилитель, тогда не упустите этот шанс, читайте статью!

История радиолампы

Еще в 1904 году, британский ученый Джон Амброз Флеминг впервые показал свое устройство для преобразования переменного сигнала тока в постоянный ток. Этот диод по существу состоял из ламп накаливания с дополнительным электродом внутри. Когда нить нагревается до белого накала, электроны отталкиваются от его поверхности в вакууме внутри лампы. А поскольку дополнительный электрод холодный и нить горячая, этот ток может течь только из нити к электроду, а не в другую сторону. Таким образом, сигналы переменного тока могут быть преобразованы в DC. Диод Флеминга был впервые использован в качестве чувствительного детектора слабых сигналов, нового телеграфа. Позже (и по сей день), диод вакуумная радиолампа была использована для преобразовывания тока переменного в постоянный ток в источниках питания для электронного оборудования, например, ламповый усилитель.

Многие другие изобретатели пытались улучшить диод Флеминга, но безуспешно. Единственный, кто преуспел был изобретатель Ли де Форест. В 1907 году он запатентовал радиолампу с тем же содержанием, диода Флеминга, но для дополнительного электрода. Это «сетка» был согнута проводом между пластиной и нитью. Форест обнаружил, что, если он применяет сигнал от беспроводной телеграфной антенны к сетке вместо нити, он мог бы получить гораздо более чувствительный детектор сигнала. В самом деле, сетка меняется («модулирует») ток, протекающий от нити к пластине. Это устройство, названо «ламповый усилитель» было первым успешным электронным усилителем.

Между 1907 и 1960, было разработано много различных семейств радиоламп и ламповых усилителей. За некоторыми исключениями, большинство типов ламп, используемых сегодня, были разработаны в 1950-х или 1960-х годов. Одним из очевидных исключений является триод 300B, который был впервые введен Western Electric в 1935 году. SV300B у версии «Светлана», а также многие другие бренды, по-прежнему очень популярны среди меломанов и аудиофилов по всему миру. Различные лампы были разработаны для радио, телевидения, усилителей мощности, радаров, компьютеров и специализированных компьютеров. Подавляющее большинство этих ламп были заменены на полупроводники, оставив лишь несколько типов радиоламп в основное производство и использование. Прежде чем мы обсудим эти устройства, давайте поговорим о структуре современных ламп.

Внутри радиолампы

Каждая радиолампа представляет в основном стеклянный сосуд, (хотя бывают стальные и даже керамические)внутри нее закреплены электроды . Причем, воздух в таком сосуде очень сильно разряжен. Между прочим, сильное разряжение атмосферы внутри данного сосуда, непременное условие для работы лампы. В
любой радиолампе есть также катод — некий отрицательный электрод, который выступает в качестве источника электронов в радиолампе, и положительный анод электрод. Кстати, катодом может быть также вольфрамовая(тонкая) проволока аналогично нити накала электрической лампочки, или цилиндр из металла, разогреваемый нитью накала, а анодом пластина из металла или коробка, которая имеет цилиндрическую форму. Вольфрамовая нитка, которая выполняет роль катода ее называют просто — нитью накала.

Полезно знать . На всех схемах баллон радиолампы обозначаются в виде некой окружности, катод – дугой, вписанной в данную окружность, а вот анод – небольшой жирной чертой, размещенной над катодом, а их выводы – мелкие линия, которые выходят за пределы этой окружности. Лампы, содержащие эти 2 электрода — анод и катод, называются диодами. Кстати, у большинства ламп между катодом и анодом есть некая спираль из очень тонкой проволоки, которая называется сеткой. Она окружает катод и не соприкасается, расположены сетки на различных расстояниях от него. Подобные лампы называются триоды. Число сеток в лампе может быть от 1 до 5.

По числу таких электродов различают радиолампы трёхэлектродные, 4-х электродные, пятиэлектродные и т. п. Подобные радиолампы называют триоды (с 1ой сеткой), тетроды (с 2мя сетками), пентоды (с 3мя сетками). На всех схемах данные сетки обозначают жирной пунктирной линией, расположенной между анодом и катодом.

Тетродами, триодами, и пентодами называют универсальными радиолампами. Их используют для увеличения постоянного и переменного и тока и напряжения, в качестве детектора и в то же время с усилителем, и многих иных целей.

Принцип действия радиолампы

Работа радиолампы создана на потоках электронов между анодом и катодом (движения электронов). «Поставщик» данных электронов внутри радиолампы будет являться катод, причем уже нагретый до мощной температуры от 800 до 2 000° С. Между прочим, электроны оставляют катод, делая вокруг него некое электронное «облако». Данное явление излучения или испускания катодом этих электронов именуют термоэлектронной эмиссией. Чем больше раскален данный катод, тем все больше электронов он излучает, тем «плотнее» это электронное «облако».

Тем не менее, для того чтобы электроны смогли вырываться из подобного катода, необходимо не только сильно нагреть его, но и высвободить охватывающее пространство от данного воздуха. Если подобного не произвести, электроны, которые вылетают, будут увязать в этих молекулах воздуха. Аудиофилы говорят, «лампа утратила эмиссию», это означает, что с поверхности данного катода все незанятые электроны по какой-нибудь причине больше не могут вылетать. Радиолампа с утраченной эмиссией работать больше не будет. Впрочем, если катод соединить с минусом на источнике питания, а на анод подать +, внутри диода появится ток (анод примется притягивать к себе из облака электроны). Хотя если на анод подавать минус, а плюс на катод, то ток в цепи прервется. Это означает, в 2х электродной лампе диода ток сможет идти лишь в одну сторону, то есть диоды обладают только односторонней проводимостью данного тока.
Впрочем, работа триода, как и любой радиолампы, создана на существовании подобного потока электронов между анодом и катодом. Сетка – 3-й электрод – имеет вид спирали проволочной. Она находится возле катода, чем к аноду. Если же на сетку подавать незначительное отрицательное напряжение, тогда она будет сразу отталкивать часть электронов, которые несутся от катода к аноду, причем, сила анодного тока сразу уменьшится. При высоком отрицательном напряжении сетка станет барьером для электронов. Они будут задерживаться в пространстве между сеткой и катодом. При положительных напряжениях на сетке она будет увеличивать анодный ток. Следовательно, если подавать разнообразное напряжение на сетку, можно распоряжаться силой анодного тока радиолампы.

Срок службы радиолампы

Срок службы лампы определяется временем жизни ее эмиссии катода. Жизнь катода зависит от температуры катода, степень вакуума в радиолампе, и чистоты материалов в катоде.

Срок службы радиолампы также зависит от температуры, это означает, что она зависит от нити или рабочего напряжения нагревателя. Управляйте нагревателем/нити, чтобы снизить слишком большой нагрев, и лампа проживет дольше. Срок службы радиолампы может быть сокращен (особенно в торированных нитях, которые зависят от пополнения тория путем диффузии изнутри проволоки накаливания). Несколько исследователей наблюдали, что время жизни оксида-катода может быть значительно увеличен если нагревать радиолампу на 20% ниже номинального напряжения . Как правило, это имеет очень слабое влияние на электронную эмиссии катода, а может быть, хотя стоит экспериментировать, конечно если пользователь желает увеличить время жизни слабой лампы.

Но низкое напряжение не всегда рекомендуется для радиоламп, потому как она не сможет дать номинальную выходную мощность. Я рекомендую использовать номинальный нагрев или напряжение накала, но эксперименты не рекомендую, если вы не являетесь опытным специалистом .

Оксидные катоды как правило, дают более короткие сроки службы радиолампы. Чистота материалов является большой проблемой в создании долгоживущих оксидов катода — некоторые примеси, такие как никелевая трубка, вызывает в катоде потерю преждевременной эмиссии и «состаривание». Дешевые радиолампы низкого качества часто изнашивается быстрее, чем более высокого качества лампы того же типа, из-за нечистых катодов.

Радиолампы со слабым сигналом почти всегда используют оксидные катоды. Высококачественные лампы этого типа, если они работают в правильном напряжении нагревателя, то срок службы может продлиться 100000 и более часов.

Мировой рекорд в жизни радиолампы

Такая радиолампа была на вооружении в передатчике радиостанции Лос-Анджелеса в течение 10 лет, и проработала в общей сложности более 80 000 часов. Когда, наконец ее не списали из эксплуатации, но радиолампа по-прежнему функционирует, причем нормально. Станция сохраняет лампу как запасную. Для сравнения, типичный оксид-катоде в стекле мощной лампы, например, EL34, будет работать около 1500-2000 часов; и радиолампа с нитью с покрытая из оксида, такого как SV 300B, будет работать около 4000-10 000 часов. Срок службы радиолампы зависит от всех перечисленных выше факторов.

Анод

Анод, является электродом, который проявляется на выходном сигнале. Причем, анод умеет принимать электронный поток, может стать горячим. Особенно в силовых радиолампах. Так что специально разработали для охлаждения такой лампы радиатор, которая излучает тепло через стеклянную колбу (если это стеклянная), жидкостное охлаждение (в больших металлокерамических лампах). Некоторые радиолампы используют пластины из графита, так как она выдерживает высокие температуры и потому излучает очень мало вторичных электронов, которые могут перегреваться на сетке лампы и вызывают сбой.

Сетка

Почти все стеклянные аудиофильские лампы, управляются сеткой, которая является частью металлической проволоки, намотанной на двух мягких металлах. В некоторых радиолампах есть покрытие, как правило, позолоченное или золотое, и есть два вывода, сделанные из мягкой меди. Сетки в больших радиолампах (электростанций) должны выдерживать много тепла, поэтому они часто делаются их из вольфрама или молибденовой проволоки в форме корзины. Некоторые крупные в питании используют корзино-образные сетки из графита.

Наиболее широко используется небольшой триод, 12AX7, который является двойным триодом, который стал стандартом в простых ламповых усилителях или в гитарных усилителях. Другие небольшие стеклянные триоды, используются в аудио оборудования такие лампы 6Н1П, 6DJ8/6922, 12AT7, 12AU7, 6CG7, 12BH7, 6SN7 и 6SL7.

Много и стеклянных электрических триодов, которых в настоящее время на рынке, большинство причем, некоторые направлены на любительскую радиосвязь или высокое качество аудио использования: например, « » ламповый усилитель. Типичными примерами являются Светлана , SV811/572 серии, и лампа 572B. Кстати, лампа имеет очень низкий уровень искажений и используется в очень дорогих ламповых усилителях, также ее используют в радиопередатчиках и больших мощных усилителях звуковой частоты.

Большие металлокерамические электрические триоды часто используются в радиопередатчиках и генерируют радио энергию для использования в промышленных целях . Специализированные триоды многих видов сделаны для особых нужд, таких как радары.

Тетрод

Добавление еще одной сетки триода, между управляющей сеткой и пластиной, превращает его в Тетрод. Это «окно» сетка помогает экрану изолировать, управляющую сетку от пластины. На экране появляется эффект электронного ускорения, увеличивая резко усиление. Экранная сетка в а радиолампе несет в себе определенный ток, который заставляет её нагреваться. По этой причине, экранные сетки обычно покрывают графитом, чтобы уменьшить вторичную эмиссию, который помогает сохранять управляющую сетку холодной.

Многие крупные радиостанции и телеканалы используют гигантские металлокерамические тетроды , которые способны с высокой эффективностью использоваться в качестве ВЧ усилителей мощности. Силовые тетроды также иногда используются в любительском радио и промышленном применении.

Большие керамические тетроды часто называют «лучевые тетроды», потому что их электронно-лучевые формы выбросов дискообразные.

Пентод

Добавив третью сетку к тетроду, мы получаем Пентод. Третья сетка называется супрессор-сетка и вставляется между пластиной и экранном сетки. Она имеет очень мало витков, так как её единственная работа заключается в сборе бродячих электроны от вторичной эмиссии, которые отражаются от пластины, и тем самым устраняют » излом Тетрода». Это обычно работает при том же напряжении в качестве катода. Тетроды и Пентоды, как правило, имеют более высокий уровень искажений, чем триоды, если специальные не используются .

EL34, EL84, SV83 и EF86 это истинные Пентоды. EL34 широко используется в гитарных и высокого класса ламповых усилителях на выходную мощность. Кстати, EL84 ставят в более дешевых гитарных усилителях. SV83 используют в высоком классе в ламповых усилителях и гитарных усилителях, в то время как EF86 используется в качестве малошумящего предусилителя в гитарных усилителях и профессиональном звуковом оборудовании. Один из немногих крупных и мощных пентодов является 5CX1500B, часто используют в радиопередатчиках.

Есть также радиолампы с более тремя сетками. Пентагрид , которая была с пятью сетками, широко используются в качестве преобразователя частоты переднего плана в радиоприемниках. Но такие радиолампы больше не находятся в производстве, будучи полностью заменены полупроводниками.

Лучевой Тетрод

Это особый вид пучка тетрода, с парой «пучков пластин», чтобы ограничить электронный пучек в узкую ленту на каждую сторону катода. В отличие от керамических тетродов, сетки находятся на критическом расстоянии от катода, производя эффект «виртуального катода». Все это приводит к повышению эффективности и меньшим искажениями, чем обычный тетрод или пентод. Первые популярные лучевые тетроды были RCA 6L6, в 1936 году SV6L6GC и SV6550C; также являются самыми популярными в гитарных усилителях, в то время как последний является наиболее распространенной радиолампой питания в современном высококачественном ламповом усилителе звуковой частоты для аудиофилов.

Нагреватель внутри катода

С покрытием из оксида, катод не может нагреть себя, но он должен быть горячим, чтобы испускать электроны. Причем, нагреватель должен быть покрыт электрической изоляцией, который не сгорает при высоких температурах, так что он покрыт порошкообразной окисью алюминия. Это иногда может причиной отказа в таких радиолампах; покрытие стирается или появляются трещины, или нагреватель может коснуться катода. Это может помешать нормальной работе лампы . Высококачественные радиолампы имеют очень прочный и надежный нагреватель из покрытия.

Геттерный

Нам нужно, чтобы был хороший, твердый вакуум внутри лампы, или он не будет работать должным образом. Мы хотим, что вакуум оставался, так долго, насколько это возможно. Иногда, очень небольшие утечки могут появляться в лампе (часто вокруг электрических соединений в нижней части).

Геттерный в большинстве стеклянных радиоламп является маленькой чашкой или держателем, содержащий немного металла, который реагирует с кислородом и поглощает его сильно. (В большинстве современных стеклянных радиоламп, газопоглотитель из металл бария, который окисляет ОЧЕНЬ легко. ) Когда лампу откачивают и опечатывают, последний шаг в обработке является «огонь» газопоглотителя, который производит «геттерную вспышку «внутри лампы оболочки. Это серебристый цвет, который вы видите на внутренней стеклянной трубки. Это гарантия того, что радиолампа имеет хороший вакуум. Если такое не удается сделать, то он станет белым (потому что это превращается в оксид бария).

Существуют слухи, что темные пятна указывают на то что лампа использованная. Это не соответствует действительности. Иногда, газопоглотительная вспышка не идеально однородна, и обесцвеченные или ясные пятна могут проявится на лампе . Единственный надежный способ определить здоровая радиолампа или нет, проверить его ЭЛЕКТРИЧЕСКИ.

Также они используют металл, обычно покрытый цирконием или титаном, который был очищен, чтобы окислить. Светлана 812A и SV811 использует такие методы.

Наиболее мощные стеклянные трубки имеют графитовые пластины. Графит термостойкий (на самом деле, он может работать долго в течение длительного времени без сбоев). Графит не склонен к вторичной эмиссии, как отмечалось выше. И, горячая пластина графита будет вступать в реакцию и поглощать, любой свободный кислород в лампе. Серия Светлана SV572 и 572B использует графитовые пластины, покрытые очищены титаном, комбинации, которая дает превосходное действие газопоглощения. Графитовая пластина гораздо дороже в производстве, чем металлическая пластина того же размера , поэтому как максимальной допустимой мощности не требуется. Большие керамические используют цирконий. Поскольку вы не можете видеть «вспышку» с таких ламп, состояние вакуума лампы должна быть определена с помощью электрических устройств.

Сборка радиолампы

Обычная стеклянная аудио радиолампа выполнена на конвейере людьми владеющими пинцетом и малой электрической сваркой. Они собирают катод, анод, сетки и другие детали внутри набора слюды или керамических прокладок, в обжимной узел вместе. Электрические соединения затем приваривают точечной сваркой к базовой проводке радиолампы. Эта работа должна быть сделана в довольно чистых условиях, хотя и не столь крайних, как «стерильная комната», которая используется, чтобы сделать полупроводники. Здесь носят халаты и шапки, и каждая рабочая станция оснащена постоянным источником фильтрованной воздушного потока, чтобы не попала пыль на части радиолампы.

После того, как закончена сборка комплектующих, потом прикрепляют к основанию стекло и запаивают к базовому диску. Сборка радиоламп продолжается, в выхлопном трубопроводе, который проходит в многоступенчатом ​​высоко-мощном вакуумном насосе.

Сначала идет вакуумная откачка; когда насос работает, индукционная катушка ВЧ находится над узлом лампы и все металлические части подогреваются. Это помогает удалить все газы, а также активизировать катодное покрытие.

Через 30 минут или более (в зависимости от типа радиолампы и вакуума), труба автоматически поднимается вверх и небольшое пламя герметизирует его.

Вращается поднос, когда в лампу вводится серия оперативных напряжений, более высоких, чем номинальное напряжение нагревателя.

Наконец остальная часть радиолампы будет удалена, базовая проводка прикреплена к внешней базе (если это восьмеричный базовый тип) с помощью специального термостойкого цемента, и готовый радиолампа готова к старению и выгорания в стойке. Если радиолампа отвечает ряду оперативных спецификации в специальном тестере, то она отмечается и отправляется.

Металлокерамические

Если вы хотите контролировать много энергии, то хрупкая стеклянная радиолампа сложнее в использовании. Так, действительно большие радиолампы сегодня полностью выполнены из керамического изолятора и металлических электродов.

В этих больших радиолампах, пластина также является частью внешней оболочки радиолампы. Такая пластина проводит ток по лампе и умеет рассеивать много тепла, это сделано как радиатор, через который будет продуваться охлаждающий воздух, или она имеет отверстия, через которые вода или другая жидкость закачивается для охлаждения радиолампы.

Лампы с воздушным охлаждением часто используются в радиопередатчиках, в то время как радиолампы с жидкостным охлаждением используются для создания радио энергии для отопления в промышленност и. Такие радиолампы используются в качестве «индукционных нагревателей «, чтобы сделать другие виды продуктов — даже другие радиолампы.

Керамические лампы изготавливаются на другом оборудовании, чем стеклянные радиолампы, хотя процессы схожи. Мягкий металл, а не стекло, и его, как правило, обжимают на гидравлическом прессе. Керамические части, как правило, в форме кольца и металлические пломбы припаяны к их краям ; они присоединены и свариваются с металлическими деталями с помощью сварки или пайки.

ПОЧЕМУ радиолампы еще используются?

Многие большие радио-станции продолжают использовать большие радиолампы электростанций, особенно для уровней мощности выше 10000 Вт и для частот выше 50 МГц. Мощные UHF телеканалы и крупные FM станций исключительно на питание от радиоламп. Причина: стоимость и эффективность! Но на низких частотах транзисторы более эффективные и менее дорогие, чем радиолампы.

Создание большого твердотельного передатчика потребует сотни или тысячи силовых транзисторов параллельно в группы по 4 или 5. Кроме того, они требуют больших теплоотводов Радиолампа, не требует сумматора, а может быть охлаждена воздухом или водой, что делает его лучше, чем твердотельный.

Это уравнение становится еще более выраженным в диапазоне сверхвысоких частот. Почти все коммерческие спутники связи применяют лампы для своих «нисходящих» усилителей мощности. В «восходящей линии связи» наземные станции также используют радиолампы. А для высокой выходной мощности, радиолампы кажется царствовует безраздельно. Экзотические транзисторы еще используются только для усиления слабого сигнала и выходной мощностью менее 40 Вт, даже после значительных достижений в области технологии. Низкая стоимость электроэнергии, вырабатываемой радиолампы сохраняет их экономически жизнеспособным, в уровне развития науки.

Усилители ламповые гитарные

В общем, только очень дешевые гитарные усилители (и несколько специализированных профессиональных моделей) являются преимущественно твердотельными. Мы подсчитали, что не менее 80% рынка для высокого класса гитарных усилителей построены на моделях полностью ламповых или гибридных. Особой популярностью у серьезных профессиональных музыкантов современные версии классических Fender, Маршалл и модели Vox с 1950-ых и 1960-ых. Этот бизнес, как полагают, составляют не менее $ 100 миллионов по всему миру по состоянию на 1997 год.

Почему ламповые усилители? Это звук, который хотят музыканты. Усилитель и динамик становятся частью музыкального . Своеобразные искажения и затухания динамики характеристики луча тетрода или пентодного усилителя, с выходным трансформатором, чтобы соответствовать нагрузке громкоговорителя, является уникальным и трудно имитировать его твердотельными устройствами. И методы по внедрению каменных усилителей, по-видимому, не увенчались успехом; профессиональные гитаристы снова возвращаются к ламповым усилителям .

Даже самые молодые рок-музыканты, кажется, очень консервативны и фактически они используют ламповое оборудование, чтобы сделать свою музыку. И их предпочтения указали им на проверенную годами радиолампу.

Профессиональное аудио

Студии записи немного под влиянием распространенности радиолампы гитарных усилителей в руках музыкантов. Кроме того, классические конденсаторные микрофоны, микрофоны, предусилители, ограничители, эквалайзеры и другие устройства стали ценными предметами коллекционирования, так как различные инженеры записи обнаружили значение радиолампы в оборудовании и в получении специальных звуковых эффектов. Результатом стал огромный рост в продажах и рекламе радиолампового оборудования и аудио процессоров для использования записи.

Высокое качество звука для аудиофилов

На своей нижней точке в начале 1970-х, продажи радиоламп для HIGH-END ламповых усилителей были едва
уловимым против основной массы бума потребительской электроники. Но даже несмотря на закрытие американских и европейских заводов радиоламп после, и начиная с 1985 года были бумом продаж «высокого класса» аудиокомпонентов. И вместе с ними начался бум продаж лампового звукового оборудования для домашнего использования – ламповый усилитель. Использование радиоламп был очень спорным в инженерных кругах, но спрос на радиолампы High End оборудования продолжают расти.

Использование радиолампы

Когда я должен заменить лампу?

Вы должны заменить только радиолампы в ламповом усилителе, тогда когда вы начинаете замечать изменения в качестве звука. Обычно звук станет «тупой» и потом будет казаться, что притупляется еще больше. Кроме того, коэффициент усиления усилителя уменьшится заметно. Обычно этого предупреждения достаточно, для замены
ламп
. Если пользователь имеет очень жесткие требования к радиолампе, то лучший способ проверить лампу с надлежащим тестером. Они все еще доступны на рынке подержанных; хотя новые не были изготовлены в течение многих лет. Один тестер в настоящее время производит сегодня, Maxi-Matche. Тестер подходит для тестирования 6L6, EL34, 6550 и типов. Если вы не можете найти тестер для радиолампы, поговорите с сотрудниками технической службы.

Голубое свечение — чем это вызвано?

Стеклянные радиолампы имеют видимый блеск внутри них. Большинство аудио ламп используют оксидные катоды, которые светятся радостным теплым оранжевым цветом. И торированного-накаливания радиолампы, такие как SV811 и SV572 триоды, показывают бело-горячий жар от своих нитей и (в некоторых усилителях) небольшое оранжевое свечение от своих нитей. Все это нормальные последствия. Некоторые новички в аудио-мире также замечают, что некоторые из их радиоламп излучают голубоватый блеск. Есть две причины для этого свечения в ламповых усилителях; один из них является нормальным и безвредным, другой происходит только в плохом ламповом усилителе.

1) Большинство радиоламп Светлана показывают флуоресцентное свечение. Это очень глубокий синий цвет. Это обусловлено теми, незначительными примесями, такими как кобальт. Быстро движущиеся электроны ударяют в молекулу примеси, возбуждают их, и производят фотоны света характерного цвета. Это обычно наблюдается на внутренней поверхности пластины, на поверхности распорок, или на внутренней стороне стеклянной оболочки. Это свечение безвредно. Это нормально и не указывает на неисправность трубки. Наслаждайтесь этим. Многие аудиофилы считают, что такое свечение улучшает внешний вид радиолампы во время работы.

2) Иногда радиолампа будет светиться под небольшой утечкой. Когда воздух попадает в лампу, и когда высокое напряжение прикладывается к пластине, молекулы воздуха могут ионизировать. Свечение ионизированного воздуха довольно сильно отличается от свечения флуоресцентного, ионизированный воздух является сильным фиолетовым цветом, почти розовым. Этот цвет обычно появляется внутри пластины радиолампы (хотя и не всегда). Он не цепляется к поверхностям, как флуоресценция, но появляется в промежутках между элементами. Радиолампа показывает это свечение и следует заменить её сразу, так как газ может вызвать ток анода утечку и (возможно) приведет повреждению лампового усилителя .

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ : некоторые старые High End ламповые и гитарные усилители, и очень немногие современные усилители, используют специальные лампы, которые зависят от ионизированного газа для их нормальной работы.

Некоторые ламповые усилители используют выпрямители ртутные, такие как 83, 816, 866 или 872. Эти радиолампы светятся сильным сини-фиолетовым цветом при нормальной эксплуатации. Они превращаются переменного тока в постоянный ток для запуска других радиоламп.

И иногда, старинные и современные ламповые усилители используют регулятор для радиоламп газоразрядных, например типов 0A2, 0B2, 0C2, 0A3, 0B3, 0C3 или 0D3.

Эти лампы работают на ионизированном газе для контроля напряжения очень плотно, и обычно светятся либо сине-фиолетовым или розовым, когда в нормальном режиме.

Что такое класс А, В, АВ, ультралинейный ламповый усилитель, и т.д.?

1. Класс А означает, что мощность проводит такое же количество тока все время, будь то на холостом ходу или работает на полную мощность. Класс очень неэффективный для электричества, но, как правило, дает очень низкий уровень искажений и отличный звук.

Есть несимметричный класс, или SE, усилители. Они используют одну или несколько радиоламп параллельно, которые работают все в фазе друг с другом. Они обычно используются в небольших гитарных усилителях и в High End высокого класса усилителях. Многие аудиофилы предпочитают ламповый усилитель SE, даже если он имеет относительно высокий уровень искажений четного порядка. Большинство 300B высокого класса ламповые усилители SE. Отрицательная обратная связь(ООС), которая может быть использована, чтобы уменьшить искажение усилителя, не особо ощущается в звуке. Большинство ламповых усилители SE без ООС.

Также двухтактные ламповые усилители класса А — они используют две, четыре или более трубок (всегда в паре), которые приводятся в противофазе друг к другу. Это сводит на нет искажения даже четного порядка и дает очень чистый звук. Примером класса А в двухтактном ламповом усилителе является гитарный усилитель Vox AC-30. Высокие токи могут, как правило, изнашивать катоды радиоламп быстрее, чем в ламповом усилителе АВ.

Есть два вида класса А, которые можно применить к несимметричным или двухтактным

Класс А1 означает, что напряжение сетки всегда более отрицательное, чем напряжение катода. Это дает максимально возможную линейность и используется с триодах, таких как SV300B, и пентодах.

Класс A2 означает, что сетка приводится более положительно, чем для части катода или всего сигнала. Это означает, что сетка будет опираться на ток с катода и нагреваться. А2 не часто используется в пентодах или триодах как SV300B, особенно в аудио ламповых усилителях. Обычно ламповый усилитель класса-A2 будет использовать радиолампы со специальными прочными сетками, таких как SV811 и SV572 серии триодов.

2. Класса АВ относится только к . Это означает, что, когда сетка одной радиолампы управляется, пока его анодный ток не отсекает (останавливает) полностью, то другая радиолампа берет на себя и обрабатывает выходную мощность. Это дает большую эффективность, чем класса А. Он также приводит к увеличению искажений, если усилитель не тщательно спроектирован и использует некоторые негативные отклики. Есть класс-AB1 и класс-AB2 усилители; различия такие же, как было объяснено.

Бестрансформаторные ламповые усилители особая высокотехнологичная продукция. Потому что это дорого и сложно причем, некоторые инженеры решили вообще ликвидировать трансформатор. К сожалению, радиолампы имеют относительно высокие выходные импедансы по сравнению с транзисторами. Хорошо продуманный бестрансформаторный ламповый усилитель способен на качество звука и доступен сегодня. Такой ламповый усилитель, как правило, требуют больше ухода и большую заботу в использовании, чем трансформаторный.

В последние годы, бестрансформаторный ламповый усилитель получил плохую репутацию ненадежности. Это было только проблемой с некоторыми производителями недорогих, которые с тех пор вышли из бизнеса. Хорошо продуманный ламповый усилитель может быть столь же надежный, как трансформаторный.

Скачать отличные книги «Ламповый усилитель своими руками» можно БЕСПЛАТНО Размер 220.47 MB!!!

2 часть книг про Ламповый усилитель можно БЕСПЛАТНО Размер 122.41 MB!!

Я надеюсь, что это объяснение хоть немного помогло. Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы я мог вернуться к вам. Не бойтесь меня и добавляйтесь в

для чего нужны и помогают ли от вирусов, облучатели открытого и закрытого типа, озоновые и безозоновые

Даниил Давыдов

медицинский журналист

Профиль автора

Бактерицидные ультрафиолетовые лампы необходимы в операционных и могут быть полезны в больничных палатах.

Но в доме, где живет обычная семья, бактерицидные лампы вряд ли предотвратят заражение инфекцией.

Сходите к врачу

Наши статьи написаны с любовью к доказательной медицине. Мы ссылаемся на авторитетные источники и ходим за комментариями к докторам с хорошей репутацией. Но помните: ответственность за ваше здоровье лежит на вас и на лечащем враче. Мы не выписываем рецептов, мы даем рекомендации. Полагаться на нашу точку зрения или нет — решать вам.

Что такое бактерицидная лампа и для чего она нужна

Бактерицидная лампа — устройство для инактивации вирусов и уничтожения бактерий и плесени. Работает такая лампа благодаря ультрафиолетовому излучению.

Что такое бактерицидные лампы — бюллетень FDA

Однако не все ультрафиолетовые лампы, которые есть в продаже, подходят для дезинфекции помещений. Чтобы понять, чем ультрафиолетовые лампы отличаются друг от друга, давайте сначала разберемся, почему некоторые виды света вообще способны уничтожать микробов.

НОВЫЙ КУРС

Как сделать ремонт и не сойти с ума

Разбираемся, как начать и закончить ремонт без переплат: от проекта до приемки

Покажите!

Как ультрафиолет влияет на живые организмы

Источники света, например солнце, огонь и лампы накаливания, испускают частицы под названием фотоны, которые несут разное количество энергии. От того, сколько энергии было у фотонов, зависит, как они себя поведут, столкнувшись с живым существом — все равно, с микробом или с человеком.

Потоки фотонов, энергии которых хватает, чтобы активировать светочувствительные белки в наших глазах, мы называем видимым светом. Столкнувшись с кожей, часть этих фотонов отражается от нее, а часть поглощается. Поглощенные фотоны передают чуть-чуть энергии сложным молекулам, из которых состоят клетки кожи. Но этой энергии слишком мало, чтобы изменить строение молекул, поэтому видимый свет ни коже, ни глазам, ни другим частям тела никак не вредит.

Потоки фотонов, у которых больше энергии, чем у видимого света, не активируют светочувствительные белки в глазах, поэтому мы их не видим. При этом фотоны с большим запасом энергии глубже проникают в кожу, чем фотоны из видимого света, и передают много энергии молекулам, из которых она состоит.

Как свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение взаимодействуют с кожей и глазами? — заключение Научного комитета по возникающим и недавно выявленным рискам для здоровья

Ультрафиолетовые лучи не активируют светочувствительные белки в наших глазах, поэтому мы их не видим

К невидимым лучам с большим запасом энергии относится ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение — проще говоря, радиация. Из всего набора невидимых лучей меньше всего энергии у ультрафиолетового излучения. Бактерицидные лампы, которые есть в свободной продаже, могут производить только ультрафиолет.

Что такое ультрафиолетовое излучение — бюллетень ВОЗ

Часть энергии ультрафиолета активирует белки, отвечающие за образование витамина D. Но если человек получил слишком высокую дозу ультрафиолетового излучения, это превращается в проблему.

Дело в том, что молекулы ДНК — материала, из которого состоят гены, — очень легко поглощают ультрафиолетовые лучи. Энергия, которой фотоны делятся с ДНК, запускает фотохимические реакции, разрушающие эти молекулы. Поэтому если человек много времени проводит на солнце без солнцезащитного крема, строение ДНК в клетках его кожи нарушается. Со временем из-за этого может развиться меланома, или рак кожи.

Большие дозы ультрафиолетового излучения вызывают рак кожи — бюллетень британской благотворительной организации «Раковые исследования»

На генетический материал болезнетворных вирусов и микробов ультрафиолет воздействует примерно как на людей, только гораздо сильнее. Ведь представителей нашего вида защищает толстая кожа, а у вирусов и бактерий есть только тонкие оболочки или клеточные стенки.

НОВЫЙ КУРС

Как сделать ремонт и не сойти с ума

Разбираемся, как начать и закончить ремонт без переплат: от проекта до приемки

Покажите!

Почему не все ультрафиолетовые лампы обладают бактерицидными свойствами

Обычные лампочки убирают из излучаемого спектра ультрафиолетовые волны. Это нужно, чтобы люди, включающие свет дома и на работе, не заболевали раком кожи.

В отличие от бытовых лампочек, ультрафиолетовые лампы нужны именно для того, чтобы генерировать как можно больше ультрафиолетовых лучей. Чтобы понять, какие ультрафиолетовые лампы могут дезинфицировать помещение, а какие нет, нужно разобраться с их главной характеристикой — длиной волны.

Эффективность ламп, излучающих бактерицидный ультрафиолет, в борьбе с инфекциями — отчет комитета Светового инженерного обществаPDF, 684 КБ

Все лампы, и обычные, и бактерицидные, излучают потоки фотонов, распространяющихся в воздухе как волны. Длину таких волн принято измерять в нанометрах, или нм, — это одна миллиардная часть метра.

Самые длинные волны, которые мы можем видеть, — красные, а самые короткие — фиолетовые. Благодаря тому, что видимый свет с разной длиной волны активизирует зрительные белки немного по-разному, мы видим радугу и различаем цвета.

У УФ-излучения, которое лежит за пределами видимого света, тоже есть своя радуга, то есть оно состоит из волн покороче и подлиннее. Чем короче волна УФ-излучения, тем больше энергии она несет. Именно поэтому лампы, излучающие ультрафиолет с разной длиной волны, обладают разными свойствами.

В отличие от обычной, ультрафиолетовая радуга невидима. Так что цвета, которыми она помечена на схеме, условны

На практике люди используют три типа ультрафиолетовых ламп.

Коротковолновые излучатели. Генерируют ультрафиолетовые волны УФ-С с длиной волны 100—280 нм. Это наиболее фотохимически активные ультрафиолетовые лучи, которые быстрее всего разрушают генетический материал, лишая заразности вирусные частицы и убивая бактерии. На этом свойстве УФ-С-лучей основан принцип действия всех медицинских и бытовых бактерицидных ламп.

УФ-С с длиной волны 100—280 нм почти полностью поглощаются эпидермисом — поверхностным слоем мертвых клеток, так что в глубокие слои кожи эти лучи почти не проникают. Однако если каждый день находиться под такой лампой больше восьми часов, ультрафиолет все равно может повредить генетический материал клеток и спровоцировать рак.

Кроме того, УФ-С могут вызвать ожог глаз, который заживет только через день-два. Поэтому во время обработки помещения ультрафиолетом там не должно быть ни людей, ни животных, ни растений.

Средневолновые излучатели. Генерируют ультрафиолетовые волны УФ-В с длиной волны 280—315 нм. УФ-В-лучи тоже могут уничтожать микробы и вирусы, но делают это медленнее и не так эффективно, как УФ-С-лучи.

Излучатели с УФ-В-лучами могут вызывать искусственный загар, поэтому их устанавливают в соляриях. Но важно помнить, что эти лучи несут много энергии и при этом проникают в кожу глубже, чем УФ-С-лучи, то есть они способны разрушать генетический материал в клетках кожи. Поэтому посещать солярий в принципе не рекомендуется.

Лампы с УФ-В-лучами можно использовать и в медицинских целях. Лечебные ультрафиолетовые лампы применяют для борьбы с кожными клетками, пораженными псориазом, красной волчанкой, атопическим дерматитом, витилиго и грибком. Но если провести под УФ-В-лучами слишком много времени, начнут разрушаться в том числе и здоровые клетки кожи. Поэтому лечебные УФ-В-лампы используют только в больницах, под строгим контролем врача. Бытовых УФ-В-излучателей не бывает.

Длинноволновые излучатели. Генерируют ультрафиолетовые волны УФ-А с длиной волны 315—400 нм. УФ-А-лучи в принципе не способны уничтожить вирусы и примерно в тысячу раз менее эффективны против бактерий и грибков, чем УФ-С-лучи. Для дезинфекции помещений они не подходят.

В медицине эти лампы тоже не применяют. Польза УФ-А-ламп в том, что они позволяют обнаруживать люминофоры — вещества, способные преобразовывать ультрафиолетовое излучение в обычный, видимый невооруженным глазом свет. Люминофоры есть в моче домашних животных, эмали человеческих зубов, краске, которой помечают подлинные банкноты, и в частицах отбеливателя, остающихся на одежде после стирки. Поэтому такие лампы применяют для поиска пятен мочи, проверки подлинности банкнот и для освещения в ночных клубах.

А еще УФ-А-лампы полимеризуют, то есть делают твердыми некоторые виды лаков и красок, поэтому их применяют для сушки ногтей и для изготовления поделок.

Хотя некоторые производители продвигают ультрафиолетовые лампы, генерирующие УФ-А-свет, как бактерицидные, доказательств, что это действительно работает, не существует.

УФ-А-излучение проникает в кожу еще глубже, чем УФ-В-лучи. Считается, что это излучение не повреждает генетический материал в клетках и не провоцирует рак, но способно повредить соединительную ткань в ее глубинах. Это приводит к появлению морщин, пигментных пятен и преждевременному старению кожи. Поэтому ежедневно находиться в помещении, где работает УФ-А-лампа, дольше трех часов подряд не рекомендуется.

Как работают бактерицидные лампы

Все ультрафиолетовые бактерицидные лампы — коротковолновые, то есть генерируют ультрафиолетовые волны УФ-С. Проще всего сконструировать бактерицидную лампу, генерирующую ультрафиолетовое излучение с длиной волны 253,7 нм.

Бактерицидные источники и системы УФ-излучения — журнал «Фотохимия и фотобиология»

Смертоносная для вирусов и микробов длина волны — 265—270 нм. А поскольку длина волны 253,7 нм близка к этим показателям, бытовые и медицинские бактерицидные лампы с такой характеристикой встречаются чаще всего.

Самая популярная конструкция бактерицидных ламп — ртутные лампы низкого давления. По внешнему виду и принципу работы они очень похожи на обычные люминесцентные лампы, которые можно встретить в коридорах офисов и больниц.

Поскольку задача бактерицидной лампы — генерировать ультрафиолетовое излучение, а не видимый свет, на стенках ее колбы люминофора нет. Наоборот, сама колба изготовлена из специального кварцевого стекла, которое хорошо пропускает УФ-С-лучи. Поэтому такие лампы часто называют кварцевыми, а сам процесс облучения помещения — кварцеванием.

Доказана ли эффективность бактерицидных ламп

Способность бактерицидных ламп уничтожать патогены сильно зависит от типа лампы, способа установки и времени воздействия на вирусы и микробы. Поэтому оценивать их нужно по отдельности, с учетом конструкции и цели, с которой их применяют.

Эффективность ламп, излучающих бактерицидный ультрафиолет, в борьбе с инфекциями — отчет комитета Светового инженерного обществаPDF, 684 КБ

Все бактерицидные лампы можно разделить на два больших типа: открытые и закрытые.

Открытый облучатель — ртутная лампа, испускающая ультрафиолетовый свет. Такая лампа способна обеззараживать и поверхности, которых достигают ультрафиолетовые лучи, и воздух в комнате. Чтобы УФ-С-лучи не причинили вреда коже и глазам, на время работы лампы нужно выходить из помещения.

Настольный облучатель открытого типа. Цена: 2800 Р. Источник: «Озон» Облучатель открытого типа, который нужно закреплять на стене или на потолке, как обычную лампу. Цена: 790 Р. Источник: «Озон»

Теоретически одной 30-ваттной бактерицидной лампе с мощностью УФ-С-излучения 11,2 ватта нужно от 15 минут до получаса, чтобы уничтожить вирусы и бактерии на полу, стенах и потолке стандартной однокомнатной квартиры площадью 36 м2. Но на практике сразу возникают две серьезные проблемы.

Первая проблема — УФ-С-лучи не проходят сквозь пыль и не попадают в щели. УФ-С-лучи неглубоко проникают не только в человеческую кожу, но и в любые другие поверхности. Если бактерии, вирусы и грибки находятся даже под тончайшим слоем пыли или в глубине мелких трещин на поверхности деревянных столов или посуды, бактерицидные лампы с ними не справятся.

Лучше всего УФ-С-лампы убивают микробы, попавшие на идеально чистые и ровные поверхности — например, на металлический стол, поднос или на хирургические инструменты. Но если речь идет не об операционной, а об обычной квартире, в которой убираются один-два раза в неделю, то пыль там будет почти наверняка. Это сразу резко снижает пользу от ультрафиолетовой обработки.

Чтобы стерилизатор справился с микробами, телефон придется сначала протереть жидкостью для очистки техники на спиртовой основе или санитайзером. Но санитайзер на основе 60—70-процентного этилового спирта и без того убивает все бактерии и вирусы, кроме вируса гепатита А и полиомиелита. Зачем использовать еще и стерилизатор — непонятно.

Вторая проблема — УФ-С-лучи не работают в тени. Ультрафиолет может расправиться с микробами, только если попадет на них. Даже если закрепить лампу на потолке, в комнате всегда останутся затененные углы, в которые ультрафиолет не дотянется. Кроме того, УФ-С-лучи не проникают за шкафы и под кровати, так что в борьбе с микробами полагаться только на них нельзя.

Именно поэтому персонал больниц не рассчитывает на открытые ультрафиолетовые лампы как на эффективный способ борьбы с вирусами и микробами на стенах и предметах. Ультрафиолет используют только как дополнительный способ дезинфекции вкупе с уборкой с антисептиками.

Руководство по применению бактерицидного ультрафиолетового облучения для дезинфекции воздуха — бюллетень Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздухаPDF, 1,02 МБ

Самая важная роль, которую облучатели открытого типа играют в больницах и офисах, — дезинфекция воздуха. С этой целью бактерицидные лампы устанавливают на потолок и помещают в вытяжки и воздуховоды, через которые в комнату поступает свежий воздух. Такую систему очистки воздуха называют комбинированной.

В этой ситуации бактерицидные лампы на потолке включают на 15—30 минут, когда людей в помещении нет, а лампы в вытяжках и воздуховодах работают круглосуточно, даже когда люди находятся в помещении. При таком режиме обработки воздуха бактерицидные лампы действительно снижают риск заразиться.

Но если ограничиться только настольным или потолочным облучателем и включать его на полчаса в день, пользы от обработки помещения будет мало. При той скорости, с которой воздух перемешивается в обычной городской квартире, для эффективной дезинфекции, скорее всего, не хватит не только получаса, но и целого дня. Это значит, что домашняя бактерицидная лампа открытого типа бесполезна. А если она еще и стоит на столе, от нее может быть вред. Если в комнату войдет человек, который не знает про лампу, она может вызвать ожог глаз.

Закрытый облучатель, или рециркулятор, — лампа, изолированная специальным чехлом, не пропускающим ультрафиолет в комнату. Внутри чехла стоит вентилятор, засасывающий внутрь лампы воздух. Поскольку ультрафиолет не покидает пределы лампы, закрытый облучатель обеззараживает только воздух. Зато пока он работает, в комнате могут находиться люди и домашние животные.

Напольный переносной бактерицидный облучатель для больниц высотой 66 см. Цена: 12 000 Р. Источник: «Русский калибр» Бытовой излучатель размером 30 см. Чем меньше облучатель, тем менее эффективно он работает. Цена: 3999 Р. Источник: «Озон»

Казалось бы, закрытые облучатели должны решить проблему, ведь они могут работать в присутствии людей. Но даже большие переносные закрытые облучатели с мощными встроенными вентиляторами, которые используют в больницах и офисах, пропускают через себя воздух в 6—12 раз медленнее, чем нужно для эффективной дезинфекции. Хотя они уменьшают количество болезнетворных вирусов и бактерий в воздухе, члены комитета Светового инженерного общества считают, что это происходит слишком медленно, чтобы предотвратить передачу инфекции и защитить людей от заражения.

Бытовые облучатели закрытого типа гораздо меньше по размеру, чем больничные, и вентилятор в них более слабый. Значит, воздух они обеззараживают еще медленнее. Рассчитывать, что они окажутся эффективнее больничных облучателей, не приходится.

Чем опасны бактерицидные лампы с озоном

Многие компании-производители хорошо осознают, что их облучатели недостаточно эффективны. Поэтому некоторые из них рекламируют излучатели двойного действия, то есть устройства, которые производят и ультрафиолет, и озон. Но на самом деле способность производить озон скорее недостаток, чем преимущество.

Когда электрический ток проходит через насыщенный парами ртути аргон, в трубке возникает в основном ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нм. При этом появляется некоторое количество излучения с длиной волны 185 нм.

Коротковолновое излучение реагирует с кислородом из воздуха, поэтому образуется озон, газ, состоящий из трех атомов кислорода. Его присутствие в воздухе легко обнаружить по характерному запаху, возникающему сразу после грозы.

Что такое озон — бюллетень Агентства США по охране окружающей среды

Озон очень легко реагирует с молекулами, из которых состоят бактерии и вирусы, поэтому теоретически способен обеззараживать воздух. Но работает он только при очень высоких концентрациях.

После грозы концентрация озона в воздухе составляет 0,02 части на миллион молекул воздуха, или 0,02 млн-1. Это безопасно для здоровья людей и безвредно для вирусов и бактерий.

Безопасное и эффективное использование озона в качестве дезинфицирующего средства для воздуха и поверхностей — журнал «Газы»PDF, 443 КБ

Чтобы газ гарантированно уничтожил патогены, его концентрация должна быть значительно выше. Какой именно, зависит от того, сколько времени предполагается потратить на обработку помещения. При концентрации газа в воздухе 10—20 млн-1 озон убивает вирусы и бактерии за десять минут. А при концентрации 0,6 млн-1 — за два часа.

Проблема в том, что когда концентрация озона в воздухе превышает 0,02 млн-1, газ начинает раздражать горло и провоцировать кашель. У некоторых рабочих заводов, постоянно дышащих озонированным воздухом, из-за постоянного воздействия озона даже развивается астма.

Это значит, что озон в составе излучателя не только бесполезен, но и вреден для здоровья. Во время работы озонового излучателя в комнате находиться нельзя — причем все равно, какого типа этот излучатель, открытого или закрытого. А после того как он отработает, помещение придется проветривать.

Озоновый облучатель закрытого типа. Цена: 8950 Р. Источник: «Озон» Озоновый облучатель открытого типа. Цена: 999 Р. Источник: «Озон»

Нужна ли бактерицидная лампа дома

У домашних бактерицидных ламп открытого типа есть три серьезных недостатка, которые заметно перевешивают их потенциальные достоинства:

  1. УФ-С-лучи вредны для глаз. Если человек забудет, что в комнате находится включенный излучатель, и посмотрит на него, пока он работает, есть серьезный риск получить ожог роговицы. Если на лампу случайно посмотрит кот, пес или морская свинка, они тоже повредят глаза.
  2. УФ-С-лучи вредны для растений. Поэтому перед обработкой помещения всю домашнюю зелень обязательно нужно переносить в другую комнату, а это неудобно.
  3. УФ-С-лучи повреждают краску и пластик. Если включать бытовой бактерицидный облучатель в комнате каждый день, вскоре придется обновлять ремонт.

В пустом и покрытом кафелем помещении медицинского кабинета открытый облучатель — полезная вещь. Дома — не очень.

При этом бактерицидные лампы закрытого типа, если они не выделяют озон, безопасны для здоровья. Некоторые организации, например комитет Светового инженерного общества, советуют приобрести такой излучатель как минимум на время пандемии коронавирусной болезни. Хотя вероятность, что они предотвратят заражение, мала, такие облучатели все-таки способны уничтожить как минимум некоторое количество вирусов и бактерий.

Инженеры скрестили вакуумные лампы с транзисторами: Наука и техника: Lenta.ru

Инженеры создали миниатюрные электронные радиолампы, сочетающие свойства вакуумных ламп и кремниевых транзисторов. Планируется, что они смогут стать основой быстрых и устойчивых к радиации вычислительных устройств. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters, ее краткое содержание приводит ScienceNow.

Для создания миниатюрных электронных ламп инженеры использовали традиционную технику производства транзисторов – фотолитографию. С ее помощью в кремнии создавали миниатюрные полости, на дне которых располагались эмиттер (катод, излучающий электроны) и коллектор (анод, собирающий электроны). Расстояние между ними составляло всего 150 нанометров. Сверху находилась база, управляющая током между эмиттером и коллектором. В классической лампе ей соответствует сетка.

Прибор работал в точности как классическая электронная лампа: при создании напряжения между катодом и анодом электроны устремлялись от первого ко второму с эффективностью, которая зависела от управляющего напряжения на базе. Напряжение между катодом и анодом, после которого начиналась эмиссия электронов, составляло около 10 вольт, что существенно больше, чем в обычных транзисторах. По словам экспертов, это пока является самым главным недостатком устройства.

По словам создателей, миниатюрная лампа смогла работать при частотах в 0,46 терагерц, что в 10 раз больше, чем максимальная частота лучших кремниевых транзисторов. Характерно, что для ее работы не потребовалось создавать в полости вакуум – лампа была настолько мала, что это делало крайне низкой вероятность встречи электрона с молекулой газа на пути между катодом и анодом.

Целью создания миниатюрных ламп является стремление инженеров обойти врожденные недостатки кремниевых транзисторов. Во-первых, они не могут работать на таких высоких частотах, на которых работают лампы. Это связано с тем, что подвижность электронов в кремнии ниже, чем в вакууме. Во-вторых, транзисторы менее устойчивы к радиации и ионизирующему излучению.

Если инженерам удастся создать эффективные и небольшие вычислительные устройства на основе ламп, то они окажутся полезны для астронавтов и военных, имеющих дело с радиацией. Кроме того, они могут стать компонентами приборов, работающих в терагерцовом диапазоне.

Электронная лампа, радиолампа. Физика и схемотехника

Усилитель мощности должен обеспечивать повышение мощности поступающего на его вход сигнала с фиксированным коэффициентом усиления и передачу его с требуемой полезной мощностью в нагрузку, например, в громкоговорители. При этом в широком диапазоне изменения нагрузки усилитель не должен вносить (сверх допустимого техническими требованиями и стандартами) помех и искажений, таких как фон, шумы, паразитные автоколебания (осцилляции), линейные и нелинейные искажения усиливаемого аудиосигнала. Дополнительно к этому усилитель мощности должен быть нечувствительным к таким нарушениям режима своей работы, как короткое замыкание или холостой ход (обрыв) нагрузки. Ниже будет показано, что выполнение этих требований является далеко непростой задачей и для ее достижения требуется как тщательность конструкторской проработки, так и точность ее воплощения на практике.

Определяющим звеном всего усилителя является его выходной (оконечный) каскад. Применяемые в нем решения зачастую задают топологию всех остальных цепей усилителя, поэтому анализ усилителя начнется с выходного каскада.

Промышленные приемо-усилительные электронные лампы, предназначенные для работы в диапазоне звуковых частот, являются приборами с высоким импедансом (высокими значениями входного и выходного сопротивления), при этом амплитуда выходного напряжения усилительных каскадов может составлять несколько сотен вольт, но значение тока не будет превышать несколько десятков миллиампер. Однако применяемый в качестве нагрузки громкоговоритель, имеющий, как правило, номинальное значение входного сопротивления порядка 4—8 Ом, требует напряжения питания в несколько десятков вольт, но значения токов при этом достигают нескольких ампер. Таким образом, необходимо согласование выходного каскада лампового усилителя с громкоговорителями, как по сопротивлению, так и по току и напряжению. В противном случае, возможен выход из строя как громкоговорителей, так и ламп. Очевидным решением данной проблемы является применение выходного трансформатора, согласующего нагрузку в виде громкоговорителя с выходными характеристиками электронной лампы или совокупности ламп выходного каскада (в случае, когда каскад образован не одной а несколькими лампами).

Необходимость применения выходного трансформатора является отправным моментом при решении проблемы разработки лампового выходного каскада. Ранее уже указывалось, что характеристики трансформаторов слишком далеки от идеальных и, в итоге, качество или эффективность работы лампового усилителя во многом определяется качеством его далеко не идеального выходного трансформатора. Все же, вопреки данному факту выходной каскад с трансформаторной связью оказался превосходным инженерным решением и используется в большинстве ламповых усилителей, за исключением ряда специфических (см. далее раздел: Разработка бестрансформаторных выходных каскадов).

Электронные лампы, разработанные специально для работы в каскадах усиления мощности звуковой частоты, обладают оптимизированными параметрами, которые приводятся в технических паспортах производителей. Разработка выходного лампового каскада, если исходить лишь из самых общих и основополагающих принципов подобна попыткам заново изобрести велосипед, поэтому обзор используемых на практике промышленных вариантов представляет несомненную пользу. В силу этого оказывается весьма полезным краткий анализ наиболее часто используемых в настоящее время топологических схем.

Типовой выходной каскад усиления мощности с трансформаторной связью с нагрузкой представляет собой хорошо известный триодный усилитель, в котором использована схема включения лампы с общим катодом, а смещение задается на катоде резистором автосмещения (рис. 7.1).

При анализе усилителя напряжения уже использовался метод нагрузочной (динамической) прямой для выбора значения анодной нагрузки, причем внимание обращалось на оптимизацию параметров с точки зрения получения линейной характеристики, а не по значению размаха амплитуды анодного напряжения. В рассматриваемом же случае необходимо оптимизировать значение выходной мощности (см. рис. 7.2). В приводимом ниже примере использован двойной триод Е182СС, который также может быть использован в усилителе для головных телефонов. Естественно было бы задать рабочую точку пересечением линий максимального значения неизменного анодного напряжения (Va= 300 В) и предельно допустимой мощности рассеяния на аноде а = 4,5 Вт). На практике лучше не допускать достижения предельных параметров, в том числе предельного значения рассеиваемой мощности, а обеспечивать некоторый запас по этим параметрам для обеспечения надежной работы ламп. Однако, оконечные каскады усиления, работающие с большими размахами выходного напряжения, зачастую допускают некоторое форсирование ламп по мощности (см. ниже). Вернемся к динамической характеристике. Поскольку пересечение последней с одной из приведенных статических характеристик достигается при значении Va= 295 В, то, из соображений удобства построений, рабочая точка была несколько смещена. Из условия максимальной выходной мощности оптимальное значение нагрузки триода RL равно удвоенному значению ra. В рассматриваемом примере raсоставляет 3,57 кОм. Таким образом, сопротивление нагрузки RL = 2 × ra = 7,14 кОм.

Значение напряжения между сеткой и катодом Vgk = — 1 В, является предельным максимальным значением относительно точки смещения Vgk = —13 В по критерию отсутствия тока управляющей сетки. Следовательно, предельное минимальное значение этого напряжения для симметричного значения входного напряжения Vgkсоставит —25 В. Эти значения позволяют графически оценить размах амплитудных значений выходного напряжения: (430—85) В = 345 В. Пересчет в среднеквадратическое или действующее (эффективное) значение дает величину напряжения 122 В, которое будет соответствовать значению мощности 2,1 Вт, рассеиваемой в нагрузке. При условии, что мощность, рассеиваемая в лампе, равна 4,5 Вт, энергетическая эффективность, или КПД каскада, по анодной цепи составит 32%.

Можно сделать несколько принципиальных замечаний относительно работы данного каскада:

• как видно из рис. 7.2, динамическая нагрузочная линия заходит в область, в которой Ра > 4,5 Вт, то есть несколько превышается предельно допустимое значение рассеиваемой на аноде тепловой мощности. Но, поскольку каскад работает с большим размахом выходного переменного напряжения, данное условие не является критичным. Это объясняется тем, что хотя за один полупериод усиливаемого колебания рассеиваемая мощность на аноде превышает допустимые 4,5 ватта, то во второй полупериод она будет значительно меньше, а тепловая инерционность анода приведет к усреднению выделяемой мощности около значения, меньшего 4,5 ватта. Таким образом, если средняя тепловая мощность за период реального сигнала не превышает предельного значения, кратковременные ее превышения не приведут к разрушению лампы. Таким образом, лампы (в отличие от транзисторов, не выдерживающих даже кратковременные перегрузки) допускают форсирование по мощности;

• рабочая точка электронной лампы задана (в рассматриваемом примере) при значении анодного напряжения 300 В. В случае идеального трансформатора в первичной обмотке трансформатора не должно быть падения напряжения на постоянном токе и, следовательно, высокое напряжение на аноде лампы должно составлять 300 В, отдаваемые источником питания. Однако оказывается возможным поднять значение анодного напряжения до примерно 430 В, что значительно превышает значение напряжения питания. Это становится возможным благодаря тому, что трансформатор запасает энергию магнитного потока в своем сердечнике, вызывая ЭДС самоиндукции. Теоретически для идеальной электронной лампы допустимый размах амплитуд Vaможет составлять от нуля вольт до удвоенного значения высокого напряжения, что является очень привлекательной чертой для их применения в усилителях мощности;

Как работает радио | HowStuffWorks

Допустим, вы пытаетесь построить радиомачту для радиостанции 680 AM. Он передает синусоидальную волну с частотой 680 000 герц. За один цикл синусоидальной волны передатчик будет перемещать электроны в антенне в одном направлении, переключать и возвращать их обратно, переключать и выталкивать их, переключать и снова перемещать обратно. Другими словами, электроны будут менять направление четыре раза в течение одного цикла синусоиды. Если преобразователь работает на частоте 680 000 герц, это означает, что каждый цикл завершается за (1/680 000) 0.00000147 секунд. Одна четверть этого составляет 0,0000003675 секунд. Со скоростью света электроны могут пройти 0,0684 мили (0,11 км) за 0,0000003675 секунды. Это означает, что оптимальный размер антенны для передатчика на частоте 680 000 Гц составляет около 361 фута (110 метров). Поэтому AM-радиостанциям нужны очень высокие башни. С другой стороны, для сотового телефона, работающего на частоте 900 000 000 (900 МГц), оптимальный размер антенны составляет около 8,3 см или 3 дюйма. Вот почему сотовые телефоны могут иметь такие короткие антенны.

Вы могли заметить, что длина AM-антенны в вашем автомобиле не 300 футов, а всего пару футов.Если бы вы сделали антенну длиннее, прием был бы лучше, но AM-станции настолько сильны в городах, что на самом деле не имеет значения, является ли ваша антенна оптимальной длины.

Вы можете задаться вопросом, почему, когда радиопередатчик что-то передает, радиоволны стремятся распространяться в пространстве от антенны со скоростью света. Почему радиоволны могут распространяться на миллионы миль? Почему антенна просто не имеет магнитного поля вокруг себя, близко к антенне, как вы видите с проводом, присоединенным к батарее? Один простой способ представить это таков: когда ток входит в антенну, он действительно создает магнитное поле вокруг антенны.Мы также видели, что магнитное поле создаст электрическое поле (напряжение и ток) в другом проводе, расположенном рядом с передатчиком. Оказывается, в космосе магнитное поле, создаваемое антенной, индуцирует в пространстве электрическое поле. Это электрическое поле, в свою очередь, индуцирует в пространстве другое магнитное поле, которое индуцирует другое электрическое поле, которое индуцирует другое магнитное поле, и так далее. Эти электрические и магнитные поля (электромагнитные поля) индуцируют друг друга в пространстве со скоростью света, распространяясь наружу от антенны.

Первоначально опубликовано: 7 декабря 2000 г.

Как работает радио | HowStuffWorks

Допустим, вы пытаетесь построить радиомачту для радиостанции 680 AM. Он передает синусоидальную волну с частотой 680 000 герц. За один цикл синусоидальной волны передатчик будет перемещать электроны в антенне в одном направлении, переключать и возвращать их обратно, переключать и выталкивать их, переключать и снова перемещать обратно. Другими словами, электроны будут менять направление четыре раза в течение одного цикла синусоиды.Если преобразователь работает на частоте 680 000 герц, это означает, что каждый цикл завершается за (1/680 000) 0,00000147 секунды. Одна четверть этого составляет 0,0000003675 секунд. Со скоростью света электроны могут пройти 0,0684 мили (0,11 км) за 0,0000003675 секунды. Это означает, что оптимальный размер антенны для передатчика на частоте 680 000 Гц составляет около 361 фута (110 метров). Поэтому AM-радиостанциям нужны очень высокие башни. С другой стороны, для сотового телефона, работающего на частоте 900 000 000 (900 МГц), оптимальный размер антенны составляет около 8. 3 см или 3 дюйма. Вот почему сотовые телефоны могут иметь такие короткие антенны.

Вы могли заметить, что длина AM-антенны в вашем автомобиле не 300 футов, а всего пару футов. Если бы вы сделали антенну длиннее, прием был бы лучше, но AM-станции настолько сильны в городах, что на самом деле не имеет значения, является ли ваша антенна оптимальной длины.

Вы можете задаться вопросом, почему, когда радиопередатчик что-то передает, радиоволны стремятся распространяться в пространстве от антенны со скоростью света.Почему радиоволны могут распространяться на миллионы миль? Почему антенна просто не имеет магнитного поля вокруг себя, близко к антенне, как вы видите с проводом, присоединенным к батарее? Один простой способ представить это таков: когда ток входит в антенну, он действительно создает магнитное поле вокруг антенны. Мы также видели, что магнитное поле создаст электрическое поле (напряжение и ток) в другом проводе, расположенном рядом с передатчиком. Оказывается, в космосе магнитное поле, создаваемое антенной, индуцирует в пространстве электрическое поле. Это электрическое поле, в свою очередь, индуцирует в пространстве другое магнитное поле, которое индуцирует другое электрическое поле, которое индуцирует другое магнитное поле, и так далее. Эти электрические и магнитные поля (электромагнитные поля) индуцируют друг друга в пространстве со скоростью света, распространяясь наружу от антенны.

Первоначально опубликовано: 7 декабря 2000 г.

Как работает радио | HowStuffWorks

Допустим, вы пытаетесь построить радиомачту для радиостанции 680 AM. Он передает синусоидальную волну с частотой 680 000 герц.За один цикл синусоидальной волны передатчик будет перемещать электроны в антенне в одном направлении, переключать и возвращать их обратно, переключать и выталкивать их, переключать и снова перемещать обратно. Другими словами, электроны будут менять направление четыре раза в течение одного цикла синусоиды. Если преобразователь работает на частоте 680 000 герц, это означает, что каждый цикл завершается за (1/680 000) 0,00000147 секунды. Одна четверть этого составляет 0,0000003675 секунд. Со скоростью света электроны могут двигаться 0.0684 мили (0,11 км) за 0,0000003675 секунды. Это означает, что оптимальный размер антенны для передатчика на частоте 680 000 Гц составляет около 361 фута (110 метров). Поэтому AM-радиостанциям нужны очень высокие башни. С другой стороны, для сотового телефона, работающего на частоте 900 000 000 (900 МГц), оптимальный размер антенны составляет около 8,3 см или 3 дюйма. Вот почему сотовые телефоны могут иметь такие короткие антенны.

Вы могли заметить, что длина AM-антенны в вашем автомобиле не 300 футов, а всего пару футов.Если бы вы сделали антенну длиннее, прием был бы лучше, но AM-станции настолько сильны в городах, что на самом деле не имеет значения, является ли ваша антенна оптимальной длины.

Вы можете задаться вопросом, почему, когда радиопередатчик что-то передает, радиоволны стремятся распространяться в пространстве от антенны со скоростью света. Почему радиоволны могут распространяться на миллионы миль? Почему антенна просто не имеет магнитного поля вокруг себя, близко к антенне, как вы видите с проводом, присоединенным к батарее? Один простой способ представить это таков: когда ток входит в антенну, он действительно создает магнитное поле вокруг антенны. Мы также видели, что магнитное поле создаст электрическое поле (напряжение и ток) в другом проводе, расположенном рядом с передатчиком. Оказывается, в космосе магнитное поле, создаваемое антенной, индуцирует в пространстве электрическое поле. Это электрическое поле, в свою очередь, индуцирует в пространстве другое магнитное поле, которое индуцирует другое электрическое поле, которое индуцирует другое магнитное поле, и так далее. Эти электрические и магнитные поля (электромагнитные поля) индуцируют друг друга в пространстве со скоростью света, распространяясь наружу от антенны.

Первоначально опубликовано: 7 декабря 2000 г.

Fermilab | Наука | Пытливые умы

Вопросы по физике, которые люди задают Fermilab


Почему радиоволны могут проходить сквозь стену, а свет — нет?

Здравствуйте,
Меня зовут Майк П., и это мой вопрос.

Если радиоволны и световые волны являются свойствами электромагнитного спектра, то почему радиоволны могут проходить сквозь стены, а свет — нет?

Спасибо


Привет Майк П. ,

ЧАСТЬ 1.

Позвольте мне сначала убедиться, что терминология, которую мы используем, верна.

Слова «электромагнитный спектр» используются для обозначения группы волн. Не любые волны (не акустические, не механические), а электромагнитные волны. Эти волны имеют то ОБЩЕЕ, что они порождены электрическими или магнитными процессами. Но они также ОТЛИЧАЮТСЯ тем, что называется ДЛИНОЙ ВОЛНЫ. (Проще говоря, их размер.)

Проверьте наши страницы света на следующей веб-странице

http://www.fnal.gov/pub/inquiring/more/light/index.html

(В качестве аналогии подумайте о «старшем классе». Это имя для группы детей, которые ходят в одну школу и примерно одного возраста. Однако все они разные. Различаются по весу.) РАДИОволны и СВЕТОВЫЕ волны являются ЧАСТЬЮ “ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПЕКТРА”, точно так же, как говорят ДЖУДИ и ДЖОН, являются ЧАСТЬЮ “СТАРШЕГО КЛАССА”.

Есть аналогия?

Здорово!

ЧАСТЬ 2.

Хорошо, теперь давайте рассмотрим ваш вопрос. Я решил дать вам два ответа. Один интуитивный и не очень точный, но все же демонстрирующий идею, а второй, более точный и научный.

ЧАСТЬ 2А.

В первом ответе снова используется аналогия:

радиоволны, соответствующие мальчику
световые волны, соответствующие комару
стена, соответствующая дождю

Ответ на ваш вопрос скрыт в сравнении размеров вышеперечисленных объектов.

Мальчик может легко бегать, когда идет дождь. Верно? Но комар никогда не будет летать, когда идет дождь. Почему? Потому что размер комара примерно равен размеру дождевой капли.

Если комар попадал под дождь, первые несколько капель сбивали комара в грязь. С другой стороны, поскольку размер мальчика намного больше размера капли дождя, мальчику легко бегать по улице, даже если идет дождь.

Теперь я покажу вам, как использовать приведенный выше пример в случае волн и стены.Что вы сравниваете в этом случае?

Вы сравниваете размер волн и типичный размер атомов в стене.

Размер волн характеризуется их длиной волны.

Говорю вам, радиоволны — это огромные волны, их длина намного больше, чем размер атомов в стене. Согласно приведенной выше аналогии, именно поэтому они легко проходят сквозь стену. (Как мальчик под дождем.)

С другой стороны, световые волны — это очень-очень маленькие волны, их размер (длина волны) сравним с размером атомов в стенке.И именно поэтому они не могут пройти сквозь стену. (Как комар не может летать, когда идет дождь.)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ1: Радиоволны и световые волны являются частью электромагнитного спектра, но они очень разные. Радиоволны намного больше, чем световые волны (с точки зрения их длины волны). Радиоволны больше, чем размер атомов в стене, поэтому они проходят, а свет — это маленькая волна и не может пройти сквозь стену.

Имеет ли это смысл для вас?

Хорошо!

ЧАСТЬ 2Б.

Прежде чем я дам вам более точный ответ, давайте рассмотрим то, что вы сказали. Вы утверждаете:

«Радиоволны проходят сквозь стену, а свет — нет».

НУ, ЭТО НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО ВЕРНО ВСЕ ВРЕМЯ!!!

Если стена сделана из стекла, СВЕТ ПРОЙДЕТ через нее.

С другой стороны, если стена сделана из железа, радиоволны через стену НЕ ПРОЙДУТ!!! появляется

Вау, все начинает усложняться, верно?

ЧАСТЬ 2С.

Это приводит нас к более точному ответу на ваш вопрос, чем тот, который я дал вам выше в ЧАСТИ 2А. Настоящий ключ спрятан в СТРУКТУРЕ СТЕНЫ. Имеет значение, из чего сделана стена, какие атомы и молекулы входят в ее состав. Также очень важно, КАК эти атомы в стенке плотно прижаты друг к другу.

Как известно, каждый атом имеет электронную оболочку. Эти электроны взаимодействуют друг с другом, а также взаимодействуют с внешним миром.Свойства этих электронов диктуют, будет ли проходить входящая электромагнитная волна определенного типа или нет.

Некоторые материалы имеют такое электронное строение, что они прозрачны для света, но не для ультрафиолета (например, стекло, за окном никогда не обгоришь на солнце). Но вы можете спокойно слушать радио в своей комнате. Стекло прозрачно для радиоволн.

Некоторые другие материалы имеют другую электронную структуру своих атомов, поэтому они не прозрачны для света, но прозрачны для радиоволн.Скажем, кирпичная стена.

Также, как я уже сказал, можно найти материалы (проводники, такие как золото, железо, серебро), которые не прозрачны ни для радиоволн, ни для света.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ2: Атомная структура, особенно свойства электронных оболочек атомов в стенке, определяют, будет ли эта конкретная стенка прозрачной или нет для определенного типа электромагнитной волны.

Надеюсь, мой ответ удовлетворил ваше любопытство. Пожалуйста, продолжайте удивляться и задавать вопросы.Так вы узнаете больше всего о нашем мире.

Арнольд Помпос
аспирант Фермилаб

Вернуться на главную страницу Вопросы о физике

Блок радиоволн — Scientific American

Ключевые понятия
Физика
Радиоволны
Электричество
Электромагнетизм
Беспроводная связь

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, как радио может принимать музыкальные и новостные передачи по воздуху? Радиоприемники, а также радиоуправляемые автомобили и сотовые телефоны получают информацию с помощью невидимых волн. Некоторые из этих волн называются радиоволнами.

Радиоволны — это тип электромагнитного излучения, разновидность энергии, которая также включает видимый свет. Радиоволны не вредны, но на самом деле чрезвычайно полезны для связи на больших расстояниях. Чтобы послать информацию с помощью радиоволн, передающая антенна посылает радиоволну на определенной частоте (которая может сказать нам размер волны), и она улавливается приемной антенной. Некоторые материалы могут блокировать или мешать радиоволнам.Вы когда-нибудь замечали, что теряете прием автомобильного радио или мобильного телефона, когда въезжаете в туннель или подземный гараж? Какие материалы блокируют радиоволны, а какие пропускают волны?

Фон
Передающая антенна или передатчик генерирует и посылает радиоволны благодаря определенному электрическому току. Это возможно, потому что внутри передатчиков находятся провода, которые позволяют проходить через них отрицательно заряженным частицам, называемым электронами, что создает электрический ток. Когда ток течет по проводу, он создает электромагнитное поле вокруг провода. Это электромагнитное поле излучается антенной во всех направлениях, создавая невидимые радиоволны.

Когда электромагнитные радиоволны попадают на приемную антенну или приемник, например радиоприемник, внутри провода в приемнике возникает ток. (Процесс, обратный тому, что произошло в передатчике, когда ток в первую очередь генерировал электромагнитное поле.) Затем приемник преобразует ток обратно в передаваемую информацию, что в случае с радио позволяет вам слушать музыку или другие передачи.Некоторые материалы могут блокировать радиоволны, генерируемые передатчиком, что можно проверить, посмотрев, может ли приемник обрабатывать и реагировать на информацию, отправленную передатчиком.

Материалы
•    Радиоуправляемая машина и соответствующий пульт дистанционного управления (оба с рабочими батареями)
•    Хлопок (например, предмет одежды из хлопка)
•    Алюминиевая фольга
•    Пластиковая пленка
•    Вощеная бумага
•    Резиновая перчатка
•    Гладкое, широкое открытое пространство для тест-драйва вашего радиоуправляемого автомобиля

Подготовка
•    Сначала проверьте автомобиль на радиоуправлении и его пульт дистанционного управления, чтобы убедиться, что в них установлены новые батареи. Убедитесь, что автомобиль хорошо едет по открытому пространству, которое вы будете использовать.
•    Убедитесь, что у вас достаточно каждого материала, который вы хотите протестировать (хлопок, алюминиевая фольга, полиэтиленовая пленка, вощеная бумага и резиновая перчатка), чтобы полностью покрыть пульт дистанционного управления радиоуправляемой машинкой. Каждое покрытие должно быть достаточно свободным, чтобы через него можно было управлять кнопками пульта дистанционного управления.

Процедура
•    Оберните пульт дистанционного управления хлопком. Убедитесь, что пульт дистанционного управления полностью и надежно закрыт, так что в крышке нет отверстий или отверстий, и что он закрыт достаточно свободно, чтобы вы могли управлять элементами управления.
•    Попробуйте управлять радиоуправляемой машиной с помощью пульта дистанционного управления, покрытого ватой. Работает? Машина вообще едет?
•    Удалите тестируемый материал с пульта дистанционного управления. Проверьте, чтобы убедиться, что автомобиль все еще работает, когда он не покрыт каким-либо материалом.
•    Повторите этот процесс, используя каждый материал отдельно. Для каких материалов машина еще работает, а для каких материалов машина не работает? Как вы думаете, почему это так?
•     Дополнительно: Блокируются ли беспроводные сигналы, передаваемые другими устройствами, теми же материалами, которые, как вы обнаружили, могут блокировать сигналы от пульта дистанционного управления в этом упражнении? Вы можете повторить это действие еще раз, но уже с помощью других устройств дистанционного управления, таких как телевизор или стереосистема. Как реагируют различные беспроводные устройства? Как вы думаете, они используют одинаковые или разные типы волн?
•     Дополнительно: Вам нужно полностью закрыть радиоуправляемый автомобильный пульт, чтобы заблокировать его сигнал? Используя материалы, которые вы нашли, чтобы заблокировать сигналы от пульта дистанционного управления к радиоуправляемой машине, полностью накройте пульт дистанционного управления, как вы изначально делали в этом упражнении, а затем медленно снимите покрытие с пульта дистанционного управления, пытаясь управлять им. машина. Сколько укрытий нужно, чтобы заблокировать сигнал? Какие части пульта дистанционного управления важнее закрыть, чтобы заблокировать сигнал?

Наблюдения и результаты
Помешало ли закрывание пульта радиоуправляемой машины алюминиевой фольгой работать радиоуправляемой машине? Остановил ли автомобиль какой-либо из других испытанных материалов?

Когда вы управляете автомобилем с помощью пульта дистанционного управления, пульт дистанционного управления излучает радиоволны на определенных частотах, которые может принимать автомобиль.Пульт дистанционного управления действует как передатчик, а автомобиль — как приемник. Затем, когда автомобиль принимает радиоволны, которые являются электромагнитными волнами, волны генерируют ток в проводе в автомобиле, и это сообщает машине, в каком направлении двигаться. В зависимости от толщины и состава материала он может блокировать— или мешать радиоволнам. Тонкая полиэтиленовая пленка, вощеная бумага, хлопок и резина вряд ли будут мешать радиоволнам. Однако алюминиевая фольга и другие электропроводящие металлы, такие как медь, могут отражать и поглощать радиоволны и, следовательно, мешать их передаче.Размещение передатчика или приемника в полностью закрытом контейнере из металла с высокой проводимостью, как это было сделано в этом упражнении, является наиболее эффективным способом создания помех радиоволнам.

Еще для изучения
«Радиоволны находят воду в стенах» из Scientific American
Научная одиссея: радиопередача из PBS Online
Блокировка радиоволн от Ньютона: спросите ученого
Что такое электромагнитные поля? от Всемирной организации здравоохранения
Блокаторы волн от Science Buddies

Это мероприятие было проведено совместно с Science Buddies

Радиоволны и электромагнитный спектр

Есть некоторая наука, которую вы можете увидеть в действии.Например, химические изменения и реакции. Но как быть с тем, что не видно человеческому глазу? А как насчет таких наук, как клетки и радиоволны. В сегодняшнем блоге мы будем исследовать науку, лежащую в основе современных коммуникационных технологий. Кроме того, дайте краткое изложение остального электромагнитного спектра.

Что такое радиоволны?

Радиоволны представляют собой тип электромагнитного излучения с самыми длинными длинами волн в спектре. В вакууме они движутся со скоростью света.Между тем в атмосфере Земли они движутся с близкой, но несколько меньшей скоростью. Звук, который слышен, — это энергия.

Итак, как это происходит? Что ж, радиоволны генерируются заряженными частицами, подвергающимися ускорению, такими как электрические токи. Молнии и астрономические объекты излучают естественные длины волн. Кроме того, они являются частью излучения, испускаемого всеми теплыми объектами. Следует отметить, что эти волны не могут быть услышаны человеческим ухом или созданы акустически.

Вместо этого передатчики искусственно генерируют радиоволны. Затем с помощью антенн радиоприемники улавливают длины волн. Мы можем найти это в:

  • фиксированная и подвижная радиосвязь
  • радиовещание
  • радиолокационные и радионавигационные системы
  • спутники связи
  • беспроводные компьютерные сети

Более того, разные частоты радиоволн (разные длины волн) имеют разные характеристики распространения в атмосфере Земли.Например, длинные волны огибают препятствия, такие как горы, и следуют за земными волнами. Тем временем более короткие волны отражаются от верхних слоев атмосферы Земли и возвращаются на землю за горизонт в виде небесных волн. Из-за этой разницы, а также из-за того, что более короткие волны распространяются по линии прямой видимости, расстояния этих частот ограничены визуальным горизонтом.

Открытие

Джеймс Клерк Максвелл впервые предсказал радиоволны с помощью математической работы в 1867 году. Теперь называемое уравнением Максвелла, он предположил, что пара электрического и магнитного полей может распространяться в пространстве как «электромагнитные волны». Более того, он предположил, что свет состоит из этих волн с очень короткой длиной волны.

В 1887 году Генрих Герц продемонстрировал реальность предсказания Максвелла. Он показал, что радиоволны обладают такими же волновыми свойствами света, как:

  • стоячие волны
  • преломление
  • дифракция
  • поляризация

Позднее, в 1894 году, Гульельмо разработал первые практические радиопередатчики и приемники. Это сообщение начало коммерческое использование около 1900 года.

Электромагнитный спектр

Радиоволны существуют в так называемом электромагнитном спектре. Это диапазон частот электромагнитного излучения и соответствующих им длин волн и энергий фотонов. Давайте посмотрим на него от тех, у кого самые длинные волны, до самых коротких.

  • Радиоволны. Эти длины волн самые длинные и, как мы обнаружили, используются для целей связи.
  • Микроволновые печи. Короткая длина волны радиоволн, эти частоты могут проникать в материалы и накапливать свою энергию под поверхностью. Таким образом, почему мы используем их, чтобы разогреть нашу еду.
  • Инфракрасное излучение. Есть три части. Дальний инфракрасный диапазон, близкий к микроволнам. Средний инфракрасный диапазон, который излучает кожа человека при нормальной температуре тела. Ближний инфракрасный диапазон, который обнаруживается фотопленкой определенного типа.
  • Видимый свет. Часть спектра, к которой человеческий глаз наиболее чувствителен и поэтому может видеть.
  • Ультрафиолетовое излучение. Солнечные ожоги являются примером разрушительного воздействия УФ-излучения на клетки кожи.
  • Рентген. Они используются, чтобы видеть глубокие объекты толщиной менее нескольких метров воды.
  • Гамма-лучи. Они помогают стерилизовать пищу и семена и иногда используются в лучевой терапии рака.

Хотите узнать больше об окружающем вас мире? Присоединяйтесь к Maker Club — запуск 23 августа!

Об авторе

Лидия Б.

Лидия Б. — координатор по маркетингу и тренер музыкального клуба Gooroo Clubs. Не позволяйте занятиям после школы быть запоздалой мыслью – присоединяйтесь к онлайн-платформе Gooroo, ориентированной на практическое обучение на основе проектов!


Молекулярные выражения: физика света и цвета


Интерактивные учебные пособия
Настройка радиоприемника

Конденсаторы переменной емкости применяются совместно с катушками индуктивности в схемах настройки радиоприемников, телевизоров и ряда других устройств, которые должны изолировать электромагнитное излучение выбранных частот в радиоволновой области.В этом интерактивном учебном пособии показано, как переменный конденсатор соединяется с простой схемой антенного трансформатора для настройки радиочастотного спектра.

Учебник инициализируется с переменным конденсатором, установленным на значение 50 пикофарад, что позволяет тюнеру принимать радиочастоты 107,0 мегагерц. Для работы с учебным пособием используйте курсор мыши для перемещения ползунка Capacitance вправо в диапазоне от 50 до 450 пикофарад, что соответствует диапазону радиочастот от 87 до 107 мегагерц (диапазон FM ).При перемещении ползунка пластины переменного конденсатора вращаются, имитируя увеличение или уменьшение перекрытия, а синусоида на виртуальном осциллографе изменяет длину волны.

Передаваемые радиоволны создают индуцированный ток, который течет в антенне через первичную катушку индуктивности трансформатора непосредственно на землю (отрицательный полюс). Вторичный ток в противоположном направлении одновременно индуцируется во вторичной катушке индуктора трансформатора, направляя поток электронов на конденсатор.Индуцированный ток, протекающий во вторичной обмотке и в конденсаторе, вызывает противодействующие электродвижущие силы, называемые реактивным сопротивлением . Переменный конденсатор используется для выравнивания индуктивного и емкостного сопротивлений.

Состояние, при котором реактивные сопротивления уравниваются, называется резонансом, а конкретная частота, выделяемая уравновешенным реактивным сопротивлением, называется резонансной частотой. Поэтому радиосхема в учебнике настраивается путем регулировки емкости переменного конденсатора для выравнивания индуктивного и емкостного сопротивлений на нужную резонансную частоту, или другими словами, для настройки на нужную радиочастоту.

Обширная радиочастотная часть электромагнитного спектра включает длины волн от 30 сантиметров до тысяч километров. Излучение в этом диапазоне содержит очень мало энергии, а верхний предел частоты (около 1 гигагерца) приходится на конец полосы, где ограничено радио- и телевещание. На таких низких частотах фотонный (зернистый) характер излучения не проявляется, и кажется, что волны передают энергию плавным и непрерывным образом.Не существует теоретического верхнего предела длины волны радиочастотного излучения. Например, низкочастотный (60 герц) переменный ток, переносимый по линиям электропередач, имеет длину волны около пяти миллионов метров (или примерно 3000 миль). Радиоволны, используемые для связи, модулируются в соответствии с одной из двух спецификаций передачи: амплитудно-модулированных волн ( AM ), которые различаются по амплитуде длин волн, и частотно-модулированных волн ( FM ; см. по частоте волн.Радиоволны играют важную роль в промышленности, связи, медицине и магнитно-резонансной томографии ( МРТ ).

Звуковая и видеочасть телевидения переносится через атмосферу более короткими радиоволнами с длиной волны менее метра, которые модулируются для вещания так же, как FM-радио. Радиоволны также излучаются звездами в далеких галактиках и могут быть обнаружены астрономами с помощью специализированных радиотелескопов. Было обнаружено, что длинные волны длиной в несколько миллионов миль излучаются к Земле из глубокого космоса.Поскольку сигналы настолько слабы, радиотелескопы часто объединяются в параллельные решетки, содержащие большое количество огромных антенных приемников.

Соавторы

Мэтью Дж. Парри-Хилл и Майкл В. Дэвидсон – Национальная лаборатория сильного магнитного поля, 1800 г. Ист Пол Дирак Доктор, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.


НАЗАД К ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ

НАЗАД В СВЕТ И ЦВЕТ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1998-2022 автор Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми правовыми положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашей командой

Graphics & Web Programming Team
. в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.
Последнее изменение: среда, 11 января 2017 г.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.