Pentodi ( toisesta kreikasta πέντε viisi , elektrodien lukumäärän mukaan ) on tyhjiöelektroniputki , jossa on seulontaristikko, jossa kolmas (suojaava tai antidynatroni) ristikko on sijoitettu seulontaruudukon ja anodin väliin, joka vaimentaa dynatronin vaikutusta. . Pääsääntöisesti suorissa hehkulampuissa kolmas ristikko on kytketty katodin keskipisteeseen , epäsuorassa hehkulampussa - mihin tahansa katodin pisteeseen [1] [huomautus 1]. Useimmissa pentodeissa kolmas ristikko ja katodi on kytketty polttimon sisään, joten niissä on vain neljä signaalinastaa. Historiallisessa kirjallisuudessa pentodeja suppeassa merkityksessä kutsuttiin juuri sellaisiksi nelinapaisiksi lampuiksi, ja pentodeja, joilla oli erillinen kolmannen ruudukon lähtö, kutsuttiin "kolmiristikkolampuiksi" [2] . Suunnittelun ja tarkoituksen mukaan pentodit jaetaan neljään päätyyppiin: pienitehoiset suurtaajuusvahvistimet, videovahvistimien lähtöpentodit, matalataajuisten vahvistimien lähtöpentodit ja tehokkaat generaattoripentodit [3] .
Suojatut lamput , - tetrodi ja pentodi ovat alhaisemman kapasitanssinsa ansiosta parempia kuin triodi korkeilla taajuuksilla. Pentode-vahvistimen ylempi toimintataajuus voi olla 1 GHz [3] [huom. 2] . Pentodi on suotuisa verrattuna tetrodiin, koska siinä ei ole virta-jännite-ominaiskäyrän putoavaa osaa , vastus itseherätystä vastaan ja vähemmän epälineaarista säröä [4] . Pentodeille on ominaista korkea lähtöresistanssi - useimmissa käyttöanodijännitteissä pentodit vastaavat ohjattuja virtalähteitä . Pentodeihin perustuvan tehovahvistimen hyötysuhde (noin 35 % [5] ) on huomattavasti korkeampi kuin triodeihin perustuvan vahvistimen (15-25 % [5] ) [huomautus 3] , mutta jonkin verran pienempi kuin vahvistimella. perustuu sädetetrodiin [huomautus 4] .
Pentodien (ja yleensä kaikkien suojattujen lamppujen) haitat ovat korkeammat kuin triodilla, epälineaarinen särö, jossa parittomat harmoniset hallitsevat , vahvistuksen jyrkkä riippuvuus kuormitusvastuksesta, korkeampi sisäinen melutaso [5] .
Vuosina 1906-1908 Lee de Forest keksi ensimmäisen vahvistinputken, triodin [6] . Virheellisesti uskoen, että triodin johtavuus johtuu kaasupurkauksen ionivirrasta , keksijä ei yrittänyt luoda syvää tyhjiötä lamppunsa sipuliin . Päinvastoin, saatuaan selville, että hänen primitiivinen elohopeatyhjiöpumppunsa likaa sylinterin elohopeahöyryllä , De Forest siirtyi kokeilemaan elohopealamppuja . Itävaltalainen Robert von Lieben kehitti oman mallinsa oksidikatodilla varustetusta elohopeatriodista ja nosti vuonna 1913 triodiradiolähettimen tehon 12 W:iin 600 m:n aallonpituudella [7] [viite 5] . Myös vuonna 1913 AT&T osti de Forestin patentin . Yhtiössä työskennellyt Harold Arnold tajusi, että de Forestin " seuraajan " vakaa toiminta edellyttää suurtyhjiötä , ja toi vuoden sisällä ensimmäisen käytännöllisen tyhjiötriodin - puhelinlinjojen toistimen - massatuotantoon [8] . Child (1911), Langmuir (1913) ja Schottky (1914) kehittivät avaruusvarausmallin , matemaattisen työkalun , joka kuvaa tyhjiöputkien käyttäytymistä [7] [9] . Teoriasta seurasi käytännön vahvistama johtopäätös, että triodivahvistimen rajoittavaa vahvistustaajuutta f rajoittaa sen läpimenokapasitanssin C ac vaikutus :
f pr ~ S/Cac , missä S on ristikko-anodin ominaiskäyrän kaltevuus [huomautus 6].
Triodi osoittautui sopivaksi käytettäväksi vain äänitaajuuksilla, pitkillä ja keskisuurilla radioaalloilla . Lyhytaaltoalueelle pääsemiseksi oli tarpeen vähentää radikaalisti lampun kapasitanssia. Vuonna 1926 Albert Hull ratkaisi ongelman asettamalla ylimääräisen suojaverkon ohjausverkon ja triodin anodin väliin. Henry Pyöreäjoka työskenteli Marconille, oli ensimmäinen, joka toi Hullin idean sarjatuotantoon, ja vuonna 1927 markkinoille tuli radiotaajuisia tetrodeja , joiden kapasitanssi oli enintään 0,025 pF [10] .
Hull and Roundista riippumatta Philips Physics Laboratory -ryhmä työskenteli monielektrodilamppujen parissa.Gilles Holstin johdolla. Toisin kuin amerikkalaiset, hollantilaiset eivät olleet kiinnostuneita radiotaajuuksista, vaan äänitaajuuksien laadukkaasta toistosta [14] ja lamppujen tehokkuuden parantamisesta [15] . Tetrodista, joka on luonnollisesti epälineaarinen johtuen irrotettavasta dynatroniefektistä , ei ollut juurikaan hyötyä tässä tehtävässä [huomautus 7] . Vaimentaakseen dynatronin vaikutusta Bernard Telllegen asetti suojaverkon ja anodin väliin kolmannen ristikon, joka oli sähköisesti kytketty katodiin. Tämä ristikko oli suhteellisen harva, eikä sillä ollut käytännössä mitään vaikutusta primäärielektronivirtaukseen katodilta anodille, mutta se esti tehokkaasti toisioelektronien virran anodista suojaverkkoon. Round keksi saman idean samassa vuonna 1926, mutta Tellegen oli jo johtoasemassa ja Philips omisti keksinnön patentin [14] .
Philips lisensoi pentodien tuotantoa maailmanlaajuisesti ja solmi strategisen kumppanuuden Bell Labsin kanssa [16] . Vuonna 1931 RCA aloitti matalataajuisten pentodien sarjatuotannon Yhdysvalloissa ja KO Vacuum Tube Japanissa [17] . Vuonna 1932 RCA julkaisi ensimmäiset tyypin 57 ja tyypin 58 RF-pentodit [14] . Jo vuoden 1932 alussa pentodeihin perustuvia amatöörimalleja julkaistiin massiivisesti Yhdysvalloissa [18] . EMI ( Iso-Britannia ) ei halunnut ostaa Tellegenin patenttia, jota pidettiin yhtenä Philipsin arvokkaimmista kehityksistä [19] , vaan loi sen sijaan pentodille vaihtoehdon - sädetetrodin [20] [21] . Suuritehoisten lamppujen kehitys jakautui kahteen haaraan - sädetetrodiin Yhdysvalloissa ja Isossa-Britanniassa, pentodiin Manner-Euroopassa [22] .
Sädetetrodien ja suuritehoisten vahvistuspentodien sähköisten ominaisuuksien samankaltaisuus on johtanut näiden termien sekaannukseen kirjallisuudessa. Samaa lamppua voidaan kutsua sekä sädetetrodiksi että pentodiksi - huolimatta näiden lamppujen sisäisten rakenteiden perustavanlaatuisista eroista [23] . Joten vuoden 1968 Katsnelsonin ja Larionovin hakuteoksessa 6P1P-sädetetrodia kutsutaan pentodiksi huolimatta siitä, että oheisessa kuvassa on pentodille epätavallisia säteen muodostavia levyjä [24] . State Energy Publishing Housen vuoden 1955 hakuteoksessa 6P1P:tä kutsutaan sädetetrodeksi [ 25] . Sama tapahtui englanninkielisessä kirjallisuudessa: PCL82-yhdistelmäputki (neuvostoliiton analogi on 6F3P) [26] on luokiteltu Thorn-EMI:n teknisessä dokumentaatiossa "triodisädetetrodeksi" ja "triodipentodeksi" Mullardin dokumentaatio [23] .
Sähkötyhjiöteknologian innovaatioiden huippu tuli vuonna 1934 - tänä vuonna valmistajat toivat markkinoille suurimman määrän uusia kehityskohteita [8] , mukaan lukien ensimmäiset radiotaajuiset pentodet - tammenterhot tyyppi 954 ja tyyppi 956 [27] . Kiinteät laitteet on siirretty 2,5 V:n ja 4 V:n hehkulangan jännitteistä 6,3 V:n jännitteeseen [28] [29] . Myös monielektrodi- ja yhdistelmälamppujen kehitys jatkui - RCA toi markkinoille heptodin (pentagridin), Telefunken julkaisi oktodin ja triodiheksodin [28] .
Sodan jälkeisinä vuosina pentodit kehittyivät evoluutionaalisesti. Vuosina 1950-1952 alkoi siirtyminen oktaallampuista pienois "sormi" lamppuihin, joissa on yhdeksäntappia [30] [31] [viite 8] . Vuonna 1953 niistä tuli Naton standardi , vuoteen 1958 mennessä lähes koko [huomautus 9] massavastaanottavien-vahvisttavien lamppujen nimikkeistö valmistettiin uudella mallilla [ 30] , vuoteen 1960 mennessä kahdeksanjalkaisten metallilamppujen osuus Neuvostoliitossa oli laskenut. 20 prosenttiin kokonaistuotannosta [32] . Uudet kehitystyöt optimoitiin maksimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi, joskus lineaarisuuden kustannuksella (esimerkiksi EL84 , joka menetti lineaarisuuden edeltäjiinsä) [33] .
RCA julkaisi tyhjiöputkien viimeisen sukupolven, subminiature -nuvistorit , vuonna 1960 [34] , mutta niille ei löytynyt laajaa käyttöä sotilas- teollisen kompleksin ulkopuolella . Amerikkalaisessa nuvistorisarjassa [35] ei ollut pentodeja , kun taas Neuvostoliitossa valmistettiin 6Zh54N nuvistoripentode. Neuvostoliitto kehitti myös oman, ainutlaatuisen [36] lamppuluokkansa - V. N. Avdeevin suunnittelemia pienikokoisia tankovalaisimia , joissa käytettiin katodeille suunnattuja jäykkiä tankoja perinteisten kierrettyjen ristikon sijaan [37] .
Laajakäyttöiset pentodit voidaan jakaa suoritettavien toimintojen mukaan neljään tyyppiin, ja useimpien tyyppien sisällä (suurtaajuiset pienitehoiset pentodit) voidaan erottaa erityisiä alatyyppejä toimintojen mukaan [3] . Jokainen sovellusalue asetti suunnittelijoille erityisiä prioriteetteja, ja niiden toteuttamiseksi jokainen pentodetyyppi sai omat suunnittelupiirteensä.
| N | Tyyppi | Sovellus | Suunnittelukriteerit | Suunnitteluominaisuuksia | Esimerkkejä |
|---|---|---|---|---|---|
| 1A | Pienitehoiset korkeataajuiset, kapeakaistaiset pentodit | Jännitteen vahvistus resonanssiasteissa kapealla kaistanleveydellä [38] , esimerkiksi superheterodyne IF -asteet | Pienin mahdollinen läpimenokapasitanssi (mieluiten) suurella jyrkkyydellä [38] (2-10 mA/V) | Paksu suojaverkko. Johtojen huolellinen suojaus (elektrodien välisten kapasitanssien pienentäminen). Anodin reunakentän tukahduttaminen [39] | 6Zh1P ( kuva ), 6Zh45B [39] |
| 1B | Pienitehoiset korkeataajuiset laajakaistaiset pentodesit | Jännitteen vahvistus huonolaatuisissa kaskadeissa, joissa on laaja kaistanleveys (televisio-, radioreleviestintä ) [39] | Suurin kaltevuus [40] (10–30 mA/V) | Pienin mahdollinen etäisyys katodista ensimmäiseen ristikkoon, ensimmäisen ristikon paksu käämitys (6Zh9P - käämitysväli 17 kierrosta/mm) kehyksen runkoon, ensimmäisen ristikon kultaus. Katodin alennettu käyttölämpötila, erityiset sileät katodipinnoitteet [41] . Tämän seurauksena korkeimmat kustannukset kaikista pentodetyypeistä [42] |
6Zh9P, 6Zh11P [42] |
| 1B | Pienitehoiset suurtaajuiset muuttuvan kaarevuuden pentodit (vari-mu, laajennetut pentodit [43] , etäkatkaisupentodit [huom. 10] ) | Automaattiset vahvistuksen säätöpiirit [42] | Anodiverkon ominaiskäyrän epälineaarinen jyrkkyys (ACX on venytetty negatiivisten jännitteiden alueelle). Kohtalaiset kaistanleveysvaatimukset [42] . | Ensimmäisen ruudukon kierrosten muuttuva nousu [44] . Tämän seurauksena epälineaariset vääristymät lisääntyivät [45] . |
6K4P, 6K13P [44] |
| 1G | Pienitehoiset kaksoisohjatut pentodesit | Taajuusmuuttajat, signaalisekoittimet [46] | Kolmannen verkon anodivirran tehokas ohjaus [46] | Kolmannen ristikon kohtalaisen tiheä käämitys, kolmannen ristikon erillinen lähtö [46] | 6Zh46B [47] |
| 2 | Videotaajuuspentodeja | Videosignaalin jännitteen ja tehon vahvistus (kymmenistä hertseistä useisiin MHz) käytettäessä aktiivisella kuormalla [48] | Lähtöjännitteen enimmäisalue tietyssä tehotilassa. Suuri kaltevuusominaisuus suhteellisen korkeilla (kymmeniä mA) käyttövirroilla [48] | Samanlaisia laajakaistaisten RF-pentodeja, korjattu suuremman tehohäviön vuoksi [49] | 6P15P [49] |
| 3 | Matalataajuisten (ääni)pentodien lähtö | Äänivahvistimen lähtöasteet , toimivat ilman verkkovirtoja [49] | Pienet epälineaariset vääristymät suurella lähtöteholla, anodiverkon ominaiskäyrän siirtyminen vasemmalle, toiminnan optimointi suurilla jännitteillä seulontaverkossa [49] . | Ohjausristikon harvinainen käämitys, vielä vähemmän tiheä toisen ja kolmannen ristikon käämitys. Tehokkaat katodi-, anodi- ja tukiputkensisäiset liittimet [50] Tuloksena suhteellisen alhainen lähtöimpedanssi ja tasainen, leveä siirtymäalue paluutilasta sieppaustilaan [51] . |
6P33P [51] EL84 ( 6P14P ) |
| neljä | Tehokkaat korkeataajuiset (generaattori) pentodit | Tehokkaiden radiolähettimien generaattorilamput (jopa useita satoja kW) [52] | Generaattorin maksimaalinen hyötysuhde vakaassa lämpötilassa [52] | Tehokas lämmönpoisto, erityisesti verkoista. Yksisivukaistamodulaatiota käytettäessä - pieniä signaalisäröjä [52] . | GU-81 [52] ( kuva ) |
Normaalissa toimintatilassa pentodin kolmas verkko on kytketty katodiin, ensimmäiseen (ohjaus)verkkoon syötetään jatkuva negatiivinen esijännite U C1 , toinen (suojaus) verkko syötetään vakiopositiivisella jännitteellä U c2 , yhtä suuri tai pienempi kuin kaskadin virransyöttöjännite. Katodin emittoimilla elektroneilla (katodivirta I K ) on tässä tilassa vain kaksi reittiä - katodista suojaverkkoon (suojavirta I c2 ) ja katodista anodille (anodivirta I a ). Katodivirta on käytännössä riippumaton anodin jännitteestä U a : sen määräävät vain ohjaus- ja suojaverkon jännitteet [53] . Katodivirran äärimmäisen yksinkertaistettu kaava vähennetään vastaavan diodin CVC:hen Child-Langmuirin lain mukaisesti [huomautus 11] :
I K ~ (U C1 + DU c2 ) 3/2 [54] , missä D on suhteellinen läpäisevyys (ensimmäisen ruudukon ohjauksen tehokkuuden mitta).Todellisilla pentodeilla voi olla terävämpi I K :n riippuvuus ohjausjännitteistä (teho suurempi kuin 3/2) [54] ja pieni raja erityisen pienen U a :n alueella . Käytännössä katodivirran jakautumisella näytön ja anodin välillä (anodin saavuttavan katodivirran osuus) vakiolla U C2 on suurempi merkitys . Tämän jakauman kaaviossa on kaksi suunnilleen lineaarista leikkausta, joiden jyrkkyys on erilainen ja joita erottaa selvästi havaittava rako [55] :
Kuten tetrodissa, anodin pommittaminen elektroneilla, joiden energia on yli 10...15 eV , synnyttää anodista toissijaisen emission [60] . Tetrodissa paluutilassa toisioelektroni liikkuu vapaasti kohti näyttöruudukkoa vähentäen anodivirtaa. Varhaisissa tetrodeissa anodivirta saattoi jopa muuttaa suuntaa (sekundäärielektronien vastavirta ylitti myötävirran) [61] . Pentodiin, matkalla anodista näytölle, asetetaan este - kolmas verkko. Se ei pysty pidättelemään nopeita primäärielektroneja, mutta estää tehokkaasti hitaiden toisioelektronien käänteisen virran [4] . Pentodien tetrodien dinatronilmiö vaimenee: U a :n kasvaessa pentodien virta-jännite-ominaisuudet kasvavat monotonisesti [4] .
Matalilla taajuuksilla ( f << F gr ) aktiivisella anodikuormalla varustetun pentodin vahvistuksen määrää lampun S kaltevuus ja kuormitusvastus R n :
K = SR n [62]Sama kaava pätee reaktiiviseen kuormaan. Pentodin R a : n kuormitusvastuksen ja sisäisen resistanssin vertailukelpoisilla arvoilla generaattorin ekvivalenttiresistanssi tulisi korvata kaavalla R eq = R a R n / (R a + R n ) [63]
Korkean taajuuden alueella aktiivisella kuormalla [64] olevalle pentodille on tunnusomaista laajakaistakerroin ( γ ) – taajuuden ja tällä taajuudella saavutettavan vahvistuksen tulo. Laajakaistakerroin ei riipu kuorman aktiivisesta resistanssista, vaan pienenee sen kapasitanssin C n kasvaessa :
γ = K Δ f = S / (2π (C out + C in + C n )) [40] [65]Pentodien massasarjan laajakaistakerroin on alueella 50-200 MHz [66] . Kertoimen taulukkoarvot on ilmoitettu joko ihannetapauksessa C n = 0 tai jollekin standardille C n . Sormilampuille otetaan C n \u003d 5,5 pF, joten kertoimen viitearvot eroavat merkityksettömästi [67] . Oktaalilampuille otetaan C n \u003d 10 pF, joten niiden laajakaistakerroin kuormitettuna on noin puolitoista kertaa pienempi kuin "kuormittamaton" kerroin [68] [69] .
Pentodivahvistimissa ilman taajuuskorjausta laajakaistakertoimen tulee ylittää vahvistettujen taajuuksien yläraja 5–10 kertaa, taajuuskorjailluissa vahvistimissa 2,5–4 kertaa [70] . Tämä raja täydellisimmille sokkelipentodeille ei ylitä 200 MHz [71] . Aktiivisen kuorman korvaaminen kapeakaistaisella resonanssipiirillä mahdollistaa tammenterhopentodien (1Zh1Zh) ja yksittäisten sormilamppujen (6K1P) ylemmän toimintataajuuden nostamisen 500 MHz:iin [72] . Yhden portaan toimintataajuuden lisääminen on mahdotonta liian korkean pentodekohinan vuoksi [72] . Laajakaistaasteen toimintataajuutta voidaan kasvattaa useita kertoja rinnakkaisemalla vahvistusaste ja kuormittamalla sen anodit kulkevalle aaltolinjalle. Tällaisella kaskadilla, jossa on liikkuva aalto (toisin sanoen hajautettu vahvistuskaskadi ) n lampulle, on rajataajuus, joka on n kertaa suurempi kuin yhden pentodin rajataajuus [73] . (jopa 1 GHz). Lamppujen lukumäärä kaskadissa oli käytännössä rajoitettu kuuteen tai kahdeksaan [74] . Liikkuvan aallon putkivaiheet olivat kalliita, vaativat hienosäätöä, ja siksi ne korvattiin kokonaan puolijohde-mikroaaltovahvistimilla.
| Pienitehoinen pentode (6Zh32P) | Tehokas matalataajuinen pentode (6P14P) | Viite: tehokas sädetetrodi ( KT88) |
Pienitehoisten pentodien anodivirta -jännite-ominaisuudet (CVC) ovat lähellä ihanteellisia: jyrkkä siirtyminen paluutilasta sieppausmoodiin tapahtuu suhteellisen alhaisella U a :lla ; CVC:n tasaiset "hyllyt" osoittavat suurta lähtövastusta (6Zh32P - 2,5 MΩ nimellistilassa [75] ). Tämä tekee mahdolliseksi rakentaa lähes täydellisiä differentiaalikaskadeja [76] ja aktiivisia kuormia (stabiileja virtalähteitä ) [77] pentodeille . Suuritehoisissa pentodeissa lähtöimpedanssi on suhteellisen pieni ja siirtyminen leikkausvyöhykkeelle on pidennetty. Matalilla anodijännitteillä ja ohjausverkon suurella negatiivisella biasilla havaitaan CVC-hyllyn "tetrodin" epälineaarisuus.
Pentodien IV-V ominaisuuksien kvalitatiivinen analyysi osoittaa sen
Ihmiskorva sietää parillisia harmonisia, mutta erittäin herkkä parittomien harmonisten ylisävyille, jotka hallitsevat pentodin säröspektriä [79] . Pentodeihin perustuvat matalataajuiset tehovahvistimet voivat saavuttaa hyväksyttävän särötason vain erittäin alhaisella mitatulla THD :llä, mikä on saavutettavissa vain, kun vahvistin on syvän negatiivisen takaisinkytkennän (OOS) peitossa [79] . Triodivahvistimet puolestaan tarjoavat hyväksyttävän äänenlaadun ilman yleistä palautetta. Sädetetrodit ovat väliasennossa: ne tarvitsevat myös takaisinkytkentää, mutta niiden säröspektri on lähempänä triodin säröspektriä [81] .
Nykyaikaisissa lähtötason putki-ULF:issä sodanjälkeisen kehityksen EL34 pentodeja käytetään laajalti.ja EL84 (analogi - 6P14P [82] ). Laadukkaissa musiikillisissa ULF-levyissä suositaan kuitenkin sotaa edeltäneet suoralämmitteiset triodit, kitara-ULF:issä sotaa edeltäneet sädetetrodit. Jälkimmäinen johtuu luultavasti markkinoiden historiallisesta jakautumisesta "eurooppalaisiin pentodeihin" ja "amerikkalaisiin sädetetrodeihin" [83] . Ennen sotaa valmistetuilla putkilla sanotaan olevan parempi lineaarisuus, koska ne oli optimoitu vähäistä säröä varten, niin vähän kuin tekniikka salli [84] . "Vahvistus oli kallista" (Morgan Jones), joten noiden vuosien putket ja vahvistimet suunniteltiin antamaan hyväksyttävä vääristymistaso vähimmäismäärällä putkia ilman takaisinkytkentää [85] . Ja itse palauteteoria oli juuri luomassa. Lamppujen halpeneminen 1940-luvulla muutti suunnittelun lähestymistapaa: syvän FOS:n käytön myötä lampun lineaarisuus häipyi taustalle [84] [33] . Siksi esimerkiksi klassinen sodanjälkeinen sormipentodi EL84 (6P14P) häviää vääristymässä sotaa edeltäneeseen sädetetrodiin 6V6[33] (analoginen - 6P6S) [26] , vaikka se ylittää sen muissa parametreissa, erityisesti ominaiskäyrän, lähtötehon jyrkkyydessä. Paikallissarjan lamput1940-luku 7AF7-triodia [86] lukuun ottamatta ovat hyvin lineaarisia - niissä on sekä "sotaa edeltävä" elektrodirakenne että kaikki lasilamppujen edut [87] .
Pentodeja ja sädetetrodeja, jotka on suunniteltu toimimaan näppäintilassa ja joihin kuuluvat lamput ensimmäisen sukupolven tietokoneille (esimerkiksi 6Zh22P), lamput line-scan TV-yksiköille (6P36S), lähtölamput radiolähettimille ( GU-50 ) . korkea epälineaarisen vääristymän taso. Näitä lamppuja kehitettäessä asetettiin muita prioriteetteja. Digitaalisessa tekniikassa lineaarisuus ei vaikuttanut mitenkään, televisioiden valmistuksessa kuljettimella kuljettimella kuljettimella kuljettimella kuljetettiin kuljettimella kuljettimella pyyhkäisylineaarisuutta erikseen ja radiolähettimissä käytetään lähtövärähtelypiiriä , joka vaimentaa yliaaltojen säteilyä. Varhaisen sarjan "pienten kirjainten" lamppujen tuotannon epätäydellisyys aiheutti suuren epälineaarisen vääristymäkertoimen leviämisen, joten näiden sarjojen yksittäiset lamput voivat olla hyvin lineaarisia. Tuotantokulttuurin kasvun myötä parametrien leviäminen väheni - myöhempien "lineaaristen" sarjojen lampuilla on jatkuvasti korkeat vääristymät [88] .
Epälineaaristen ominaisuuksien ja korkean ulostuloimpedanssin ansiosta suuritehoiset suojatut lamput ovat herkkiä kuormituskestävyyden valinnalle. Optimaalisen kuormitusvastuksen, jossa epälineaarisen vääristymän kerroin K ei saavuta minimiä, tulisi olla alueella 1/10 - 1/8 pentodin sisäisestä resistanssista [49] . Pääsääntöisesti sama taso vastaa maksimilähtötehoa. Ei-optimaalisella kuormitusvalinnalla maksimilähtöteho laskee jyrkästi ja särö tällä teholla kasvaa. Pienillä lähtötehoilla Kni on myös erittäin korkea: EL34:lle optimaalisessa yksitahtikäytössä se saavuttaa 2 % jo P out = 1 W:lla ja kasvaa sitten lähes lineaarisesti 10 prosenttiin P out:lla. max = 8 W [89] . Yksijaksoisessa triodiinkluusiossa samalla EL34:llä on K no \u003d 8% P - ulostulossa. max = 6 W [90] . Push-pull-yhteydessä piirin kahden haaran parilliset harmoniset vähennetään keskenään, joten maksimi K ei putoa 5 %:iin [91] , mutta samalla lähes kaikki nämä 5 % ovat dissonanttisia parittomia harmonisia.
Suojatuissa putkitehovahvistimissa päästökaistan reunoilla on myös mahdollista säröä lähtömuuntajan riittämättömän kaistanleveyden vuoksi. Suuri lähtöimpedanssi ei salli pentodin tai tetrodin vaimentaa kuormitusvaihevasteen epähomogeenisuuksia, joten samalla laskennallisella kaistanleveydellä "pentodimuuntajilla" on oltava suurempi ensiökäämin induktanssi kuin "triodilla" ja pienempi vuoto . induktanssi [92] . Tämän seurauksena korkealaatuiset suojattujen lamppujen muuntajat ovat raskaampia ja kalliimpia kuin "triodit".
Kaikentyyppisillä pentodeilla on korkeampi putken sisäinen kohina kuin teholtaan ja transkonduktanssiltaan verrattavissa olevissa triodeissa [94] . "Triodimelun" lisäksi kaikille suojatuille lampuille on ominaista virranjakomelu (eng. partition noise ), joka ylittää laukausmelun 1,5 ... 5 kertaa. Kaikki "matalakohinaiset" pentodit ovat sellaisia vain verrattuna perinteisiin pentodeihin [95] [96] .
Laajakaistapentodien tyypeissä voidaan erottaa hiljaisten lamppujen ympyrä, joka on suunniteltu vahvistinpiirien (6Zh39G, 6Zh43P) tuloasteisiin. Niille on ominaista suuri jyrkkyys (jopa 30 mA/V nimellistilassa) ja vakaa virranjakauma anodin ja suojaverkon välillä [97] .
Ryhmä matalakohinaisia matalataajuisia pentodeja on rajoitettu tavalliseen EF86- lamppuun(analogi - 6Zh32P [98] ), vähemmän tunnettuja E80F, EF804, EF806, 5879 [99] ja harvinaisia saksalaisia "postal" C3 -perheen lamppuja [huomautus 12] . Matalilla taajuuksilla pentodin kohinaa pahentaa katodivirran välkyntäkohina ja lämmittimen katodipiiriin aiheuttama humina. Siksi matalataajuisten hiljaisten lamppujen kohdalla tärkeintä on katodin ja lämmittimen laatu [100] , lampun sisäosien mekaaninen jäykkyys ja katodi-verkkokokoonpanon yleinen kokoonpanokulttuuri [101] . Pienten signaalien vahvistimissa minimikohina saavutetaan tietyllä U C1 :n ja U c2 :n yhdistelmällä nimellis- tai korotetulla lämmitysjännitteellä [97] . Matalataajuisissa tehovahvistimissa ei ole tärkeää lamppujen oma melu, vaan suunnittelun huolellinen tutkiminen. Esimerkiksi ULF Quad II (ensimmäinen vaihe on EF86 pentodeja, toinen on KT66 sädetetrodi) oli signaali-kohinasuhteeltaan huonompi kuin Williamson-vahvistimellaensimmäisen asteen kanssa triodilla [93] . Klassinen Mullard 5-10samalla EF86:lla, päinvastoin, se erottuu korkeasta melusta [102] .
Vahvistinasteen kuormitusvastus pentodilla RH on pääsääntöisesti monta kertaa pienempi kuin lampun sisäinen vastus Ra ( R H << Ra ) . R H ja Ra muodostavat jännitteenjakajan , jonka kautta tehopiirien kautta tulevat häiriöt sulkeutuvat maahan. RF-vahvistimissa tällä häiriöllä ei ole väliä - se estetään tehokkaasti erottamalla portaiden väliset kapasitanssit. Matalataajuisissa vahvistimissa verkkohäiriöt kulkevat vapaasti portaiden välisten kapasitanssien tai muuntajien läpi. Kaskadien kapasitiivisella kytkennällä suurin osa häiriöjännitteestä, joka putoaa jakajan alavarteen, siirretään seuraavan kaskadin tuloon. Muuntajakytkennällä pienempi osa häiriöjännitteestä siirtyy seuraavaan vaiheeseen, putoaen jakajan ylävarteen (muuntajan ensiökäämiin). Siksi muuntajakytkennän käyttö pentodevahvistimissa pehmentää tehopiirien kohinan suodatuksen vaatimuksia. Triodivahvistimissa päinvastoin R H >> Ra , joten muuntajakytkennän käyttö tiukentaa suodatusvaatimuksia [103] .
Pentodit ovat erittäin herkkiä suojaverkon [104] häiriöille , joten se saa yleensä virtansa erillisestä RC-suodattimesta (jopa parempi, LC-suodattimesta), jolla on suuri aikavakio. Voit tehdä päinvastoin ja syöttää annostellun verkkohäiriöjännitteen suojaverkkoon, mikä kompensoi "tavallisen" häiriön vaikutusta [105] . Tätä varten tarvittava resistanssi näyttöpiirissä valitaan empiirisesti. Piirin tarkka laskeminen käytännössä ei ole mahdollista, koska valmistajat eivät ole standardoineet eivätkä dokumentoineet seulontaruudukon ohjauksen ominaisuuksia. Kun häiriö on kompensoitu, se saattaa palata lamppujen vanhentuessa tai kun ne vaihdetaan [105] .
Kun seulontaristikko liitetään anodiin, pentodi rappeutuu kaksianodiseksi triodiksi, jonka virran jakautuminen näytön ja anodin välillä on lähes vakio. Koska triodiliitännässä oleva suojaverkon virta kulkee täysin kuorman läpi, tällaisen "triodin" jyrkkyys on jonkin verran suurempi kuin pentodin vertailukaltevuus [57] [huomautus 13] .
Weber väittää, että tavanomaista triodikytkettyä pentodia ei pitäisi verrata triodiin, vaan tetrodiin , koska sen antidynatroninen verkko pysyy suljettuna katodista. Weberin mukaan triodiliitännästä voidaan puhua vain, kun anodiin on liitetty seulontaristikon lisäksi myös antidynatroniverkko [106] . Käytännössä antidynatroniverkon vaikutus triodiliitännässä voidaan jättää huomiotta. Pentodin toimintatapa triodisisällyksessä vastaa täysin "oikeita" triodeja kahdella ominaisuudella:
Vuonna 1951 David Hafler ja Harbert Kerosehdotettiin, että LF-vahvistimen lähtölamppujen suojaverkot [huomautus 14] yhdistettäisiin lähtömuuntajan ensiökäämin väliottoihin [111] . Pentodin volttiampeeriominaisuudet tällaisessa inkluusiossa ovat triodin ja pentodin välinen risti. Hafler ja Keros väittivät, että on mahdollista valita väliottopiste, jossa vahvistin säilyttää edelleen korkean hyötysuhteen, lähellä tetrodia, mutta sen lähtöimpedanssi putoaa jo arvoihin, jotka ovat lähellä triodia [111] . Suojausverkon takaisinkytkennän ansiosta ultralineaariporras pystyy yhdistämään sekä triodin että suojaputken parhaat ominaisuudet [112] .
Ultralineaarinen kytkentä on edullisin luokassa B , ja sitä on käytetty pääasiassa luokan B vahvistimissa [113] . Neuvostoliitossa ultralineaarista piiriä käytettiin sekä B- ja AB-luokkien push-pull-vahvistimissa (esimerkiksi Symphony - radiogrammeissa ja Dnepr-11- , Dnepr-12- nauhureissa ) että A-luokan yksipäisissä vahvistimissa (VEF ). -Radioradiogrammit, "Riika-6", " Rigonda " yksijaksoiset sarjat jne.) [114] .
Ultralineaarisen ULF:n onnistunut käyttöönotto edellyttää korkealaatuisia laajakaistaisia lähtömuuntajia, joilla on erityisen alhainen vuotoinduktanssi kaikkien käämien välillä [112] . Esimerkiksi vuoden 1951 Hafler-Keros-piirissä käytettiin muuntajaa, jonka kaistanleveys oli 10 Hz - 100 kHz ja jonka taajuusvasteen epätasaisuus oli enintään ± 1 dB [111] .
Ultralineaarinen kaskadi on vaativa myös suojaverkkojen jännitteen DC-komponentin suodattamisen kannalta. Perinteisessä ultralineaarisessa kaskadissa kaikki anodin jännitteen aaltoilu (mukaan lukien jännitehäviöt lähtötehopiikin aikana) siirtyvät suojaverkkoihin. Lisäksi tehonsyöttötila Uc2 =Ua rajoittaa epäedullisesti mahdollisuutta nostaa anodijännitettä [huomautus 15] . Van der Veen ehdotti, että suojukset ei liitettäisi ensiökäämien (anodi) hanoihin, vaan erilliseen tehosuodattimeen kytkettyihin eristettyihin käämeihin [115] . Tämä piiri, kuten klassinen, on löytänyt laajan sovelluksen kotimaisessa amatöörivahvistustekniikassa viime vuosina. [116] , [117] , [118] , [119] , [120] .
| Elektroniset tyhjiölaitteet (paitsi katodisäde ) | ||
|---|---|---|
| Generaattori ja vahvistinlamput | ||
| muu | ||
| Suoritustyypit |
| |
| Rakenteelliset elementit |
| |