หลอดอิเล็กตรอนที่มีแคโทด แอโนด และส่วนควบคุม รุ่นของระบบคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์รุ่นต่างๆ
ในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ มีช่วงการพัฒนาคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่แปลกประหลาด คอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็นรุ่นหนึ่งหรือรุ่นอื่นขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบหลักที่ใช้หรือตามเทคโนโลยีการผลิต เห็นได้ชัดว่าขอบเขตของรุ่นในแง่ของเวลานั้นเบลอมากเนื่องจากในเวลาเดียวกันก็มีการผลิตคอมพิวเตอร์ประเภทต่างๆ สำหรับเครื่องจักรแต่ละเครื่อง คำถามที่ว่าจะเป็นรุ่นหนึ่งหรือรุ่นอื่นนั้นได้รับการแก้ไขอย่างง่ายดาย
การปรากฏตัวของคอมพิวเตอร์เป็นหนึ่งในสัญญาณสำคัญของการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ การใช้คอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลายทำให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นคุ้นเคยกับพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ และการเขียนโปรแกรมก็ค่อยๆ กลายเป็นองค์ประกอบของวัฒนธรรม คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกปรากฏขึ้นในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 พวกเขาสามารถสร้างเครื่องคิดเลขเชิงกลอีกมากมายที่แค่บวก ลบ และคูณเท่านั้น เหล่านี้เป็นเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนได้
นอกจากนี้ ยังมีคุณสมบัติเด่นสองประการที่เครื่องรุ่นก่อนไม่มี:
หนึ่งในนั้นคือสามารถดำเนินการตามลำดับขั้นตอนตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือแก้ไขปัญหาประเภทต่างๆ ตามลำดับได้
ความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลในหน่วยความจำพิเศษ
รุ่นแรก.
คอมพิวเตอร์หลอดสุญญากาศ
คอมพิวเตอร์ที่ใช้หลอดสุญญากาศปรากฏในยุค 40 ของศตวรรษที่ 20 หลอดอิเล็กตรอนหลอดแรก ซึ่งเป็นไดโอดสุญญากาศ ถูกสร้างขึ้นโดยเฟลมมิ่งในปี พ.ศ. 2447 เท่านั้น แม้ว่าเอดิสันจะค้นพบผลกระทบของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านสุญญากาศในปี พ.ศ. 2426 ก็ตาม
ในไม่ช้า Lee de Forrest ก็ประดิษฐ์ไตรโอดสุญญากาศ - หลอดที่มีอิเล็กโทรดสามอิเล็กโทรดจากนั้นก็เป็นหลอดอิเล็กตรอนที่เติมแก๊ส - ไทราตรอน, หลอดห้าอิเล็กโทรด - เพนโทด ฯลฯ ปรากฏขึ้น จนถึงยุค 30 สูญญากาศอิเล็กทรอนิกส์และเติมแก๊ส หลอดส่วนใหญ่จะใช้ในวิศวกรรมวิทยุ แต่ในปี 1931 ชาวอังกฤษ วินนี่-วิลเลียมส์ ได้สร้างเครื่องนับพัลส์ไฟฟ้า (สำหรับความต้องการของฟิสิกส์ทดลอง) (สำหรับความต้องการของฟิสิกส์ทดลอง) ซึ่งจะเป็นการเปิดพื้นที่ใหม่สำหรับการประยุกต์ใช้หลอดอิเล็กตรอน ตัวนับอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยชุดทริกเกอร์ ทริกเกอร์ที่ประดิษฐ์โดย M.A. Bonch-Bruevich (1918) และ - โดยอิสระ - โดยชาวอเมริกัน W. Iccles และ F. Jordan (1919) มีโคมไฟ 2 ดวงและเมื่อใดก็ได้สามารถอยู่ในหนึ่งในสองสถานะที่มั่นคง มันเป็นรีเลย์อิเล็กทรอนิกส์ เช่นเดียวกับระบบเครื่องกลไฟฟ้า ก็สามารถใช้เพื่อจัดเก็บเลขฐานสองหลักเดียวได้ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับท่อสุญญากาศได้ที่นี่
การใช้หลอดสุญญากาศเป็นองค์ประกอบหลักของคอมพิวเตอร์ทำให้เกิดปัญหามากมาย เนื่องจากความสูงของโคมไฟแก้วอยู่ที่ 7 ซม. เครื่องจักรจึงมีขนาดใหญ่มาก ทุก 7-8 นาที หลอดไฟดวงหนึ่งทำงานล้มเหลวและเนื่องจากมีคอมพิวเตอร์อยู่ 15 - 20,000 หลอดในคอมพิวเตอร์จึงใช้เวลานานในการค้นหาและเปลี่ยนหลอดไฟที่เสียหาย นอกจากนี้ ยังสร้างความร้อนจำนวนมหาศาล และจำเป็นต้องมีระบบระบายความร้อนแบบพิเศษเพื่อใช้งานคอมพิวเตอร์ "สมัยใหม่" ในยุคนั้น
เพื่อทำความเข้าใจวงจรที่ซับซ้อนของคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมีทีมวิศวกรทั้งหมด คอมพิวเตอร์เหล่านี้ไม่มีอุปกรณ์อินพุต ดังนั้นข้อมูลจึงถูกป้อนข้อมูลลงในหน่วยความจำโดยการเชื่อมต่อปลั๊กด้านขวาเข้ากับซ็อกเก็ตด้านขวา
ตัวอย่างเครื่องรุ่นที่ 1 ได้แก่ Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) ซึ่งเป็นเครื่องแรกที่มีโปรแกรมเก็บไว้ UNIVAC (คอมพิวเตอร์อัตโนมัติสากล) สำเนาแรกของ Univac ถูกส่งไปยังสำนักงานสำรวจสำมะโนประชากรของสหรัฐอเมริกา ต่อมา มีการสร้างโมเดล Univac ที่แตกต่างกันจำนวนมาก ซึ่งพบการใช้งานในกิจกรรมด้านต่างๆ ดังนั้น Univac จึงกลายเป็นคอมพิวเตอร์ที่ผลิตจำนวนมากเครื่องแรก นอกจากนี้ยังเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่ใช้เทปแม่เหล็กแทนการเจาะบัตร
รุ่นที่สอง.
นิเวศวิทยาแห่งความรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี: วิธีแก้ปัญหาสำหรับแหล่งไฟฟ้าไร้เชื้อเพลิงอยู่ที่การรับไฟฟ้าโดยตรงจากไตรโอด-เพนโทดแบบหลอดธรรมดาในโหมดการทำงานที่ผิดปกติ
Valery Dudyshev เปิดเผยความลับของ Nikola Tesla เกี่ยวกับแหล่งพลังงานไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าของเขา
การปฏิวัติพลังงานในด้านพลังงานทดแทนกำลังสุกงอม
Nikola Tesla สาธิตรถยนต์ไฟฟ้าไร้เชื้อเพลิงที่ใช้งานจริงในปี 1931 ในเมืองบัฟฟาโล (สหรัฐอเมริกา) ไฟฟ้าถูกส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าของรถยนต์จากกล่องลึกลับพร้อมหลอดวิทยุ แต่จนถึงขณะนี้ ความลึกลับเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้านี้ยังคงไม่ได้รับการแก้ไข
วิธีแก้ปัญหาอยู่ที่การรับกระแสไฟฟ้าโดยตรงจากไตรโอด-เพนโทดของหลอดธรรมดาในโหมดการทำงานที่ผิดปกติ จำเป็นเท่านั้นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการปล่อยอิเล็กตรอนที่ระเบิดได้จากแคโทด เป็นผลให้เราสามารถรับกระแสไฟฟ้าจากหลอดไตรโอดไปเป็นโหลดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อแบบขนานได้มากเท่าที่เราต้องการ (แน่นอนว่าด้วยเหตุผล: สมมติว่ามีกำลังเอาต์พุตของแหล่งกำเนิดอยู่ที่ 5-10 กิโลวัตต์) การปล่อยอิเล็กตรอนแบบระเบิดเป็นการค้นพบของนักวิชาการ G. Mesyats ที่ใช้ในการประดิษฐ์นี้ - ทำได้ในไตรโอดโดยการใช้ชุดพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงที่มีระยะเวลาสั้นแต่แรงดันสูงกับกริดควบคุมไตรโอด
การปล่อยอิเล็กตรอนแบบระเบิดจากพื้นผิวแคโทดนำไปสู่การก่อตัวของอิเล็กตรอนถล่ม ซึ่งถูกเร่งโดยตารางควบคุมและตกลงบนแอโนดไตรโอด
เป็นผลให้อิเล็กตรอนถล่มจากขั้วบวกนี้เข้าสู่โหลดไฟฟ้าและผ่านอีกครั้งไปยังขั้วบวกของไตรโอด นี่คือวิธีที่กระแสไฟฟ้าอิสระเกิดขึ้นและคงอยู่ในวงจรไตรโอดโหลด กล่าวอีกนัยหนึ่งในโหมดนี้ หลอดไตรโอดธรรมดาที่มีกระแสไฟฟ้าแรงสูง สนามบนโครงข่ายควบคุมจะกลายเป็นแหล่งไฟฟ้าอิสระ
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าหลอดไตรโอดธรรมดาอพยพในโหมดการทำงานนี้ทำให้สามารถรับการปล่อยอิเล็กตรอนที่ทรงพลังในหลอดไตรโอดได้ และหลังจากการดัดแปลงไตรโอดบางอย่าง ก็สามารถรับไฟฟ้าได้ฟรีจากไตรโอดหลอดธรรมดา และเมื่อแคโทดและแอโนด เย็นลง - จากหลอดวิทยุหนึ่งหลอดถึง 10 กิโลวัตต์ - นี่คือปาฏิหาริย์!
มีเหตุผลมาก โซลูชันทางเทคนิคเป็นการรวมกันระหว่างหม้อแปลงเรโซแนนซ์ของเทสลากับหลอดสุญญากาศ ในกรณีนี้ หม้อแปลงเทสลาเองจะปล่อยอิเล็กตรอนที่ระเบิดได้จากแคโทดของหลอดสุญญากาศ
การปล่อยสนามพลังอันทรงพลังจากขดลวดเอาท์พุตของหม้อแปลง Tesla
ตัวเลือกอุปกรณ์ที่ใช้หม้อแปลง Tesla
รูปที่ 1 บล็อกไดอะแกรมการออกแบบแหล่งพลังงานไฟฟ้าอิสระ อุปกรณ์นี้ทำขึ้นโดยการรวมหม้อแปลงเทสลาและหลอดสุญญากาศทรงกลมเข้ากับแคโทดแบบเข็ม
คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับการออกแบบแหล่งพลังงานไฟฟ้าฟรี
หลอดอิเล็กตรอนสุญญากาศของการออกแบบดั้งเดิม (ล้อมรอบด้วยเส้นประ) ประกอบด้วยขั้วบวกทรงกลม 1 ในรูปแบบของทรงกลมกลวงโลหะกลวงภายนอก ซึ่งภายในมีแคโทดทรงกลม 2 พร้อมเข็มภายนอกวางอยู่ ขั้วบวกทรงกลมด้านนอก 1 วางอยู่ตรงกลางของตัวเรือนลูกบาศก์ 3 โดยมีฉนวนไฟฟ้าภายใน4 แท่งโลหะ 5 เชื่อมต่ออย่างแน่นหนากับขั้วบวกและแคโทดซึ่งผ่านรู 6 ไปด้านนอกตัวเรือน 3 และเชื่อมต่อทางไฟฟ้าผ่านปุ่ม K2 3,4 ตามลำดับ ไปยังเอาต์พุตของหม้อแปลง Tesla 7 และโหลดทางไฟฟ้า 8 ที่เชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดกราวด์ 9 หม้อแปลง Tesla 7 เชื่อมต่อที่อินพุตโดยใช้คีย์ K1 ไปยังแหล่งไฟฟ้าพลังงานต่ำหลัก 11 (ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่โครนา) ขนานกับโหลดไฟฟ้าเอาต์พุต 8 ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า 10 เชื่อมต่อผ่านคีย์ K4 ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟฟ้าแรงสูงเอาต์พุตจากแอโนด 1 เป็นพารามิเตอร์ไฟฟ้ามาตรฐาน 220 โวลต์ 50 เฮิร์ตซ์)
อุปกรณ์ทำงานดังต่อไปนี้: ขั้นแรกโดยใช้คีย์ K1 (12) แหล่งไฟฟ้าหลัก 11 เชื่อมต่อกับหม้อแปลงเทสลา 7 แรงดันไฟฟ้าแรงสูงเอาท์พุตจากเอาต์พุตจะถูกส่งผ่านคีย์ K2 ไปยังอิเล็กโทรดเข็มทรงกลม - แคโทด 2 ซึ่งสร้างการปล่อยอิเล็กตรอนอันทรงพลังจากเข็มของมัน การไหลของอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจากเข็มของแคโทด 2 ไปถึงขั้วบวก 1 และตกลงบนพื้นผิวด้านใน
เป็นผลให้พื้นผิวด้านนอกของแอโนดกลวงทรงกลม 1 ได้รับส่วนเกิน ค่าไฟฟ้า, เช่น. ถูกชาร์จด้วยไฟฟ้าแรงสูง จากนั้นหลังจากชาร์จแอโนดทรงกลม 1 แล้วจะมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรดก้านเอาท์พุท 5 ด้วยคีย์ K3 ไปยังโหลดไฟฟ้า 8 และประจุไฟฟ้าจากแอโนด 1 เริ่มไหลผ่านโหลด 8 เข้าสู่อิเล็กโทรดกราวด์ 9 และผ่าน มันลงสู่พื้นโลกนั่นคือ ในภาระทางไฟฟ้า 8 กระแสไฟฟ้าที่เป็นประโยชน์เกิดขึ้นและสร้างพลังงานไฟฟ้าที่เป็นประโยชน์ หากจำเป็นต้องได้รับพารามิเตอร์มาตรฐานของไฟฟ้าในส่วนน้ำหนักบรรทุกอื่น ๆ จะมีการจัดหาตัวแปลงแรงดันไฟฟ้ารวมถึงสวิตช์ K4
ไฟฟ้าส่วนเกินในโหลด 8 เมื่อเทียบกับค่าไฟฟ้าจากแหล่งหลัก 12 สำหรับการทำงานของหม้อแปลงเทสลา 7 เกิดจากการปล่อยสนามอิเล็กตรอนที่ทรงพลังของหิมะถล่มภายใต้อิทธิพลของแรงไฟฟ้ามหาศาลของสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้น ขดลวดทุติยภูมิหม้อแปลงเทสลาบนเข็มแคโทดทรงกลม 2
หม้อแปลงเทสลาเป็นแหล่งปล่อยอิเล็กตรอนอันทรงพลัง ด้วยการใช้หลอดสุญญากาศแบบธรรมดา (ไดโอดแบบหลอด) การไหลของอิเล็กตรอนนี้สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าที่มีประโยชน์ได้ รายละเอียดเพิ่มเติมในบทความ TESLA TRANSFORMER เป็นแหล่งไฟฟ้าฟรี
บทสรุป
แนวคิดของการใช้ไฟฟ้าฟรีจากไตรโอดคือมันค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะใช้หลอดไตรโอดปกติเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า โดยมีเงื่อนไขว่าจะต้องได้รับการปล่อยอิเล็กตรอนจำนวนมากจากแคโทด!
ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในหลอดไตรโอดแบบธรรมดา คุณเพียงแค่ต้องใช้ไฟฟ้าแรงสูงระหว่างแคโทดและกริดเร่งความเร็ว โดยมี + บนกริด จากนั้นเมื่อมีกระแสการปล่อยอิเล็กตรอนเกิดขึ้น จากแคโทดและความเร่งของมัน + บนกริดไตรโอด - ไปยังไตรโอดแอโนด - มันจะไหลจากแคโทดการไหลของอิเล็กตรอนเป็นกระแสไฟฟ้าซึ่งเราปิดผ่านโหลดไปยังแคโทด
ยิ่งสนามไฟฟ้าเร่งระหว่างแคโทดและกริดมากเท่าใด การปล่อยอิเล็กตรอนจากแคโทดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น (จนถึงการปล่อยระเบิด) ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าที่มีประโยชน์จากขั้วบวก - e ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โหลดปัจจุบัน
ดังนั้นหากเราสร้างสภาวะปกติเบื้องต้นสำหรับการทำงานของหลอดไตรโอดในโหมดอิสระ (ท้ายที่สุดมีอิเล็กตรอนจำนวนมากในวัสดุแคโทดและจะมีอายุการใช้งานนานหลายปีในการทำงาน) เราก็จะได้รับอิสระโดยสมบูรณ์ ไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า โหลดที่ปลายของไตรโอด - ขนานกับมัน เอฟเฟกต์นี้ทำได้ง่ายที่สุดด้วยหลอดไตรโอด เนื่องจากมีสุญญากาศ ส่งผลให้มีการปล่อยอิเล็กตรอนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการปล่อยระเบิด การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะเกิดขึ้นอย่างง่ายดายและมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีศักย์ไฟฟ้าสูงบนกริดของไตรโอดธรรมดาที่มีสุญญากาศอยู่ภายในหลอดแก้ว ที่ตีพิมพ์
ปรากฏการณ์การปล่อยความร้อนและกระแสอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นผ่านสุญญากาศเป็นรากฐานของการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ จำนวนมาก ซึ่งพบว่ามีการใช้งานที่สำคัญอย่างยิ่งในด้านเทคโนโลยีและในชีวิตประจำวัน เราจะเน้นเฉพาะอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดสองประเภทเท่านั้น ได้แก่ หลอดอิเล็กตรอน (หลอดวิทยุ) และหลอดรังสีแคโทด
โครงสร้างของหลอดอิเล็กตรอนที่ง่ายที่สุดแสดงไว้ในรูปที่ 1 176. ประกอบด้วยไส้หลอดทังสเตนร้อน 1 ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอน (แคโทด) และกระบอกโลหะ 2 (ขั้วบวก) ที่ล้อมรอบแคโทด อิเล็กโทรดทั้งสองวางอยู่ในกระบอกแก้วหรือโลหะ 3 ซึ่งอากาศจะถูกสูบออกอย่างระมัดระวัง หลอดไฟสองขั้วดังกล่าวเรียกว่าไดโอดสุญญากาศ
ข้าว. 176. ก) หลอดไฟสองขั้ว (ไดโอด): 1 - แคโทด (ไส้ร้อน), 2 - แอโนด (ทรงกระบอก), 3 - กระบอกแก้ว b) ภาพปกติของไดโอด
หากเราเชื่อมต่อหลอดไฟนี้เข้ากับวงจรของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายกระแสอื่น เพื่อให้ขั้วบวกของหลอดไฟเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งกำเนิด และขั้วแคโทดกับขั้วลบ (รูปที่ 177, a) และให้ความร้อนแก่แคโทดโดยใช้ แหล่งจ่ายเสริม (แบตเตอรี่หลอดไส้ Bn) จากนั้นอิเล็กตรอนที่ระเหยจากไส้หลอดจะบินไปที่ขั้วบวก และกระแสจะไหลผ่านวงจร หากเราเปลี่ยนสายไฟเพื่อให้ขั้วลบของแหล่งกำเนิดเชื่อมต่อกับขั้วบวกของหลอดไฟและบวกกับแคโทด (รูปที่ 177, b) จากนั้นอิเล็กตรอนที่ระเหยจากแคโทดจะถูกโยนกลับเข้าไปในสนามเพื่อ แคโทดและจะไม่มีกระแสไฟฟ้าในวงจร ดังนั้นไดโอดจึงมีคุณสมบัติที่ยอมให้กระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวและไม่ยอมให้กระแสไหลผ่านในทิศทางตรงกันข้าม อุปกรณ์ประเภทนี้ซึ่งยอมให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเรียกว่าวาล์วไฟฟ้า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแก้ไขกระแสสลับนั่นคือการแปลงเป็นกระแสตรง (§ 166) ไดโอดสุญญากาศที่ดัดแปลงเป็นพิเศษเพื่อจุดประสงค์นี้เรียกว่าคีโนตรอนในเทคโนโลยี
ข้าว. 177. ก) กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดโอดเมื่อต่อแอโนดเข้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่ Ba และต่อแคโทดเข้ากับขั้วลบ ข) ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดโอดเมื่อขั้วบวกของไดโอดต่อเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่ และขั้วแคโทดต่อเข้ากับขั้วบวก Bn – แบตเตอรี่ไส้หลอด
หลอดอิเล็กตรอนประเภทที่ซับซ้อนกว่าซึ่งพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในด้านวิศวกรรมวิทยุ ระบบอัตโนมัติ และเทคโนโลยีสาขาอื่นๆ นอกเหนือจากแคโทดที่ให้ความร้อน (แหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอน) และขั้วบวกที่รวบรวมอิเล็กตรอนเหล่านี้ อิเล็กโทรดเพิ่มเติมที่สามในรูปแบบของตารางที่วางอยู่ระหว่างแคโทดและแอโนด โดยปกติแล้วตาข่ายจะมีเซลล์ขนาดใหญ่มาก เช่นทำเป็นเกลียวหายาก (รูปที่ 178)
ข้าว. 178. ก) หลอดไฟสามขั้ว: 1 - แคโทด (ไส้หลอดร้อน), 2 - ขั้วบวก (ทรงกระบอก), 3 - กริด (เกลียวเบาบาง) b) ภาพปกติของไตรโอด
แนวคิดหลักที่ใช้โคมไฟดังกล่าวมีดังต่อไปนี้ เชื่อมต่อหลอดไฟเข้ากับวงจรแบตเตอรี่ Ba ดังแสดงในรูป 179 และเราจะให้ความร้อนแก่แคโทดโดยใช้แบตเตอรี่เสริม Bn (แบตเตอรี่แบบไส้) อุปกรณ์ตรวจวัดที่เชื่อมต่อกับวงจรจะแสดงว่ามีกระแสแอโนดไหลอยู่ในวงจร ตอนนี้ให้เราเชื่อมต่อ BS แบตเตอรี่อื่นเข้ากับแคโทดของหลอดไฟและกริดซึ่งแรงดันไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยพลการและด้วยความช่วยเหลือเราจะเปลี่ยนความต่างศักย์ระหว่างแคโทดและกริด เราจะเห็นว่าความแรงของกระแสแอโนดก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ดังนั้นเราจึงได้รับโอกาสในการควบคุมกระแสในวงจรแอโนดของหลอดไฟโดยการเปลี่ยนความต่างศักย์ระหว่างแคโทดและกริด นี่คือคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของหลอดสุญญากาศ
เส้นโค้งที่แสดงการพึ่งพากระแสแอโนดของหลอดไฟกับแรงดันไฟฟ้ากริดเรียกว่าลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสไฟของหลอดไฟ ลักษณะทั่วไปของหลอดไฟสามขั้วจะแสดงในรูปที่ 1 180. ดังที่เห็นได้จากรูปนี้ เมื่อโครงข่ายมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวกเมื่อเทียบกับแคโทด นั่นคือ เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าโครงข่ายที่เพิ่มขึ้นจะทำให้กระแสแอโนดเพิ่มขึ้น จนกระทั่งกระแสนี้ถึงความอิ่มตัว หากเราทำให้กริดเป็นลบโดยสัมพันธ์กับแคโทด ดังนั้น เมื่อค่าสัมบูรณ์ของแรงดันไฟฟ้าของกริดเพิ่มขึ้น กระแสแอโนดจะลดลงจนกว่าหลอดไฟจะถูกล็อค นั่นคือกระแสในแอโนดที่ศักย์ไฟฟ้าลบบนกริด วงจรไปที่ศูนย์
ข้าว. 180. ลักษณะแรงดันกระแสของหลอดสามขั้ว
ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเข้าใจสาเหตุของปรากฏการณ์เหล่านี้ เมื่อกริดมีประจุบวกสัมพันธ์กับแคโทด มันจะดึงดูดอิเล็กตรอนจากเมฆประจุอวกาศใกล้กับแคโทด ในกรณีนี้ ส่วนสำคัญของอิเล็กตรอนจะบินระหว่างการหมุนของกริดและชนกับขั้วบวก ทำให้กระแสขั้วบวกเพิ่มขึ้น ดังนั้น โดยการส่งเสริมการสลายของประจุอวกาศ ตารางที่มีประจุบวกจะเพิ่มกระแสขั้วบวก ในทางตรงกันข้าม ตารางที่มีประจุลบจะลดกระแสแอโนดเนื่องจากจะปฏิเสธอิเล็กตรอนกลับ กล่าวคือ เพิ่มประจุในพื้นที่ใกล้กับแคโทด เนื่องจากกริดตั้งอยู่ใกล้กับแคโทดมากกว่าแอโนดมาก แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความต่างศักย์ระหว่างกริดกับแคโทดก็สะท้อนให้เห็นอย่างมากในประจุอวกาศ และส่งผลอย่างมากต่อความแรงของกระแสแอโนด ในหลอดสุญญากาศทั่วไป การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของกริด 1 V จะเปลี่ยนกระแสแอโนดหลายมิลลิแอมป์ เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกระแสแบบเดียวกันโดยการเปลี่ยนแรงดันแอโนด แรงดันไฟฟ้านี้จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงมากขึ้น - หลายสิบโวลต์
การใช้งานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของหลอดสุญญากาศคือการใช้เป็นเครื่องขยายกระแสและแรงดันไฟฟ้าต่ำ ให้เราอธิบายด้วยตัวอย่างง่ายๆ ว่าทำอย่างไร ลองจินตนาการว่าตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูงมาก เช่น 1 MOhm เชื่อมต่อระหว่างกริดกับแคโทดของหลอดไฟ (รูปที่ 181) กระแสไฟฟ้าที่อ่อนมากที่ไหลผ่านความต้านทานนี้ เช่น 1 µA จะสร้างแรงดันไฟฟ้าข้ามความต้านทานนี้ตามกฎของโอห์ม ในตัวอย่างของเรา แรงดันไฟฟ้านี้คือ 1 V แต่ด้วยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของกริด กระแสแอโนดจะเปลี่ยนไป 2-3 mA ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านความต้านทานกริด 1 μA ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกระแสแอโนดที่มากกว่าหลายพันเท่า ดังนั้นเราจึงขยายกระแสไฟฟ้าที่อ่อนมากดั้งเดิมหลายพันเท่า โดยส่งพลังงานที่จำเป็นผ่านแบตเตอรี่แอโนด
ข้าว. 181. แผนภาพวงจรสำหรับเชื่อมต่อหลอดสามขั้วเป็นเครื่องขยายกระแสและแรงดัน
หากเรารวมความต้านทาน "โหลด" ไว้ในวงจรแอโนดเช่น 10 kOhm การเปลี่ยนแปลงกระแสแอโนด 2-3 mA จะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นทั่วความต้านทาน 20-30 V กล่าวอีกนัยหนึ่งการเปลี่ยนแปลงใน แรงดันไฟฟ้าของกริด 1 V จะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดและความต้านทาน "โหลด" 20-30 V ด้วยวิธีนี้เราจึงขยายแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นที่ต่ำมาก
หลอดไฟที่มีอิเล็กโทรดสามขั้ว - แคโทด แอโนด และกริด - คล้ายกับที่แสดงในรูปที่ 1 178 เรียกว่า ไตรโอด ใน เทคโนโลยีที่ทันสมัยโคมไฟที่ซับซ้อนมากขึ้นด้วยสอง, สามและ จำนวนมากกริด อุตสาหกรรมในปัจจุบันผลิตโคมไฟหลายสิบประเภทหลายขนาดเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ตั้งแต่โคมไฟที่เรียกว่า “นิ้ว” ที่มีความหนาเท่ากับนิ้วก้อยและยาวหลายเซนติเมตร ไปจนถึงโคมไฟที่สูงกว่าความสูงของมนุษย์ ในหลอดไฟขนาดเล็กที่ใช้ในวิทยุ กระแสแอโนดจะเท่ากับหลายมิลลิแอมป์ ในหลอดไฟทรงพลังจะมีกระแสถึงหลายสิบแอมแปร์
106.1. เหตุใดแคโทดของหลอดสุญญากาศจึงเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วหากท่อมีการอพยพไม่ดีและมีก๊าซในปริมาณเล็กน้อย
ปัจจุบันเราคุ้นเคยกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดกะทัดรัดและแล็ปท็อปบางเฉียบ และเมื่อกว่าร้อยปีที่แล้วมีอุปกรณ์ปรากฏขึ้นซึ่งทำให้สิ่งนี้เป็นจริงและทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างแท้จริงในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เรากำลังพูดถึงหลอดวิทยุ
บทนำของหลอด
ก่อนหน้านี้โคมไฟถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบวงจร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคแรก ๆ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้โคมไฟเหล่านั้น ยุคทองของหลอดวิทยุเกิดขึ้นในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 สำหรับคุณปู่และปู่ทวดของเรา คอมพิวเตอร์ขนาดยักษ์ที่กินพื้นที่ทั้งห้องและได้รับความสุขราวกับนรกนั้นคุ้นเคยมากกว่ามาก คุณไม่สามารถดูละครทีวีบนรถแบบนี้ได้
มีอยู่ช่วงหนึ่งที่ไมโครวงจรโซเวียตกลายเป็นวงจรที่ใหญ่ที่สุดในโลก แต่นี่เป็นอีกเรื่องหนึ่งซึ่งเริ่มต้นหลังจากการถือกำเนิดของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ดังที่คุณเข้าใจบทความนี้เกี่ยวกับการทำงานของหลอดสุญญากาศและการใช้งานสมัยใหม่
อุปกรณ์สูญญากาศ
สุญญากาศคือการไม่มีสสาร แม่นยำยิ่งขึ้นคือการขาดหายไปเกือบสมบูรณ์ ในวิชาฟิสิกส์ มีสุญญากาศสูง ปานกลาง และต่ำ เห็นได้ชัดว่าไม่มีกระแสไฟฟ้าในสุญญากาศ เนื่องจากกระแสคือการเคลื่อนที่โดยตรง (อนุภาค) ของตัวพาประจุ ซึ่งในสุญญากาศไม่มีที่มา
แต่มาจากไหนไม่รู้? โลหะจะปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อถูกความร้อน นี่คือสิ่งที่เรียกว่าการปล่อยความร้อน ขึ้นอยู่กับการทำงานของอุปกรณ์สูญญากาศอิเล็กทรอนิกส์
การปล่อยความร้อนถูกค้นพบโดยโทมัส เอดิสัน นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมื่อเส้นใยถูกทำให้ร้อนและมีอิเล็กโทรดตัวที่สองในขวดสุญญากาศ สุญญากาศจะนำกระแสไฟฟ้า ในเวลานั้น เอดิสันไม่ได้ชื่นชมความสำคัญของการค้นพบของเขาอย่างเต็มที่ แต่ในกรณีนี้ เขาได้จดสิทธิบัตรไว้ สรุป: ในสถานการณ์ที่ไม่ชัดเจนให้จดสิทธิบัตร!
อุปกรณ์สุญญากาศเป็นกระบอกสูบที่ปิดผนึกอย่างแน่นหนาโดยมีอิเล็กโทรดอยู่ข้างใน กระบอกสูบทำจากแก้ว โลหะ หรือเซรามิค หลังจากที่สูบอากาศออกจากกระบอกสูบแล้ว
นอกจากหลอดสุญญากาศแล้วยังมีอุปกรณ์สุญญากาศดังต่อไปนี้:
- อุปกรณ์ไมโครเวฟ แมกนีตรอน ไคลสตรอน
- กล้องไคน์สโคป, หลอดรังสีแคโทด;
- หลอดเอ็กซ์เรย์
หลักการทำงานของหลอดสุญญากาศ
หลอดสุญญากาศเป็นอุปกรณ์สุญญากาศอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานโดยการควบคุมความเข้มของการไหลของอิเล็กตรอนระหว่างอิเล็กโทรด
หลอดไฟประเภทที่ง่ายที่สุดคือไดโอด แทนที่จะอ่านคำจำกัดความเรามาดูกันดีกว่า
หลอดไฟใด ๆ มีแคโทดซึ่งอิเล็กตรอนจะบินออกไปและมีขั้วบวกที่พวกมันบินไป ถ้า "ลบ" ใช้กับแคโทดและ "บวก" กับขั้วบวก อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดร้อนจะเริ่มเคลื่อนไปทางขั้วบวก กระแสไฟจะไหลเข้าโคม
อนึ่ง! หากคุณต้องการคำนวณแอมพลิฟายเออร์ไดโอด ตอนนี้ผู้อ่านของเรามีส่วนลด 10% งานประเภทใดก็ได้
ไดโอดมีค่าการนำไฟฟ้าทางเดียว ซึ่งหมายความว่าหากบวกกับแคโทดและลบกับขั้วบวก จะไม่มีกระแสไฟฟ้าในวงจร
นอกจากอิเล็กโทรดทั้งสองนี้ หลอดไฟอาจมีอิเล็กโทรดอื่นด้วย
ชื่อหลอดสุญญากาศทั้งหมดสัมพันธ์กับจำนวนอิเล็กโทรด ไดโอด - สอง, ไตรโอด - สาม, เตโทรด - สี่, เพนโทด - ห้า ฯลฯ
เรามาลองไตรโอดกันดีกว่า นี่คือไดโอดที่เพิ่มอิเล็กโทรดเพิ่มเติม - กริดควบคุม หลอดไฟที่มีอิเล็กโทรดสามตัวสามารถทำงานเป็นแอมพลิฟายเออร์ปัจจุบันได้แล้ว
หากมีแรงดันลบเล็กน้อยบนกริด มันจะปิดกั้นอิเล็กตรอนบางส่วนที่บินไปที่ขั้วบวก และกระแสจะลดลง ด้วยแรงดันลบขนาดใหญ่ กริดจะ "ปิดกั้น" หลอดไฟและกระแสไฟฟ้าในนั้นจะหยุดลง และถ้าคุณจ่ายแรงดันบวกให้กับกริด กระแสแอโนดก็จะเพิ่มขึ้น
การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าบนโครงข่ายซึ่งติดตั้งอยู่ข้างแคโทด จะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระแสระหว่างแคโทดและแอโนด นี่คือหลักการของการขยายสัญญาณ
การใช้งานหลอดสุญญากาศ
เกือบทุกที่หลอดไฟถูกแทนที่ด้วยทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตาม ในบางอุตสาหกรรม หลอดไฟได้เข้ามาแทนที่และยังคงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้
ตัวอย่างเช่นในอวกาศ อุปกรณ์หลอดไฟสามารถทนต่ออุณหภูมิและการแผ่รังสีพื้นหลังได้กว้างขึ้น ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตยานอวกาศ
ท่อระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ำยังใช้ในเครื่องส่งสัญญาณวิทยุกำลังสูงอีกด้วย
แน่นอนว่าเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงเครื่องดนตรีสมัยใหม่ที่ไม่มีวงจรท่อ
เสียง Tube: ข้อเท็จจริงหรือนิยาย?
แอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำหรือแอมพลิฟายเออร์เสียงเพียงอย่างเดียวคือการใช้หลอดวิทยุสมัยใหม่ที่มีชื่อเสียงที่สุด ซึ่งทำให้เกิดข้อโต้แย้งมากมาย
มันยังไปไกลถึง "โฮลิวาร์" ระหว่างเสียงที่มาจากหลอดและเสียงทรานซิสเตอร์ เสียงของหลอดนั้นมีความ “ซาบซึ้ง” และ “นุ่มนวล” มากกว่าและน่าฟัง ในขณะที่เสียงทรานซิสเตอร์ “ไร้วิญญาณ” และ “เย็น”
ไม่มีอะไรเกิดขึ้นโดยเปล่าประโยชน์ และไม่น่าเป็นไปได้ที่ข้อพิพาทและความคิดเห็นดังกล่าวจะเกิดขึ้นจากที่ไหนเลย ครั้งหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์เริ่มสนใจคำถามที่ว่าเสียงจากหลอดทำให้ฟังสบายหูมากกว่าจริงหรือไม่ มีการวิจัยค่อนข้างมากเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างหลอดไฟและทรานซิสเตอร์
ตามที่กล่าวไว้ แอมพลิฟายเออร์หลอดจะเพิ่มฮาร์โมนิกให้กับสัญญาณซึ่งผู้คนมองว่า "อบอุ่น" "น่าพอใจ" และ "อบอุ่น" จริงอยู่ที่มีคนมากมาย มีความคิดเห็นมากมาย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการถกเถียงยังคงดำเนินอยู่
การโต้เถียงมักจะเป็นการเสียเวลา แต่ในทางกลับกัน การบริการนักศึกษาจะช่วยประหยัดเวลาทำงานอันมีค่าได้ ติดต่อผู้เชี่ยวชาญของเราเพื่อขอความช่วยเหลือด้านคุณภาพในทุกสาขาความรู้
โคมไฟไฟฟ้า
หลอดวิทยุส่งออกของรัสเซีย 6550C
โคมไฟไฟฟ้า, หลอดวิทยุ- อุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้า (หรือแม่นยำยิ่งขึ้นคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศ) ที่ทำงานโดยการควบคุมความเข้มของการไหลของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในสุญญากาศหรือก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์ระหว่างอิเล็กโทรด
หลอดวิทยุถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในศตวรรษที่ 20 โดยเป็นองค์ประกอบเชิงรุกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (เครื่องขยายเสียง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า อุปกรณ์ตรวจจับ สวิตช์ ฯลฯ) ปัจจุบันอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เกือบทั้งหมด บางครั้งยังใช้ในเครื่องส่งสัญญาณความถี่สูงที่ทรงพลังและอุปกรณ์เสียงคุณภาพสูงอีกด้วย
หลอดไฟฟ้าที่มีไว้สำหรับให้แสงสว่าง (หลอดแฟลช หลอดซีนอน และหลอดโซเดียม) ไม่เรียกว่าหลอดวิทยุ และมักจะจัดอยู่ในประเภทอุปกรณ์ให้แสงสว่าง
หลักการทำงาน
หลอดไฟฟ้า RCA "808"
หลอดสุญญากาศแบบสุญญากาศพร้อมแคโทดแบบให้ความร้อน
- อันเป็นผลมาจากการปล่อยความร้อน อิเล็กตรอนจะออกจากพื้นผิวแคโทด
- ภายใต้อิทธิพลของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างแอโนดและแคโทด อิเล็กตรอนจะไปถึงแอโนดและสร้างกระแสแอโนดในวงจรภายนอก
- ด้วยความช่วยเหลือของอิเล็กโทรดเพิ่มเติม (กริด) การไหลของอิเล็กตรอนจะถูกควบคุมโดยการใช้ศักย์ไฟฟ้ากับอิเล็กโทรดเหล่านี้
ในหลอดสุญญากาศ การมีก๊าซจะทำให้ประสิทธิภาพของท่อลดลง
หลอดสุญญากาศที่เติมแก๊ส
สิ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้คือการไหลของไอออนและอิเล็กตรอนในก๊าซที่เติมหลอดไฟ การไหลสามารถสร้างขึ้นได้เช่นเดียวกับในอุปกรณ์สุญญากาศ โดยการปล่อยความร้อน หรือสามารถสร้างขึ้นโดยการก่อตัวของการปล่อยประจุไฟฟ้าในก๊าซเนื่องจากความแรงของสนามไฟฟ้า
เรื่องราว
ตามวิธีการให้ความร้อน แคโทดจะถูกแบ่งออกเป็นแคโทดที่ให้ความร้อนทั้งทางตรงและทางอ้อม
แคโทดที่ได้รับความร้อนโดยตรงคือเส้นใยโลหะ หลอดไส้ตรงใช้พลังงานน้อยกว่าและให้ความร้อนเร็วกว่า อย่างไรก็ตาม หลอดไส้จะมีอายุการใช้งานสั้นกว่า เมื่อใช้ในวงจรสัญญาณ หลอดไส้จะต้องใช้กระแสไฟตรง และไม่สามารถใช้ได้กับวงจรจำนวนหนึ่งเนื่องจากอิทธิพลของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ส่วนต่างๆ ของแคโทดกับการทำงานของหลอดไฟ
แคโทดที่ให้ความร้อนทางอ้อมนั้นเป็นทรงกระบอกซึ่งภายในมีไส้หลอด (ตัวทำความร้อน) อยู่ หลอดดังกล่าวเรียกว่าหลอดไส้ทางอ้อม
แคโทดของหลอดไฟถูกเปิดใช้งานด้วยโลหะที่มีฟังก์ชันการทำงานต่ำ ในหลอดที่ให้ความร้อนโดยตรง ทอเรียมมักจะใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ ส่วนในหลอดที่ให้ความร้อนทางอ้อม จะใช้แบเรียม แม้จะมีทอเรียมอยู่ในแคโทด แต่หลอดไส้ตรงก็ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ใช้ เนื่องจากการแผ่รังสีของไฟจะไม่ขยายออกไปเกินกระบอกสูบ
ขั้วบวก
แอโนดหลอดสุญญากาศ
อิเล็กโทรดบวก มันทำในรูปแบบของแผ่นโดยปกติจะเป็นกล่องที่มีรูปร่างเหมือนทรงกระบอกหรือขนานกัน มักทำจากนิกเกิลหรือโมลิบดีนัม บางครั้งก็ทำจากแทนทาลัมและกราไฟต์
สุทธิ
ระหว่างแคโทดและแอโนดจะมีกริดซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนและกำจัดผลข้างเคียงที่เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากแคโทดไปยังแอโนด
ตาข่ายเป็นตาข่ายที่ทำจากลวดเส้นเล็กหรือมักทำในรูปแบบของเกลียวลวดพันรอบเสารองรับหลายอัน (ขวาง) ในโคมไฟแบบแท่งบทบาทของกริดจะดำเนินการโดยระบบของแท่งบาง ๆ หลายแท่งขนานกับแคโทดและแอโนดและฟิสิกส์ของการทำงานของพวกมันนั้นแตกต่างจากการออกแบบแบบดั้งเดิม
ตามวัตถุประสงค์ตาข่ายแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:
สามารถมีได้ถึงเจ็ดกริดทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของหลอดไฟ ในตัวเลือกบางอย่างสำหรับการเปิดหลอดไฟแบบหลายกริด กริดแต่ละอันสามารถทำหน้าที่เป็นขั้วบวกได้ ตัวอย่างเช่น ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามวงจรเชมเบลบนเตโตรดหรือเพนโทด ตัวกำเนิดเองนั้นเป็นไตรโอด "เสมือน" ที่เกิดขึ้นจากแคโทด ตารางควบคุม และตารางคัดกรองเป็นขั้วบวก
บอลลูน
ประเภทหลัก
หลอดวิทยุขนาดเล็ก (“นิ้ว”)
หลอดสุญญากาศอิเล็กทรอนิกส์ประเภทหลัก:
- ไดโอด (สร้างได้ง่ายสำหรับไฟฟ้าแรงสูง ดูคีโนตรอน)
- บีมเตโตรดและเพนโทด (เป็นรูปแบบต่าง ๆ ของประเภทเหล่านี้)
- โคมไฟรวม (จริง ๆ แล้วรวม 2 หลอดขึ้นไปในหนึ่งกระบอก)
การใช้งานที่ทันสมัย
เครื่องกำเนิดโลหะเซรามิกระบายความร้อนด้วยอากาศ triode GS-9B (USSR)
เทคโนโลยีพลังงานความถี่สูงและไฟฟ้าแรงสูง
- ในเครื่องส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียงกำลังสูง (ตั้งแต่ 100 W ถึงหลายเมกะวัตต์) หลอดที่ทรงพลังและทรงพลังเป็นพิเศษพร้อมระบบระบายความร้อนด้วยแอโนดอากาศหรือน้ำและกระแสไส้หลอดสูง (มากกว่า 100 A) ถูกนำมาใช้ในขั้นตอนเอาต์พุต แมกนีตรอน ไคลสตรอน หรือที่เรียกว่า หลอดวิทยุคลื่นเคลื่อนที่เป็นการผสมผสานระหว่างความถี่สูง กำลังไฟฟ้า และราคาที่สมเหตุสมผล (และบ่อยครั้งเป็นเพียงความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐานของการดำรงอยู่) ของฐานองค์ประกอบ
- แมกนีตรอนสามารถพบได้ไม่เพียงแต่ในเรดาร์เท่านั้น แต่ยังพบได้ในเตาไมโครเวฟอีกด้วย
- หากจำเป็นต้องแก้ไขหรือสลับอย่างรวดเร็วหลายสิบ kV ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยสวิตช์เชิงกล จำเป็นต้องใช้หลอดวิทยุ ดังนั้นคีโนตรอนจึงให้ไดนามิกที่ยอมรับได้ที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึงหนึ่งล้านโวลต์
อุตสาหกรรมการทหาร
เนื่องจากหลักการทำงาน หลอดสุญญากาศจึงเป็นอุปกรณ์ที่ทนทานต่อปัจจัยที่สร้างความเสียหาย เช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ได้ดีกว่ามาก สำหรับข้อมูล: อุปกรณ์เครื่องเดียวสามารถมีหลอดไฟได้หลายร้อยดวง ในสหภาพโซเวียต โคมไฟแท่งได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในอุปกรณ์ทางทหารบนเรือในช่วงทศวรรษ 1950 โดยมีลักษณะเฉพาะคือขนาดที่เล็กและมีความแข็งแรงเชิงกลสูง
โคมไฟจิ๋วประเภท "โอ๊ก" (pentode 6Zh1Zh, USSR, 1955)
เทคโนโลยีอวกาศ
การเสื่อมสลายของรังสีของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และการมีอยู่ของสุญญากาศตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมระหว่างดาวเคราะห์ทำให้การใช้หลอดไฟบางประเภทช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและความทนทานของยานอวกาศ การใช้ทรานซิสเตอร์ในยานอวกาศ Luna-3 มีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงอย่างมาก
อุณหภูมิสิ่งแวดล้อมและการแผ่รังสีเพิ่มขึ้น
อุปกรณ์ท่อสามารถออกแบบให้มีช่วงอุณหภูมิและช่วงการแผ่รังสีที่กว้างกว่าอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์
เครื่องเสียงคุณภาพสูง
ในความคิดเห็นส่วนตัวของผู้รักเสียงเพลงส่วนใหญ่ เสียง "tube" มีความแตกต่างโดยพื้นฐานจากเสียง "ทรานซิสเตอร์" มีคำอธิบายหลายประการสำหรับความแตกต่างเหล่านี้ ทั้งจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการให้เหตุผลตามหลักวิทยาศาสตร์ตรงไปตรงมา คำอธิบายหลักประการหนึ่งสำหรับความแตกต่างระหว่างเสียงของหลอดและทรานซิสเตอร์คือ “ความเป็นธรรมชาติ” ของเสียงของอุปกรณ์หลอด เสียงจากหลอดเป็นแบบ "เซอร์ราวด์" (บางคนเรียกว่า "โฮโลแกรม") ซึ่งต่างจากเสียงทรานซิสเตอร์ "แบน" แอมพลิฟายเออร์แบบหลอดสื่อถึงอารมณ์ พลังงานของนักแสดงอย่างชัดเจน “แรงผลักดัน” (ซึ่งนักกีตาร์ชื่นชอบ) แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์มีปัญหาในการรับมือกับงานดังกล่าว บ่อยครั้งที่ผู้ออกแบบแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ใช้วงจรที่คล้ายกับหลอดไฟ (โหมดการทำงานของคลาส A, หม้อแปลง, ขาดการตอบรับเชิงลบทั่วไป) ผลลัพธ์โดยรวมของแนวคิดเหล่านี้คือการ "กลับมา" ของเทคโนโลยีหลอดสู่สาขาแอมพลิฟายเออร์คุณภาพสูง เหตุผลเชิงวัตถุประสงค์ (ทางวิทยาศาสตร์) สำหรับสถานการณ์นี้คือความเป็นเชิงเส้นสูง (แต่ไม่เหมาะ) ของหลอดไฟ โดยส่วนใหญ่เป็นไตรโอด ทรานซิสเตอร์ โดยหลักแล้วเป็นแบบไบโพลาร์ นั้นเป็นองค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นโดยทั่วไป และตามกฎแล้วจะไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีมาตรการเชิงเส้น
ข้อดีของแอมป์หลอด:
ความเรียบง่ายของวงจร พารามิเตอร์ของมันขึ้นอยู่กับเพียงเล็กน้อย ปัจจัยภายนอก. ด้วยเหตุนี้ แอมพลิฟายเออร์แบบหลอดจึงมีชิ้นส่วนน้อยกว่าแอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตต
พารามิเตอร์ของหลอดไฟขึ้นอยู่กับอุณหภูมิน้อยกว่าพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์ หลอดไฟไม่ไวต่อไฟฟ้าเกินพิกัด ชิ้นส่วนจำนวนน้อยยังมีส่วนอย่างมากต่อความน่าเชื่อถือและลดการบิดเบือนที่เกิดจากแอมพลิฟายเออร์ แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์มีปัญหาเรื่องการบิดเบือน "ความร้อน"
การจับคู่อินพุตของแอมพลิฟายเออร์หลอดเข้ากับโหลดได้ดี สเตจของท่อมีอิมพีแดนซ์อินพุตที่สูงมาก ซึ่งช่วยลดการสูญเสียและช่วยลดจำนวนองค์ประกอบที่ทำงานอยู่ในอุปกรณ์วิทยุ - ดูแลรักษาง่าย. ตัวอย่างเช่น หากหลอดไฟในแอมพลิฟายเออร์คอนเสิร์ตพังระหว่างการแสดง การเปลี่ยนใหม่จะง่ายกว่าการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์หรือไมโครวงจรที่ไหม้หมด แต่ไม่มีใครทำเช่นนี้ในคอนเสิร์ตอยู่แล้ว มีแอมพลิฟายเออร์ในคอนเสิร์ตอยู่เสมอและมีแอมพลิฟายเออร์หลอดสองเท่า (เพราะที่แปลกพอสมควรคือแอมพลิฟายเออร์หลอดพังบ่อยกว่ามาก)
ไม่มีการบิดเบือนบางประเภทโดยธรรมชาติในระยะทรานซิสเตอร์ซึ่งมีผลดีต่อเสียง
ด้วยการใช้ข้อดีของหลอดอย่างเหมาะสม จึงสามารถสร้างแอมพลิฟายเออร์ที่เหนือกว่าทรานซิสเตอร์ในด้านคุณภาพเสียงภายในหมวดหมู่ราคาที่กำหนดได้
รูปลักษณ์โบราณเมื่อสร้างตัวอย่างอุปกรณ์ภาพ
ไม่ไวต่อรังสีจนถึงระดับที่สูงมาก
ข้อเสียของแอมป์หลอด:
นอกเหนือจากการจ่ายไฟให้กับขั้วบวกแล้ว หลอดไฟยังต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมเพื่อให้ความร้อนอีกด้วย ดังนั้นประสิทธิภาพต่ำและเป็นผลให้ - ความร้อนสูง
อุปกรณ์หลอดไฟไม่พร้อมใช้งานทันที จำเป็นต้องทำความร้อนหลอดไฟล่วงหน้าเป็นเวลาหลายสิบวินาที ข้อยกเว้นคือหลอดไส้ตรงซึ่งเริ่มทำงานทันที
ขั้นของท่อเอาท์พุตจะต้องจับคู่กับโหลดโดยใช้หม้อแปลง เป็นผลให้ความซับซ้อนของการออกแบบและน้ำหนักและขนาดที่ไม่ดีเนื่องจากหม้อแปลงไฟฟ้า
หลอดต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูง ซึ่งเท่ากับโวลต์หลายร้อย (และในแอมพลิฟายเออร์ทรงพลังหลายพันโวลต์) สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อจำกัดบางประการในแง่ของความปลอดภัยเมื่อใช้งานแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าว นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าปิ๊กอัพสูงมักจะต้องใช้หม้อแปลงเอาท์พุตแบบสเต็ปดาวน์เสมอ ยิ่งไปกว่านั้น หม้อแปลงไฟฟ้าใด ๆ ที่เป็นอุปกรณ์ไม่เชิงเส้นในช่วงความถี่กว้าง ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้นในเสียงที่ระดับใกล้ 1% สำหรับแอมพลิฟายเออร์หลอดรุ่นที่ดีที่สุด (สำหรับการเปรียบเทียบ: การบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้นของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ที่ดีที่สุด มีขนาดเล็กมากจนไม่สามารถวัดได้) สำหรับแอมป์หลอด ความบิดเบี้ยว 2-3% ถือว่าเป็นเรื่องปกติ ธรรมชาติและสเปกตรัมของการบิดเบือนเหล่านี้แตกต่างจากการบิดเบือนของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ ซึ่งมักจะไม่มีผลกระทบต่อการรับรู้เชิงอัตวิสัย แน่นอนว่าหม้อแปลงไฟฟ้านั้นเป็นองค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้น แต่มักใช้ที่เอาต์พุตของ DAC ซึ่งให้การแยกกระแสไฟฟ้า (ป้องกันการแทรกซึมของการรบกวนจาก DAC) มีบทบาทเป็นตัวกรองจำกัดแบนด์ และเห็นได้ชัดว่ารับประกัน "การจัดตำแหน่ง" ที่ถูกต้องของเฟสสัญญาณ . ด้วยเหตุนี้ แม้จะมีข้อเสียทั้งหมด (โดยหลักแล้วจะมีต้นทุนสูง) แต่เสียงก็มีประโยชน์เท่านั้น นอกจากนี้หม้อแปลงยังมักใช้ในแอมป์ทรานซิสเตอร์ได้สำเร็จ
หลอดไฟมีอายุการใช้งานจำกัด เมื่อเวลาผ่านไปพารามิเตอร์ของหลอดไฟเปลี่ยนไปแคโทดสูญเสียการปล่อย (ความสามารถในการปล่อยอิเล็กตรอน) และไส้หลอดสามารถไหม้ได้ (หลอดไฟส่วนใหญ่ทำงานเป็นเวลา 200-1,000 ชั่วโมงก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวทรานซิสเตอร์จะมีขนาดนานกว่าสามเท่า) ทรานซิสเตอร์ยังสามารถลดลงเมื่อเวลาผ่านไป
ความเปราะบางของโคมไฟหลอดแก้วสุดคลาสสิก หนึ่งในวิธีแก้ปัญหานี้คือการพัฒนาในยุค 40 ของศตวรรษที่ผ่านมาของหลอดไฟที่มีกระบอกโลหะเซรามิกซึ่งมีความแข็งแรงมากกว่า แต่หลอดดังกล่าวไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย
คุณสมบัติบางประการของแอมป์หลอด:
ในความเห็นส่วนตัวของผู้ชื่นชอบออดิโอไฟล์ เสียงของกีตาร์ไฟฟ้านั้นถ่ายทอดได้ดีกว่า ลึกกว่า และ "ทางดนตรี" มากขึ้นด้วยแอมพลิฟายเออร์แบบหลอด บางคนอธิบายสิ่งนี้ด้วยความไม่เชิงเส้นของโหนดเอาท์พุตและการบิดเบือนที่แนะนำ ซึ่งคนรักกีตาร์ไฟฟ้า "มีคุณค่า" นี้เป็นจริงไม่เป็นความจริง นักกีตาร์ใช้เอฟเฟ็กต์ที่เกี่ยวข้องกับการบิดเบือนที่เพิ่มขึ้น แต่การทำเช่นนี้ จะต้องทำการเปลี่ยนแปลงวงจรอย่างเหมาะสมตามความเหมาะสม
ข้อเสียที่ชัดเจนของแอมพลิฟายเออร์หลอดคือความเปราะบาง การใช้พลังงานสูงกว่าแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ อายุการใช้งานของหลอดสั้นลง ความบิดเบี้ยวที่มากขึ้น (ซึ่งมักจะจำได้เมื่ออ่าน ข้อมูลจำเพาะเนื่องจากความไม่สมบูรณ์ร้ายแรงในการวัดพารามิเตอร์พื้นฐานของแอมพลิฟายเออร์ผู้ผลิตหลายรายไม่ได้ให้ข้อมูลดังกล่าวหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งแอมพลิฟายเออร์สองตัวที่เหมือนกันโดยสิ้นเชิงจากมุมมองของพารามิเตอร์ที่วัดได้สามารถให้เสียงแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง) ขนาดใหญ่ และน้ำหนักของอุปกรณ์ตลอดจนต้นทุนซึ่งสูงกว่าทรานซิสเตอร์และเทคโนโลยีบูรณาการ การใช้พลังงานของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์คุณภาพสูงก็สูงเช่นกัน แม้ว่าขนาดและน้ำหนักของมันจะเทียบได้กับแอมพลิฟายเออร์แบบหลอดก็ตาม โดยทั่วไปมีรูปแบบดังกล่าว: ยิ่ง "เสียงดีขึ้น" "มีดนตรีมากขึ้น" ฯลฯ แอมพลิฟายเออร์ขนาดและการใช้พลังงานก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นและประสิทธิภาพก็จะยิ่งต่ำลง แน่นอนว่าแอมพลิฟายเออร์ Class D นั้นมีขนาดกะทัดรัดมากและประสิทธิภาพของมันจะอยู่ที่ 90% แต่จะทำอย่างไรกับเสียง? หากคุณกำลังวางแผนดิ้นรนเพื่อประหยัดพลังงานไฟฟ้า แน่นอนว่าแอมพลิฟายเออร์แบบหลอดไม่ใช่ตัวช่วยในเรื่องนี้
จำแนกตามชื่อ
เครื่องหมายที่นำมาใช้ในสหภาพโซเวียต/รัสเซีย
ฉลากในประเทศอื่นๆ
ในยุโรปในช่วงทศวรรษที่ 30 ผู้ผลิตหลอดวิทยุชั้นนำได้นำระบบการติดฉลากตัวอักษรและตัวเลขของยุโรปแบบครบวงจรมาใช้:
- ตัวอักษรตัวแรกแสดงลักษณะของแรงดันไฟฟ้าของไส้หลอดหรือกระแส:
เอ - แรงดันไส้หลอด 4 V;
B - กระแสไส้หลอด 180 mA;
C - กระแสไส้หลอด 200 mA;
D - แรงดันไส้หลอดสูงถึง 1.4 V;
E - แรงดันไส้หลอด 6.3 V;
F - แรงดันไส้หลอด 12.6 V;
G - แรงดันไส้หลอด 5 V;
H - กระแสไส้หลอด 150 mA;
K - แรงดันไส้หลอด 2 V;
P - กระแสไส้หลอด 300 mA;
U - กระแสไส้หลอด 100 mA;
V - กระแสไส้หลอด 50 mA;
X - กระแสไส้หลอด 600 mA
- ตัวอักษรตัวที่สองและตัวถัดไปในการกำหนดจะกำหนดประเภทของหลอดไฟ:
B - ไดโอดคู่ (พร้อมแคโทดทั่วไป)
C - triodes (ยกเว้นวันหยุดสุดสัปดาห์);
D - เอาท์พุทไตรโอด;
E - tetrodes (ยกเว้นวันหยุดสุดสัปดาห์);
F - เพนโทด (ยกเว้นวันหยุดสุดสัปดาห์);
L - เพนโทดเอาท์พุตและเตโตรด
H - hexodes หรือ heptodes (ประเภท hexode);
K - octodes หรือ heptodes (ประเภท octode);
M - ไฟแสดงการตั้งค่าไฟอิเล็กทรอนิกส์
P - หลอดขยายสัญญาณที่มีการปล่อยสัญญาณทุติยภูมิ
Y - คีโนตรอนครึ่งคลื่น
Z - คีโนตรอนเต็มคลื่น
- ตัวเลขสองหลักหรือสามหลักระบุถึงการออกแบบภายนอกของหลอดไฟและหมายเลขซีเรียลของประเภทนี้ โดยหลักแรกมักจะระบุถึงประเภทของฐานหรือขา เช่น:
1-9 - โคมไฟแก้วพร้อมฐานลาเมลลาร์ ("ชุดสีแดง")
1x - โคมไฟที่มีฐานแปดพิน (“ ซีรีส์ 11”)
3x - โคมไฟในกระบอกแก้วที่มีฐานแปดเหลี่ยม
5x - โคมไฟพร้อมฐานในพื้นที่
6x และ 7x - โคมไฟแก้วย่อย
8x และจาก 180 ถึง 189 - แก้วจิ๋วพร้อมขาเก้าพิน
9x - จิ๋วแก้วพร้อมขาเจ็ดพิน
ดูสิ่งนี้ด้วย
โคมไฟปล่อยก๊าซ
โดยทั่วไปแล้วหลอดปล่อยก๊าซจะใช้การปล่อยก๊าซเฉื่อยที่แรงดันต่ำ ตัวอย่างท่อสุญญากาศปล่อยก๊าซ:
- เครื่องจ่ายแก๊สสำหรับป้องกันไฟฟ้าแรงสูง (เช่น บนสายสื่อสารเหนือศีรษะ เครื่องรับเรดาร์กำลังสูง ฯลฯ)
- ไทราตรอน (หลอดสามอิเล็กโทรด - ไตรโอดปล่อยก๊าซ, หลอดสี่อิเล็กโทรด - เตโตรดปล่อยก๊าซ)
- ไฟซีนอน หลอดนีออน และแหล่งกำเนิดแสงปล่อยก๊าซอื่นๆ
ดูสิ่งนี้ด้วย
- AOpen AX4B-533 Tube - เมนบอร์ดที่ใช้ชิปเซ็ต Intel 845 Sk478 พร้อมเครื่องขยายเสียงแบบหลอด
- AOpen AX4GE Tube-G - มาเธอร์บอร์ดที่ใช้ชิปเซ็ต Intel 845GE Sk478 พร้อมเครื่องขยายเสียงแบบหลอด
- AOpen VIA VT8188A - มาเธอร์บอร์ดที่ใช้ชิปเซ็ต VIA K8T400M Sk754 พร้อมเครื่องขยายเสียงหลอด 6 แชนเนล
- ดองเกิล USB Hanwas X-Tube เป็นการ์ดเสียง USB สำหรับแล็ปท็อปที่รองรับ DTS โดยจำลองลักษณะของหลอดสุญญากาศ
หมายเหตุ
ลิงค์
- คู่มือวิทยุหลอดในประเทศและต่างประเทศ วิทยุหลอดมากกว่า 14,000 หลอด
- คำแนะนำเกี่ยวกับหลอดวิทยุและข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมด
สถานะของแข็งแบบพาสซีฟ | ตัวต้านทาน ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ ตัวต้านทานแบบทริมเมอร์ ตัวเก็บประจุแบบวาริสเตอร์ ตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้ ตัวเก็บประจุแบบทริมเมอร์ ตัวเหนี่ยวนำ เครื่องสะท้อนควอตซ์· ฟิวส์ · ฟิวส์รีเซ็ตตัวเองหม้อแปลงไฟฟ้า |
---|---|
โซลิดสเตตที่ใช้งานอยู่ | ไดโอด· LED · โฟโตไดโอด · เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ ·
ชอตกีไดโอด· ซีเนอร์ไดโอด · สารทำให้คงตัว · วาริแคป · วาริคอนด์ · สะพานไดโอด ·
ไดโอดถล่ม ·
ไดโอดอุโมงค์ ·
กันน์ไดโอด ทรานซิสเตอร์ · ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ · ทรานซิสเตอร์สนามผล · |