Cs.Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 102. Csőbe húzlak
A hangtechnika szerelmesei körében időről-időre dúló ádáz csatározások vidítják föl a kívülállót. A harc lényege, hogy az elektroncsöves vagy a félvezetős berendezések szólnak-e jobban. E háborúban azért nehéz állást foglalni, mert senki nem hallotta sem az összes jobb minőségű félvezetős, sem az összes elektroncsöves erősítőt. Valahogy mégis úgy van az, hogy igen meggyőzőnek tűnik egy csomó félvezetős cucc – mindaddig, amíg egy igazi csöveset nem hallottál. A 21. században egyre több csöves berendezés készül, és föllendült az elektroncsövek gyártása is. Sajnos, hazánk megint kimaradt a jóból.
De nagyon is előre ügettem – szándékosan persze –, inkább menjünk vissza a kezdetekhez!
A kezdet az elektronikában az a jelenség volt, hogy ha egy izzólámpa világít, akkor az izzószálból az elektronok kirepkednek. A lámpa búrája alatt erősen légritkított tér van. Az izzószálként használt fémszálban nyüzsögnek a szabad elektronok. A fémszál belső energiája megnő az izzítás hatására olyannyira, hogy a belsejében található szabad elektronok elhagyják az izzó fémszálat, mintegy elektronfelhővel veszik körül. Ez a jelenség külföldiül a termikus emisszió.
A lámpa búrájába tegyünk egy fémlemezkét!
Mondjuk, ez az ötlet nem annyira magától értetődő, nekem például eszembe sem jutna. Nem úgy, mint John Ambrose Fleming brit fizikusnak, aki 1904-ben szabadalmaztatta a cuccot.
Ha az izzószál és a fémlemez közé feszültségforrást kapcsolunk, akkor közöttük áram folyik, annak ellenére, hogy látszólag nincs zárt áramkör.
De csak akkor folyik áram, ha az izzószálon negatív, a fémlemezen pedig hozzá képest pozitív feszültség van.
Ha az izzószálból kilépő elektronok megfelelő sűrűségűre hizlalták az elektronfelhőt, annak további gyarapodása megszűnik, hiszen az elektron töltése is negatív. A negatív töltésű elektronfelhővel taszítják egymást és így az mintegy visszaszorítaná a fémszálba a kilépni kívánó további elektronokat. Mivel azonban egy további fémlemezt is helyeztünk a burába, amire egy feszültség forrás pozitív pólusát kötöttük, az elektronfelhőnek nincs ideje kialakulni, hiszen a pozitívabb fémlemez magához szivattyúzza a negatívabb elektronokat. A fémlemezről az elektronok az egyenáramú áramforráson keresztül ismét az izzószálba jutnak, így zárt, egyenáramú áramkört kapunk.
Ámde mi történik akkor, ha az izzószálra pozitív, a fémlemezre negatív feszültséget kapcsolunk? Na, mi? Hát semmi. A fémlemezből nem lépnek ki elektronok, hiszen az hideg. Az izzószálból sem, mert a pozitív és a negatív töltések semlegesítik egymást.
Tehát ha váltakozva cserélődik, hogy az izzószál és a fémlemez milyen előjelű, polaritású feszültséget kap, akkor csak abban az esetben folyik áram, ha az izzószál negatív, a fémlemezke pozitív feszültségen van. Ez nagyszerű, hiszen ekképpen lehet a váltóáramból egyenáramot bűvészkedni.
Az így működő lámpa az első elektroncső; két elektróda miatt diódának nevezik. Az izzószál neve katód, a fémlemezé anód.
A későbbiekben az izzószál és a katód különvált. A sok elektron kibocsátására alkalmas anyagból készült katódot a melegítésre alkalmasabb anyagól készült izzószál hevítette. Ez azért is volt jó, mert a fűtés váltóárammal is történhetett; a katód a hőtehetetlenség miatt erre nem érzékeny. Az ilyen csöveket közvetett fűtésűeknek hívják. Az igazán jó minőségű hangtechnikai berendezések csöveit mindenesetre egyenárammal fűtik.
A diódának a kapcsolási rajzokon külön rajzjele van.
A két utas egyenirányítás megkönnyítésére gyakori, hogy egy búrán belülre két diódát is szereltek. Sok cég gyártott ilyet, többek között a 20. század végén még világhírű Egyesült Izzó is, Tungsram márkanéven.
A Tungsram változatot az eBay-en 3 000 Ft körüli áron mérik, amihez hozzáadódik a foglalat ára. A csövek élettartama ugyanis általában pár ezer óra, ezért a könnyebb cserélhetőség érdekében a többségüket foglalatba kell dugni – miként napjainkban a mikroprocesszorokat.
Az élet nem állt meg a diódánál. A trióda – három elektródás elektroncső – feltalálójaként Lee de Forest USA-beli tudóst szokták tekinteni, aki 1906-ban szabadalmaztatta a találmányát „Audion” néven.
A trióda olyan elektroncső, amely a rajta keresztül folyó áram erősségét változtatni képes. Ezt a változtatást a katód és az anód közé épített, lyuggatott elektróda, vagyis a rács végzi.
Ha ugyanis a rácsra is negatív feszültséget kötünk, a csövön átfolyó áram lecsökken, mert a rács negatív töltése taszítja a katód elektronjait, így csak az „erőszakosabb” elektronok képesek a rács résein átjutni. Valójában szó nincs itt erőszakról, véletlenszerű, hogy éppen mely elektronok jutnak át, és melyek pattannak vissza.
Ha viszont a rácsra pozitív feszültséget kötünk, még gyorsítja is az elektronok áramlását a katód felé.
A rácsra adott feszültség változása jóval nagyobb mértékű anódáram változást eredményez, s e változás előidézése kis teljesítményt igényel.
Tegyük föl, hogy a rácsfeszültség változásának hatására az anódáram mértéke megváltozik, hiszen ez volt a célunk. Az anódáram az az áram, ami a csőből kijön. Ha az eredeti nagyságú anódáramot akarjuk visszaállítani, akkor ehhez meg kell változtatni az anódfeszültséget, méghozzá ellenkező irányban, mint ahogy a rácsfeszültséget változtattuk. Ha pl. a rácson negatívabb lett a feszültség, hogy kevesebb elektronnak legyen kedve elröpülni az anódig, akkor az anód pozitív feszültségét meg kell növelni, hogy nagyobb legyen a szívó hatás, a vonzerő.
E két változás aránya az erősítési tényező: µ = - ΔUanód / ΔUrács
A másik fontos értéket úgy kapjuk meg, ha megnézzük, hogy adott rácsfeszültség változására mekkorát változik az anódáram. Ez a jellemző a cső meredeksége, amit mV/A-ben adnak meg.
S = ΔIanód / ΔUrács . Minél nagyobb a meredekség, annál többet erősít a cső.
A triódákat napjainkban mikrofonerősítőkben, gitár előerősítőkben és a hangsugárzókat meghajtó végerősítőkben is használják.
Triódából is létezik egy búrában kettő.
Noha néhány esetben pongyolán fogalmaztak, érdemes megnézni, hogyan készül napjainkban egy trióda.
A triódák közel sem tökéletesek, de az összes cső közül a leglineárisabbak. A trióda harmonikus torzításának jobbára másodrendű összetevői vannak, vagyis a második- oktávnyira levő – harmonikusok a legnagyobbak, s emlékszel pszichoakusztikából, hogy a hallórendszerünk ezt bizonyos mértékig kedveli.
A trióda kimenő impedanciája viszonylag alacsony, könnyebb illeszteni a következő fokozathoz vagy a hangsugárzóhoz. Ezzel szemben a trióda hatásfoka legfeljebb 25% körüli, vagyis zabálja az áramot.
A csövek elektronikai tulajdonságainak és hatásfokának javítására további elektródákat építettek be, így születtek a tetródák, a pentódák és a még több rácsú csövek.
A tetródában két rács van.
Ha a vezérlő és az árnyékoló rácsot negatív feszültségre kötjük, nincs anódáram.
Ha a vezérlő és az árnyékoló rácsot pozitív feszültségre kötjük, folyik az anódáram.
A tetródák egyik változatát sugártetródának nevezik.
A fényképen Tungsram sugártetróda látható.
A második rács – az árnyékoló rács – pozitív feszültségen van, hogy meggyorsítsa az elektronok áramlását a katód felé Az ilyen csövekben a katódból induló, anód felé tartó elektronáram útja nyalábolódik, fókuszálódik. A sugárnyaláb kialakítására szolgáló, negatív potenciálra kötött terelő lemezek meggátolják az elektronáramlást a cső azon részein, ahol nem lehet jól fókuszálni, illetve csökkentik a katódról történő visszaverődést (a szekunder emissziót).
Sugártetródát végerősítőkben használnak.
A pentóda abban különbözik a sugártetródától, hogy a szekunder emissziót nem terelő lemezkékkel, hanem egy harmadik ráccsal, a fékező ráccsal csökkentik.
A fékező rács feszültsége azonos a katódéval, és visszalöki az anódról kiszökött elektronokat az anódra.
A hangtechnikában pentódákat szinte kizárólag végfokokban használnak napjainkban.
Ha többet akarsz tudni a csövekről, javaslom a http://www.elektroncso.hu/cikkek.php oldal meglátogatását. Egy csomó mindent én is onnan loptam.