Budowa i eksploatacja lamp elektronowych

Dział ten poświęcony jest budowie, zasadzie działania, eksploatacji, właściwościom i nazewnictwie obowiązującemu w Polsce jak i Europie dotyczącemu lamp elektronowych. Zawarte tu informacje pozwolą na zrozumienie i wykorzystanie takich danych jak np: różnych charakterystyk lamp. Zapoznanie się z tym materiałem powinno także zagwarantować bezpieczne dla lamp, eksperymenty z nimi związane. Dane techniczne i charakterystyki lamp elektronowych są niezbędne nie tylko projektantom elektronikom, lecz również studentom oraz użytkownikom sprzętu radio elektronicznego. Wiele lamp produkowanych w różnych krajach ma jednakowe, lub bardzo zbliżone parametry oraz wymiary i mogą być wzajemnie zastępowane w urządzeniach. Takie lampy noszą nazwę lamp równoważnych lub zastępczych. Dla każdego typu lamp obowiązują następujące dane:

  • oznaczenie typu lampy,
  • producent,
  • wymiary gabarytowe,
  • wartości charakterystyczne,
  • wartości robocze,
  • wartości graniczne,
  • pojemności,
  • charakterystyki.

Podane wartości stanowią wartości średnie przeciętnej nowej lampy. Wszystkie napięcia w lampach żarzonych pośrednio (grzejnik odizolowany galwanicznie od katody ) odnoszą się do katody, a w lam­pach żarzonych bezpośrednio ( grzejnik jest jednocześnie katodą ) do ujemnej końcówki włókna żarzenia.
Wartości charakterystyczne, zwane również wartościami statycznymi, przed­stawiają parametry elektryczne, odnoszące się do lampy bez dodatkowych elementów elektrycznych, dołączonych do doprowadzeń. Zalicza się do nich nachylenie charakte­rystyki prądu anodowego, opór wewnętrzny, charakterystyki Ia = f (Us) i Ia = f(Ua). Wartości pojemności są mierzone dla zimnej lampy przy całkowitym ekranowaniu do­prowadzeń i kołków.
Wartości robocze przedstawiają parametry lampy w konkretnym układzie o odpowiednim przeznaczeniu. Producenci lamp zalecają stosowanie tych wartości, dopuszczają jednak pewne odchylenia pod warunkiem, że nie będą przekroczone wartości graniczne. Zazwyczaj wartości robocze są odnoszone do prądu anodowego. Należy za­tem tak ustalać napięcie polaryzacji siatki sterującej, aby uzyskać właściwą wartość prądu anodowego.
Wartości graniczne zostały ustalone przy założeniu niezawodności działania lampy oraz jej długowieczności i w tym sensie są to wartości kompromisowe. Z tej przy­czyny przekroczenie tych wartości wywiera ujemny wpływ na niezawodność działania oraz na skrócenie czasu procy lampy. Ustalenie wartości granicznych odbywa się w wa­runkach roboczych przy podłączonych wszystkich elementach układu. System danych granicznych służy do rozgraniczenia odpowiedzialności między pro­ducentem lamp elektronowych, producentem urządzeń i projektantem tych urządzeń. Dane graniczne wykazują wartości parametrów, które powinny być przestrzegane. W systemie danych granicznych rozróżniamy wartości graniczne absolutne, wartości graniczne dopuszczalne i wartości graniczne znamionowe. Należy tu podkreślić, że wartości graniczne obejmują zarówno wartości maksymalnie dopuszczalne, jak również wymagane minimalnie.
Wartości graniczne absolutne. Te wartości nie mogą być przekraczane w żadnych warunkach, nie mogą być one przekroczone dla dowolnego egzemplarza lampy danego typu w najbardziej niesprzyjających warunkach pracy. Każde przekroczenie tych wartości powoduje nieodwracalne uszkodzenia lamp i wyklucza jakiekolwiek roszczenia gwarancyjne.
Wartości graniczne dopuszczalne. Te wartości nie mogą być przekroczone w najniekorzystniejszych warunkach dla przeciętnej lampy. Producenci lamp ponoszą w tym przypadku odpowiedzialność tylko wówczas, jeżeli przyczyną uszkodzenia lampy są rozrzuty parametrów. Projektant urządzeń może w tym przypadku kierować się tylko wartościami znamionowymi, średnimi dla danego typu lampy, należy jednak uwzględnić niekorzystne warunki pracy, tzn. najmniej korzystny układ wartości pozostałych elementów, napięć zasilających i temperatury otoczenia. W urządzeniu, w którym te wartości nie są przekraczane, każdą lampę można zastąpić dowolnym innym egzemplarzem tego samego typu.
Wartości graniczne znamionowe. Te wartości nie mogą być przekroczone przy znamionowych warunkach pracy urządzenia dla przeciętnej lampy z danej serii. Producent lamp, ustalając znamionowe wartości graniczne, ponosi odpowiedzialność za swą produkcję pod warunkiem, że nie zostaną przekroczone wartości napięć zasilających oraz innych elementów czynnych znajdujących się w urządzeniu.
Zmiany rzutujące na warunki pracy urządzenia:

  • zmiany napięć zasilających,
  • zmiany temperatury otoczenia,
  • zmiany obciążenia na wyjściu,
  • zmiany sygnału wejściowego,
  • zmiany zestrojenia układu,
  • wpływ kombinacji zmian wartości znamionowych elementów czynnych w układzie.

Lampą przeciętną nazywamy taką lampę, której parametry mające znaczenie dla danego zastosowania odpowiadają parametrom podawanym w danych technicznych. Lampa elektronowa jest przyrządem wykonanym w postaci dwu lub więcej elektrod w obudowie próżniowej. Pomiędzy tymi elektrodami przepływa prąd elektryczny w postaci swobodnych ładunków, najczęściej elektronów a niekiedy również jonów. Ten prąd elektryczny, płynący w próżni ma charakter prądu konwekcyjnego.
Wskutek nagrzania elektrody, zwanej katodą do wysokiej temperatury, następuje uwalnianie się z niej elektronów, tzn. występuje emisja elektronów. Do pozostałych elektrod doprowadza się napięcie, pod wpływem którego następuje przepływ elektronów oraz zmienia się natężenie strumienia przepływu, a czasem nawet jego kształt. Pod wpływem różnicy napięć między elektrodami powstaje tam pole elektryczne, a w niektórych lampach pole magnetyczne pod wpływem przepływających prądów w obwodach zewnątrz lampy. Elektrony emitowane przez katodę dolatują do tych elektrod, wytwarzając w obwodach zewnętrznych prądy, których natężenia są proporcjonalne do napięć doprowadzonych do tych elektrod. W lampach elektronowych najczęściej jest wykorzystywany prąd anodowy, stanowiący większą część prądu dopły­wającego do elektrod. W lampie elektronowej wykorzystuje się zależność prądu, płynącego w obwodzie określonej elektrody od napięcia jednej lub kilku elektrod. Najprostszą lampą jest dioda spełniająca zadanie zaworu, przepuszczającego prąd tylko w jednym kierunku. W trio­dzie oprócz wspomnianych elektrod między katodą a anodą znajduje się siatka, której zadaniem jest oddziaływanie na przepływ strumienia elektronów. Za pomocą siatki można sterować prądem przepływającym przez lampę. Trioda umożliwia zatem wzmac­nianie zmiennych przebiegów elektrycznych i dzięki temu znajduje ona zastosowanie w różnego rodzaju wzmacniaczach, generatorach oraz innych urządzeniach elektro­nicznych. Przez wprowadzenie do bańki lampy dalszych elektrod najczęściej w postaci siatek otrzymano tetrodę, pentodę, heptodę itp.
Ze względu na rodzaj wyładowania dzielimy lampy elektronowe na próżniowe i ga­zowane. W zależności od czynnika sterującego i efektu wyjściowego, lampy elektronowe dzielimy na następujące grupy.

  • Lampy, w których zarówno czynnik sterujący jak i efekt wyjściowy są przebiegami elektrycznymi,
  • Lampy, w których czynnikiem sterującym jest sygnał świetlny lub obraz świetlny a efektem wyjściowym przebieg elektryczny,
  • Lampy, w których czynnikiem sterującym jest sygnał elektryczny a efektem wyj­ściowym zapis świetlny lub obraz świetlny.

Ze względu na przeznaczenie, lampy dzielimy na:

  • prostownicze,
  • detekcyjne,
  • wzmacniające,
  • generacyjne,
  • mieszające,
  • fotoelektronowe,
  • oscyloskopowe,
  • obrazowe,
  • pamięciowe.

Ze względu na zakres częstotliwości rozróżniamy lampy małej częstotliwości, lampy wielkiej częstotliwości oraz mikrofalowe. Często spotyka się podział na lampy odbiorcze (małej mocy) i nadawcze (dużej mocy). Ze względu na liczbę elektrod lampy dzielimy na diody, triody, tetrody, pentody, heksody, heptody, oktody, enneody.
Lampy elektronowe znajdują zastosowanie we wszystkich niemal dziedzinach technicznych zwłaszcza w telekomunikacji, technice wojskowej, zdalnym sterowaniu, sprzęcie audio Hi Fi. Dzięki swym zaletom, małej bezwładności, małej mocy potrzebnej do sterowania oraz łatwości przekształcania energii jednego rodzaju w drugi, lampy elektronowe odgrywają ważną rolę w przemyśle elektronicznym, choć ostatnio zastępowane są z lepszym lub gorszym skutkiem tranzystorami.

Parametry lamp zależą bezpośrednio od wartości i metod pomiarowych. Na przykład, w wielu przypadkach w katalogach podawane są różne wartości międzyelektrodowych pojemności statycznych, co ma swoje wytłumaczenie w stosowaniu różnych metod pomiarowych (z ekranem i bez ekranu). Niektóre różnice w wartości parametrów można wytłumaczyć różnymi sposobami doprowadzenia napięcia polaryzacji do siatki sterującej napięcie automatyczne lub stałe napięcie polaryzacji. Różnice parametrów tego typu nie umożliwiają wzajemnej zamiany lamp o zbliżonych parametrach. Znamionowe warunki pomiarowe podawane w katalogach odnoszą się tylko do podstawowych parametrów statycznych. Równolegle mogą być mierzone parametry dla innych warunków pracy. Dotyczy to wstecznego prądu siatki sterującej, mocy wyjściowej, napięcia szumów wibracyjnych itp. Warunki pomiarowe mogą się znacznie różnić od warunków eksploatacyjnych. Podstawowe parametry oraz dopuszczalne odchylenia podawane są dla nowych lamp. Podczas użytkowania mogą one się zmieniać a nawet spaść poniżej wartości dopuszczalnych. W większości przypadków układów radioelektronicznych zmiany parametrów lamp poza dopuszczalne granice praktycznie nie wpływają na pracę urządzenia.

Wpływ parametrów elektrycznych na pracę lampy.

Napięcie żarzenia określa w zasadzie temperaturę katody oraz jej własności emisyjne. Około 60% uszkodzeń lamp powstaje w wyniku odchylenia temperatury ka­tody od jej wartości znamionowej. Szczególnie szkodliwy jest nadmierny wzrost temperatury, pod wpływem której skraca się długowieczność lampy, pogarsza się opór izolacji pod wpływem rozpychania baru na mice, wzrasta opór warstwy przejściowej katody, wzrasta wydzielanie się gazów ze szkła i wsporników oraz pojawiają się inne szkodliwe czynniki pogarszające parametry lampy i powodujące jej uszkodzenia. W wyższej temperaturze katody ulegają nagłym zmianom w wyniku takich parametrów, jak nachylenie, poziom szumów oraz prąd impulsowy. Wzrost temperatury zwiększa prawdopodobieństwo przepalenia się doprowadzenia katody. Obniżenie napięcia żarzenia o 3 do 5% wpływa korzystnie na pracę lampy, lecz możliwe jest tylko w przypadku stabilizacji napięcia żarzenia. Dalsze obniżenie napięcia żarzenia zwiększa intensywność zatruwania katody gazami resztkowymi, znacznie obniża wartość parametrów takich jak nachylenie charakterystyki, prądy elektrod a zwłaszcza prąd impulsowy katody. Podawane w katalogu dopuszczalne odchylenia napięcia żarzenia od wartości znamionowej uwzględniają produkcyjny rozrzut pod względem napięcia żarzenia oraz warunków przewodności cieplnej między grzejnikiem a katodą. Te odchylenia tworzą pole rozrzutu napięcia sieci, włącznie z rozrzutem produkcyjnym napięcia wyjściowego trans­formatorów żarzenia oraz spadek napięcia w obwodzie żarzenia. W celu zwiększenia niezawodności i stabilności pracy lamp zaleca się stabilizację napięcia żarzenia w granicach 2%. Ma to ważne znaczenie zwłaszcza dla lamp żarzonych bezpośrednio.

stab1

 

Na rysunku nr.1 przedstawiono konkretne rozwiązanie układowe mające na celu obniżenie przydźwięku sieci energetycznej i co ważniejsze uniezależnienie wartości prądu żarzenia od zmian zapięcia sieci energetycznej. Należy jednak pamiętać że żarzenie prądem stałym powoduje szybsze zużywanie się grzejnika, tak więc zalecane jest na przykład co 3 miesiące zmieniać polaryzację grzejnika na przeciwną. Dodatkowo układ ten wyposażony jest w funkcję miękkiego startu żarzenia, co zapobiega powstawaniu początkowego udaru prądowego na skutek zmiennej wraz z temperaturą rezystancji grzejnika. Czas po jakim prąd żarzenia osiągnie maksymalną wartość ustalaną wcześniej ( po ok. 5 min pracy lampy ) potencjometrem, wynosi w tym przypadku ok. 5 sekund i zależy od pojemności kondensatora ( w tym przykładzie 10 uF). Stabilizator LM 350T może być zastąpiony dowolnym innym regulowanym, choćby LM 317T, ale trzeba przy tym pamiętać że będzie on wydzielał znacznie więcej ciepła, co z kolei wymaga większego radiatora i przemyślanego usytuowania go w obudowie. Dla przypomnienia dodam że odpowiednikiem np: 6,3 Volta prądu zmiennego żarzącego lampę nie jest 6,3 Volta prądu stałego. Tak w ogóle to napięcie to nie jest istotne, bardziej należy pilnować prądu żarzenia który powinien wynosić ( często 300 mA ), co zostało umownie oznaczone na rysunku. Napięcia żarzenia lamp pracujących w warunkach oczekiwania ( bez poboru prądu anodowego ) powinny wynosić 60 do 70% wartości znamionowej. Eksploatacja lamp bez pobierania prądu anodowego zwiększa prawdopodobieństwo zatrucia warstwy tlenkowej, sprzyja wzrostowi oporu warstwy przejściowej katody, co prowadzi do zmniejszenia wartości emisyjnej. Te procesy nasilają się wraz ze wzrostem napięcia żarzenia lamp. Należy tu jednak zaznaczyć że napięcie anodowe powinno być włączane dopiero po rozgrzaniu grzejnika czyli ok. 2 min dla lamp malej mocy i ok. 10 minut dla lamp dużych ( nadawczych ), inaczej lampa może ulec uszkodzeniu. Konkretne rozwiązanie układowe przedstawię za jakiś czas. W urządzeniach często znajduje zastosowanie szeregowe połączenie żarzenia lamp. W takim przypadku stosuje się lampy serii P(I = 300 mA). Większość lamp jest przeznaczona do równoległego zasilania grzejnika, dlatego jest dopuszczalny większy roz­rzut wartości wynoszący 10 do 15%. Przy żarzeniu szeregowym taki rozrzut oporów grzejników spowodowałby znaczne różnice w spadkach napięć na grzejnikach oraz duży rozrzut innych parametrów lamp. To zjawisko nasila się znacznie przy wahaniach napięcia sieci zasilającej. Na przykład, nawet przy znamionowej wartości napięcia sieci w szeregowym połączeniu rozrzut wartości napięcia żarzenia osiąga 15% a intensywność uszkodzeń podczas eksploatacji wzrasta 3 do 5 razy w porównaniu z typowymi warunkami pracy. Główną przyczyną uszkodzeń jest w tym przypadku przepalanie się grzejnika oraz zwarcia między grzejnikiem a katodą. Dlatego też należy unikać szeregowego łączenia grzejników, w lampach serii innej niż P??. Jednakże jeżeli zachodzi konieczność takiego połączenia lampy należy tak posegregować aby rozrzut prądów żarzenia danej grupy nie przekraczał 3%.

Napięcie między katodą a grzejnikiem (Uk/g) wpływa również na niezawodność pracy lampy. Mianowicie jego wzrost tę niezawodność zmniejsza. Pod wpływem napię­cia Uk/g między rdzeniem katody a warstwą izolacyjną grzejnika natężenie pola elektrycz­nego może osiągnąć wartość 8 do 10 kV/cm, co zwiększa znacznie prawdopodobieństwo przebicia izolacji.

Napięcie na elektrodach. Od napięcia na elektrodach zależy energia elektronów. Przy wzroście napięcia na elektrodach część elektronów bombarduje szkło oraz izola­tory, co staje się przyczyną powstawania emisji wtórnej, elektrolizy szkła, wydzielania się gazów, oraz innych zjawisk zmniejszających niezawodność pracy lampy. Podczas projektowania urządzeń należy uwzględnić następujące zalecenia:

  • Napięcie anodowe oraz napięcie siatki ekranowej nie powinno podczas włączania przekraczać dla lamp miniaturowych 500 V, a dla subminiaturowych 350V, jeżeli w katalogu nie zaznaczono inaczej.
  • Nie zaleca się stosować pentody przy napięciu siatki ekranowej przekraczającym o 10% napięcie anodowe, gdyż praca lampy staje się w tych warunkach niestabilna ze względu na powstawanie emisji wtórnej z anody i siatki ekranowej. Napięcie szczytowe siatki ekranowej nie powinno w tych warunkach przekroczyć wartości granicznej podawanej w katalogu.
  • Jeżeli nie podano inaczej, to graniczna wartość ujemnego napięcia siatki sterującej nie powinna przekraczać 50 V dla lamp z nachyleniem charakterystyki mniejszym niż 10 mA/V oraz 100 V dla lamp z nachyleniem charakterystyki większym niż 10 mA/V.
  • Podczas zasilania anody i siatki ekranowej napięciem zmiennym należy uwzględnić możliwość przepływu prądu przez lampę w kierunku przeciwnym (pod wpływem powstającej emisji termo elektronowej i wtórnej) przy ujemnym napięciu anody. W wyniku tego maleje sprawność oraz moc wyjściowa stopnia, maleje średnie nachylenie oraz stabilność pracy stopnia. Aby uniknąć tych zjawisk, należy zmniejszyć moc tra­coną na anodzie co najmniej o 50% a w obwód anody i siatki ekranowej włączyć “wentyle”.
  • Ujemne napięcie drugiej siatki sterującej (w lampach o podwójnym sterowaniu) nie powinno przekraczać wartości podawanej dla pierwszej siatki sterującej, jeżeli nie podano inaczej.
  • W celu podniesienia niezawodności pracy zaleca się eksploatację lamp w lżejszych warunkach, niż to się podaje w warunkach pomiarowych.

Napięcie przebicia przy ujemnym potencjale katody jest 1,5 do 2 razy niższe niż przy dodatnim potencjale katody. Taka różnica w napięciach przebicia zależy w znacz­nym stopniu od rodzaju kontaktu między warstwą izolacyjną grzejnika o rdzeniem katody. Z grzejnikiem warstwa izolacyjna spieka się podczas wygrzewania i styk staje się pewny, a z rdzeniem katody warstwa izolacyjna styka się tylko w niektórych punktach. To zjawisko należy uwzględnić podczas projektowania i dbać o obniżenie napięcia Uk/g. Zaleca się zasilać grzejniki lamp, których katody znajdują się pod napięciem, za pomocą oddzielnych transformatorów, jeżeli to jest możliwe, doprowadzać do grzejnika odpowiednie napięcie, aby zmniejszyć różnicę potencjałów między katodą a grzejnikiem. Przy napięciu Uk/g > 50 V zaleca się włączanie między katodę a grzejnik opornika o wartości 50 do 100 kOmów, jeżeli taka oporność nie wpłynie na pracę układu. Podawana w katalogu wartość graniczna tego napięcia odnosi się do wartości szczytowej, której nie wolno przekroczyć zarówno podczas pracy, jak również przy włączaniu. Napięcie na elektrodach lamp podczas pracy lampy różni się znacznie od napięcia na elektrodach dla typowych warunków pomiarowych podawanych w katalogu. Wartości napięcia anodowego (Ua) oraz siatki ekranującej (Us2), są ograniczone z jednej strony wartością maksymalnego napięcia pracy, a z drugiej strony maksymalną mocą traconą w anodzie i w siatce drugiej. Oprócz tego należy zawsze pamiętać, że podczas pracy lamp w podwyższonej temperaturze otoczenia intensywność wszystkich zjawisk fizycznych, powstających pod wpływem wzrostu napięcia na elektrodach i pogarszających niezawodność pracy lampy, nagle wzrasta, dlatego też należy odpowiednio obniżyć napięcie na elektrodach. Moc tracona na elektrodach nawet w ciągu krótkich okresów nie powinna prze­kraczać wartości granicznej. Moc ta wpływa na cieplne warunki pracy lampy. Przy wzroście mocy traconej na elektrodach wzrasta wydzielanie się gazów oraz pogarszają się warunki pracy katody. Aby moc tracona na elektrodach nie przekraczała wartości maksymalnej podczas wahań napięcia zasilającego, należy wartość minimalną oporności obciążenia Rmin do­bierać korzystając z następującej zależności:

Rmin <= [ (( Emax )^2) / ( 4 Pdop ) ] gdzie: Emax to maksymalne napięcie żródła zasilania elektrody, mogące pojawić się podczas eksploatacji; Pdop to dopuszczalna moc tracona na elektrodzie. Przy włączeniu triodowym tetrody (pentody) należy nie dopuszczać do przeciążenia siatki ekranowej lampy, zwłaszcza w tych lampach, w których graniczna wartość napięcia siatki ekranowej jest mniejsza od napięcia na anodzie. W tych przypadkach, w których wartość mocy maksymalnej traconej na siatce sterującej nie jest podana, nie powinna ona przekraczać wartości 50 mV dla lamp o nachyleniu > 15 mA/V oraz 100 mV dla lamp o mniejszym nachyleniu charakterystyki. Jeżeli zachodzi konieczność równoległego połączenia kilku lamp tego samego typu, to ze względu na rozrzut parametrów moc tracona na anodach lamp włączonych równolegle będzie różna dla różnych lamp i poszczególne egzemplarze lamp mogą zostać przeciążone i szybciej ulec uszkodzeniu. Oprócz tego wzrasta nachylenie układu lamp równolegle połączonych a odpowiednio do tego wzrostu również niebezpieczeństwo pojawienia się generacji pasożytniczej, co prowadzi również do wzrostu mocy traconej na anodach. Z tego względu zaleca się ograniczenie mocy traconej na każdej anodzie poniżej wartości znamionowej oraz włączenie do obwodu anod i siatek ekranowych oporników o wartości 50 do 100 Omów w celu uniknięcia generacji pasożytniczej, lub też perełek ferrytowych nałożonych na przewody doprowadzające prądy w.cz. Opór upływowy w obwodzie siatki sterującej ma duże znaczenie dla niezawodnej i stabilnej pracy lampy. W katalogach podawane są graniczne wartości tego oporu w za­sadzie dla warunków badania lampy na długowieczność. Podczas projektowania należy mieć na uwadze, że ten opór może mieć większe wartości, jeżeli przewidujemy lżejsze warunki pracy lampy. Duża wartość oporu upływowego może jednak spowodować wzrost prądu anodo­wego, gdyż w obwodzie siatki może popłynąć prąd wsteczny, który spowoduje prze­mieszczenie punktu pracy lampy, wzrost zaś prądu anodowego zwiększy moc traconą na elektrodach, podniesie temperaturę wewnątrz bańki, co z kolei spowoduje wzrost prądu wstecznego siatki sterującej. To zjawisko ma niestabilny charakter i przy szybkim przebiegu może uszkodzić lampę.

Oprócz dodatnich prądów siatki pierwszej przy napięciu 1,5 V lub przy na­pięciu dodatnim w jej obwodzie powstaje prąd od katody do siatki, który powoduje wzrost poziomu szumów, obniżenie oporu wejściowego oraz inne zjawiska, pogarsza­jące pracę układu. Te zjawiska należy uwzględniać dobierając możliwie małe wartości oporu upływowego oraz takie warunki pracy lampy (napięcie polaryzacji), aby uniknąć powstawania dodatniego prądu siatki. Przy doborze właściwej wartości oporu upły­wowego w obwodzie siatki sterującej (bez uwzględnienia niestabilności prądu wstecz­nego) należy mieć na uwadze:

  • czy moc, tracona na elektrodach przy maksymalnej wartości prądu wstecznego nie przekracza wartości podanej w katalogu,
  • czy prąd katodowy nie przekracza maksymalnej wartości podawanej w katalogu przy maksymalnej wartości prądu wstecznego siatki.

W ogóle należy dążyć, o ile to jest możliwe, do zastosowania oporu upływowego o małej wartości. Stabilizacja parametrów wyjściowych oraz warunków pracy. Obliczając układ należy pamiętać, że parametry lamp nie mają tej samej wartości dla każdego egzemplarza, jak również to, że z upływem czasu zmieniają się również podczas eksploatacji. Z tego względu należy stosować środki powodujące stabilizację parametrów wyjściowych oraz warunków pracy lampy. Jedną z metod stabilizacji warunków pracy lampy jest zastosowanie ujemnego sprzężenia zwrotnego prądowego za pomocą napięcia automatycznej polaryzacji doprowadzonego do pierwszej siatki z opornika katodowego Rk. Maksymalną wartość Rk z uwagi na stabilizację warunków pracy należy określić z zależności:

Rk = [ (od 7 do 8) / ( Sa ) ]

Rozrzut parametrów przy zastosowaniu automatycznej polaryzacji jest z reguły 2 razy mniejszy niż przy stałej polaryzacji. W razie, gdy wartość oporności polaryzacji automatycznej, dobrana ze względu na stabilizację warunków pracy lampy jest większa niż przewidywana w katalogu dla danego punktu pracy, zaleca się stosowanie układu kompensacyjnego, na przykład przez doprowadzenie do siatki niewielkiego napięcia dodatniego, które skompensuje część polaryzacji automatycznej otrzymanej W wyniku zastosowania zbyt dużej wartości Rk. Opór tłumiący w obwodzie siatki ekranowej stabilizuje również warunki pracy tej siatki, dlatego też nie zaleca się zasilania siatki ekranowej bezpośrednio ze źródła zasilania lub z dzielnika napięcia. Klimatyczne warunki eksploatacji lamp wpływają na niezawodność i jakość pracy lamp w rozmaity sposób. Największy wpływ ma wzrost temperatury otoczenia. Wzrost temperatury otoczenia lampy wpływa na wzrost temperatury jej elektrod (anody, siatek), co jest równoznaczne ze wzrostem mocy traconej na tych elektrodach. Z tego względu zaleca się obniżać moc traconą na elektrodach, jeżeli lampa pracuje w otoczeniu o podwyższonej temperaturze. W normalnych warunkach pracy lampy temperatura otoczenia znajduje się w gra­nicach 80 do 200 stopni C. Przy złym odprowadzaniu ciepła z otoczenia lampy jej temperatura może się podnieść do 150 200 stopni C oraz doprowadzić do nagłego zmniejszenia niezawodności i szybkiego uszkodzenia. Przy takim wzroście temperatury otoczenia, oprócz wzrostu temperatury elektrod wzrasta również temperatura katody o 75 do 1500 stopni C, co jest równoważne ze wzrostem napięcia żarzenia o 0,6 do 0,9 V. Oprócz tego podczas wzrostu temperatury otoczenia zwiększa się szybkość przebiegu zjawisk fizycznych w szkle bańki oraz u nóżek lampy elektroliza szkła, wydzielanie gazów i in. Analiza uszkodzeń wykazuje, że wzrost temperatury bańki o 15 stopni C ponad normalną temperaturę pracy zmniejsza średnią żywotność lampy o 25%, a wzrost o 80 stopni C zmniejsza średnią żywotność o 75%, tzn. 4 razy. W celu obniżenia temperatury bańki należy:

  • Stosować specjalne ekrany stykające się ze szklaną bańką lampy i odprowadzające ciepło. Należy stosować również podkładki sprężyste z cienkiej taśmy odprowadza­jące ciepło łączone z ekranami w celu odprowadzenia ciepła z bańki i ekranu do podstawy (chassis);
  • Zmniejszać moc traconą na elektrodach;
  • Uwzględniać wzajemne nagrzewanie się lamp i w przemyślany sposób rozmieszczać je na chassis;
  • Stosować czernienie zewnętrznych i wewnętrznych powierzchni ekranów w celu lepszego odprowadzenia ciepła;
  • Wykorzystywać chłodzenie lamp powietrzem;
  • Sprawdzić temperaturę bańki w najbardziej gorącym miejscu (zazwyczaj naprzeciw środka anody).

Inne wpływy klimatyczne jak obniżenie temperatury, wzrost ciśnienia atmosfe­rycznego wpływają na niezawodność pracy lampy w znacznie mniejszym stopniu. Należy pamiętać o tym, że przy obniżonym ciśnieniu pogarsza się wymiana ciepła w otoczeniu, co może prowadzić do wzrostu temperatury bańki. Oprócz tego nieco maleje wartość napięcia przebicia między sąsiednimi elektrodami. Wpływ obciążeń mechanicznych w postaci wibracji o różnej częstotliwości i przyspieszeniach, uderzeń itp. powoduje zmiany odległości między elektrodami oraz mogą doprowadzić do rezonansu mechanicznego zarówno poszczególnych zwojów siatki Jak również grupy zwojów. Zmiany te powodują pojawienie się w obciążeniu anodowym zmiennych napięć szumów wibracyjnych. W niektórych przypadkach te napięcia mogą spowodować zakłócenie pracy układu. Wartość napięcia szumów zależy od typu lampy, jej konstrukcji i technologii wykonania, od warunków pracy lampy a także od wartości i kierunku obciążeń mechanicznych. Najbardziej niebezpieczne są kierunki przyspieszeń prostopadłe do płaszczyzny wsporników siatek.
Dlatego też przy projektowaniu urządzeń należy tak rozmieszczać lampy, aby ich osie były równoległe do kierunków najbardziej prawdopodobnych oddziaływań mecha­nicznych. Zakresy częstotliwości wibracji podawane w katalogach określają granice, w których w lampie nie powstaje zjawisko rezonansu. Maksymalna wartość napięcia szumów wibracyjnych podawana w katalogu występuje w praktyce bardzo rzadko a jej wartość rzeczywista jest 3 do 7 razy mniejsza niż podawana. Tylko w lampach specjal­nych mających bardzo małą wartość napięcia szumów wibracyjnych, obszar ich rozkładu zbliża się do maksymalnie dopuszczalnej wartości. Zmniejszenie wartości szumów wibracyjnych można osiągnąć za pomocą obniżenia napięcia na anodzie i na siatce ekranowej. Wzrost przyspieszeń udzielanych lampie powoduje wzrost napięcia szumów wibracyjnych. Aby zwiększyć niezawodność pracy lampy w warunkach wibracji należy stosować amortyzację urządzeń, która zmniejsza przenoszenie przyspieszeń.

ZALECENIA EKSPLOATACYJNE

W minionych urządzeniach elektronicznych, a zwłaszcza w urządzeniach radio­fonicznych i telewizyjnych, znajdowała zastosowanie duża liczba różnorodnych lamp elektronowych. Jest rzeczą zrozumiałą, że niezawodność działania danego urządzenia jest ściśle zależna od długowieczności i stabilnej pracy lamp elektronowych. Podczas projektowania urządzeń z lampami elektronowymi nie należy dążyć do maksymalnego wykorzystania możliwości lampy, tzn. do uzyskania największej możliwej mocy lub największego wzmocnienia, takie bowiem postępowanie prowadzi do nieprzyjemnych w skutkach wyników. Prawidłowe projektowanie polega na zachowaniu właściwych rezerw, gdyż tylko one zapewniają długotrwałość i niezawodność pracy urządzeń. W tym dziale zostaną podane zalecenia, którymi należy się kierować podczas projektowania i konstruowania urządzeń elektronicznych oraz eksploatacji lamp elektronowych. Napięcie żarzenia lamp elektronowych powinno odpowiadać wartości znamionowej. Odchylenia od tej wartości spowodowane wahaniami napięcia sieci zasilającej nie powinny przekraczać wartości podawanych dla poszczególnych lamp. Współczesne lampy odbiorczo wzmacniające mają bowiem z zasady tlenkową katodę, składającą się z rdzenia pokrytego warstwą aktywnych metali ziem rzadkich. Katoda tlenkowa jest tym elementem lampy, od którego stabilności i długowieczności zależy okres użyteczności lampy. Najlepsze wyniki eksploatacyjne daje lampa przy przestrzeganiu znamionowego napięcia zasilania. Przekroczenie znamionowej wartości napięcia żarzenia katody (przeżarzenie) powoduje wzrost temperatury katody, wzrost prędkości parowania warstwy czynnej katody i jej osiadanie na innych elektrodach. To zjawisko powoduje obniżenie emisji elektronowej katody i malenie nachylenia charakterystyki prądu anodowego. Oprócz tego wspomniane zjawisko powoduje wzrost prądu termo elektronowego innych elektrod oraz przesunięcie charakterystyki lampy w związku ze zmianą wartości potencjałów kontaktowych między katodą a innymi elektrodami lampy. Obniżenie napięcia żarzenia (w stosunku do wartości znamionowej) katody (tzn. niedożarzenie) prowadzi do obniżenia temperatury pracy i do wzmocnienia czynników powodujących dezaktywację katody, w wyniku czego następuje szybkie pogorszenie własności emisyjnych katody. Przekroczenie dopuszczalnych wartości granicznych mocy traconych na elektrodach lampy może doprowadzić do wydzielania gazów z elektrod i do szybkiego zatrucia katody. Nie należy łączyć szeregowo żarzenia więcej niż dwóch lamp, chyba że lampy są przeznaczone do szeregowego łączenia żarzenia, ponieważ przy takim połączeniu katoda jednej lampy może się okazać przeżarzona, a drugiej niedożarzona. Należy dbać, aby w każdym przypadku istniało połączenie galwaniczne pomiędzy każdą elektrodą a katodą. Wartości oporności w doprowadzeniach elektrod nie mogą być większe niż to jest potrzebne do prawidłowego funkcjonowania lampy. Podczas projektowania urządzeń elektrycznych należy mieć na uwadze to, ze między prototypem lampy a lampami produkowanymi seryjnie mogą wystąpić różnice, zarówno w wartościach elektrycznych jak i w wymiarach. Z tego względu należy się kierować zawsze danymi podawanymi w katalogach. Jeżeli lampa pracuje w warunkach maksymalnego obciążenia lub w warunkach zbliżonych, zaleca się stosowanie opornika katodowego do wytwarzania ujemnej pola­ryzacji siatki sterującej. Dla lamp przewidzianych do pracy w warunkach impulsowych podawana jest war­tość średnia prądu katodowego Ik, wartość szczytowa prądu katodowego Iki oraz czas integracji Tav. Jeżeli lampa, dla której te wartości nie są podane, ma pracować w wa­runkach impulsowych, tzn. przy trzykrotnie większym średnim prądzie katodowym, płynącym dłużej niż 10 ms, należy u producenta lampy uzyskać dodatkowe wyjaśnienia odnośnie jej zastosowania w danym układzie. Opór izolacji, istniejący między włóknem żarzenia a katodą, nie powinien wchodzić w obwód prądów w. cz. lub m. cz. Powstaje bowiem niebezpieczeństwo pojawienia się modulacji przydźwiękiem, zwłaszcza w oscylatorach o sprzężeniu katodowym albo nie­kontrolowanej emisji z katody, która jest przyczyną szumów i przydźwięku. Kluczowanie lampy za pomocą rozwierania obwodu katody może wywołać powstawanie wysokich potencjałów między katodą ci włóknem żarzenia, należy więc takich warunków pracy unikać. Jeżeli lampa jest zasilana z oddzielnego uzwojenia żarzenia, należy utworzyć połączenie dla prądu stałego między tym uzwojeniem a katodą, w celu uchronienia przed przebiciem izolacji między nimi. Siatka zerowa powinna w zasadzie mieć potencjał katody. W wielu przypadkach jednakże siatkę zerową można łączyć z ujemną końcówką opornika katodowego. W tym przypadku należy jednak dbać, aby nie przekroczyć dopuszczalnej mocy strat na siatce zerowej. Moc wyjściowa lamp końcowych Pwy jest podawana dla wysterowania sygnałem sinusoidalnym przy stałym napięciu polaryzacji siatki sterującej, jeżeli nie są podane inne warunki pracy. Dane techniczne są podawane dla pracy przy normalnym ciśnieniu atmosferycz­nym i normalnej wilgotności. Praca lampy w innych warunkach wymaga dodatkowych informacji ze strony producenta. Zasilanie z sieci elektroenergetycznej. Jeżeli urządzenie, w którym wszystkie elementy moją wartości znamionowe, a lampy parametry znamionowe, jest zasilane napięciem znamionowym, to w żadnym przypadku zarówno moce strat jak i prądy ka­todowe nie mogą przekroczyć wartości maksymalnych. We wzmacniaczach m.cz. kl. B maksymalne straty anodowe występują już przy 2/3 wysterowania lampy końcowej. Jeżeli lampa nie jest obciążona tego rodzaju mocą w sposób ciągły, np. przez wzmacnia­nie mowy lub muzyki, to wartość graniczną dla danego punktu pracy można przekroczyć najwyżej o 10%. Napięcia stałe na elektrodach wszystkich lamp (jeżeli nie są regulo­wane) mogą przekroczyć wartości graniczne najwyżej o 20%. Jeżeli prądy poszczegól­nych elektrod osiągają wartości zerowe, napięcie zasilacza nie może przekroczyć war­tości maksymalnej napięcia dla zimnej lampy. Jeżeli podane warunki będą spełnione, w urządzeniu można stosować dowolne egzemplarze lampy danego typu, tolerancje elementów układu mogą być tak określone, aby moce strat nie przekraczały 10%, urządzenie można dołączyć do sieci, w której napięcie waha się nie więcej niż o 10%. Jeżeli wahania napięcia zasilającego są większe niż 10%, np. b% ponad wartość znamionową, to maksymalnie dopuszczalne napięcie na elektrodach (z wyjątkiem napięcia żarzenia) należy zmniejszyć o (b 10%), a mak­symalnie dopuszczalną moc strat o 2*(b 10%).
Zasilanie bateryjne. Przy zasilaniu z baterii należy również przestrzegać warun­ków wymienionych powyżej. Jeżeli te warunki są spełnione, to:

  • w urządzeniu można stosować dowolny egzemplarz danego typu lampy,
  • tolerancje elementów należy tak dobierać, aby moce strat nie zostały przekroczone o więcej niż 10%,
  • napięcie nowej baterii anodowej nie może przekraczać wartości znamionowej o wię­cej niż 15%.

Strata mocy w siatce osłonnej. Dla lamp końcowych m.cz. podawane są dwie wartości graniczne mocy strat w siatce osłonnej:

  • wartość graniczna mocy przy napięciu wejściowym równym zero, Ps2 (Uwe=0),
  • wartość graniczna (pomiarowa) mocy przy pełnym wysterowaniu (aż do początku płynięcia prądu siatki) napięciem sinusoidalnym, Ps2 (Uwe = max).

Jeżeli obydwie wartości nie są przekroczone, to lampa przy normalnym wysterowaniu (mowa, muzyka) nie będzie przeciążona. Przy długotrwałym wysterowaniu sinu­soidalnym należy, jeżeli nie jest podane inaczej, zmniejszyć napięcie sterujące do 75% pełnego wysterowania.
Aby uniknąć przeciążenia siatki osłonnej należy dokładnie dopasować obwód ano­dowy, nie wolno np. odłączać głośnika bez zastąpienia go opornością równoważną. Napięcie na anodzie i siatce osłonnej. Napięcie anodowe i napięcie siatki osłonnej podawane są również dwukrotnie Ua0max lub Us20max (napięcie pracy) oraz Uamax i Us2 max (napięcie w stanie zimnym). Napięcie Ua0max Us20 max można przekroczyć tylko w następujących przypadkach:

  • napięcia te mogą osiągnąć wartość napięć w stanie zimnym, jeżeli lampa nie jest żarzona lub podczas włączania lampy,
  • napięcia stałe na elektrodach lamp regulacyjnych nie mogą przekraczać więcej niż o 20% wartości Ua, Us2 itd., jeżeli prądy zbliżają się do wartości zerowej,
  • w przypadku gdy na napięcie stałe nakładają się napięcia zmienne, to wartość szczy­towa tych napięć może osiągnąć wartość w stanie zimnym, jeżeli równocześnie war­tości prądów tych elektrod zbliżają się do zera.

Opór między siatką sterującą a katodą. Jeżeli nie jest podane inaczej, to maksy­malna wartość oporu między siatką sterującą a katodą dotyczy pracy w układzie auto­matycznej polaryzacji (z opornikiem katodowym). Jeżeli lampa pracuje w układzie ze stałym napięciem polaryzacji, a nie jest podana wartość maksymalna oporu między siatką a katodą, to opornik upływowy nie może mieć większej wartości niż połowa war­tości przy polaryzacji automatycznej. Przy polaryzacji “półautomatycznej” (napięcie polaryzacji otrzymuje się z opornika we wspólnym przewodzie minusowym, przez który płyną prądy katodowe wszystkich lamp) wartość oporu upływowego znajduje się między podanymi dwoma wartościami, a jej wartość graniczną można określić z zależności:

Rs’1 = 1/2 * [ Rs1 + (( Ia+Is2 ) / ( Icał )) * Rs1 ]

gdzie:
Rs1 – to wartość graniczna przy polaryzacji automatycznej,
Ia, Is2 – to prądy danej lampy,
Icał – całkowity prąd wszystkich lamp w przewodzie minusowym.

Jeżeli Rk = O (tzn. polaryzacja siatki uzyskiwana jest tylko za pomocą opornika w obwodzie siatki), to wartość oporu w obwodzie siatki może wynosić maksimum 22 meg. Tylko w tym przypadku zaleca się wybieranie wartości w pobliżu górnej granicy, gdyż przy wyborze mniejszej wartości wystąpi silne tłumienie poprzedniego stopnia przez dodatni prąd siatki. Opór między siatką zerową a katodą. Jeżeli nie jest podana żadna wartość graniczna, to opór między siatką zerową a katodą nie może przekraczać wartości 1k. Opór między włóknem żarzenia a katodą. Przy stosowaniu dużych wartości oporu mogą wystąpić niekorzystne zjawiska przy wymianie lamp lub z powodu starzenia opornika. Z tego względu przyjęto wartość 20k, jako wartość graniczną, chyba że poszczególne układy wymagają innej wartości (np. odwracacze fazy), wtedy jest ona podawana. Przydźwięk i mikrofonowanie nie są brane pod uwagę przy ustalaniu tej wartości. Opór ochronny w lampach prostowniczych. W celu uniknięcia krótkotrwałych przebić między katodą a anodą, a więc i dużych prądów, w obwodzie anodowym lampy powinien się znajdować opór ochronny Rt. W danych katalogowych podawana jest wartość minimalna tego oporu. Jeżeli lampa jest zasilana przez transformator, to najczęściej opór dla prądu stałego wtórnego uzwojenia transformatora spełnia całkowicie lub częściowo zadanie oporności ochronnej. Wtedy

Rt = Rw + ( n^2 ) * Rp + R1

gdzie:
Rt to opór ochronny dla każdej anody,
Rw to opór dla prądu stałego uzwojenia anodowego,
n to przekładnia transformatora,
Rp to opór dla prądu stałego uzwojenia pierwotnego,
R1 to opór dodatkowy w uzwojeniu anodowym.

Obciążalność opornika ochronnego powinna być ze względu na kształt krzywej prądu trzykrotnie większa, niż wynikałoby to ze względu na obciążenie średnią war­tością prądu stałego. Pojemności. Podane wartości pojemności odnoszą się do lampy w stanie zimnym bez ekranu zewnętrznego (jeżeli nie podano inaczej). Jeżeli podane są wartości pojemności dla lampy z ekranem zewnętrznym, to ekran ten ma wymiary podane w katalogu.
Montaż. Jeżeli nie podano inaczej, lampy odbiorcze mogą być montowane w do­wolnym położeniu. Ponieważ lampy miniaturowe 7 i 9 kołkowe mają kołki wykonane ze stosunkowo giętkiego materiału (nikiel), dlatego zachodzi czasem konieczność prostowania kołków przed wstawieniem lampy w podstawkę. Lutowanie przewodów do podstawek, w których styki są luźno osadzone, należy przeprowadzać przy użyciu cokołu wzorcowego tak, aby styki pozostały we właściwym położeniu. Przewody łączące podstawkę z elementami obwodu powinny być jak naj­bardziej giętkie. Przewody sztywne prowadzą do powstawania naprężeń oraz powodują odpryski szkła przy kołkach lampy. Lampy bez cokołu nie wymagają podstawki i ich bańka może być mocowana bez­pośrednio. Podczas lutowania wyprowadzeń w takich lampach należy dbać, aby w żad­nym punkcie lampy temperatura nie przekroczyła wartości dopuszczalnej. Kołki oznaczone na schemacie cokołu krzyżykiem nie mogą być łączone z żadnymi przewodami. Nie należy również łączyć z przewodami układu kołków nie połączonych z elektrodami wewnątrz lampy. Przewodów nie wolno również lutować bezpośrednio do kołków lampy oraz do kołpaka. Przy lampach bez cokołowych należy dbać, aby punkt lutowany był odległy co najmniej 5 mm, a zgięcia przewodów co najmniej 1,5 mm od bańki. Należy zapewnić dobre odprowadzanie ciepła w przewodzie od strony bańki podczas lutowania (płaskoszczypy). Na pracę lampy może wpływać zewnętrzne pole magnetyczne lub elektryczne, dlatego należy ją umieszczać tak (lub ekranować), aby wpływ pól zewnętrznych był minimalny. Temperatura bańki i chłodzenie. Za temperaturę bańki przyjmuje się temperaturę najcieplejszego punktu na bańce. Ogólna temperatura średnia (obliczeniowa) nie może być wyższa o więcej niż 300C od temperatury, jaką osiągnie lampa na wolnym powietrzu przy maksymalnym obcią­żeniu i przy temperaturze otoczenia 20 stopni C. W praktyce dopuszcza się wzrost temperatury otoczenia dwukrotnie po 30 stopniach C tzn. do 80 stopni C. Jeżeli jakaś lampa podczas maksymalnego obciążenia mocno się rozgrzewa, to za wartość graniczną należy przyjąć temperaturę 2500C. Projektowanie urządzenia powinno zapewnić takie warunki eksploatacji, aby maksymalnie dopuszczalna temperatura bańki nie została przekroczona. Ponieważ około 50% ciepła jest odprowadzane za pomocą promieniowania, urządzenia powinny być tak projektowane, aby zapewniały możliwość oddawania ciepła do chłodniejszego otoczenia, jeżeli ekrany lub inne elementy w otoczeniu lampy będą miały temperaturę równą temperaturze bańki, odprowadzanie ciepła będzie utrudnione. Z tego względu należy ekrany czernić oraz zaopatrzyć w otwory. Jeżeli lampa przeznaczona do pracy na wolnym powietrzu jest używana w urządzeniu, w którym nie można zapewnić właściwych warunków chłodzenia, to należy albo zmniejszyć moc strat lampy, albo wprowadzić dodatkową cyrkulację powietrza. Szczególnie dobre warunki chłodzenia należy zapewnić lampom pracującym pod wysokim napięciem, a to ze względu na możliwość jonizacji oraz przebić. Mikrofonowanie lamp we wzmacniaczach m.cz. Jeżeli dla danej lampy nie będą przekroczone wartości napięcia wejściowego dla określonej mocy wyjściowej lampy końcowej, to nie trzeba stosować żadnych środków przeciwko mikrofonowaniu lampy. W lampach odbiorczych dopuszczalne wzmocnienie odnosi się do mocy wyjściowej 50 mW, w lampach przeznaczonych przede wszystkim dla wzmacniaczy mocy do maksy­malnej mocy wyjściowej. Przyjmuje się przy tym, że bezpośrednio przy wzmacniaczu znajduje się głośnik obciążający, o mocy co najmniej 5 W. Najczęstszą przyczyną mikrofonowania lamp jest:

  • Sprzężenie akustyczne głośnika z lampą. Wpływają tutaj: sprawność głośnika, którą dla podanych wartości przyjęto za równą 5% (jeżeli sprawność jest większa i wynosi p%, to wzmocnienie należy zmniejszyć o pierwiastek z ( 5/p ) ), odległość między lampą a głośnikiem, kierunek emitowanej energii akustycznej i charakterystyka częstotliwościowa toru.
  • Mechaniczne sprzężenie przez obudowę i chassis między głośnikiem a lampą. Ważne znaczenie ma tutaj usytuowanie lampy na chassis.
  • Drgania i wstrząsy pochodzące od silnika lub z przekaźnika.

W celu ilościowego określenia przyczyn mikrofonowania zaleca się pomiar maksymalnych przyspieszeń, występujących w danym zakresie częstotliwości. Dla aparatów radiowych i telewizyjnych stałych, przyspieszenia mechaniczne lamp przy pozornej mocy wyjściowej wynoszącej 50 mW i sprawności 5% mogą wynosić max. 0,25 g (średnio 008 g). Dla urządzeń przenośnych wartość ta wynosi 0,5 g (średnio 0,15 g). Skłonność lampy do mikrofonowania bada się na lampie załączonej jako wzmacniacz oporowy. Na lampę oddziałuje się przy tym mechanicznie lub akustycznie. Przydźwięk lamp wzmacniających m.cz. Dla wzmacniaczy m.cz. podawana jest wartość minimalna napięcia wejściowego dla pewnej określonej wartości mocy wyjściowej. Zgodnie z przepisami CCIR zmierzona odległość między sygnałem a przydźwiękiem powinna wynosić najmniej 60 dB ( > 1000) przy uwzględnieniu następujących warunków:

  • Opór między siatką sterującą a katodą Zs1 <= 0,5 meg. przy f= 50 Hz;
  • W lampach o żarzeniu równoległym napięcie żarzenia powinno być symetryczne w stosunku do katody (uziemiony punkt środkowy);
  • Przy szeregowym żarzeniu lamp podana wartość napięcia przydźwięku między katodą a włóknem żarzenia nie może być przekroczona. Podana wartość odnosi się zawsze do końca żarzenia o niższym potencjale. Jeżeli wartość napięcia przydźwięku nie jest podana, to lampa ta powinna zająć miejsce o najniższym potencjale w obwo­dzie żarzenia.
  • Przy określeniu wartości minimalnej napięcia wejściowego między katodę a środek uzwojenia żarzenia nie wprowadza się żadnej oporności. W stosowanych w praktyce układach wystarczy opornik katodowy zablokować kondensatorem o pojemności 100 uF.
  • Napięcie przydźwięku odnosi się do prądu technicznego, w którym harmoniczna f= 500 Hz nie przekracza 3%.

Modulacja skrośna i modulacja przydźwiękiem (wtórna). Współczynnik modulacji skrośnej Kskr równa się stosunkowi głębokości modulacji skrośnej do głębokości modulacji sygnału pożądanego na wyjściu lampy przy jednoczesnym istnieniu na wejściu sygnału zakłócającego i sygnału użytecznego o jednakowej głębokości modulacji w okre­ślonych warunkach pracy. Dla lamp wzmacniających wielkiej i pośredniej częstotliwości podane są charakte­rystyki maksymalnie dopuszczalnego napięcia wejściowego zakłócającego jako funkcji nachylenia dla współczynnika modulacji skrośnej kskr = 1%. Modulacja przydźwiękiem (wtórna) przedstawia stopień modulacji sygnału uży­tecznego na wyjściu przez napięcie przydźwięku dostające się na wejście lampy. Dla lamp wzmacniających w. cz. i p. cz. podane są również charakterystyki przed­stawiające zależności maksymalnie dopuszczalnego napięcia przydźwięku jako funkcji nachylenia, przy współczynniku modulacji przydźwiękiem mp = 1%.

LAMPY O ZWIĘKSZONEJ NIEZAWODNOŚCI I DŁUGOŻYCIOWOŚCI (lampy specjalne, SQ)

W ostatnich latach pojawiły się odmiany znanych typów lamp charakteryzujące się dużą niezawodnością i długo życiowością. Osiągnięto to dzięki specjalnej technologii oraz różnorodnym zmianom konstrukcyjnym. W celu zwiększenia odporności na wpływy mechaniczne w tych lampach zastosowano podwójne mostki mikowe, służące do umocowania wsporników. Zastosowano dodatkowe umocowanie katody oraz innych elektrod, oraz odporne na wstrząsy pochłaniacze gazów nie rozsypujące się podczas wstrząsów. Te odmiany lamp są produkowane w specjalnych działach produkcyjnych, o szczególnie dobrych warunkach próżniowych, produkcją zaś kierują roboty. Lampy specjalne są poddawane znacznie ostrzejszym badaniom, prowadzi się ściślejszą kontrolę na wszystkich etapach produkcyjnych. W wyniku takich przedsię­wzięć lampy te mogą pracować w znacznie gorszych warunkach. Gwarantowany czas pracy wynosi dla nich ponad 10 tys. godzin.
Lampy tej serii charakteryzują się specjalnymi własnościami, dla oznaczenia których przyjęto nomenklaturę stosowaną przez firmę “Telefunken” i “Siemens”, a mia­nowicie:
LL oznacza lampę “długo życiową”. Dla lamp oznaczonych tym symbolem gwa­rantowany przez wytwórnię czas pracy wynosi średnio dla 100 lamp 10 000 go­dzin pod warunkiem, że napięcie żarzenia nie przekroczy wartości katalogowej więcej niż o (+) 5%. Z oznacza “niezawodność” lampy. Niezawodność R określa prawdopodobieństwo z jakim dana lampa zapewnia niezawodność pracy w danym urządzeniu w określonym czasie. Niezawodność R oraz prawdopodobieństwo “wypadnięcia z pracy lampy p są związane następującą zależnością:
R = l p. Współczynnik p (podawany w promilach) określa liczbę lamp, które w ciągu 1000 godzin “wypadają” z pracy. (Na przykład p = 1 promil oznacza, że z 1000 lamp po 1000 godzinach pracy odpada tylko jedna lampa). W lampach niezawodnych p wynosi 1,5 promila. To oznacza wąskie granice tolerancji parametrów elektrycznych, uzyskane dzięki bardzo dokładnej budowie wewnętrznej lampy oraz dzięki małym odległościom między siatką sterującą a katodą (siatki napinane). Sto oznacza odporność na wstrząsy, wibracje oraz mikrofonowanie. Spk oznacza katodę o specjalnej konstrukcji, w której zwłaszcza przy zablokowaniu lampy, nie powstaje warstwa pośrednia, działająca jak oporność w obwodzie katody i wywołująca sprzężenie zwrotne zwłaszcza na małych częstotliwościach. Powyższy opis jest jedynie namiastką informacji potrzebnych przy budowaniu urządzeń lampowych. Nawiasem mówiąc o tranzystorach jest tego z 5 razy tyle, no ale mało kto się tym interesuje. Tekst ten nie wyczerpuje tego zagadnienia, tak więc będę w miarę możliwości uzupełniał go nowymi materiałami w najbliższym czasie.

Opracował Balcer.
Na podstawie:
Katalogu Lamp Elektronowych, Niemcewicza.
Elektora Elektronika.

1,458 total views, 2 views today

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA
Change the CAPTCHA codeSpeak the CAPTCHA code