Zaloguj się
Wszystkie
29 kwietnia 2024
365
Wprowadzenie do lamp elektronowych
Lampa elektronowa wciąż żyje!
Każdy, kto myśli, że w erze układów scalonych i komponentów SMD miejscem lamp elektronowych jest wyłącznie w muzeum, jest w błędzie. Wpisanie w Google hasła „tube diy kit” daje mnóstwo wyników, głównie chińskich dostawców, którzy sprzedają bazujące na lampach zestawy do samodzielnego montażu. Nie będzie zaskoczeniem, że dotyczy to głównie projektów audio. Audiofile z samozwańczym doskonałym słuchem twierdzą, że zniekształcenia wprowadzane przez lampy do sygnału audio nie mogą być porównywane ze zniekształceniami półprzewodników i że dźwięk z urządzeń lampowych brzmi znacznie ładniej niż dźwięk z układów tranzystorowych. Na powyższym zdjęciu zebraliśmy kilka takich zestawów.
Uwaga na fałszywe oferty!
Jednak w niektórych z tych zestawów, lampy elektronowe, służą wyłącznie jako dekoracja. Elektronika oparta jest na tranzystorach lub wzmacniaczach operacyjnych, a pod niepodłączonymi gniazdami lamp zamontowana jest tylko niebieska dioda LED. Lampy emitują zatem nienaturalne niebieskie światło, ponieważ tak naprawdę nie jest to kolor działającej lampy!
Czasami konstruktorzy DIY z pełną premedytacją budują urządzenia z lampami, które nic nie robią, i jedynie są podświetlone od spodu. Niektórzy nawet używają do tego poprawniejszych diod LED w kolorze bursztynowym – przyp. tłum.
Bardzo drogie wzmacniacze mocy z lampami
Oprócz tych tanich zestawów do samodzielnego montażu z lampami, istnieje inna kategoria produktów dla „jedynych prawdziwych audiofilów”, którzy często są gotowi wydać tysiące euro na wzmacniacze lampowe, takie jak poniższy model SQ-N150 firmy Luxman, za który trzeba zapłacić 3499,00 €. Otrzymujemy wówczas wzmacniacz o mocy wyjściowej zaledwie 2×10 W.
Nowi producenci starych lamp
Lampa elektronowa, podobnie jak gramofon, zaczęła się odradzać. Obecnie działają małe firmy, które wznowiły produkcję najbardziej znanych typów lamp. Jedną z najbardziej znanych firm w tej dziedzinie jest JJ Electronics ze Słowacji, która uruchomiła własną linię produkcyjną w 1993 roku, produkując około trzydziestu typów lamp.
Dioda: podstawowa konstrukcja lampy elektronowej
Najprostsza lampa elektronowa składa się z zamkniętej szklanej rurki (bańki), z której usunięto całe powietrze. By zagwarantować jak najlepszą próżnię, jeden koniec rurki pokryty jest specjalną substancją, „getterem”, która pochłania pojedyncze cząsteczki gazu. Jako materiał wiążący stosuje się substancje reaktywne, takie jak magnez, bar lub rubid. Substancja ta jest umieszczona w trakcie produkcji bańki lampy w formie płytki. Gdy proces produkcyjny bańki jest zakończony, płytka ta jest silnie podgrzewana za pomocą prądów wirowych o wysokiej częstotliwości (używa się do tego małego pieca indukcyjnego, który jest częścią linii produkcyjnej – przyp. tłum.). Materiał odparowuje i osadza się na szklanej ściance, gdzie tworzy charakterystyczną warstwę odblaskową. Podczas tego procesu ostatnie cząsteczki gazu w rurce są wiązane z substancją reaktywną.
W rurce umieszczany jest żarnik. Wokół tego żarnika znajduje się metalowy cylinder, który pełni rolę katody. Otoczony jest drugim cylindrem z zachowaniem pewnego odstępu. Jest to anoda.
Zazwyczaj katoda wykonana jest z niklu, pokrytego warstwą tlenku baru i strontu. Żarnik w środku katody jest izolowany elektrycznie od niej warstwą tlenku aluminium, dzięki czemu przewodnictwo cieplne między żarnikiem, a katodą jest bardzo dobre.
Ta dwuelektrodowa lampa została opatentowana w 1904 roku przez Anglika Johna Fleminga. Ta najbardziej podstawowa lampa elektronowa z katodą i anodą nazywana jest „diodą”. Oznacza to „lampę z dwiema elektrodami” i nazwa ta, pochodząca od greckich słów δι (di) i οδός (odós), została po raz pierwszy użyta przez Williama Ecclesa w 1919 roku.
Działająca dioda
Po podłączeniu żarnika do napięcia U żarnik nagrzewa się. Powoduje to również podgrzanie katody do temperatury od 700°C do 800°C. Nadaje to powierzchni ciemnoczerwony kolor. Ogrzewanie zwiększa energię, a tym samym prędkość elektronów w atomach katody. Niektóre elektrony uzyskują prędkość większą niż tak zwana „prędkość wyjścia” i opuszczają katodę. Zjawisko to znane jest w fizyce jako „emisja termiczna”, znana również jako „efekt Edisona”. Tworzy to chmurę elektronów, zwaną „ładunkiem przestrzennym”, wokół katody. Elektrony te spadają następnie całkowicie losowo z powrotem do atomu, któremu brakuje elektronu i są ponownie wyrzucane nieco później. Ten chaotyczny stan jest stabilny.
Sytuacja staje się zupełnie inna, jeśli między katodą a anodą przyłożymy napięcie elektryczne U. Jeśli anoda jest dodatnia w stosunku do katody, ujemnie naładowane elektrony z chmury są przyciągane do dodatniej anody i lecą do anody prosto przez próżnię. Powstaje zamknięty obwód elektryczny pomiędzy zasilaczem, katodą, anodą i rezystorem szeregowym R1, który musi ograniczać natężenie prądu.
Dwa przeciwstawne prądy!
Prąd elektronowy przepływa zatem przez lampę od katody do anody. Należy zauważyć, że prąd ten płynie przeciwnie do konwencjonalnego prądu, który każdy inżynier elektronik wykorzystuje w codziennej praktyce. W końcu płynie on od plusa do minusa, a więc przeciwnie do przepływu elektronów. Jeśli uważasz, że ta sprawa z dwoma prądami płynącymi w przeciwnych kierunkach przez ten sam obwód jest dziwna, to masz jak najbardziej rację. Ta konwencja przepływu prądu od plusa do minusa ma uzasadnienie historyczne, ale to temat na inny artykuł.
Co się stanie, jeśli odwrócisz polaryzację?
Jeśli odwrócisz polaryzację zasilania anody, tj. minus na anodzie i plus na katodzie, nic się nie stanie. W końcu anoda nie jest podgrzewana i nie ma chmury elektronów wokół tej elektrody. Przez lampę nie przepływa prąd.
Bardzo ważny wniosek
Lampa elektronowa umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku, a mianowicie wtedy, gdy anoda jest dodatnia w stosunku do katody. Taka dioda rzeczywiście idealnie nadaje się jako prostownik i była również używana do tego celu w erze lamp. Jednak diody półprzewodnikowe mają tak wiele zalet, że obecnie lampową diodę prostowniczą można spotkać tylko w instalacjach, w których prostowane są bardzo wysokie napięcia przemienne lub we wzmacniaczach lampowych, w których, na przykład, prostowanie napięcia z transformatora jest również powierzone lampie.
Trioda: dodanie jednej siatki
Naprawdę ekscytująco robi się po dodaniu trzeciej elektrody między katodą a anodą, składającej się z metalowej spirali nawiniętej z dużym skokiem. Ta trzecia elektroda nazywana jest „siatką”. Trioda ta została wynaleziona w 1905 roku, niezależnie od siebie, przez Amerykanina Lee De Foresta i Austriaka Roberta von Liebena.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
