Parimi i funksionimit të tubave vakum. Si funksionon një tub radio?

Gjeneratat e kompjuterëve

Në teknologjinë kompjuterike, ekziston një periodizim i veçantë i zhvillimit të elektronikës kompjuterët. Një kompjuter klasifikohet në një gjeneratë ose në një tjetër në varësi të llojit të elementeve kryesore të përdorura në të ose në teknologjinë e prodhimit të tyre. Është e qartë se kufijtë e brezave në terma kohorë janë shumë të paqartë, pasi kompjuterët janë prodhuar në të njëjtën kohë. lloje të ndryshme; Për një makinë individuale, çështja nëse i përket një brezi apo një tjetër zgjidhet mjaft thjesht.

Shfaqja e kompjuterëve është një nga shenjat domethënëse të revolucionit modern shkencor dhe teknologjik. Përdorimi i gjerë i kompjuterëve ka çuar në faktin se të gjithë numër më i madh njerëzit filluan të njiheshin me bazat teknologji kompjuterike, dhe programimi gradualisht u bë një element i kulturës. Së pari kompjuterët elektronikë u shfaq në gjysmën e parë të shekullit të 20-të. Ata mund të bënin shumë më shumë kalkulatorë mekanikë që vetëm shtonin, zbritnin dhe shumëzonin. Këto ishin makina elektronike të aftë për të zgjidhur probleme komplekse.

Përveç kësaj, ata kishin dy tipare dalluese, të cilat makinat e mëparshme nuk i kishin:

Një prej tyre ishte se ata mund të kryenin një sekuencë të caktuar operacionesh paraprakisht programin e dhënë ose zgjidhin në mënyrë sekuenciale probleme të llojeve të ndryshme.

Aftësia për të ruajtur informacionin në memorie të veçantë.

Gjenerata e parë.

Kompjuterë me tub vakum.

Kompjuterët e bazuar në tuba vakum u shfaqën në vitet 40 të shekullit të 20-të. Së pari llambë elektrike- dioda e vakumit - u ndërtua nga Fleming vetëm në 1904, megjithëse efekti i rrymës elektrike që kalon nëpër një vakum u zbulua nga Edison në 1883.

Së shpejti, Lee de Forrest shpik një triodë vakum - një tub me tre elektroda, pastaj një tub elektronik i mbushur me gaz - një tiratron, një tub me pesë elektroda - një pentodë, etj. Deri në vitet '30, vakum elektronik dhe i mbushur me gaz tubat u përdorën kryesisht në inxhinierinë radio. Por në vitin 1931, anglezi Winnie-Williams ndërtoi (për nevojat e fizikës eksperimentale) një numërues thyratron të pulseve elektrike, duke hapur kështu zonë e re përdorimi i tubave vakum. Një numërues elektronik përbëhet nga një seri shkasash. Këmbëza, e shpikur nga M.A. është një stafetë elektronike. Ashtu si ai elektromekanik, mund të përdoret për të ruajtur një të tillë shifra binare. Lexoni më shumë rreth tubit vakum këtu.

Përdorimi i një tubi vakum si elementi kryesor i një kompjuteri krijoi shumë probleme. Për shkak të faktit se lartësia e llambës së xhamit është 7 cm, makinat ishin të mëdha. Çdo 7-8 minuta. njëra prej llambave po dështonte dhe duke qenë se në kompjuter ishin 15-20 mijë të tilla, gjetja dhe zëvendësimi i llambës së dëmtuar u desh shumë kohë. Përveç kësaj, ata theksuan sasi e madhe ngrohjes, dhe për të përdorur një kompjuter "modern" të asaj kohe kërkohet sisteme të veçanta ftohje.

Për të kuptuar modele konfuze kompjuter i madh, nevojiteshin ekipe të tëra inxhinierësh. Nuk kishte pajisje hyrëse në këta kompjuterë, kështu që të dhënat futeshin në memorie duke lidhur spinën e duhur në prizën e duhur.

Shembuj të makinerive të gjeneratës së parë janë Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), makina e parë me një program të ruajtur. UNIVAC (kompjuter automatik universal). Kopja e parë e Univac iu dorëzua Byrosë së Regjistrimit të SHBA. Më vonë u krijuan shumë modele të ndryshme Univac, të cilat kanë gjetur aplikim në fusha të ndryshme të veprimtarisë. Kështu, Univac u bë kompjuteri i parë i prodhuar në masë. Ishte gjithashtu kompjuteri i parë që përdori shirit magnetik në vend të kartave me grushta.

Gjenerata e dytë.

Parimi i funksionimit

Tuba vakum vakum me katodë të nxehtë

• Si rezultat i emetimit termionik, elektronet largohen nga sipërfaqja e katodës.
• Nën ndikimin e ndryshimit të potencialit midis anodës (+) dhe katodës (-), elektronet arrijnë në anodë dhe formojnë një rrymë anode në qarkun e jashtëm.
• Me ndihmën e elektrodave (rrjeteve) shtesë, rrjedha e elektroneve kontrollohet duke aplikuar një potencial elektrik në këto elektroda.

Në tubat me vakum, prania e gazit degradon performancën e tubit.

Tubat vakum të mbushura me gaz

Gjëja kryesore për këtë klasë pajisjesh është rrjedha e joneve në gazin që mbush llambën. Rrjedha mund të krijohet, si në pajisjet vakum, nga emetimi termionik, ose mund të krijohet nga një shkarkim në një gaz të rrallë për shkak të fuqisë së fushës elektrike. Në mënyrë tipike, tuba të tillë përdoren ose në oshilatorët me frekuencë të ulët (thiratrons) ose në qarqet ndreqës të kontrolluar, shpesh me rryma të larta të daljes (ignitron).

Pajisjet mikroelektronike me katodë emetimi në terren

Procesi i miniaturizimit të tubave elektronikë të vakumit ka çuar në braktisjen e katodave të nxehta dhe kalimin në emetim në terren nga katoda të ftohta me formë të veçantë të bëra nga materiale të zgjedhura posaçërisht. Kjo bën të mundur uljen e madhësive të pajisjeve në madhësi mikron dhe përdorimin e proceseve standarde teknike të industrisë së gjysmëpërçuesve në prodhimin e tyre. Aktualisht, struktura të tilla janë duke u hulumtuar në mënyrë aktive.

Histori

Katodë

Sipas metodës së ngrohjes, katoda ndahen në katoda të ngrohta direkte dhe indirekte.

Katoda e ndezur drejtpërdrejt është një fije metalike e bërë nga një metal me një specifikë të lartë rezistenca elektrike. Rryma e filamentit kalon drejtpërdrejt nëpër katodë. Llambat e filamentit direkt konsumojnë më pak energji, nxehen më shpejt dhe nuk ka asnjë problem për të siguruar izolimin elektrik midis katodës dhe filamentit (ky problem është i rëndësishëm në kenotronet e tensionit të lartë). Megjithatë, ato zakonisht kanë një jetë më të shkurtër shërbimi dhe kërkojnë fuqi filamenti kur përdoren në qarqet e sinjalit DC, dhe në një numër qarqesh nuk janë të zbatueshme për shkak të ndikimit të dallimeve potenciale në seksione të ndryshme të katodës në funksionimin e llambës. Llambat me fije të drejtpërdrejtë quhen shpesh "me bateri", pasi ato përdoreshin gjerësisht në pajisjet me energji vetë; por katoda e ngrohur drejtpërdrejt përdoret gjithashtu në llambat e gjeneratorëve me fuqi të lartë. Atje nuk është një fije, por një shufër mjaft e trashë.

Katoda e ngrohur indirekt është një cilindër, brenda të cilit ndodhet një ngrohës (filament), i izoluar elektrikisht nga katoda. Ngrohësi duhet të nxehet shumë më i nxehtë se një katodë që nxehet drejtpërdrejt, kështu që konsumon shumë më tepër energji, llamba gjeneron shumë nxehtësi dhe kërkon një kohë të dukshme për t'u ngrohur (dhjetëra sekonda, apo edhe minuta). Por zona e katodës mund të bëhet shumë më e madhe (dhe për këtë arsye të rritet rryma që rrjedh nëpër llambë), katoda është e izoluar nga burimi i energjisë së ngrohësit (kjo heq disa nga kufizimet e qarkut të qenësishme në llambat inkandeshente direkte) dhe në shumicën e rasteve ngrohësi mund të mundësohet me rrymë alternative (një katodë relativisht masive zbut mirë luhatjet e temperaturës dhe sfondi rrymë alternative të vogla). Shumica dërrmuese e llambave me fuqi të ulët dhe të mesme për pajisjet e palëvizshme kanë një katodë të nxehtë indirekte.

Për të lehtësuar emetimin e elektroneve, katodat e llambave zakonisht aktivizohen - të veshura me një shtresë të hollë të një lënde që ka një funksion pune relativisht të ulët: toriumi, bariumi dhe përbërjet e tyre. Shtresa aktivizuese shembet gradualisht gjatë funksionimit dhe llamba humbet emetimin, "ulet" - gjithnjë e më pak elektrone rrjedhin nga sipërfaqja e katodës, rryma e llambës zvogëlohet, domethënë fitimi i saj zvogëlohet dhe fuqia dalëse. Jeta e shërbimit të një llambë të vdekur mund të zgjatet duke rritur pak tensionin e filamentit; por kjo rrit rrezikun e djegies së ngrohësit.

Katoda metalike të pastra (për shembull, në llambat me fuqi të lartë me densitet të lartë të rrymës katodë) janë bërë nga tungsteni.

Anoda

Elektroda pozitive. Ndonjëherë kryhet në formën e një pllake, por më shpesh në formën e një kutie që rrethon katodën dhe rrjetën dhe ka formë si një cilindër ose paralelipiped. Në llambat me fuqi të lartë, anoda mund të ketë pendë ose "krahë" për të shpërndarë nxehtësinë. Zakonisht është bërë nga nikeli ose molibden, ndonjëherë nga tantal dhe grafit.

Neto

Midis katodës dhe anodës ka rrjeta, të cilat shërbejnë për të kontrolluar rrjedhën e elektroneve dhe për të eliminuar efektet anësore që ndodhin kur elektronet lëvizin nga katoda në anodë.

Rrjeti është një grilë ose (më shpesh) një spirale me tela të hollë të mbështjellë rreth katodës në disa shtylla mbështetëse (traverse). Në llambat me shufra, roli i rrjetave kryhet nga një sistem prej disa shufrash të hollë paralel me katodën dhe anodën, dhe fizika e funksionimit të tyre është e ndryshme sesa në modelin tradicional.

Bazuar në qëllimin e tyre, rrjetat ndahen në llojet e mëposhtme:

Në varësi të qëllimit të llambës, ajo mund të ketë deri në shtatë rrjeta. Në disa opsione për ndezjen e llambave me shumë rrjete, rrjetet individuale mund të veprojnë si anodë. Për shembull, në një gjenerator sipas qarkut Shembel në një tetrodë ose pentodë, vetë gjeneratori është një triodë "virtuale" e formuar nga një katodë, një rrjet kontrolli dhe një rrjet skanimi si anodë.

Balonë

Llojet kryesore

Llojet kryesore të tubave elektronikë vakum:

• Diodat (të bëra lehtësisht për tensione të larta, shihni kenotron)
• Pentoda dhe Tetroda me rreze
• Pentoda me rreze (si variacion i këtij lloji)
• Heptoda (pentagride, pesë rrjete)
• Llambat e kombinuara (në fakt përfshin 2 ose më shumë llamba në një cilindër)
• Llambat me emetim dytësor dhe llambat speciale me karakteristika të veçanta (kuadratike, hiperbolike) u krijuan për kompjuterët analogë, por nuk u përdorën gjerësisht.

Aplikacione moderne

Teknologji e fuqisë me frekuencë të lartë dhe tension të lartë

• Në të fuqishme transmetuesit e transmetimit(nga 100 W deri në disa megavat) fazat e daljes përdorin llamba të fuqishme dhe ultra të fuqishme me ftohje me ajër ose ujë të anodës dhe rrymë të lartë (më shumë se 100 A) të filamentit. Magnetronet, klystronet dhe tubat e valëve udhëtuese (TWT) ofrojnë një kombinim frekuencave të larta, kapaciteti dhe kostoja e pranueshme (dhe shpesh baza e elementeve të tjera është në parim e parealizueshme).
• Magnetroni mund të gjendet jo vetëm në radar, por edhe në furrat me mikrovalë.
• Nëse është e nevojshme të korrigjoni ose të ndërroni shpejt disa dhjetëra kilovolt, gjë që nuk mund të realizohet me ndërprerës mekanikë, është e nevojshme të përdoren tuba radio. Kështu, kenotroni siguron dinamikë të pranueshme në tensione deri në një milion volt.

Industria ushtarake

Për shkak të parimit të funksionimit, tubat e vakumit janë pajisje që janë shumë më rezistente ndaj faktorëve dëmtues siç janë pulset elektromagnetike. Një pajisje e vetme mund të përmbajë disa qindra llamba. Në BRSS, për përdorim në pajisjet ushtarake në bord në vitet 1950, u zhvilluan llambat me shufra, të karakterizuara nga madhësia e tyre e vogël dhe forca e lartë mekanike.

Teknologjia hapësinore

Degradimi nga rrezatimi i materialeve gjysmëpërçuese dhe prania e një vakumi natyror në mjedisin ndërplanetar e bëjnë përdorimin e disa llojeve të llambave një mjet për të rritur besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e anijes kozmike. Përdorimi i transistorëve në anijen kozmike Luna-3 u shoqërua me rrezik të madh.

Rritja e temperaturës së mjedisit dhe rrezatimit

Pajisjet e tubave mund të projektohen për kushte më të mëdha të temperaturës dhe rrezatimit sesa pajisjet gjysmëpërçuese.

Në Evropë në vitet 1930, prodhuesit kryesorë të tubave radio miratuan Sistemin e Unifikuar Evropian të Etiketimit Alfanumerik.

Shkronja e parë karakterizon tensionin e filamentit ose rrymën e tij:

• A - tension i filamentit 4 V;
• B - rryma e filamentit 180 mA;
• C - rryma e filamentit 200 mA;
• D - tension i filamentit deri në 1.4 V;
• E - tension i filamentit 6.3 V;
• F - tensioni i filamentit 12,6 V;
• G - tension i filamentit 5 V;
• H - rryma e filamentit 150 mA;
• K - tension i filamentit 2 V;
• P - rryma e filamentit 300 mA;
• U - rryma e filamentit 100 mA;
• V - rryma e filamentit 50 mA;
• X - rryma e filamentit 600 mA.

Shkronjat e dyta dhe pasuese në përcaktim përcaktojnë llojin e llambës:

• A - dioda;
• B - dioda të dyfishta (me një katodë të përbashkët);
• C - trioda (përveç fundjavave);
• D - trioda dalëse;
• E - tetrodes (përveç fundjavës);
• F - pentoda (përveç fundjavave);
• L - pentoda dhe tetroda dalëse;
• H - heksode ose heptode (lloji heksod);
• K - oktoda ose heptoda (lloji oktodë);
• M - tregues elektronikë të vendosjes së dritës;
• P - tubat e amplifikimit me emetim sekondar;
• Y - kenotronet me gjysmë valë (të thjeshta);
• Z - kenotronet me valë të plotë.

Një numër dyshifror ose treshifror tregon dizajn i jashtëm llambat dhe numër serik të këtij lloji, dhe shifra e parë zakonisht karakterizon llojin e bazës ose këmbës, për shembull:

• 1-9 - llamba qelqi me bazë lamelare ("seri e kuqe");
• 1x - llambat me një bazë me tetë kunja ("seri 11");
• 3x - llambat në një cilindër xhami me një bazë oktale;
• 5x - llambat me bazë oktal;
• 6x dhe 7x - llamba nënminiaturë prej qelqi;
• 8x dhe nga 180 në 189 - gotë miniaturë me një këmbë me nëntë kunja;
• 9x - miniaturë xhami me një këmbë me shtatë kunja.

Llambat e shkarkimit të gazit

NË llambat e shkarkimit të gazit Zakonisht një shkëlqim ose shkarkim hark përdoret në gazet inerte ose avujt e merkurit. Prandaj, llamba të tilla shpesh quhen pajisje të shkarkimit të gazit ose joneve (lloji i përçueshmërisë). Për shumë parametra të mëdhenj për sa i përket rrymës dhe tensionit, pajisja është e mbushur me dielektrikë të lëngët (vaj transformatori), sisteme të tilla quhen trigatrone, ato janë të afta të përballojnë tensione të rendit të megavolteve dhe rryma ndërruese të rendit të qindra kiloamperëve. Përçimi në pajisjet jonike inicohet ose nga rryma direkte përmes pajisjes - në diodat zener, ose duke aplikuar një tension kontrolli në rrjet/rrjete, ose duke ekspozuar gazin në pajisje ndaj rrezatimit ultravjollcë ose lazer.

Ishte një kohë kur e gjithë elektronika u krijua në bazë të tubave elektronikë të vakumit, të cilët në pamje ngjajnë me llamba të vogla dhe që veprojnë si amplifikatorë, oshilatorë dhe ndërprerës elektronikë. NË elektronikë moderne Për të kryer të gjitha këto funksione përdoren transistorë, të cilët prodhohen në shkallë industriale me një kosto shumë të ulët. Tani, studiuesit në Qendrën Kërkimore Ames të NASA-s kanë zhvilluar teknologji për të prodhuar tuba vakum në shkallë nano që do të mundësojnë kompjuterë më të shpejtë dhe më të besueshëm në të ardhmen.

Një tub elektronik vakumi quhet tub vakum sepse është një enë qelqi me një vakum brenda. Brenda llambës ka një fije inkandeshente, por ajo nxehet në një temperaturë më të ulët se filamentet e llambave konvencionale të ndriçimit. Gjithashtu, brenda tubit elektronik të vakumit ka një elektrodë të ngarkuar pozitivisht, një ose më shumë rrjeta metalike, me ndihmën e të cilave kontrollojnë sinjal elektrik duke kaluar nëpër llambë.

Filamenti ngroh elektrodën e llambës, e cila krijon një re elektronesh në hapësirën përreth, dhe sa më e lartë të jetë temperatura e elektrodës, aq më shumë distancë më të gjatë prej tij mund të hiqen elektronet e lira. Kur kjo re elektronike arrin një elektrodë të ngarkuar pozitivisht, ajo mund të rrjedhë nëpër llambë. elektricitet. Ndërkohë, duke rregulluar polaritetin dhe vlerën e potencialit elektrik në rrjetë metalike, rrjedha e elektroneve mund të rritet ose të ndalet fare. Kështu, llamba mund të shërbejë si një përforcues dhe ndërprerës për sinjalet elektrike.

Elektronike tuba vakum, edhe pse të rralla, tani përdoren kryesisht për të krijuar cilësi të lartë sistemet e altoparlantëve. Edhe shembujt më të mirë të transistorëve me efekt në terren nuk mund të ofrojnë cilësinë e zërit që ofrojnë tubat e vakumit. Ndodh një nga një arsyeja kryesore, elektronet në vakum, që nuk takojnë rezistencë, lëvizin me shpejtesi maksimale, e cila nuk mund të arrihet kur elektronet lëvizin nëpër kristalet e ngurtë gjysmëpërçues.

Tubat elektronikë të vakumit janë më të besueshëm në funksionim sesa transistorët, të cilët mund të dëmtohen lehtësisht. Për shembull, nëse elektronika e tranzitorit bie në hapësirë, atëherë herët a vonë transistorët e tyre do të dështojnë, "të skuqur" nga rrezatimi kozmik. Tubat elektronikë praktikisht nuk janë të ekspozuar ndaj rrezatimit.

Krijimi i një tubi elektronik vakumi jo më i madh se tranzistor modern, është një problem i madh, veçanërisht në prodhimin masiv. Bërja e dhomave të vogla individuale të vakumit është një proces kompleks dhe i shtrenjtë që përdoret vetëm në rast nevoje urgjente. Por shkencëtarët e NASA-s e zgjidhën këtë problem në një mënyrë mjaft interesante; doli që kur madhësia e tubit elektronik zvogëlohet nën një kufi të caktuar, prania e vakumit pushon së ekzistuari. një kusht i domosdoshëm. Llambat me vakum në shkallë nano, të cilat kanë një filament dhe një elektrodë, janë 150 nanometra. Hendeku midis elektrodave të llambës është aq i vogël sa prania e ajrit në të nuk ndërhyn në funksionimin e tyre; probabiliteti i përplasjes së elektroneve me një molekulë ajri tenton në zero.

Natyrisht, për herë të parë llambat e reja nanoelektronike do të shfaqen në pajisjet elektronike anije kozmike dhe pajisjet ku rezistenca e elektronikës ndaj rrezatimit është e një rëndësie të madhe. Përveç kësaj, tubat e vakumit mund të funksionojnë në frekuenca dhjetëra herë më të larta se frekuencat e tranzistorëve më të mirë të silikonit, gjë që në të ardhmen do të bëjë të mundur krijimin e kompjuterëve të bazuar në to që janë shumë më të shpejtë se ata që përdorim tani.

Llambë elektrike

Tub radio eksporti rus 6550C

Llambë elektrike, tub radio- një pajisje elektrike me vakum (më saktë, një pajisje elektronike me vakum) që funksionon duke kontrolluar intensitetin e rrjedhës së elektroneve që lëvizin në vakum ose gaz të rrallë midis elektrodave.

Tubat e radios u përdorën gjerësisht në shekullin e njëzetë si elementë aktivë pajisje elektronike(përforcues, gjeneratorë, detektorë, ndërprerës etj.). Aktualisht, ato janë zëvendësuar pothuajse plotësisht nga pajisje gjysmëpërçuese. Ndonjëherë ato përdoren gjithashtu në transmetues të fuqishëm me frekuencë të lartë dhe pajisje audio me cilësi të lartë.

Llambat elektronike të destinuara për ndriçim (llambat flash, llambat ksenon dhe llambat e natriumit) nuk quhen llamba radio dhe zakonisht i përkasin klasës së pajisjeve të ndriçimit.

Parimi i funksionimit

Tub elektronik RCA "808"

Tuba vakum vakum me katodë të nxehtë

• Si rezultat i emetimit termionik, elektronet largohen nga sipërfaqja e katodës.
• Nën ndikimin e ndryshimit të potencialit midis anodës dhe katodës, elektronet arrijnë në anodë dhe formojnë një rrymë anode në qarkun e jashtëm.
• Me ndihmën e elektrodave (rrjeteve) shtesë, rrjedha e elektroneve kontrollohet duke aplikuar një potencial elektrik në këto elektroda.

Në tubat me vakum, prania e gazit degradon performancën e tubit.

Tubat vakum të mbushura me gaz

Gjëja kryesore për këtë klasë pajisjesh është rrjedha e joneve dhe elektroneve në gazin që mbush llambën. Rrjedha mund të krijohet, si në pajisjet vakum, nga emetimi termionik, ose mund të krijohet nga formimi i një shkarkimi elektrik në gaz për shkak të fuqisë së fushës elektrike.

Histori

Sipas metodës së ngrohjes, katoda ndahen në katoda të ngrohta direkte dhe indirekte.

Katoda e ndezur drejtpërdrejt është një filament metalik. Llambat me filament direkt konsumojnë më pak energji dhe nxehen më shpejt, megjithatë, ato zakonisht kanë një jetë më të shkurtër shërbimi, kur përdoren në qarqet e sinjalit, ato kërkojnë fuqi të filamentit të rrymës direkte dhe nuk janë të aplikueshme në një numër qarqesh për shkak të ndikimit të dallimeve të mundshme në seksione të ndryshme të katodës në funksionimin e llambës.
Katoda e ngrohur indirekt është një cilindër, brenda të cilit ndodhet një filament (ngrohës). Llambat e tilla quhen llamba me filament indirekt.

Katoda e llambave aktivizohen me metale që kanë funksion të ulët pune. Në llambat me nxehtësi të drejtpërdrejtë, toriumi përdoret zakonisht për këtë qëllim; në llambat me ngrohje indirekte, përdoret barium. Megjithë praninë e toriumit në katodë, llambat me fije të drejtpërdrejtë nuk përbëjnë rrezik për përdoruesin, pasi rrezatimi i tij nuk shtrihet përtej cilindrit.

Anoda

Anoda e tubit vakum

Elektroda pozitive. Bëhet në formën e një pllake, zakonisht një kuti në formën e një cilindri ose paralelipiped. Zakonisht është bërë nga nikeli ose molibden, ndonjëherë nga tantal dhe grafit.

Neto

Midis katodës dhe anodës ka rrjeta, të cilat shërbejnë për të kontrolluar rrjedhën e elektroneve dhe për të eliminuar efektet anësore që ndodhin kur elektronet lëvizin nga katoda në anodë.

Rrjeta është një grilë e bërë me tela të hollë ose më shpesh e bërë në formën e një plage spirale teli rreth disa shtyllave mbështetëse (traverse). Në llambat me shufra, roli i rrjetave kryhet nga një sistem prej disa shufrash të hollë paralel me katodën dhe anodën, dhe fizika e funksionimit të tyre është e ndryshme sesa në modelin tradicional.

Bazuar në qëllimin e tyre, rrjetat ndahen në llojet e mëposhtme:

Në varësi të qëllimit të llambës, ajo mund të ketë deri në shtatë rrjeta. Në disa opsione për ndezjen e llambave me shumë rrjete, rrjetet individuale mund të veprojnë si anodë. Për shembull, në një gjenerator sipas qarkut Shembel në një tetrodë ose pentodë, vetë gjeneratori është një triodë "virtuale" e formuar nga një katodë, një rrjet kontrolli dhe një rrjet skanimi si anodë.

Balonë

Llojet kryesore

Tuba radio me madhësi të vogël ("gishti").

Llojet kryesore të tubave elektronikë vakum:

• Diodat (të bëra lehtësisht për tensione të larta, shihni kenotron)
• tetroda dhe pentoda me rreze (si variacione të këtyre llojeve)
• llambat e kombinuara (në të vërtetë përfshijnë 2 ose më shumë llamba në një cilindër)

Aplikacione moderne

Gjenerator metal-qeramik triodë GS-9B me ajri i ftohur(BRSS)

Teknologji e fuqisë me frekuencë të lartë dhe tension të lartë

• Në transmetuesit e transmetimit të radios me fuqi të lartë (nga 100 W deri në disa megavat), në fazat e daljes përdoren llamba të fuqishme dhe ultra të fuqishme me ftohje anode ajri ose uji dhe rrymë filamenti të lartë (më shumë se 100 A). Magnetronet, klistronet, të ashtuquajturat. Tubat e radios me valë udhëtuese ofrojnë një kombinim të frekuencave të larta, fuqive dhe kostos së arsyeshme (dhe shpesh thjesht mundësinë themelore të ekzistencës) të bazës së elementit.
• Një magnetron mund të gjendet jo vetëm në radar, por edhe në çdo furrë me mikrovalë.
• Nëse është e nevojshme të korrigjohen ose të ndërrohen shpejt disa dhjetëra kV, gjë që nuk mund të realizohet me ndërprerës mekanikë, është e nevojshme të përdoren tuba radio. Kështu, kenotroni siguron dinamikë të pranueshme në tensione deri në një milion volt.

Industria ushtarake

Për shkak të parimit të funksionimit, tubat e vakumit janë pajisje që janë shumë më rezistente ndaj faktorëve dëmtues siç janë pulset elektromagnetike. Për informacion: një pajisje e vetme mund të përmbajë disa qindra llamba. Në BRSS, për përdorim në pajisjet ushtarake në bord në vitet 1950, u zhvilluan llambat me shufra, të karakterizuara nga madhësia e tyre e vogël dhe forca e lartë mekanike.

Llambë miniaturë e llojit "acorn" (pentodë 6Zh1Zh, BRSS, 1955)

Teknologjia hapësinore

Degradimi nga rrezatimi i materialeve gjysmëpërçuese dhe prania e një vakumi natyror në mjedisin ndërplanetar e bëjnë përdorimin e disa llojeve të llambave një mjet për të rritur besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e anijes kozmike. Përdorimi i transistorëve në anijen kozmike Luna-3 u shoqërua me rrezik të madh.

Rritja e temperaturës së mjedisit dhe rrezatimit

Pajisjet e tubave mund të projektohen për kushte më të mëdha të temperaturës dhe rrezatimit sesa pajisjet gjysmëpërçuese.

Pajisje audio me cilësi të lartë

Nga opinion subjektiv Për shumicën e adhuruesve të muzikës, tingulli "tube" është thelbësisht i ndryshëm nga tingulli "tranzistor". Ekzistojnë disa versione të shpjegimit për këto dallime, të dyja të bazuara në kërkimin shkencor, dhe sinqerisht arsyetim joshkencor. Një nga shpjegimet kryesore për ndryshimet midis tingullit të tubit dhe transistorit është "natyraliteti" i tingullit të pajisjeve të tubit. Tingulli i tubit"volumetrik" (disa e quajnë "holografik"), në krahasim me tranzistorin "i sheshtë". Një përforcues tubi përcjell qartë emocionet, energjinë e interpretuesit, "ngasjen" (për të cilën kitaristët i adhurojnë). Përforcuesit e tranzistorit kanë vështirësi në përballimin e detyrave të tilla. Shpesh, projektuesit e amplifikatorëve të tranzistorit përdorin qark të ngjashëm me llambat (modaliteti i funksionimit të klasës A, transformatorët, mungesa e negativit të zakonshëm reagime). Rezultati i përgjithshëm Këto ide u bënë "kthimi" i teknologjisë së tubave në fushën e amplifikatorëve me cilësi të lartë. Arsyeja objektive (shkencore) për këtë situatë është lineariteti i lartë (por jo ideal) i llambës, kryesisht triodës. Një transistor, kryesisht një bipolar, është një element përgjithësisht jolinear dhe si rregull nuk mund të funksionojë pa masa linearizimi.

Përparësitë e amplifikatorëve të tubave:

Thjeshtësia e qarqeve. Parametrat e tij varen pak nga faktorët e jashtëm. Si rezultat, një përforcues tub zakonisht ka më pak pjesë se një përforcues në gjendje të ngurtë.

Parametrat e llambave varen më pak nga temperatura sesa parametrat e transistorit. Llambat janë të pandjeshme ndaj mbingarkesave elektrike. Numri i vogël i pjesëve gjithashtu kontribuon shumë në besueshmërinë dhe zvogëlimin e shtrembërimit të paraqitur nga amplifikatori. Përforcuesi i tranzistorit ka probleme me shtrembërimin "termik".

Përputhje e mirë e hyrjes së amplifikatorit të tubit me ngarkesën. Fazat e tubit kanë një impedancë shumë të lartë hyrëse, e cila redukton humbjet dhe ndihmon në uljen e numrit të elementet aktive në një pajisje radio. - Lehtë për tu mirëmbajtur. Nëse, për shembull, një llambë në një përforcues koncerti prishet pikërisht gjatë një shfaqjeje, atëherë zëvendësimi i saj është shumë më i lehtë sesa zëvendësimi i një transistori ose mikroqarku të djegur. Por gjithsesi askush nuk e bën këtë në koncerte. Gjithmonë ka një furnizim me amplifikatorë në koncerte dhe një furnizim të dyfishtë me amplifikatorë tubash (sepse, çuditërisht, amplifikatorët e tubave prishen shumë më shpesh).

Mungesa e llojeve të caktuara të shtrembërimeve të natyrshme në fazat e tranzitorit, gjë që ka një efekt të dobishëm në tingull.

Me përdorimin e duhur të avantazheve të tubave, është e mundur të krijohen amplifikatorë që tejkalojnë ato tranzistor në cilësinë e zërit brenda kategorive të caktuara të çmimeve.

Pamja subjektive e cilësisë së mirë kur krijoni mostra të pajisjeve të imazhit.

I pandjeshëm ndaj rrezatimit deri në nivele shumë të larta.

Disavantazhet e amplifikatorëve të tubave:

Përveç fuqizimit të anodave, llambat kërkojnë konsum shtesë të energjisë për ngrohje. Prandaj efikasiteti i ulët, dhe si rezultat - ngrohje e fortë.

Pajisjet e llambave nuk mund të jenë menjëherë gati për përdorim. Kërkohet ngrohja paraprake e llambave për disa dhjetëra sekonda. Përjashtim bëjnë llambat me fije të drejtpërdrejtë, të cilat fillojnë të punojnë menjëherë.

Fazat e tubit të daljes duhet të përputhen me ngarkesën duke përdorur transformatorë. Si pasojë, kompleksiteti i dizajnit dhe pesha dhe dimensionet e dobëta për shkak të transformatorëve.

Llambat kërkojnë përdorimin e tensioneve të larta të furnizimit me qindra (dhe in amplifikatorë të fuqishëm- mijëra) volt. Kjo imponon kufizime të caktuara për sa i përket sigurisë kur përdorni amplifikatorë të tillë. Gjithashtu, tensioni i lartë i marrjes pothuajse gjithmonë kërkon përdorimin e një transformatori dalës në rënie. Për më tepër, çdo transformator është një pajisje jolineare në gamë të gjerë frekuenca, e cila shkakton futjen e shtrembërimeve jolineare në zë në një nivel afër 1% modelet më të mira amplifikatorët e tubave (për krahasim, shtrembërimi jolinear i amplifikatorëve më të mirë të tranzitorit është aq i vogël sa nuk mund të matet). Për një përforcues tubi, shtrembërimi prej 2-3% mund të konsiderohet normal. Natyra dhe spektri i këtyre shtrembërimeve ndryshon nga shtrembërimet përforcues tranzistor. Kjo zakonisht nuk ka efekt në perceptimin subjektiv. Një transformator është, natyrisht, një element jolinear. Por përdoret shumë shpesh në daljen e një DAC, ku siguron izolim galvanik (parandalon depërtimin e ndërhyrjes nga DAC), luan rolin e një filtri kufizues të brezit dhe me sa duket siguron "rreshtimin" e saktë të fazave të sinjalit. . Si rezultat, pavarësisht nga të gjitha disavantazhet (para së gjithash - kosto e larte), tingulli përfiton vetëm. Gjithashtu, transformatorët shpesh përdoren me sukses në amplifikatorët e tranzistorit.

Llambat kanë periudhë e kufizuar shërbimet. Me kalimin e kohës, parametrat e llambave ndryshojnë, katoda humbet emetimin (aftësia për të emetuar elektrone) dhe filamenti mund të digjet (shumica e llambave funksionojnë për 200-1000 orë para dështimit, transistorët janë tre rend të madhësisë më të gjatë). Transistorët gjithashtu mund të degradohen me kalimin e kohës.

Brishtësia e llambave klasike të qelqit. Një nga zgjidhjet e këtij problemi ishte zhvillimi në vitet 40 të shekullit të kaluar i llambave me cilindra metal-qeramikë, të cilat kanë qëndrueshmëri më të madhe, por llamba të tilla nuk u përdorën gjerësisht.

Disa veçori të amplifikatorëve të tubave:

Sipas mendimit subjektiv të audiofilëve, tingulli i kitarave elektrike përcillet shumë më mirë, më i thellë dhe më "muzikor" nga amplifikatorët tube. Disa e shpjegojnë këtë me jolinearitetin e nyjes së daljes dhe shtrembërimet e paraqitura, të cilat "vlerësohen" nga adhuruesit e kitarës elektrike. Kjo në fakt nuk është e vërtetë. Kitaristët përdorin efekte që lidhen me shtrembërimin në rritje, por për ta bërë këtë, ndryshimet e duhura bëhen në qark me qëllim.

Disavantazhet e dukshme të një amplifikuesi të tubit janë brishtësia, konsumi më i lartë i energjisë sesa amplifikuesi i tranzistorit, jetëgjatësia më e shkurtër e tubit, shtrembërimi më i madh (kjo zakonisht mbahet mend kur lexohet specifikimet, për shkak të papërsosmërive serioze në matjen e parametrave bazë të amplifikatorëve, shumë prodhues nuk japin të dhëna të tilla, ose me fjalë të tjera, dy amplifikatorë që janë plotësisht identikë, nga pikëpamja e parametrave të matur, mund të tingëllojnë krejtësisht të ndryshëm), dimensione të mëdha dhe peshën e pajisjes, si dhe koston, e cila është më e lartë se ajo e transistorit dhe teknologjisë së integruar. Konsumi i energjisë i një amplifikuesi me tranzistor me cilësi të lartë është gjithashtu i lartë, megjithëse dimensionet dhe pesha e tij mund të krahasohen me një përforcues tubash. Në përgjithësi, ekziston një model i tillë: sa "më i shëndoshë", "më muzikor", etj., Përforcuesi, aq më i madh është dimensionet dhe konsumi i energjisë, dhe aq më i ulët është efikasiteti. Sigurisht, një përforcues i klasës D mund të jetë shumë kompakt, dhe efikasiteti i tij do të jetë 90%. Por çfarë të bëjmë me zërin? Nëse po planifikoni një luftë për të kursyer energjinë elektrike, atëherë sigurisht, përforcues tubi nuk është ndihmës në këtë çështje.

Klasifikimi sipas emrit

Shenjat e miratuara në BRSS/Rusi

Etiketat në vende të tjera

Në Evropë në vitet '30, prodhuesit kryesorë të tubave radio miratuan Sistemin e Unifikuar Evropian të Etiketimit Alfanumerik:

- Shkronja e parë karakterizon tensionin e filamentit ose rrymën e tij:

A - tension i filamentit 4 V;

B - rryma e filamentit 180 mA;

C - rryma e filamentit 200 mA;

D - tension i filamentit deri në 1.4 V;

E - tension i filamentit 6.3 V;

F - tensioni i filamentit 12,6 V;

G - tension i filamentit 5 V;

H - rryma e filamentit 150 mA;

K - tension i filamentit 2 V;

P - rryma e filamentit 300 mA;

U - rryma e filamentit 100 mA;

V - rryma e filamentit 50 mA;

X - rryma e filamentit 600 mA.

- Shkronjat e dyta dhe pasuese në përcaktim përcaktojnë llojin e llambës:

B - dioda të dyfishta (me një katodë të përbashkët);

C - trioda (përveç fundjavave);

D - trioda dalëse;

E - tetrodes (përveç fundjavës);

F - pentoda (përveç fundjavave);

L - pentoda dhe tetroda dalëse;

H - heksode ose heptode (lloji heksod);

K - oktoda ose heptoda (lloji oktodë);

M - tregues elektronikë të vendosjes së dritës;

P - tubat e amplifikimit me emetim sekondar;

Y - kenotronet me gjysmë valë;

Z - kenotronet me valë të plotë.

- Një numër dyshifror ose treshifror tregon modelin e jashtëm të llambës dhe numrin serial të këtij lloji, me shifrën e parë që karakterizon zakonisht llojin e bazës ose këmbës, për shembull:

1-9 - llamba qelqi me bazë lamelare ("seri e kuqe")

1x - llambat me një bazë me tetë kunja ("seri 11")

3x - llambat në një cilindër xhami me një bazë oktale;

5x - llambat me një bazë lokale;

6x dhe 7x - llamba nënminiaturë prej qelqi;

8x dhe nga 180 në 189 - gotë miniaturë me një këmbë me nëntë kunja;

9x - miniaturë xhami me një këmbë me shtatë kunja.

Shiko gjithashtu

Llambat e shkarkimit të gazit

Llambat e shkarkimit të gazit zakonisht përdorin shkarkimin e gazit inert në presione të ulëta. Shembuj të tubave vakum të shkarkimit të gazit:

• Shkarkuesit e gazit për mbrojtje kundër tensionit të lartë (për shembull, në linjat ajrore të komunikimit, marrës të fuqishëm radar, etj.)
• Thyratrons (llambat me tre elektroda - triodat e shkarkimit të gazit, llambat me katër elektroda - tetrodat e shkarkimit të gazit)
• Ksenon, llamba neoni dhe burime të tjera drite të shkarkimit të gazit.

Shiko gjithashtu

• Tubi AOpen AX4B-533 - Motherboard në Çipset Intel 845 Sk478 me përforcues audio tub
• AOpen AX4GE Tube-G - Motherboard i bazuar në chipset Intel 845GE Sk478 me përforcues audio tub
• AOpen VIA VT8188A - Motherboard aktivizuar Çipset VIA K8T400M Sk754 Me përforcues audio me tuba 6 kanalesh.
• Hanwas X-Tube USB Dongle - audio USB kartë për laptopë me mbështetje DTS, simuluese pamjen tub elektronik.

Shënime

Lidhjet

• Manual i radio tubave vendas dhe të huaj. Më shumë se 14,000 tuba radio
• Udhëzues për tubat e radios dhe të gjithë informacionin e nevojshëm

Në një kohë, tubi elektronik bëri një revolucion të vërtetë në inxhinierinë radio: ai ndryshoi rrënjësisht dizajnin e pajisjeve transmetuese dhe marrëse, rriti gamën e tyre, lejoi inxhinierinë radio të bënte një hap gjigant përpara dhe të zërë vendin e tij fjalë për fjalë në të gjitha fushat e shkencës. dhe teknologjisë, prodhimit, dhe tonë Jeta e përditshme. Por edhe tani, kur përdoren kryesisht pajisjet radioelektronike pajisje gjysmëpërçuese Dhe qarqe të integruara për qëllime të ndryshme, tubat elektronikë vazhdojnë të "punojnë" në shumë marrës të transmetimit, radio, magnetofonë dhe televizorë. Kjo është arsyeja pse vendosa t'ju prezantoj me strukturën dhe punën e këtyre "veteranëve" të inxhinierisë radio, me disa dizajne amatore që përdorin tuba vakum.

PAJISJEN E LAMPES ELEKTRONIKE

Çdo tub elektronik, ose shkurtimisht, tub radio, është një cilindër çeliku, qelqi ose qeramike, brenda të cilit elektroda janë montuar në stendat metalike. Ajri nga cilindri i llambës pompohet përmes një zgjatimi të vogël në pjesën e poshtme ose të sipërme të cilindrit. Një rrallim i fortë i ajrit brenda cilindrit - një vakum - është një kusht i domosdoshëm për funksionimin e një tubi radio.

Çdo tub radio duhet të ketë një katodë - një elektrodë negative, e cila është burimi i elektroneve në llambë, dhe një anodë - elektrodë pozitive. Katoda mund të jetë një filament tungsteni, i ngjashëm me filamentin e një llambë të lehta, ose një cilindër metalik i ngrohur nga një filament, dhe anoda mund të jetë një pllakë metalike, ose më shpesh një kuti në formë cilindër ose paralelipiped. Filamenti i tungstenit, i cili vepron si një katodë, quhet gjithashtu një filament.

Në diagrame, cilindri i llambës është përcaktuar në mënyrë konvencionale si një rreth, katoda si një hark i gdhendur në rreth, anoda si një vijë e shkurtër e vendosur mbi katodë dhe terminalet e tyre si vija që shtrihen përtej rrethit. Tubat radio që përmbajnë vetëm një katodë dhe anodë quhen tuba me dy elektrone ose dioda.

Në Fig. 215 treguar organizimi i brendshëm dy dioda me dizajne të ndryshme. Llamba e treguar në të djathtë dallohet nga fakti se katoda (filamenti) i saj i ngjan një të përmbysur shkronja latine V, dhe anoda ka formën e një cilindri të rrafshuar. Elektrodat janë montuar në mbështetëse teli të ngjitura në fundin e trashë të cilindrit. Stendat janë gjithashtu prizat e elektrodave. Nëpërmjet një blloku të veçantë me priza - një prizë llambë - elektrodat lidhen me pjesë të tjera të pajisjes radio.

Oriz. 215. Projektimi dhe imazhi i një llambë me dy elektroda në diagrame

Shumica e tubave të radios kanë spirale me tela të hollë të quajtur rrjeta midis katodës dhe anodës. Ata rrethojnë katodën dhe, pa prekur, janë të vendosura në distanca të ndryshme Nga ai. Në varësi të qëllimit të llambave, numri i rrjetave në të mund të jetë nga një në pesë. Nga numri total elektroda, duke përfshirë katodën dhe anodën, ekzistojnë llambat me tre, katër, pesë elektrone, etj. Në përputhje me rrethanat, ato quhen trioda (me një rrjet), tetroda (me dy rrjeta), pentoda (me tre rrjeta).

Struktura e brendshme e njërës prej këtyre llambave - një triodë - është paraqitur në Fig. 216. Kjo llambë ndryshon nga diodat nga prania e një spirale - një rrjetë - në të. Në diagrame, rrjetet tregohen me vija të ndërprera të vendosura midis katodës dhe anodës.

Triodat, tetrodat dhe pentodat janë tuba radio universale. Ato përdoren për të përmirësuar variablat dhe rryma të drejtpërdrejta dhe tensionet, si detektorë, për të gjeneruar dridhjet elektrike frekuenca të ndryshme dhe shumë qëllime të tjera. Parimi i funksionimit të një tubi radio bazohet në lëvizjen e drejtuar të elektroneve në të. "Furnizuesi" i elektroneve brenda llambës është katoda, e ngrohur në një temperaturë.

Cili është thelbi i këtij fenomeni?

Nëse vendosni një tigan të mbushur me ujë në zjarr, ndërsa nxehet, grimcat e ujit do të fillojnë të lëvizin më shpejt dhe më shpejt. Në fund, uji do të vlojë. Në këtë rast, grimcat e ujit do të lëvizin me shpejtësi aq të madhe sa që disa prej tyre do të shkëputen nga sipërfaqja e ujit dhe do ta lënë atë - uji do të fillojë të avullojë. Diçka e ngjashme vërehet në një tub elektronik. Elektronet e lira të përfshira në metalin e nxehtë të katodës lëvizin me shpejtësi të jashtëzakonshme.

Oriz. 216. Struktura dhe imazhi i një triode në diagrame

Në të njëjtën kohë, disa prej tyre largohen nga katoda, duke formuar një "re" elektronike rreth saj. Ky fenomen i emetimit, ose rrezatimi, nga katoda e elektroneve quhet emetim termionik.Sa më e nxehtë të jetë katoda, sa më shumë elektrone të lëshojë, aq më e trashë është reja e elektroneve. Kur thonë se "llamba ka humbur emetimin", kjo do të thotë se për disa arsye elektronet e lira lëshohen nga sipërfaqja e katodës së saj në sasi shumë të vogla. Një llambë me emetim të humbur nuk do të funksionojë.

Sidoqoftë, në mënyrë që elektronet të shpëtojnë nga katoda, është e nevojshme jo vetëm ta ngrohni atë, por edhe të çlironi hapësirën përreth nga ajri. Nëse kjo nuk bëhet, elektronet që ikin do të humbasin shpejtësinë dhe do të "ngecin" në molekulat e ajrit. Kjo është arsyeja pse një vakum krijohet në një tub elektronik. Është gjithashtu e nevojshme të pompohet ajri sepse kur temperaturë të lartë Katoda thith oksigjenin nga ajri, oksidohet dhe përkeqësohet shpejt. Kësaj duhet shtuar se në sipërfaqen e katodës aplikohet një shtresë e oksideve të bariumit, stronciumit dhe kalciumit, e cila ka aftësinë të emetojë elektrone në një temperaturë relativisht të ulët të ngrohjes.