خماسي
الأقطاب الكهربائية، مدرجة من أعلى إلى أسفل:
الأنود،
شبكة الكابت،
شبكة الشاشة،
شبكة التحكم،
الكاثود
الخماسي هو جهاز إلكتروني به خمسة أقطاب كهربائية . ينطبق المصطلح بشكل شائع على أنبوب تفريغ مكبر ثلاثي الشبكة أو صمام حراري اخترعه جيلز هولست وبرنهارد دي إتش تيليجين في عام 1926. [1] تم تطوير الخماسي (يُطلق عليه مكبر ثلاثي الشبكة في بعض الأدبيات [ 2] ) من أنبوب شبكة الشاشة أو أنبوب شبكة الدرع (نوع من أنبوب رباعي الأضلاع ) عن طريق إضافة شبكة بين شبكة الشاشة واللوحة. كان أداء أنبوب شبكة الشاشة محدودًا كمكبر بسبب الانبعاث الثانوي للإلكترونات من اللوحة. [3] تسمى الشبكة الإضافية شبكة الكابتة . تعمل شبكة الكابتة عادةً عند أو بالقرب من جهد الكاثود وتمنع إلكترونات الانبعاث الثانوي من اللوحة من الوصول إلى شبكة الشاشة. [4] [5] تسمح إضافة شبكة الكابت بالحصول على سعة إشارة خرج أكبر بكثير من صفيحة الخماسي في تشغيل مكبر الصوت مقارنة بصفيحة أنبوب شبكة الشاشة عند نفس جهد إمداد الصفيحة. تم تصنيع الخماسي على نطاق واسع واستخدامه في المعدات الإلكترونية حتى الستينيات إلى السبعينيات، وخلال ذلك الوقت حلت الترانزستورات محل الأنابيب في التصميمات الجديدة. خلال الربع الأول من القرن الحادي والعشرين، تم إنتاج عدد قليل من الأنابيب الخماسية لتطبيقات التردد اللاسلكي عالية الطاقة ومكبرات الآلات الموسيقية (خاصة الجيتار) والصوت المنزلي والأسواق المتخصصة.
أنواع الخماسيات
- يشار إلى الخماسيات العادية باسم الخماسيات ذات القطع الحاد أو الخماسيات ذات المنحدر العالي ولها حجم فتحة موحد في شبكة التحكم. يؤدي البناء الموحد لشبكة التحكم إلى تغير عامل التضخيم (mu أو μ) والموصلية العابرة قليلاً جدًا مع جهد الشبكة السالب بشكل متزايد، مما يؤدي إلى قطع مفاجئ إلى حد ما لتيار اللوحة. [6] هذه الخماسيات مناسبة للتطبيق في تصميمات مكبر الصوت التي تعمل على نطاقات محدودة من الإشارة والتحيز على شبكة التحكم. تشمل الأمثلة: EF37A، EF86 / 6267، 1N5GT، 6AU6A، 6J7GT. غالبًا، ولكن ليس دائمًا، في مخطط تسمية الصمام الأوروبي للخماسيات، يشير الرقم الزوجي إلى جهاز قطع حاد بينما يشير الرقم الفردي إلى القطع عن بُعد؛ كان EF37 استثناءً لهذا الاتجاه العام، ربما بسبب تاريخه كتحديث لـ EF36 ("Mullard EF36 وEF37 وEF37A" في المتحف الوطني للصمامات).
- تتعامل الخماسيات ذات القطع عن بعد أو متغيرة الميو أو فائقة التحكم أو متغيرة المنحدر مع إشارات وجهد تحيز أكبر بكثير على شبكة التحكم من الخماسيات العادية، دون قطع تيار الأنود. تم تصميم شبكة التحكم للخماسي ذي الميو المتغير بحيث تؤدي إلى تغيير تدريجي معين في جهد شبكة التحكم يكون له تأثير أقل على تغيير تيار الأنود حيث يزداد جهد شبكة التحكم سلبًا بالنسبة للكاثود. [7] غالبًا ما يكون لشبكة التحكم شكل حلزوني متغير النغمة. [8] مع تزايد سلبية جهد شبكة التحكم، يصبح عامل التضخيم للأنبوب أصغر. [7] [9] تقلل الخماسيات ذات الميو المتغيرة التشويه والتعديل المتبادل (التعديل المتبادل) وتسمح بنطاق ديناميكي أكبر بكثير للمضخم من الخماسيات العادية. [10] تم تطبيق الخماسيات ذات الميو المتغيرة لأول مرة في مراحل مكبر التردد اللاسلكي لأجهزة الاستقبال اللاسلكية، عادةً مع التحكم التلقائي في مستوى الصوت ، ويتم تطبيقها في تطبيقات أخرى تتطلب القدرة على العمل على اختلافات كبيرة في الإشارة وجهد التحكم. كانت أولى الخماسيات المتغيرة الميوا المتاحة تجاريًا هي RCA 239 في عام 1932 وMullard VP4 في عام 1933. [11] [12]
- الخماسي الكهربائي أو الخماسي المضخم للطاقة . الخماسي الكهربائي مصمم للعمل عند تيارات أعلى ودرجات حرارة أعلى وفولتية أعلى من الخماسي الكهربائي العادي. تم تصميم الكاثود للخماسي الكهربائي ليكون قادرًا على انبعاث إلكترون كافٍ لإعطاء التيار المطلوب عبر الأنبوب لإنتاج الطاقة المطلوبة في معاوقة الحمل. [13] تم تصميم اللوحة أو الأنود للخماسي الكهربائي ليكون قادرًا على تبديد طاقة أكبر من تلك الموجودة في الخماسي الكهربائي العادي. [14] تعد EL34 و EL84 و 6CL6 و6F6 و6G6 و SY4307A و6K6GT بعض الأمثلة على الخماسي الكهربائي المصمم لتضخيم الطاقة. كانت بعض الخماسي الكهربائي لمتطلبات تلفزيونية محددة هي:
- مخرجات الفيديو الخماسية، على سبيل المثال 15A6/PL83، PL802
- إطار الإخراج أو أقسام الانحراف العمودي الخماسية، مثل PL84 وأقسام الخماسية من 18GV8/PCL85.
- مخرجات الخط أو الخماسيات الانحرافية الأفقية ، مثل PL36، 27GB5/PL500، PL505 وما إلى ذلك.
- "ثلاثي-خماسي" هو غلاف واحد يحتوي على ثلاثي وخماسي، مثل ECF80 أو ECL86.
المزايا على التترود
يوفر أنبوب التترود البسيط أو أنبوب شبكة الشاشة عامل تضخيم أكبر وقوة أكبر وقدرة تردد أعلى من الثلاثي الأقدم . ومع ذلك، في التترود، يمكن للإلكترونات الثانوية التي يتم إخراجها من الأنود (اللوحة) بواسطة الإلكترونات من الكاثود التي تضربه (عملية تسمى الانبعاث الثانوي ) أن تتدفق إلى شبكة الشاشة بسبب إمكاناتها العالية نسبيًا. يقلل تيار الإلكترونات الذي يغادر الأنود من صافي تيار الأنود I a . مع زيادة جهد الأنود V a ، تضرب الإلكترونات من الكاثود الأنود بمزيد من الطاقة، مما يؤدي إلى إخراج المزيد من الإلكترونات الثانوية، مما يزيد من تيار الإلكترونات التي تغادر الأنود. والنتيجة هي أنه في التترود، وجد أن تيار الأنود I a يتناقص مع زيادة جهد الأنود V a ، على جزء من المنحنى المميز . تسمى هذه الخاصية (Δ V a /Δ I a < 0) بالمقاومة السلبية . يمكن أن يؤدي ذلك إلى عدم استقرار التترود، مما يؤدي إلى تذبذبات طفيلية في الإخراج، تسمى تذبذبات الديناترون في بعض الظروف.
يحتوي البنتود، كما قدمه تيليجين ، على قطب كهربائي إضافي، أو شبكة ثالثة، تسمى شبكة الكابت ، وتقع بين شبكة الشاشة والأنود، مما يحل مشكلة الانبعاث الثانوي. يتم إعطاء شبكة الكابت جهدًا منخفضًا - وعادةً ما تكون مؤرضة أو متصلة بالكاثود. يتم صد الإلكترونات الانبعاثية الثانوية من الأنود بواسطة الجهد السالب على شبكة الكابت، لذلك لا يمكنها الوصول إلى شبكة الشاشة ولكنها تعود إلى الأنود. تتمتع الإلكترونات الأولية من الكاثود بطاقة حركية أعلى، لذلك لا يزال بإمكانها المرور عبر شبكة الكابت والوصول إلى الأنود.
لذلك، يمكن أن يكون للخماسيات مخرجات تيار أعلى وتأرجح جهد خرج أوسع؛ يمكن أن يكون الأنود/اللوحة عند جهد أقل من شبكة الشاشة مع الاستمرار في التضخيم بشكل جيد. [15]
مقارنات مع الثلاثي
- تميل الخماسيات (والرباعيات) إلى أن يكون لها سعة تغذية مرتدة أقل بكثير، بسبب تأثير الغربلة للشبكة الثانية.
- تميل الخماسيات إلى أن يكون لديها ضوضاء أعلى ( ضوضاء التقسيم ) بسبب الانقسام العشوائي لتيار الكاثود بين شبكة الشاشة والأنود،
- تتمتع الصمامات الثلاثية بمقاومة داخلية أقل للأنود، وبالتالي فإن عامل التخميد أعلى عند استخدامها في دوائر إخراج الصوت، مقارنة بالخماسيات، عندما تكون التغذية الراجعة السلبية غائبة. وهذا يقلل أيضًا من تضخيم الجهد المحتمل الذي يمكن الحصول عليه من الصمام الثلاثي مقارنة بالخماسيات من نفس الموصلية، وعادةً ما يعني أنه يمكن صنع مرحلة إخراج أكثر كفاءة باستخدام الخماسيات، مع إشارة دفع طاقة أقل.
- لا تتأثر الصمامات الخماسية تقريبًا بالتغيرات في جهد الإمداد، وبالتالي يمكنها العمل مع إمدادات أقل استقرارًا من الصمامات الثلاثية.
- تتمتع الخماسيات والثلاثيات (والرباعيات) بعلاقات متشابهة بشكل أساسي بين جهد دخل الشبكة (واحد) وتيار خرج الأنود عندما يتم الحفاظ على جهد الأنود ثابتًا، أي بالقرب من علاقة قانون التربيع .
الاستخدام
استُخدمت الأنابيب الخماسية لأول مرة في أجهزة استقبال الراديو المخصصة للمستهلكين. وقد صُمم نوع خماسي معروف، وهو EF50 ، قبل بداية الحرب العالمية الثانية، واستُخدم على نطاق واسع في أجهزة الرادار وغيرها من المعدات الإلكترونية العسكرية. وساهم الأنبوب الخماسي في التفوق الإلكتروني للحلفاء.
استخدم حاسوب Colossus وجهاز Manchester Baby أعدادًا كبيرة من أنابيب EF36 الخماسية. [16] [17] [18] [19] وفي وقت لاحق، تم تطوير أنبوب 7AK7 خصيصًا للاستخدام في معدات الكمبيوتر. [20]
بعد الحرب العالمية الثانية، استُخدمت الخماسيات على نطاق واسع في أجهزة استقبال التلفزيون، وخاصة خليفة EF50، EF80. تم استبدال الصمامات المفرغة بالترانزستورات خلال الستينيات. ومع ذلك، لا تزال تُستخدم في تطبيقات معينة، بما في ذلك أجهزة إرسال الراديو عالية الطاقة و(بسبب صوت الصمام المعروف ) في تطبيقات الصوت الراقية والاحترافية ، ومكبرات الصوت الأولية للميكروفون ومكبرات صوت الجيتار الكهربائي . وفرت المخزونات الكبيرة في دول الاتحاد السوفييتي السابق إمدادًا مستمرًا من هذه الأجهزة، بعضها مصمم لأغراض أخرى ولكنها تتكيف مع الاستخدام الصوتي، مثل أنبوب جهاز الإرسال GU-50 .
دوائر خماسية ذات صمام ثلاثي
يمكن توصيل شبكة الشاشة (الشبكة 2) للخماسي الأقطاب بالأنود (اللوحة)، وفي هذه الحالة يتحول إلى ثلاثي الأقطاب عادي بخصائص متناسبة (مقاومة أنود أقل، وميو أقل، وضوضاء أقل، وجهد قيادة مطلوب أكبر). يُقال بعد ذلك إن الجهاز "مُحاط بثلاثي الأقطاب" أو "متصل بثلاثي الأقطاب". يتم توفير هذا أحيانًا كخيار في دوائر مكبر الصوت الخماسي الأقطاب لمحبي الصوت ، لإعطاء "الصفات الصوتية" المطلوبة لمكبر الصوت ثلاثي الأقطاب. يمكن تضمين المقاوم على التوالي مع شبكة الشاشة لتجنب تجاوز تصنيف طاقة أو جهد شبكة الشاشة، ولمنع التذبذب المحلي. يعد توصيل ثلاثي الأقطاب خيارًا مفيدًا لمحبي الصوت الذين يرغبون في تجنب تكلفة ثلاثي الأقطاب "الحقيقي".
انظر أيضا
مراجع
- ^ G. Holst وBDH Tellegen، "وسائل لتضخيم التذبذبات الكهربائية"، براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 1945040، يناير 1934.
- ^ "دليل أنبوب الاستقبال RCA، 1940"؛ ص118
- ^ سوليمار، لازلو (2012). الإلكترونيات الفيزيائية الحديثة. مجلة سبرينغر للعلوم والإعلام التجاري. ص 8. رقم ISBN 978-9401165075.
- ^ ETC Carney, Allen F. (1998). سلسلة تدريب الكهرباء والإلكترونيات البحرية، الوحدة 06: مقدمة إلى الانبعاثات الإلكترونية والأنابيب وإمدادات الطاقة. بينساكولا، فلوريدا: مركز التطوير المهني والتكنولوجيا للتعليم والتدريب البحري. ص 1-47.
- ^ Whitaker, Jerry (2016). Power Vacuum Tubes Handbook, 3rd Edition. CRC Press. p. 87. ISBN 978-1439850657.
- ^ Reich, Herbert J. (1941). Principles of Electron Tubes. New York: McGraw-Hill. p. 62.
- ^ ab Departments of the Army and the Air Force (1952, rev. 1958). TM 11-662 Basic Theory and Application of Electron Tubes. Washington DC: USGPO. pp. 104 - 105.
- ^ إدارات الجيش والقوات الجوية (1952، المراجعة 1958). TM 11-662. ص 41.
- ^ Ballantine, Stuart and Snow, HA (Dec. 1930). "Reduction of Distortion and Cross-talk in Radio Receivers by Mean Variable-mu Tetrodes". Proc. IRE . ص. 2122.
- ^ رايدر، جون ف. (1936) التحكم التلقائي في مستوى الصوت. نيويورك: جون ف. رايدر، الناشر. ص 12 - 17.
- ^ ستوكس، جون دبليو. (1982). 70 عامًا من أنابيب وصمامات الراديو . فيستال، نيويورك: دار نشر فيستال المحدودة، ص 57.
- ^ Thrower, Keith R. (2009). British Radio Valves, The Classic Years: 1926-1946 . Reading, England: Speedwell. p. 5.
- ^ إدارات الجيش والقوات الجوية (1952، المراجعة 1958). TM 11-662. ص 167.
- ^ إدارات الجيش والقوات الجوية (1952، المراجعة 1958). TM 11-662. ص 168 - 169.
- ^ "دليل أنبوب الاستقبال RCA، 1940"؛ ص8.
- ^ توني سيل. "مشروع إعادة بناء العملاق"
- ^ توني سيل. "العملاق: غرضه وعمله".
- ^ مايكل ساونبي. "خماسيات الإشارة الصوتية الصغيرة" محفوظ في 2016-12-13 على موقع واي باك مشين .
- ^ ب. جاك كوبلاند. "العملاق: أسرار أجهزة الكمبيوتر التي تكسر الشفرات في بلتشلي بارك".
- ^ سيلفانيا. خدمة بيانات الهندسة. 7AK7. يوليو 1953.
