Pentodul (din alt grecesc πέντε cinci , în funcție de numărul de electrozi ) este un tub de electroni în vid cu o grilă de ecranare, în care o a treia grilă (de protecție sau antidinatron) este plasată între grila de ecranare și anod , care suprimă efectul de dinatron. . De regulă, în lămpile cu incandescență directă, a treia grilă este conectată la punctul de mijloc al catodului , în lămpile cu incandescență indirectă - la orice punct al catodului [1] [nota 1] . În majoritatea pentodelor, a treia grilă și catodul sunt conectate în interiorul becului, deci au doar patru pini de semnal. În literatura istorică, pentodele în sens strict au fost numite doar astfel de lămpi cu patru pini, iar pentodele cu o ieșire separată a celei de-a treia grile au fost numite „lămpi cu trei grile” [2] . Prin proiectare și scop, pentodele sunt împărțite în patru tipuri principale: amplificatoare de înaltă frecvență de putere redusă, pentode de ieșire pentru amplificatoare video, pentode de ieșire pentru amplificatoare de frecvență joasă și pentode puternice de generator [3] .
Lămpile ecranate , - tetrodă și pentodă, datorită capacității lor mai mici, sunt superioare triodei la frecvențe înalte. Frecvența superioară de operare a unui amplificator pentod poate ajunge la 1 GHz [3] [nota 2] . Pentodul se compară favorabil cu tetroda prin absența unei secțiuni în cădere a caracteristicii curent-tensiune , rezistența la autoexcitare și mai puțină distorsiune neliniară [4] . Pentodele se caracterizează prin rezistență ridicată la ieșire - în majoritatea tensiunilor anodice de funcționare, pentodele sunt echivalente cu sursele de curent controlate . Eficiența unui amplificator de putere bazat pe pentode (aproximativ 35% [5] ) este semnificativ mai mare decât cea a unui amplificator bazat pe triode (15-25% [5] ) [nota 3] , dar oarecum mai mică decât cea a unui amplificator pe baza tetrodelor fasciculului [nota 4] .
Dezavantajele pentodelor (și în general ale tuturor lămpilor ecranate) sunt mai mari decât ale unei triode, distorsiunea neliniară, în care predomină armonicile impare , o dependență accentuată a câștigului de rezistența la sarcină, un nivel mai ridicat de zgomot intrinsec [5] .
În 1906-1908, Lee de Forest a inventat primul tub de amplificare, trioda [6] . Crezând în mod eronat că conductivitatea triodei se datorează curentului ionic al descărcării de gaz , inventatorul nu a încercat să creeze un vid profund în becul lămpii sale . Dimpotrivă, după ce a descoperit că pompa sa primitivă de vid cu mercur murdează cilindrul cu vapori de mercur , De Forest a trecut la experimentarea cu lămpi cu mercur . Austriacul Robert von Lieben și-a dezvoltat propriul design al unei triode de mercur cu catod de oxid, iar în 1913 a adus puterea emițătorului radio cu triodă la 12 W la o lungime de undă de 600 m [7] [nota 5] . Tot în 1913, AT&T a cumpărat brevetul lui de Forest . Harold Arnold , care a lucrat pentru corporație , și-a dat seama că era nevoie de un vid înalt pentru funcționarea stabilă a „ adeptului ” lui de Forest și, în decurs de un an, a adus prima triodă practică de vid - un repetor pentru linii telefonice - la producția de masă [8] . Child (1911), Langmuir (1913) și Schottky (1914) au dezvoltat modelul încărcăturii spațiale , un instrument matematic care descrie comportamentul tuburilor cu vid [7] [9] . Din teorie a rezultat o concluzie confirmată de practică că frecvența de amplificare limită f a unui amplificator triodă este limitată de influența capacității sale C ac :
f pr ~ S/Cac , unde S este panta caracteristicii grilei-anod [nota 6].
Trioda s-a dovedit a fi potrivită numai pentru funcționarea la frecvențe audio, unde radio lungi și medii . Pentru a intra în domeniul undelor scurte , a fost necesar să se reducă radical capacitatea de trecere a lămpii. În 1926, Albert Hull a rezolvat problema punând o rețea de ecranare suplimentară între rețeaua de control și anodul triodei. Henry Roundcare lucra pentru Marconi, a fost primul care a adus ideea lui Hull în producția de serie, iar în 1927 au intrat pe piață tetrode de radiofrecvență cu o capacitate de cel mult 0,025 pF [10] .
Independent de Hull și Round, grupul Philips Physics Laboratory a lucrat la lămpi cu mai mulți electrozi.sub Gilles Holst. Spre deosebire de americani, olandezii nu erau interesați de frecvențele radio, ci de reproducerea de calitate a frecvențelor audio [14] și îmbunătățirea eficienței lămpilor [15] . Tetroda, care este în mod natural neliniară datorită efectului dinatron nedemontabil , a fost de puțin folos pentru această sarcină [nota 7] . Pentru a suprima efectul dinatron, Bernard Tellegen a plasat o a treia grilă între grila de ecranare și anod, care a fost conectată electric la catod. Această rețea a fost relativ rară și nu a avut practic niciun efect asupra fluxului de electroni primari de la catod la anod, dar a blocat efectiv curentul electronilor secundari de la anod la grila de ecranare. Round a venit cu aceeași idee în același 1926, dar Tellegen a deținut deja conducerea, iar Philips deținea brevetul pentru invenție [14] .
Philips a licențiat producția de pentode la nivel mondial și a încheiat un parteneriat strategic cu Bell Labs [16] . În 1931, producția în serie de pentode de joasă frecvență a fost începută de RCA în SUA și KO Vacuum Tube în Japonia [17] . În 1932, RCA a lansat primele pentode RF de tip 57 și tip 58 [14] . Deja la începutul anului 1932, modelele de amatori bazate pe pentode au fost publicate masiv în SUA [18] . EMI ( Marea Britanie ) nu a vrut să cumpere brevetul lui Tellegen, care a fost considerat una dintre cele mai valoroase dezvoltări ale Philips [19] , și a creat în schimb o alternativă la pentod - un tetrod fascicul [20] [21] . Dezvoltarea lămpilor de mare putere a fost împărțită în două ramuri - tetrodul fasciculului în SUA și Marea Britanie, pentodul în Europa continentală [22] .
Asemănarea proprietăților electrice ale tetrodelor fasciculului și ale pentodelor de amplificare de mare putere a condus la o confuzie a acestor termeni în literatură. Aceeași lampă poate fi numită atât tetrodă, cât și pentodă - în ciuda diferențelor fundamentale în structura internă a acestor tipuri de lămpi [23] . Deci, în cartea de referință Katsnelson și Larionov din 1968, tetroda fasciculului 6P1P este numită pentodă , în ciuda faptului că figura atașată arată plăci de formare a fasciculului care sunt neobișnuite pentru un pentod [24] . În cartea de referință a Editurii State Energy din 1955, 6P1P este numit tetrod fascicul [25] . Același lucru s-a întâmplat și în literatura în limba engleză: tubul combinat PCL82 (analogul sovietic este 6F3P) [26] este clasificat ca „tetrodă cu fascicul triodă” în documentația tehnică Thorn-EMI și ca „pentodă triodă” în documentația Mullard [23] .
Apogeul inovațiilor în tehnologia electrovacuum a venit în 1934 - în acest an, producătorii au aruncat pe piață numărul maxim de noi dezvoltări [8] , inclusiv primele pentode de radiofrecvență - ghinde tip 954 și tip 956 [27] . A existat o tranziție a echipamentelor staționare de la tensiunile filamentului de 2,5 V și 4 V la o tensiune de 6,3 V [28] [29] . Dezvoltarea lămpilor multi-electrod și combinate a continuat și ea - RCA a adus pe piață heptodul (pentagrid), Telefunken a lansat octodul și triode- hexodul [28] .
În anii postbelici, pentodele au evoluat evolutiv. În 1950-1952, a început o tranziție de la lămpi octale la lămpi „degete” în miniatură cu nouă pini [30] [31] [nota 8] . În 1953 au devenit standardul NATO , până în 1958 aproape întreaga [nota 9] nomenclatura lămpilor de recepție-amplificare de masă a fost produsă într-un nou design [30] , până în 1960 ponderea lămpilor metalice cu bază octală în URSS a scăzut la 20% din producţia totală [32 ] . Noile dezvoltări au fost optimizate pentru a obține o eficiență maximă, uneori în detrimentul liniarității (de exemplu, EL84 , care a pierdut în liniaritate față de predecesorii săi) [33] .
Ultima generație de tuburi cu vid, nuvistorii subminiaturali , au fost lansate de RCA în 1960 [34] , dar nu și-au găsit o utilizare pe scară largă în afara complexului militar- industrial . Nu existau pentode în seria americană nuvistor [35] , în timp ce în URSS a fost produs un pentod nuvistor 6Zh54N. De asemenea, URSS a dezvoltat propria sa clasă unică [36] de lămpi - lămpi subminiaturale cu tijă proiectate de V. N. Avdeev , în care au fost folosite tije rigide orientate de-a lungul catozilor în locul grilelor răsucite tradiționale [37] .
În funcție de funcțiile îndeplinite, pentodele cu aplicație largă pot fi împărțite în patru tipuri, iar în cadrul celui mai numeros tip (pentode de înaltă frecvență și putere redusă) se pot distinge subtipuri speciale în funcție de funcții [3] . Fiecare domeniu de aplicare a stabilit priorități speciale pentru designeri, iar pentru implementarea lor, fiecare tip de pentode a dobândit propriile caracteristici de design.
| N | Tip de | Aplicație | Criteriu de design | Caracteristici de design | Exemple |
|---|---|---|---|---|---|
| 1A | Pentode de înaltă frecvență și de putere redusă, cu bandă îngustă | Amplificarea tensiunii în etape rezonante cu o lățime de bandă îngustă [38] , de exemplu, etape IF superheterodine | Capacitate de debit minim posibilă la (de preferință) pantă mare [38] (de la 2 la 10 mA/V) | Plasă groasă de ecranare. Ecranarea atentă a cablurilor (reducerea capacităților interelectrozi). Suprimarea câmpului marginii anodului [39] | 6Zh1P ( foto ), 6Zh45B [39] |
| 1B | Pentode de bandă largă, de înaltă frecvență, de putere redusă | Amplificarea tensiunii în cascade de calitate scăzută cu o lățime de bandă largă (televiziune, comunicații prin releu radio ) [39] | Pantă maximă [40] (10 până la 30 mA/V) | Distanța minimă posibilă de la catod la prima grilă, înfășurare groasă a primei grile (6Zh9P - pas de înfășurare 17 spire/mm) pe un cadru, aurirea primei grile. Temperatura de funcționare redusă a catodului, acoperiri speciale catodice netede [41] . Ca rezultat, cel mai mare cost dintre toate tipurile de pentode [42] |
6Zh9P, 6Zh11P [42] |
| 1B | Pentode cu curbură variabilă de înaltă frecvență de putere redusă (vari-mu, pentode extinse [43] , pentode de tăiere la distanță [nota 10] ) | Circuite de control automat al câștigului [42] | Abruptul neliniar al caracteristicii anod-grilă (ACX este întins în regiunea tensiunilor negative). Cerințe moderate de lățime de bandă [42] . | Pas variabil al spirelor primei grile [44] . Ca urmare, au crescut distorsiunile neliniare [45] . |
6K4P, 6K13P [44] |
| 1G | Pentode controlate duble de putere redusă | Convertoare de frecvență, mixere de semnal [46] | Controlul eficient al curentului anodic pe a treia grilă [46] | Înfășurare moderat densă a celei de-a treia grile, ieșire separată a celei de-a treia grile [46] | 6Zh46B [47] |
| 2 | Pentode de frecvență video | Amplificarea tensiunii și puterii semnalului video (de la zeci de Hz la câțiva MHz) atunci când funcționează pe o sarcină activă [48] | Gama maximă a tensiunii de ieșire pentru un anumit mod de putere. Caracteristică de pantă mare la curenți de funcționare relativ mari (zeci de mA) [48] | Similar pentodelor RF în bandă largă, corectate pentru disipare a puterii mai mari [49] | 6P15P [49] |
| 3 | Ieșire pentode de joasă frecvență (sunete). | Etape de ieșire a amplificatorului audio , care funcționează fără curenți de rețea [49] | Mici distorsiuni neliniare la putere mare de ieșire, deplasarea caracteristicii anod-grilă spre stânga, optimizarea funcționării la tensiuni înalte pe grila de ecranare [49] . | Înfășurare rară a grilei de control, chiar și mai puțin densă înfășurare a celei de-a doua și a treia grile. Fitinguri puternice pentru catod, anod și suport intratub [50] Ca rezultat, o impedanță de ieșire relativ scăzută și o zonă de tranziție lină și largă de la modul de întoarcere la modul de interceptare [51] . |
6P33P [51] EL84 ( 6P14P ) |
| patru | Pentode puternice de înaltă frecvență (generator). | Lămpi generatoare de emițătoare radio puternice (până la câteva sute de kW) [52] | Eficiența maximă a generatorului la un regim termic stabil [52] | Disiparea eficientă a căldurii, în special din grile. Când lucrați cu modulație cu bandă laterală unică - distorsiuni mici ale semnalului [52] . | GU-81 [52] ( foto ) |
În modul normal de funcționare, a treia rețea a pentodului este conectată la catod, prima rețea (de control) este alimentată cu o tensiune de polarizare negativă constantă U C1 , a doua rețea (de ecranare) este alimentată cu o tensiune pozitivă constantă U c2 , egală sau mai mică decât tensiunea de alimentare a cascadei. Electronii emiși de catod (curent catodic I K ) în acest mod au doar două căi - de la catod la grila de ecranare (curent de ecran I c2 ) și de la catod la anod (curent anod I a ). Curentul catodic este practic independent de tensiunea anodica U a : este determinat doar de tensiunile de pe grilele de control si ecranare [53] . Formula extrem de simplificată pentru curentul catodic este redusă la CVC-ul unei diode echivalente conform legii Child-Langmuir [nota 11] :
I K ~ (U C1 + DU c2 ) 3/2 [54] , unde D este permeabilitatea relativă (o măsură a eficacității controlului asupra primei grile).Pentodele reale pot avea o dependență mai accentuată a I K de tensiunile de comandă (o putere mai mare de 3/2) [54] și o mică întrerupere în regiunea U a , deosebit de mică . În practică, distribuția curentului catodic între ecran și anod (fracțiunea curentului catodic care ajunge la anod) la o constantă U C2 are o importanță mai mare . Graficul acestei distribuții are două secțiuni aproximativ liniare de abrupte diferită, separate printr-o fractură observată clar [55] :
Ca și în tetrodă, bombardarea anodului de către electroni cu o energie mai mare de 10...15 eV generează emisie secundară din anod [60] . În tetroda în modul de întoarcere, electronii secundari se deplasează liber spre grila ecranului, reducând curentul anodului. În tetrodele timpurii, curentul anodic putea chiar să schimbe direcția (curentul invers al electronilor secundari depășea curentul direct) [61] . În pentod, pe drumul de la anod la ecran, este plasat un obstacol - a treia grilă. Nu este capabil să rețină electronii primari rapizi, dar previne eficient curentul invers al electronilor secundari lenți [4] . Efectul dinatron inerent tetrodelor din pentode este suprimat: cu creșterea U a , caracteristicile curent-tensiune ale pentodelor cresc monoton [4] .
La frecvențe joase ( f << F gr ) câștigul pentodului cu o sarcină anodică activă este determinat de panta lămpii S și rezistența de sarcină R n :
K = SR n [62]Aceeași formulă se aplică încărcării reactive. Cu valori comparabile ale rezistenței la sarcină și ale rezistenței interne a pentodei Ra , rezistența echivalentă a generatorului ar trebui înlocuită cu formula R eq = Ra R n / (R a + R n ) [63]
În regiunea de înaltă frecvență, un pentod cu sarcină activă [64] este caracterizat de factorul de bandă largă ( γ ) — produsul dintre frecvență și câștigul care este realizabil la această frecvență. Coeficientul de bandă largă nu depinde de rezistența activă a sarcinii, ci scade odată cu creșterea capacității sale C n :
γ = K Δ f = S / (2π (C afară + C în + C n )) [40] [65]Coeficientul de bandă largă al seriei de masă a pentodelor se află în intervalul de la 50 la 200 MHz [66] . Valorile tabelare ale coeficientului sunt indicate fie pentru cazul ideal C n =0, fie pentru unele standard C n . Pentru lămpile digitale, se ia C n \u003d 5,5 pF, astfel încât valorile de referință ale coeficientului diferă nesemnificativ [67] . Pentru lămpile octale, se ia C n \u003d 10 pF, prin urmare coeficientul lor de bandă largă sub sarcină este de aproximativ o ori și jumătate mai mic decât coeficientul „fără sarcină” [68] [69] .
La amplificatoarele cu pentodă fără corecție de frecvență, coeficientul de bandă largă ar trebui să depășească limita superioară a frecvențelor amplificate de 5–10 ori, la amplificatoarele cu corecție de frecvență, de 2,5–4 ori [70] . Această limită pentru cele mai perfecte pentode de soclu nu depășește 200 MHz [71] . Înlocuirea sarcinii active cu un circuit rezonant cu bandă îngustă face posibilă aducerea frecvenței superioare de operare a pentodelor de ghindă (1Zh1Zh) și a lămpilor individuale (6K1P) până la 500 MHz [72] . O creștere suplimentară a frecvenței de funcționare a unei singure etape este imposibilă din cauza zgomotului pentodului inacceptabil de mare [72] . Frecvența de funcționare a etapei de bandă largă poate fi mărită de mai multe ori prin paralelizarea treptei de amplificare și încărcarea anozilor acesteia pe linia de undă de călătorie. O astfel de cascadă cu o undă de călătorie (cu alte cuvinte, o cascadă de amplificare distribuită ) pentru n lămpi are o frecvență de tăiere care este de n ori mai mare decât frecvența de tăiere a unui singur pentod [73] . (până la 1 GHz). Numărul de lămpi dintr-o cascadă era în practică limitat la șase sau opt [74] . Etapele cu tub cu undă de călătorie erau costisitoare, necesitau o reglare fină și, prin urmare, au fost complet înlocuite cu amplificatoare cu microunde cu stare solidă.
| Pentod de putere redusă (6Zh32P) | Pentod puternic de joasă frecvență (6P14P) | Referință: tetrodă cu fascicul puternic ( KT88) |
Caracteristicile anodului curent-tensiune (CVC) ale pentodelor de putere redusă sunt aproape de ideale: o tranziție bruscă de la modul de întoarcere la modul de interceptare are loc la U a relativ scăzut ; „rafturile” plate ale CVC indică o rezistență ridicată de ieșire (6Zh32P - 2,5 MΩ în modul nominal [75] ). Acest lucru face posibilă construirea unor cascade diferențiale aproape perfecte [76] și sarcini active ( surse de curent stabile ) [77] pe pentode . În pentodele de mare putere, impedanța de ieșire este relativ scăzută, iar tranziția către zona de interceptare este extinsă. La tensiuni joase ale anodului și o polarizare negativă mare a rețelei de control, se observă o neliniaritate „tetrodă” a raftului CVC.
O analiză calitativă a caracteristicilor I–V ale pentodelor arată că
Urechea umană este tolerantă la armonicile pare, dar foarte sensibilă la tonurile armonicilor impare, care domină spectrul de distorsiune al pentodului [79] . Amplificatoarele de putere de joasă frecvență bazate pe pentode pot atinge un nivel acceptabil de distorsiune sonoră numai cu un THD măsurat foarte scăzut, care este realizabil numai atunci când amplificatorul este acoperit de feedback negativ profund (OOS) [79] . Amplificatoarele cu triodă, pe de altă parte, oferă o calitate acceptabilă a sunetului fără utilizarea feedback-ului comun. Tetrodele fasciculului ocupă o poziție intermediară: au nevoie și de feedback, dar spectrul lor de distorsiune este mai apropiat de cel al unei triode [81] .
În ULF-urile moderne cu tuburi entry-level, pentodele din dezvoltarea postbelică EL34 sunt utilizate pe scară largă.și EL84 (analogic - 6P14P [82] ). Cu toate acestea, în ULF-urile muzicale de înaltă calitate, sunt preferate triodele cu încălzire directă de dinainte de război, în ULF-urile de chitară sunt preferate tetrodele cu fascicul de dinainte de război. Aceasta din urmă este probabil o consecință a împărțirii istorice a pieței în „pentode europene” și „tetrode cu fascicul american” [83] . Se spune că tuburile de dinainte de război au o liniaritate mai bună deoarece au fost optimizate pentru o distorsiune scăzută, atât cât permitea tehnologia [84] . „Amplificarea era costisitoare” (Morgan Jones), astfel încât tuburile și amplificatoarele din acei ani au fost concepute pentru a oferi un nivel acceptabil de distorsiune cu un număr minim de tuburi fără utilizarea feedback-ului [85] . Și teoria feedback -ului în sine tocmai era creată. Reducerea lămpilor în anii 1940 a schimbat abordarea designului: odată cu utilizarea FOS profundă, liniaritatea lămpii a dispărut în fundal [84] [33] . Prin urmare, de exemplu, pentodul clasic postbelic EL84 (6P14P) pierde în distorsiune față de tetrodul 6V6 de dinainte de război.[33] (analogic - 6P6S) [26] , deși îl depășește în alți parametri, în special, abruptul caracteristicii, puterea de ieșire. Lămpi de serie localeAnii 1940, cu excepția triodei 7AF7 [86] , sunt foarte lineari - au atât designul electrodului „de dinainte de război”, cât și toate avantajele lămpilor din sticlă [87] .
Pentodele și tetrodele cu fascicul proiectate să funcționeze într-un mod cheie, care includ lămpi pentru calculatoare de prima generație (de exemplu, 6Zh22P), lămpi pentru unități TV cu scanare în linie (6P36S), lămpi de ieșire pentru transmițătoare radio ( GU-50 ) au un nivel ridicat de distorsiune neliniară. La dezvoltarea acestor lămpi, au fost stabilite alte priorități. În tehnologia digitală, liniaritatea nu a jucat niciun rol, în producția de televizoare, liniaritatea de baleiaj a fost ajustată pe transportor individual pentru fiecare dispozitiv, iar la emițătoarele radio se folosește un circuit oscilator de ieșire care suprimă radiația la armonici. Imperfecțiunea producției de lămpi „minuscule” din seria timpurie a dat naștere la o răspândire mare a coeficientului de distorsiune neliniară, astfel încât lămpile individuale din aceste serii pot fi foarte liniare. Odată cu creșterea culturii de producție, răspândirea parametrilor a scăzut - lămpile din seria „liniară” ulterioară au distorsiuni în mod constant mari [88] .
Datorită caracteristicilor neliniare și impedanței mari de ieșire, lămpile ecranate de mare putere sunt sensibile la alegerea rezistenței la sarcină. Rezistența optimă de sarcină, la care coeficientul de distorsiune neliniară K nici nu atinge un minim, ar trebui să se situeze în intervalul de la 1/10 la 1/8 din rezistența internă a pentodului [49] . De regulă, același nivel corespunde puterii maxime de ieșire. Cu o alegere neoptimală a sarcinii, puterea maximă de ieșire scade brusc, iar distorsiunea la această putere crește. La puteri scăzute de ieșire , Kni este , de asemenea, foarte mare: pentru EL34 în funcționarea optimă cu un singur ciclu, atinge deja 2% la P out = 1 W și apoi crește aproape liniar la 10% la P out. max =8 W [89] . Într-o includere a triodei cu un singur ciclu, același EL34 are K nu \u003d 8% la P out. max =6 W [90] . Într-o conexiune push-pull, armonicile pare ale celor două brațe ale circuitului sunt scăzute reciproc, astfel încât K maximul nu scade la 5% [91] , dar, în același timp, aproape toate aceste 5% sunt impare disonante. armonici.
În amplificatoarele de putere cu tub ecranat, distorsiunea la marginile benzii de trecere este posibilă și din cauza lățimii de bandă insuficiente a transformatorului de ieșire. Impedanța ridicată de ieșire nu permite pentodului sau tetrodei să atenueze neomogenitățile răspunsului fazei de sarcină, prin urmare, cu o lățime de bandă calculată egală , transformatoarele „pentode” trebuie să aibă o inductanță a înfășurării primare mai mare decât cele „triode” și o scurgere mai mică. inductanță [92] . Drept urmare, transformatoarele de înaltă calitate pentru lămpile ecranate sunt mai grele și mai scumpe decât cele „triode”.
Pentodele de toate tipurile au un nivel mai mare de zgomot intratub decât triodele comparabile ca putere și transconductanță [94] . Pe lângă zgomotul „triodă”, toate lămpile ecranate sunt caracterizate de zgomotul de distribuție a curentului (ing. zgomot de partiție ), depășind zgomotul de împușcare de 1,5 ... 5 ori. Toate pentodele „cu zgomot redus” sunt astfel doar în comparație cu pentodele convenționale [95] [96] .
În cadrul tipului de pentode de bandă largă, se poate distinge un cerc de lămpi cu zgomot redus, concepute pentru etapele de intrare ale circuitelor de amplificare (6Zh39G, 6Zh43P). Ele se caracterizează prin abruptitate mare (până la 30 mA/V în modul nominal) și distribuție stabilă a curentului între anod și grila de ecranare [97] .
Un grup de pentode de joasă frecvență cu zgomot redus este limitat la lampa obișnuită EF86(analogic - 6Zh32P [98] ), mai puțin cunoscute E80F, EF804, EF806, 5879 [99] și lămpi germane rare din familia C3 „postală” [nota 12] . La frecvențe joase, zgomotul pentod este exacerbat de zgomotul de pâlpâire a curentului catodic și de zgomotul de zgomot indus de încălzitor în circuitul catodic. Prin urmare, pentru lămpile cu frecvență scăzută și zgomot redus, principalul lucru este calitatea catodului și a încălzitorului [100] , rigiditatea mecanică a fitingurilor în lampă și cultura de ansamblu generală a ansamblului catod-grilă [101] . La amplificatoarele de semnale mici, zgomotul minim se realizează cu o anumită combinație de U C1 și U c2 , la o tensiune de încălzire nominală sau crescută [97] . În amplificatoarele de putere cu frecvență joasă, nu zgomotul propriu al lămpilor este important, ci un studiu atent al designului. De exemplu, ULF Quad II (prima treaptă este pentode EF86, a doua este tetrode fascicul KT66) a fost inferior în raportul semnal-zgomot doar amplificatorului Williamsoncu prima treaptă pe o triodă [93] . Mullard clasic 5-10cu același EF86, dimpotrivă, se distinge prin zgomot ridicat [102] .
Rezistența de sarcină a etajului amplificatorului pe pentodul RH , de regulă, este de multe ori mai mică decât rezistența internă a lămpii Ra ( RH << R a ) . RH și R a formează un divizor de tensiune , prin care interferențele care vin prin circuitele de putere se închid de masă. În amplificatoarele RF, această interferență nu contează - este blocată efectiv prin separarea capacităților interetajate. La amplificatoarele de joasă frecvență, interferența rețelei trece liber prin capacități sau transformatoare interetajate. Cu cuplarea capacitivă a cascadelor, cea mai mare parte a tensiunii de interferență, care cade pe brațul inferior al divizorului, este transmisă la intrarea următoarei cascade. Cu cuplarea transformatorului, o parte mai mică a tensiunii de interferență este transmisă la următoarea etapă, căzând pe brațul superior al divizorului (pe înfășurarea primară a transformatorului). Prin urmare, utilizarea cuplajului transformatorului în amplificatoarele pentode înmoaie cerințele pentru filtrarea zgomotului în circuitele de putere. La amplificatoarele cu triodă, dimpotrivă, R H >> R a , deci utilizarea cuplajului transformatorului înăsprește cerințele de filtrare [103] .
Pentodele sunt foarte sensibile la interferența de la rețeaua de ecranare [104] , deci este alimentată de obicei de un filtru RC separat (și mai bine, de la un filtru LC) cu o constantă de timp mare. Puteți face opusul și aplicați o tensiune de interferență dozată rețelei rețelei de ecranare, compensând efectul interferenței „obișnuite” [105] . Rezistența necesară pentru aceasta în circuitul ecranului este selectată empiric. În practică, un calcul precis al circuitului nu este posibil, deoarece producătorii nu au standardizat și nu au documentat caracteristicile controlului asupra rețelei de ecranare. Odată compensate, interferența pot reveni pe măsură ce lămpile îmbătrânesc sau când sunt înlocuite [105] .
Când grila de ecranare este conectată la anod, pentodul degenerează într-o triodă cu doi anozi cu o distribuție a curentului aproape constantă între ecran și anod. Deoarece curentul grilei de ecranare într-o conexiune triodă trece complet prin sarcină, panta unei astfel de „triode” este oarecum mai mare decât panta de referință a pentodului [57] [nota 13] .
Weber susține că un pentod convențional conectat la triodă nu ar trebui comparat cu o triodă, ci cu o tetrodă , deoarece grila sa anti-dinatron rămâne închisă la catod. Potrivit lui Weber, se poate vorbi de o conexiune triodă numai atunci când nu numai o grilă de ecranare, ci și o grilă antidinatron este conectată la anod [106] . În practică, influența rețelei antidinatron într-o conexiune triodă poate fi neglijată. Modul de funcționare al pentodului în includerea triodei este complet echivalent cu triodele „reale”, cu două caracteristici:
În 1951 David Hafler și Harbert Kerosa propus conectarea grilelor de ecranare a lămpilor de ieșire ale amplificatorului LF [nota 14] la prizele de la înfășurarea primară a transformatorului de ieșire [111] . Caracteristicile volt-amperi ale pentodului într-o astfel de includere sunt o încrucișare între o triodă și o pentodă. Hafler și Keros au susținut că este posibil să se aleagă un punct de atingere la care amplificatorul păstrează încă o eficiență ridicată, aproape de tetrodă, dar impedanța sa de ieșire scade deja la valori apropiate de triodă [111] . Datorită feedback-ului grilei de ecranare, etapa ultra-liniară este capabilă să combine cele mai bune proprietăți atât ale triodei, cât și ale tubului ecranat [112] .
Comutarea ultraliniară este cea mai avantajoasă în clasa B și a fost folosită în principal în amplificatoarele din clasa B [113] . În URSS, circuitul ultraliniar a fost utilizat atât în amplificatoarele push-pull din clasele B și AB (de exemplu, în radiogramele Symphony și magnetofonele Dnepr-11 , Dnepr-12 ), cât și în amplificatoarele cu un singur capăt din clasa A (VEF). -Radiograme , "Riga-6", " Rigonda " seria cu un singur ciclu etc.) [114] .
Implementarea cu succes a ULF ultraliniar necesită transformatoare de ieșire în bandă largă de înaltă calitate, cu inductanțe de scurgere deosebit de scăzute între toate înfășurările [112] . De exemplu, în circuitul Hafler-Keros din 1951, a fost utilizat un transformator cu o lățime de bandă de 10 Hz - 100 kHz cu o neuniformitate a răspunsului în frecvență de cel mult ± 1 dB [111] .
Cascada ultra-liniară este solicitantă și în ceea ce privește filtrarea componentei DC a tensiunii de pe grilele de ecranare. Într-o cascadă ultraliniară convențională, toate ondulațiile de tensiune ale anodului (inclusiv căderile de tensiune în timpul supratensiunii de ieșire) trec către rețelele de ecranare. În plus, modul de alimentare U c2 =U a limitează în mod dezavantajos posibilitatea de creștere a tensiunii anodului [nota 15] . Van der Veen a propus să conecteze scuturile nu la robinete de la înfășurările primare (anode), ci la înfășurări izolate conectate la un filtru de putere separat [115] . Acest circuit, alături de cel clasic, și-a găsit o aplicație largă în tehnologia de amplificare pentru amatori domestici în ultimii ani. [116] , [117] , [118] , [119] , [120] .
| Dispozitive electronice de vid (cu excepția fasciculului catodic ) | ||
|---|---|---|
| Lămpi generatoare și amplificatoare | ||
| Alte | ||
| Tipuri de performanță |
| |
| Elemente structurale |
| |