Triode (elektronisk)

Den triode lampe er den første forsterkeranordning for et elektronisk signal. Den amerikanske ingeniøren Lee De Forest oppfant denne lampen i 1906 , som han kalte Audion . Det er fysikeren WH Eccles som gir navnet på trioden til denne lampen med tre elektroder.

Historisk

Operasjon

Triode består av en katode , som avgir varme elektroner , en mottakende anode og et gitter plassert mellom de to, alt i et rør i hvilket et vakuum er opprettet.

Katoden er en glødetråd eller en plate oppvarmet av et slikt glødetråd. Oppvarming av katoden gir elektronene nok energi til at de kan frigjøre seg fra støtten og danne en elektronisk sky rundt katoden (vi snakker om katodisk utslipp ).

Anvendelsen av en potensiell forskjell mellom katode og anode akselererer disse elektronene (negative) mot anoden (positive) og danner en strøm på noen få milliampere i kretsen.

Interponeringen av et gitter mellom de to elektrodene gjør det mulig, ved å modulere potensialet, å fremme eller begrense denne passasjen av elektroner. Den enorme fordelen med dette arrangementet er at en liten variasjon i potensialet på rutenettet forårsaker en stor variasjon i strømmen som samles opp av anoden: dette er forsterkningsprinsippet. Ved å spille på lampens geometriske egenskaper, kan vi justere denne forsterkningsfaktoren (forsterkningen).

Diagram

Kjennetegn ved trioden

Den forsterkningsfaktor μ av en triode uttrykker forholdet mellom spenningen forsterket på anoden og inngangsspenningen tilføres til porten; ${\ displaystyle \ mu = {U_ {a} \ over U_ {g}}}$ .

Det er også lik forholdet mellom gitterkatodeparasitisk kapasitans og anodekatodeparasitisk kapasitans : ${\ displaystyle C_ {gc}}$ ${\ displaystyle C_ {ac}}$ ${\ displaystyle \ mu = {C_ {gc} \ over C_ {ac}}}$ .

Denne andre ligningen viser at en reduksjon i avstanden mellom gitteret og katoden gjør det mulig å øke forsterkningsfaktoren til røret, siden dette vil ha den effekten at kapasitansen mellom gitteret og katoden økes.

Den loven Child å beskrive gjeldende av en triode anode: ${\ displaystyle I_ {a} = A \ left (\ mu U_ {g} + U_ {a} \ right) ^ {\ frac {3} {2}}}$ , hvor A er en konstant som avhenger av rørets geometri.

Fra Taylor-utvidelsen av denne ligningen i nærheten av rørets arbeidspunkt, finner vi $\ Delta I_ {a} = {\ tfrac {\ partial I_ {a}} {\ partial U_ {g}}} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac {\ partial I_ {a}} {\ partial U_ { a}}} \ Delta U_ {a} = g_ {m} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac 1 {r_ {a}}} \ Delta U_ {a}$ .

Det første delderivatet av denne ligningen er hellingen til overføringskarakteristikken ved driftspunktet, og den kalles gjensidig konduktans eller transkonduktans , som uttrykkes i siemen (en enhet kalt mho før 1971), eller oftere i mA / V ( 1 mmho = 1 mA / V). Det andre delderivatet er hellingen S av anodekarakteristikken. Imidlertid har navnet "skråning S" (i mA / V) blitt bevart for å betegne, i Europa, ekvivalent med transkonduktans, i USA. Den gjensidige av denne skråningen kalles den indre anodemotstanden og uttrykkes i ohm . $g_ {m}$ $r_ {a}$

For og ved å introdusere disse definisjonene, kan denne ligningen skrives $\ Delta I_ {a} = 0$ $0 = g_ {m} \ Delta U_ {g} + {\ tfrac 1 {r_ {a}}} \ Delta U_ {a}$ eller $g_ {m} r_ {a} = - {\ frac {\ Delta U_ {a}} {\ Delta U_ {g}}}$ .

Begrepet til høyre tilsvarer definisjonen av forsterkningsfaktoren, dvs. produktet av skråningen x med den indre motstanden kalt µ. Tegnet betyr at anodespenningen synker når portens spenning øker. Denne siste ligningen kan skrives , en veldig nyttig formel for å finne en av parametrene til røret når de to andre er kjent. $-$ $\ mu = r_ {a} g_ {m}$

applikasjon

Oppfinnelsen tillatt utseendet snakker kino , på TSF (radio), og senere for informatikk (ved hjelp av triode som en "alt eller ingenting" bryteren, og erstatte de releer, mye langsommere), samt fremgang i telefonkommunikasjon ved å tillate signifikant forsterkning av signalet uten forvrengningseffekter.

Trioden ble raskt perfeksjonert ved å legge til et andre rutenett, det kalles da tetrode ; deretter et ekstra rutenett for å unngå uønskede effekter, spesielt “dynatron” -effekten. Dette røret, kalt en pentode , vil raskt bli tatt i bruk i de fleste rørforsterkere, for bedre effektivitet. Til tross for behovet for å skifte ut rørene regelmessig (hvis katoden går tom (varighet ~ ~ 2000h), brukes de fortsatt i dag, og veldig populære blant gitarister ( forsterkere ) og hi-fi- entusiaster ( kraft ) på grunn av deres gode egenskaper for lydgjengivelse , blant hvilke vi kan merke oss:

det misunnelsesverdige harmoniske spekteret i lineær modus;
riktig respons på transienter som produserer en lyd som anses som mer naturlig;
og forresten inngangen til myk metning under klipping (selv om det ikke er vanlig i hi-fi å gå inn i metnings- og klippesonene, bortsett fra det ganske spesielle tilfellet en forsterker i klasse B )

Utenfor det marginale feltet for samlere og musikkelskere , blir trioden mye brukt som en høyeffektforsterker (500 W og mer) opp til omtrent 100 MHz , i en "felles rutenett" -enhet , med fordelen av fravær av nøytradynering , i motsetning til den pentode . Disse trioder for HF lineære forsterkere kan levere fra 500 W til 15 kW . De viktigste leverandørene er EIMAC og AMPEREX.

Nåværende modeller

Hovedtrioder brukt i lyd

For forforsterkere

Type	$\ mu$	$r_ {a}$ i $k \ Omega$	$g_ {m}$ i mA / V.	Pa max i W	Ua maks i V.
ECC83 -12AX7 dobbel triode på sterk $\ mu$	100	62	1.6	1.2	300
ECC82-12AU7 dobbel triode lav $\ mu$	17	7.7	2.2	2,75	300
ECC81-12AT7 dobbelt triode medium $\ mu$	60	11	5.5	2.5	300

For forsterkere (effekt)

Type	$\ mu$	$r_ {a}$ i $\ Omega$	$g_ {m}$ i mA / V.	Pa max i W	Ua maks i V.
845 krafttriode	5.3	1700	3.1	100	1250
300B strømtriode	3,85	700	5.5	40	450

Hovedindustrielle trioder

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

(veiledende verdier kan variere avhengig av produsent)

Merknader og referanser

Referanser

Historien om radiolampen, op. cit. s. 6

Merknader

Patentet ble arkivert 29. januar 1907

Se også

Relaterte artikler

Eksterne linker

Radiolamper , bok av Claude Paillard tilgjengelig online

Bibliografi

Bernard Machard, Historien om radiolampen , Lacour, Nîmes, 1989.
Germain Dutheil, Guide des tubes BF , Publitronic Elektor, 1999.
Jean Hiraga, Initiation to tube amps , Dunod, 2000.
Francis Ibre, Old and Recent Audio Tubes , ( ISBN 978-2-86661-155-2 ) , Publitronic Elektor, 2007.
Francis Ibre, Audio tuber: egenskaper og bruk , ( ISBN 978-2-86661-174-3 ) , Publitronic Elektor, 2010.
Peter Dieleman, Theory & Practice of Tube Audio Amplifiers , Elektor, 2005
(en) George Shiers, The First Electron Tube , i Scientific american, mars 1969, s. 104.
(en) Gerald Tyne, Saga of the vacuum tube , i Prompt Publications, 1977, s. 30-83, opptrykk 1994.
(en) John Stokes, 70 år med radiorør og ventiler , i Vestal Press, NY, 1982, s. 3-9.
(en) Keith Thrower History of the British Radio Valve til 1940 , i MMA International, 1982, s 9-13.