Triodă (electronică)

Lampa triodă este primul amplificator dispozitivul unui semnal electronic. Inginerul american Lee De Forest a inventat această lampă în 1906 , pe care a numit-o Audion . Fizicianul WH Eccles este cel care dă numele de triodă acestei lămpi cu trei electrozi.

Istoric

Operațiune

Triodul constă dintr-un catod , care emite electroni fierbinți , un anod de recepție și o grilă plasată între cei doi, totul într-un tub în care s-a făcut vid.

Catodul este un filament incandescent sau o placă încălzită de un astfel de filament. Încălzirea catodului dă suficientă energie electronilor săi pentru a le permite să se elibereze de suport și să formeze un nor electronic în jurul catodului (vorbim de emisie catodică ).

Aplicarea unei diferențe de potențial între catod și anod accelerează acești electroni (negativi) către anod (pozitiv) și formează un curent de câțiva miliamperi în circuit.

Interpunerea unei rețele între cei doi electrozi face posibilă, prin modularea potențialului său, promovarea sau restricționarea acestui pasaj de electroni. Avantajul enorm al acestei aranjamente este că o mică variație a potențialului pe rețea provoacă o variație mare a curentului colectat de anod: acesta este principiul amplificării. Jucând la caracteristicile geometrice ale lămpii, putem ajusta acest factor de amplificare (câștigul).

Diagramă

Caracteristicile triodei

Factorul de amplificare receptorii p a unui triodă exprimă raportul dintre tensiunea amplificat pe anod și tensiunea de intrare aplicată la poarta: ${\ displaystyle \ mu = {U_ {a} \ over U_ {g}}}$ .

De asemenea, este egal cu raportul dintre capacitatea parazită gril-catod și capacitatea parazitară anod-catod : ${\ displaystyle C_ {gc}}$ ${\ displaystyle C_ {ac}}$ ${\ displaystyle \ mu = {C_ {gc} \ peste C_ {ac}}}$ .

Această a doua ecuație arată că o scădere a distanței dintre grilă și catod face posibilă creșterea factorului de amplificare a tubului, deoarece acest lucru va avea ca efect creșterea capacității dintre grilă și catod.

Copilului lege pentru a descrie curentul unui anod triodă: ${\ displaystyle I_ {a} = A \ left (\ mu U_ {g} + U_ {a} \ right) ^ {\ frac {3} {2}}}$ , unde A este o constantă care depinde de geometria tubului.

Din expansiunea Taylor a acestei ecuații în vecinătatea punctului de lucru al tubului, găsim $\ Delta I_ {a} = {\ tfrac {\ partial I_ {a}} {\ partial U_ {g}}} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac {\ partial I_ {a}} {\ partial U_ { a}}} \ Delta U_ {a} = g_ {m} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac 1 {r_ {a}}} \ Delta U_ {a}$ .

Prima derivată parțială a acestei ecuații este panta caracteristicii de transfer la punctul de operație și se numește conductanță sau transconductanță reciprocă , care este exprimată în siemens (o unitate numită mho înainte de 1971), sau mai frecvent în mA / V (1 mmho = 1 mA / V). A doua derivată parțială este panta S a caracteristicii anodului. Cu toate acestea, în domeniu, numele „pantă S” (în mA / V) a fost păstrat pentru a desemna, în Europa, echivalentul transconductanței, în Statele Unite. Reciprocitatea acestei pante se numește rezistență la anod intern și se exprimă în ohmi . $g_ {m}$ $r_ {a}$

Pentru și prin introducerea acestor definiții, această ecuație poate fi scrisă $\ Delta I_ {a} = 0$ $0 = g_ {m} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac 1 {r_ {a}}} \ Delta U_ {a}$ sau $g_ {m} r_ {a} = - {\ frac {\ Delta U_ {a}} {\ Delta U_ {g}}}$ .

Termenul din dreapta este echivalent cu definiția factorului de amplificare, adică produsul pantei x prin rezistența internă numită µ. Semnul înseamnă că tensiunea anodică scade pe măsură ce crește tensiunea porții. Această ultimă ecuație poate fi scrisă , o formulă foarte utilă pentru a găsi unul dintre parametrii tubului atunci când sunt cunoscuți ceilalți doi. $-$ $\ mu = r_ {a} g_ {m}$

Cerere

Această invenție a permis apariția cinematografului vorbitor, a TSF (radio) și mai târziu a informaticii (folosind trioda ca un comutator „totul sau nimic” și înlocuirea releelor, mult mai lent), precum și progresul în comunicațiile telefonice permițând o amplificare semnificativă a semnalului fără efecte de distorsiune.

Trioda a fost rapid perfecționată prin adăugarea unei a doua grile, apoi se numește tetrod ; apoi, o a doua grilă suplimentară pentru a evita efectele nedorite, în special efectul „dynatron”. Acest tub, numit pentod , va fi adoptat rapid în majoritatea amplificatoarelor de tuburi, pentru o eficiență mai bună. În ciuda necesității de a înlocui în mod regulat tuburile, al căror catod se epuizează (durata ~ ~ 2000h), acestea sunt folosite și astăzi și sunt foarte populare printre chitariști ( amplificatoare ) și entuziaștii hi-fi ( putere ) datorită calităților excelente pentru reproducerea sunetului , printre care putem remarca:

invidiat spectrul armonic în modul liniar;
răspunsul corect la tranzitorii care produc un sunet considerat mai natural;
și, de altfel, intrarea în saturație moale în timpul decupării (deși nu este obișnuit în hi-fi să intre în zonele de saturație și decupare, cu excepția cazului destul de particular al unui amplificator din clasa B )

În afara câmpului marginal al colecționarilor și al iubitorilor de muzică , trioda este utilizată pe scară largă ca amplificator de mare putere (500 W și peste) până la aproximativ 100 MHz , într-un ansamblu „rețea comună”, cu avantajul absenței neutrodinajului , spre deosebire de pentodă . Aceste triode pentru amplificatoare liniare HF pot livra de la 500 W la 15 kW . Principalii furnizori sunt EIMAC și AMPEREX.

Modele actuale

Principalele triode utilizate în audio

Pentru preamplificatoare

Tip	$\ mu$	$r_ {a}$ în $k \ Omega$	$g_ {m}$ în mA / V	Pa max în W	Ua max în V
ECC83 -12AX7 triodă dublă la puternic $\ mu$	100	62	1.6	1.2	300
ECC82-12AU7 triod dublu scăzut $\ mu$	17	7.7	2.2	2,75	300
ECC81-12AT7 dublu triod mediu $\ mu$	60	11	5.5	2.5	300

Pentru amplificatoare (putere)

Tip	$\ mu$	$r_ {a}$ în $\Omega$	$g_ {m}$ în mA / V	Pa max în W	Ua max în V
845 triod de putere	5.3	1700	3.1	100	1250
Triod de putere 300B	3,85	700	5.5	40	450

Principalele triode industriale

3CW30000H3 disipare maximă 30 kW la 100 MHz
3CW20000A7 disipare maximă 20 kW la 140 MHz
3CX15000H3 disipare maximă 15 kW la 90 MHz
3CX10000A7 disipare maximă 10 kW la 160 MHz
8161R disipare maximă 4 kW la 110 MHz
833A disipare maximă 0,4 kW la 30 MHz
TH5-4 disipare maximă 4 kW la 110 MHz
TH6-3 disipare maximă 10 kW la 140 MHz
3-500Z disipare maximă 1000 W la 50 MHz

(valorile indicative pot varia în funcție de producător)

Note și referințe

Referințe

Istoria lămpii radio, op. cit. p. 6

Note

Brevetul a fost depus la 29 ianuarie 1907

Vezi și tu

Articole similare

linkuri externe

Lămpi radio , carte de Claude Paillard disponibilă online

Bibliografie

Bernard Machard, Istoria lămpii radio , Lacour, Nîmes, 1989.
Germain Dutheil, Guide des tubes BF , Publitronic Elektor, 1999.
Jean Hiraga, Inițiere la amplificatoare tubulare , Dunod, 2000.
Francis Ibre, Tuburi audio vechi și recente , ( ISBN 978-2-86661-155-2 ) , Publitronic Elektor, 2007.
Francis Ibre, Tuburi audio: caracteristici și utilizare , ( ISBN 978-2-86661-174-3 ) , Publitronic Elektor, 2010.
Peter Dieleman, Theory & Practice of Tube Audio Amplifiers , Elektor, 2005
(ro) George Shiers, The First Electron Tube , în Scientific american, martie 1969, p. 104.
(ro) Gerald Tyne, Saga tubului vidat , în Prompt Publications, 1977, p. 30-83, reeditare 1994.
(ro) John Stokes, 70 de ani de tuburi și supape radio , în Vestal Press, NY, 1982, p. 3-9.
(ro) Keith Thrower History of the British Radio Valve to 1940 , în MMA International, 1982, p. 9-13.