Электронные лампы, что это?

Оставлен Evgenij Bortnik Пнд, 03/19/2018 - 22:04
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Распространённые виды электронных ламп. Наиболее распространены перечисленные ниже виды электровакуумных ламп. В традиционной ламповой классификации первым важнейшим этапом служит разделение электронных ламп на прямонакальные и лампы косвенного накала. В лампах прямого накала катодом служит нить накала, что обусловливает определённые сложности в схемотехнике ламповых конструкций. Однако удифилы считают прямонакальные лампы самыми крутыми по качеству звука и готовы преодолевать любые трудности. Объективных доказательств превосходству прямонакальных ламп над колбами с косвенным накалом нет. Лампы косвенного накала чуток менее энергоэффективны, и имеют изоляцию между нитью накала и катодом. Качество изоляции должно быть хорошим, чтобы исключить электрический пробой и влияние на уровень фона в усилителе. Для ламп с длительного хранения проблема надлежащего качества изоляции может оказаться самой главной при отбраковке в качественное изделие. Зато схемотехнически косвенный накал снимает почти все проблемы лампостроения высокого качества. Да и по надёжности лампы косвенного накала несколько получше. Напряжения питания ламп стандартизированы. По косвенному накалу наиболее распространены стандартные значения 6,3 и 12,6 вольта. Прямонакальные лампы имеют большее разнообразие уровней накальных напряжения. От 2 и 4 вольт для мелких ламп батарейного питания, до 18-20 вольт при токах от 3 до 17 ампер в питании накалов таких монстров как ГУ81 и ГМ100. Конструктивное разделение ламп по числу электродов можно считать объективным и безупречным, во многом определяющим их традиционное назначение.

Триод – имеет три электрода, анод, сетку и катод. Изменяя напряжение на сетке, можно управлять током между анодом и катодом триода. Триоды широко используют в усилителях и генераторах электрических колебаний. Предпочтительно использование триодов в слаботочных режимах каскадов предварительного усиления. Менее предпочтительно применение триодов в мощных выходных каскадах ввиду их невысокой энергоэффективности и малой чувствительности. Однако удифилы полагают, что триоды вносят меньше искажения по сравнению с другими типами ламп. Поэтому предпочитают именно их. Нужно сказать, что определённый смысл в этом предположении есть, и даже в древних публикациях 30-х готов тому есть подтверждения. Но нужно заметить простой факт, что итоговое качество зависит не только и не столько от компонентов, а больше от квалификации. Кроме того пентоды придумали эволюционно именно для улучшения, а вовсе не для ухудшения. Стало быть микроскопические различия в уровне КНИ триода и тетрода не следует принимать как приговор для более совершенных ламп, особенно когда уровень геммороя с построением триодного усилителя может привести к тому, что удифил просто захлебнётся в проблемах. Разработчики тетродов и пентодов ушли далеко вперёд в  создании специализированных звуковых ламп, высокого качества. Чувство меры и уровень здравого смысла в этом случае определяет уровень культуры разработчика.

Тетрод - в отличие от триода имеет дополнительную экранную сетку. Экранная сетка заземляется по высокой частоте, что позволяет уменьшить проходную емкость лампы (т.е. емкость «управляющая сетка - анод») и сделать лампу более высокочастотной. В этом случае в широком диапазоне напряжений анодный ток практически не зависит от напряжения на аноде. Недостатком тетрода является, так называемый, динатронный эффект - при близких напряжениях на аноде и экранной сетке вторичные электроны, выбитые из анода, не возвращаются на анод, а поступают на экранную сетку, что приводит к провалу в анодных характеристиках лампы.

Лучевой тетрод - это 4-электродная лампа, в которой для уменьшения динатронного эффекта используется специальная конструкция электродов лампы, фокусирующая электроны, летящие к аноду в узкие лучи. В итоге вторичные электроны, выбитые из анода, существенно в меньшем количестве попадают на экранную сетку.

Пентод - это 5-электродная лампа с дополнительной защитной сеткой, расположенной между анодом и экранной сеткой. Защитная сетка, как правило, имеет нулевой потенциал, что более радикально препятствует попаданию вторичных электронов на экранную сетку.

Гептоды и прочая. При большем количестве электродов лампы относят к специальным и применяют так, как кому заблагорассудится.

Диод - имеет два электрода: катод и анод. Ламповые диоды применяют не часто. Слаботочные – в детекторах, а более мощные - в выпрямителях переменного тока. Вариантом вакуумного диода является кенотрон, в котором возможны разные комбинации анодов и катодов. Кенотрон предназначен для выпрямления переменного напряжения на частоте 50 или 60 герц.

Есть ещё различные комбинированные и экзотические ламы. Например, пентоды в сочетании с дополнительными диодами. Такие лампы ничуть не хуже стандартных пентодов, хотя часть объёма баллона занята под балласт. Реальное качество звука и усилительные свойства таких ламп оценивают по опубликованным характеристикам и субъективному опыту пользователей, озвученному в сети. Определённого внимания заслуживают древние лампы, найденные в запасниках, и сохранившие нормальные потребительские свойства. Нередко такие лампы имеют нестандартные цоколи, под которые трудно найти панельки. Эта проблема в 21 веке встаёт в полный рост и ограничивает возможность применения раритетных ламп. Попадаются совдеп-лампы с повышенными напряжениями питания накальных цепей, например 13 или 30 вольт. По отзывам опытных специалистов, такие редкие лампы вполне пригодны для применения в ламповых усилителях и дают ничуть не худшие результаты в сравнении с китайским новоделом или английскими марконями и маздами. Для объективной оценки состояния и повышения надёжности старые лампы нужно вначале тренировать, подвергнув процедуре жестчения. Здесь на сайте есть статьи по этой теме, поисковик исправен.

Аудиофилы часто говорят: «Чем короче «путь» звукового сигнала в УМЗЧ - тем лучше он звучит». Причина увлечения ламповыми аудиоусилителями заключается в том числе и в том, что хороший ламповый усилитель содержит куда меньше деталей («путь» звука короче), чем аналогичный транзисторный (в котором звуковой сигнал проходит через десятки транзисторов), обеспечивая при этом лучшее качество звучания. Это притом, что ламповые УМЗЧ практически всегда имеют больший коэффициент нелинейных искажений (КНИ), чем транзисторные. Вызвано это тем, что производители усилителей массового потребления увлеклись производством УМЗЧ, в которых выходной каскад выполнен на ИМС, что привело к заметному ухудшению звучания даже изделий, рекламируемых как класс Hi-Fi.

Можно отметить такой факт, что по экспертной оценке транзисторный УМЗЧ (даже не на ИМС, а на дискретных транзисторах), имея полосу пропускания 20Гц – 40кГц и КНИ=0,01%, звучит, при прочих равных условиях, хуже, чем ламповый, имеющий полосу пропускания вдвое уже и КНИ более 1%. Это вызвано многими причинами. Иногда пеняют на применение обратных связей. Говорят, что в транзисторных УМЗЧ (особенно в УМЗЧ на ИМС) широко используют как общую, так и местные обратные связи. Это делается для того, чтобы уменьшить КНИ и увеличить температурную стабильность усилителя. Однако эти же обратные связи могут приводить и к появлению, так называемых, «динамических искажений» и к феномену неприятного «транзисторного» звучания. Этим словам нет объективного подтверждения, а попытки теоретического обоснования вреда ОС для качества звука успехом не увенчались.

Другие рассуждения связаны с тем, что транзистор, особенно биполярный, как усилительный элемент, в отличие от ламп, имеет резко нелинейную характеристику. В такой теме больше оснований поискать причину ухудшения качества звука каменных усилителей. На этом сайте есть несколько статей от квалифицированных авторов, и можно изучить озвученную проблему более основательно. Однако крайне существенной мне представляется простая мысль, что в транзисторном усилителе, на пути звука действительно слишком много кристаллов. А подбору симметричных кристаллов под двухполярный сигнал в ширпотребе почти никогда не придают должного значения. А вот с лампами всё по-другому. Во-первых, это вакуум. Во-вторых, в хорошем усилителе ламп всего 2-3 штуки. В-третьих, режимы ламп выбирают в точках, соответствующих наибольшей линейности. Ну и в завершение построения идеальной картины, в-четвёртых, 2-3 ламы можно тщательно подобрать.

Кстати, все студийные усилительные каналы – каменные. Видимо их космический ценник, полностью обоснован проделанной работой по тщательному подбору симметричных каменных пар под двухполярный сигнал и решением задачи выбора оптимального количества камней, сформулированной по набору объективных критериев качества звука.

                 Евгений Бортник, Красноярск, Россия, март 2018