Вакуумдық түтікшедегі электрон ағынын басқаруға арналған торша.
Control grid
Бакуумдық түтікшелердегі электрон ағынын басқаруға арналған бақылау торы. Трид, тетрод, пентод сияқты құрылғыларда қолданылады. Изобретателі – Ли Де Форест.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Вакуумдық түтік ішіндегі электрон ағынын басқаруға арналған электрод.
Electrode used to control electron flow within a vacuum tube
Басқару торы – триод, тетрод және пентод сияқты термоэлектронды клапандарда (вакуумдық түтіктерде) қолданылатын, катодтан анодқа (пластинкаға) электрон ағынын басқаруға арналған электрод. Басқару торы әдетте катодты қоршап тұратын цилиндрлі экраннан немесе жіңішке сымнан жасалған спиральдан тұрады және анодпен қоршалған. Басқару торын Ли Де Форест ойлап тапты, ол 1906 жылы Флеминг клапанына (термиондық диодқа) тор қосып, алғашқы күшейткіш вакуумдық түтікті – Audion (триодты) жасады.
The control grid is an electrode used in amplifying thermionic valves (vacuum tubes) such as the triode, tetrode and pentode, used to control the flow of electrons from the cathode to the anode (plate) electrode. The control grid usually consists of a cylindrical screen or helix of fine wire surrounding the cathode, and is surrounded in turn by the anode. The control grid was invented by Lee De Forest, who in 1906 added a grid to the Fleming valve (thermionic diode) to create the first amplifying vacuum tube, the Audion (triode).
Операция
Клапанда ыстық катод теріс зарядталған электрондарды шығарады, олар анодқа тартылып, қуат көзі арқылы анодқа оң кернеу беріледі. Катод пен анод арасындағы басқару торы анодқа жететін электрондар ағынын басқаруға арналған "қақпа" ретінде жұмыс істейді. Торға берілген кернеудің теріс болуы электрондарды катодқа қарай қайтарады, нәтижесінде анодқа жететін электрондар саны азаяды. Тордағы кернеудің теріс емес немесе оң болуы көбірек электрондардың өтуіне мүмкіндік береді, соның салдарынан анод тогы артады. Тор кернеуінің белгілі бір өзгерісі тақта тогының пропорционалды өзгерісіне алып келеді, сондықтан егер торға уақыт бойынша өзгеретін кернеу қолданылса, тақта тогының формасы қолданылған тор кернеуінің көшірмесі болады. Басқару торындағы кернеудің салыстырмалы түрде шағын өзгеруі анод тогында айтарлықтай үлкен өзгеріске әкеледі. Анод тізбегіндегі кедергінің болуы анодта кернеудің үлкен өзгеруіне себеп болады. Анод кернеуінің өзгеруі оны тудырған тор кернеуінің өзгеруінен әлдеқайда үлкен болуы мүмкін, сондықтан құрылғы күшейткіш ретінде жұмыс істей алады.
In a valve, the hot cathode emits negatively charged electrons, which are attracted to and captured by the anode, which is given a positive voltage by a power supply. The control grid between the cathode and anode functions as a "gate" to control the current of electrons reaching the anode. A more negative voltage on the grid will repel the electrons back toward the cathode so fewer get through to the anode. A less negative, or positive, voltage on the grid will allow more electrons through, increasing the anode current. A given change in grid voltage causes a proportional change in plate current, so if a time varying voltage is applied to the grid, the plate current waveform will be a copy of the applied grid voltage. A relatively small variation in voltage on the control grid causes a significantly large variation in anode current. The presence of a resistor in the anode circuit causes a large variation in voltage to appear at the anode. The variation in anode voltage can be much larger than the variation in grid voltage which caused it, and thus the tube can amplify, functioning as an amplifier.
Құрылыс
Бірінші триодты клапанның торы, жіп және анод арасына орналасқан зигзаг тәрізді сымнан тұрды. Бұл тез арада бір жіпті қыздырғыш (немесе кейінірек, цилиндрлі катод) мен цилиндрлі анод арасына орналасқан спираль немесе ұсақ сымнан жасалған цилиндрлі экранға айналды. Тор әдетте өте жұқа сымнан жасалады, ол жоғары температураға төтеп бере алады және электрондарды өзі шығаруға бейім емес. Алтын жалатылған молибден қорытпасы жиі қолданылады. Ол жұмсақ мыс тіреулерге оралады, олар тор орамдарының үстінен қысылып, оларды орнында бекітеді. 1950 жылдарғы нұсқа – рамалық тор, ол өте ұсақ сымды қатты металл рамаға орайды. Бұл өте жоғары дәлдікті сақтауға мүмкіндік береді, сондықтан торды қыздырғышқа (немесе катодқа) жақындатуға болады.
The grid in the first triode valve consisted of a zig zag piece of wire placed between the filament and the anode. This quickly evolved into a helix or cylindrical screen of fine wire placed between a single strand filament (or later, a cylindrical cathode) and a cylindrical anode. The grid is usually made of a very thin wire that can resist high temperatures and is not prone to emitting electrons itself. Molybdenum alloy with a gold plating is frequently used. It is wound on soft copper sideposts, which are swaged over the grid windings to hold them in place. A 1950s variation is the frame grid, which winds very fine wire onto a rigid stamped metal frame. This allows the holding of very close tolerances, so the grid can be placed closer to the filament (or cathode).
Тордағы орынның әсері
Басқару торын анодқа қарағанда сүтқорыққа/катодқа жақындату арқылы күшейту жоғарылайды. Күшейтудің бұл дәрежесі клапанның техникалық сипаттамасында күшейту коэффициенті немесе "mu" деп белгіленеді. Бұл сонымен қатар анод тогының өзгеруіне шаққандағы желілік кернеудің өзгеруін көрсететін өтімділіктің артуына әкеледі. Клапанның шу көрсеткіші оның өтімділігіне кері пропорционал; өтімділік жоғары болса, шу көрсеткіші көбінесе төмен болады. Радио немесе теледидар қабылдағышын жасау кезінде төмен шу өте маңызды.
By placing the control grid closer to the filament/cathode relative to the anode, a greater amplification results. This degree of amplification is referred to in valve data sheets as the amplification factor, or "mu". It also results in higher transconductance, which is a measure of the anode current change versus grid voltage change. The noise figure of a valve is inversely proportional to its transconductance; higher transconductance generally means lower noise figure. Lower noise can be very important when designing a radio or television receiver.
Бірнеше басқару желілері
Клапанда бірден көп басқару торлары болуы мүмкін. Гексодта екі мұндай тор болады, біреуі қабылданған сигнал үшін, екіншісі жергілікті генератордан келетін сигнал үшін. Клапанның ішкі сызықтық еместігі анодтық тізбекте бастапқы екі сигналды ғана емес, сонымен қатар осы сигналдардың қосындысын және айырмасын тудырады. Бұл супергетеродин қабылдағыштарында жиілікті түрлендіргіш ретінде қолданылуы мүмкін.
A valve can contain more than one control grid. The hexode contains two such grids, one for a received signal and one for the signal from a local oscillator. The valve's inherent non linearity causes not only both original signals to appear in the anode circuit, but also the sum and difference of those signals. This can be exploited as a frequency changer in superheterodyne receivers.
Тордың өзгеруі
Басқару торының бір түрі – өзгермелі қашықтығы бар спираль жасау болып табылады. Бұл нәтижедегі клапанға ерекше сызықтық емес сипаттама береді. Бұл жиі радио жиілікті (R.F.) күшейткіштерде кеңінен қолданылады, онда тордың смещениесін өзгерту өзара өткізгіштікті, демек құрылғының күшейтуін өзгертеді. Бұл өзгеріс көбінесе клапанның пентодалық түрінде кездеседі, онда ол өзгермелі μ пентодасы немесе алыс кесу пентодасы деп аталады. Триодты клапанның басты шектеулерінің бірі – тор мен анод арасындағы маңызды сыйымдылық (Cag) болып табылады. Миллер эффектісі деп аталатын құбылыс күшейткіштің кіріс сыйымдылығын Cag және клапанның күшейту коэффициентінің көбейтіндісіне теңестіреді. Бұл және Cag жоғары болғанда кіріс және шығыс тізбектері реттелген күшейткіштің тұрақсыздығы жұмыс жиілігінің жоғарғы шегін күрт төмендетуі мүмкін. Бұл әсерлерді экрандық торды қосу арқылы жеңуге болады, бірақ түтіктер дәуірінің соңғы жылдары конструкциялық техникалар жетілдірілді, бұл «паразиттік сыйымдылықты» соншалықты төмендетті, нәтижесінде жоғарғы өте жоғары жиілік (VHF) диапазонында жұмыс істейтін триодтар пайда болды. Mullard EC91 250 МГц дейін жұмыс істеді. EC91 анодтық тор сыйымдылығы өндірушінің деректемелерінде 2.5 пФ деп көрсетілген, бұл сол дәуірдегі көптеген басқа триодтардан жоғары, ал 1920 жылдардың көптеген триодтарында салыстыруға болатын көрсеткіштер болған, сондықтан бұл салаға қатысты ешқандай прогресс болған жоқ. Дегенмен, 1920 жылдардың басындағы алғашқы экрандық торлы тетродтарында Cag шамамен 1 немесе 2 фФ ғана болған, бұл мың есе аз. «Заманауи» пентодалардың Cag мәндері де осыған ұқсас. Триодтар VHF күшейткіштерінде «жерленген тор» конфигурациясында қолданылды, бұл схемалық шешім Миллер кері байланысын болдырмайды.
A variation of the control grid is to produce the helix with a variable pitch. This gives the resultant valve a distinct non linear characteristic. This is often exploited in R. F. amplifiers where an alteration of the grid bias changes the mutual conductance and hence the gain of the device. This variation usually appears in the pentode form of the valve, where it is then called a variable mu pentode or remote cutoff pentode. One of the principal limitations of the triode valve is that there is considerable capacitance between the grid and the anode (Cag). A phenomenon known as the Miller Effect causes the input capacitance of an amplifier to be the product of Cag and amplification factor of the valve. This, and the instability of an amplifier with tuned input and output when Cag is large can severely limit the upper operating frequency. These effects can be overcome by the addition of a screen grid, however in the later years of the tube era, constructional techniques were developed that rendered this 'parasitic capacitance' so low that triodes operating in the upper very high frequency (VHF) bands became possible. The Mullard EC91 operated at up to 250 MHz. The anode grid capacitance of the EC91 is quoted in manufacturer's literature as 2.5 pF, which is higher than many other triodes of the era, while many triodes of the 1920s had figures which are strictly comparable, so there was no advance in this area. However, early screen grid tetrodes of the 1920s, have Cag of only 1 or 2 fF, around a thousand times less. 'Modern' pentodes have comparable values of Cag. Triodes were used in VHF amplifiers in 'grounded grid' configuration, a circuit arrangement which prevents Miller feedback.