6SN7

6SN7

Sovětská dvojitá trioda 6N8S je jednou z mnoha zahraničních obdob americké 6SN7. Je dobře viditelná skleněná hřebenová noha nesoucí konstrukční armaturu lampy.
Duální nízkofrekvenční trioda
Prototyp 6C5 → 6J5 → 6F8G [1]
Vývojář RCA [1]
Začátek uvolňování 1939 [1]
podstavec osmičková 8BD
Topné napětí 6,3 V
Proud vlákna 0,6 A
Jmenovitý režim zesilovače ve třídě A1 [2]
Anodové napětí 250 V
Řídit síťové napětí -8V
Anodový proud 9 mA
Získat dvacet
Sklon 2,6 mA/V
Vnitřní odpor 7,7 kOhm
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

6SN7  - řada [3] elektronek  - dvojité nízkofrekvenční triody nepřímého ohřevu s průměrným napěťovým zesílením, - vyráběné od roku 1939. Četné možnosti pro základní lampu 6SN7GT (12SN7GT, 5692, 6H8C, 7N7, CV1988 a další) a její jediný protějšek 6JGT se liší v parametrech maximálních přípustných režimů, napětí vlákna, tvaru žárovky a typu patice, ale všechny mají stejnou vnitřní strukturu a téměř stejné elektrické parametry [3] . Nelineární zkreslení a šíření faktoru nelineárního zkreslení 6SN7 je výrazně menší než u poválečných miniaturních lamp [3] [4] .

Díky úspěšné kombinaci vlastností byl 6SN7 široce používán nejprve ve vojenské a poté v civilní radioelektronice. Rezervy zabudované do konstrukce lampy umožnily na jejím základě vyrábět specializované možnosti pro provoz v nízkonapěťových (26 V) a vysokonapěťových (do 450 V) obvodech, lampy s dvojnásobným ztrátovým výkonem na anodě a lampy obzvláště vysoké spolehlivosti pro americký systém protivzdušné obrany . Dobré impulsní odezvy, spolehlivost a nízká spotřeba energie se ukázaly být žádané konstruktéry elektronických počítačů a nízká úroveň nelineárního zkreslení - konstruktéry televizorů a kvalitních zvukových zařízení.

Vývoj

V polovině 20. let začal americký průmysl vyrábět první sériové lampy s nepřímo žhavenými oxidovými katodami [5] . Novinka umožnila opustit nepohodlné žhavicí baterie a napájet katodové ohřívače střídavým proudem průmyslové frekvence (u žárovek s přímým vláknem používaných v detektorech a předzesilovacích stupních vedlo toto řešení k nepřijatelně vysokému šumu) [5] . Průmyslový standard pro nepřímo žhavenou triodu (pětipinová báze UY, napětí vlákna 2,5 V ) byl stanoven v roce 1927 a modelem se stala řada RCA 227,  předchůdce všech přijímacích-zesilovacích triod s průměrným napěťovým zesílením. generace lamp [5] .

Vývojem řady 227 a její zjednodušené verze 27 byly triody hromadné řady 37, 56, 67 a 76 vydané v letech 1927-1932 [1] . V sérii 56 (1931) bylo v praxi nepohodlné napětí vlákna stále používáno 2,5 V a v sérii 67 (1931), 37 a 76 (1932) byla aplikována nová norma - napájecí zdroj vlákna 6,3 V , což umožnilo připojit žhavení k tehdejším autobateriím ) [1] . Brzy se stala minulostí i pětičepová základna: s počátkem sériové výroby pentod byla nahrazena osmičepovou základnou [1] . První osmičková, dosud jednoduchá, trioda 6C5 (RCA, 1935) byla vlastně pentoda 6J7 v triodovém zařazení a o rok později uvedl Tungsram na trh první skutečnou triodu v osmičkovém provedení - 6C5G (přípona G označovala skleněnou verzi, v r. na rozdíl od celokovových 6C5) a 6J7) [1] . Lampy těchto raných sérií nenašly široké uplatnění; první skutečně hmotnostní osmičkovou triodou byla 6J5 (RCA, 1937) [1] . Všechny tyto lampy se vyznačovaly průměrným zesílením (μ=20…35) a byly navrženy pro práci v detektorech , nízkofrekvenčních předzesilovacích stupních a pulzních obvodech [1] . Uvolňování triod s vysokým ziskem (μ≈100) ještě nezačalo, ale paralelně s rodinou potomků 227 byla vyvinuta třída dvojitých triod pro koncové stupně push-pull ULF [1] . Tato větev evoluce triody začala v roce 1933 vydáním řady 19, svého vrcholu dosáhla v roce 1936 vydáním 6N7 [6] (která měla jinou konstrukci než 6SN7 a zcela jiný účel [7] ) a zanikla vyšel krátce po druhé světové válce [1] .

Bezprostřední předchůdci 6SN7, 6F8G a 6C8G dvojité osmičkové triody, byly vydány RCA na konci roku 1937 [1] . Mřížka jedné z triod těchto svítilen byla z neznámých důvodů připojena nikoli k patici, ale k hornímu uzávěru válce [1] . Možná se konstruktéři snažili omezit nežádoucí parazitní vazbu vstupního obvodu na vláknový obvod; v praxi se toto řešení ukázalo jako zbytečné. Lampy se osvědčily v pulzní technologii (zejména 6C8G byl použit v počítači Atanasov-Berry ), ale nestaly se masově vyráběnými [1] . O dva roky později, na konci roku 1939, RCA vydala zjednodušenou verzi 6F8G v jednoduché skleněné láhvi [1] . Novinka dostala označení 6SN7GT (přípona GT označovala skleněný válec kompaktního válcového, na rozdíl od velkého G tvaru) [8] . V následujícím roce 1940 vydala Sylvania  , hlavní konkurent RCA, přesnou kopii 6SN7 v místní verzi - 7N7 [ 9] . První číslice 7 v označení této lampy je historická kuriozita, marketingový tah výrobce; ve skutečnosti byl 7N7 dimenzován na standardní napětí vlákna 6,3 V [10] .

Distribuce

7N7 nebyl úspěšný, ale 6SN7GT, s ním elektricky shodný, úspěšně splnil požadavky vojenských zákazníků a během druhé světové války se vyráběl v obrovských, na dobu míru nebývalých objemech [1] . Hlavní „vojenskou specialitou“ 6SN7 nebylo zesilování signálu, ale vytváření proudových impulsů v radarových stanicích [11] . Lampy dodávané americké armádě v letech 1941-1942 byly označeny označením VT-231 a dodávky námořnictvu  - 6SN-7GT; od počátku roku 1943 byla zrušena armádní nomenklatura a veškeré dodávky základny 6SN7 ozbrojeným silám nesly označení 6SN7-GT [12] . Letecké varianty s vláknovým výkonem 12 a 26 V byly označeny 12SN7GT a 25SN7GT [9] (kromě toho měla rodina také výbojky se vzácným napětím vlákna 8,4 V [13] ). Po nich následovaly nízkonapěťové letecké lampy, určené k napájení anody palubním napětím 26 V. V roce 1942 uvedl Tung-Sol na trh nízkonapěťové výbojky speciální konstrukce 6AH7GT a 12AH7GT [9] a od roku 1946 RCA vyrábí výbojky 12SX7GT [9]  - sériové 12SN7GT, vybrané podle kritéria největší strmost charakteristiky anoda-mřížka při nízkém anodovém napětí [14] .

Paralelně probíhal opačný proces – přetaktování základny 6SN7, aby pracovala s vyššími napětími, proudy a výkony. Do roku 1948 konstruktéři zvýšili přípustné anodové napětí z 250 na 450 V , katodový proud na puls až na 300 mA a přípustný anodový výkon z 2,5 na 5 W na triodu (volby 6SN7GTA a 6SN7GTB) [1] . Ve stejném roce 1948 vydala společnost General Electric „červenou řadu“ ( anglicky  Special Red ) 5692 navrženou RCA – jedinou variantu 6SN7 s obzvláště vysokou spolehlivostí v historii [9] . Samotný název 6SN7 (bez přípon) nebyl nikdy použit pro označení sériových lamp: v americké nomenklatuře by taková kombinace označovala kovovou lampu a všechny lampy rodiny 6SN7 se vyráběly pouze ve skleněných cylindrech [8] [11] .

Po USA byly „vojenské“ 6SN7 vydány ve Velké Británii pod označením CV181 a CV1988; navíc B65 ( Marconi-Osram Valve ) a ECC30…ECC35 ( Mullard ) [9] vyvinuté samotnými Brity byly velmi blízké 6SN7 . Varianta 6SN7GT, vyráběná v SSSR , dostala nejprve označení 6H8 [15] a 6H8M a po roce 1950  - 6H8S [16] ; pod stejným označením, 6H8S, byla lampa vyrobena v Číně [9] . Kopie a klony 6SN7 byly vyrobeny v Austrálii , Německu , Indii , Itálii , Nizozemsku , Francii , Švédsku , Japonsku a východní Evropě [9] . Není možné sestavit vyčerpávající seznam všech poválečných výrobců a všech konstrukčních možností: jeden čas o ně historiky a sběratele nijak zvlášť nezajímal a informace o nich pak byly nenávratně ztraceny [17] .

Aplikace

6SN7 byl široce používán v raných počítačích. V prvním programovatelném počítači ENIAC (1943-1945) tvořily 6SN7GT asi polovinu ze 17 468 lamp [18] [19] . Základní paměťová buňka ENIAC byla klopný obvod na jednom 6SN7; bylo použito deset 6SN7 a osmnáct dalších lamp na každé desetinné místo registru akumulátoru [19] . Pro zlepšení spolehlivosti byly výbojky napájeny vláknovým napětím sníženým na 5 V [18] , nicméně chybné rozhodnutí vystačit pouze se šesti vláknovými transformátory pro každý registr baterie zhatilo veškeré úsilí konstruktérů [19] . Obyčejné lampy „civilní“ řady, pracující s různými katodovými potenciály, ale připojené ke společné vláknové sběrnici, vykazovaly neúměrně vysoké napětí mezi ohřívačem a katodou a předčasně selhávaly [19] .

První britský počítač SSEM (1947-1948) byl postaven na pentodech EF50 a v APEXC (1947-1948) ve výstavbě ve stejných letech byli britští konstruktéři nuceni použít VR102, funkční analog 6SN7 [20 ] . Mřížka jedné z triod VR102 byla vyvedena na horní kryt, což ve srovnání s 6SN7 extrémně znesnadnilo instalaci [20] . Australský CSIRAC používal obvyklou levnou 6SN7 [21] a americké velitelské centrum protivzdušné obrany AN / FSQ-7 z IBM používalo  lampy „červené série“ 5692 [22] . V SSSR sloužily 6N8M a 6N8S v prvních počítačích MESM [23] (1949-1950) a M-1 [24] (1950-1951) a ve strojích rodin Ural [25] , Strela a BESM , které následovaly je [26] . Podle některých zpráv byla životnost sovětských lamp ve výpočetní technice 8-9 tisíc hodin [23] , podle jiných 15 tisíc hodin a doba mezi poruchami nezávisela ani tak na provozním režimu lampy, ale na nepružnost stanovených kritérií expirace [26] .

V poválečném civilním průmyslu se 6SN7 používal v zařízeních vyžadujících linearitu zesílení - v generátorech a zesilovačích vertikálního skenování televizorů a v předterminálních kaskádách vysoce kvalitních rádiových přijímačů a ULF [9] . Například v klasickém Williamsonově zesilovači 6SN7 nebo jeho britských funkčních protějšcích L63 a B65 byly použity tři ze čtyř stupňů (vstupní, fázově- reflexní a preterminální stupně) [27] [28] . Lampa se hojně používala v nekvalitních ULF vysílacích reproduktorech a v kytarových zesilovačích byla naopak vzácná [22] . Z výrobců kytarových a koncertních zesilovačů pouze Gibson , Hammond a Leslie [22] systematicky používali 6SN7 .

Kolem roku 1956 se přestalo používat 6SN7 v sériových zařízeních: nová generace miniaturních lamp nahradila osmičkové lampy [22] . V 70. letech přešli výrobci domácích spotřebičů na tranzistory; jedinou tržní mezerou, kde elektronky nikdy neztratily své pozice, byly kytarové zesilovače - právě v nich však vysoká linearita 6SN7 nebyla výhodou, ale nevýhodou. Koncem 20. století celosvětová poptávka po 6SN7 nepřesáhla 10 tisíc lamp ročně – příliš málo na pokrytí nákladů na plnohodnotnou velkovýrobu [4] (pro srovnání poptávka po „kytarové “ lampa 12AX7 v roce 2000 přesáhla jeden milion kusů [29] ). Poslední taková výroba - Kaluga "Voskhod"  - zastavila výrobu lamp v 90. letech [4] . V 21. století se v Číně vyrábí 6SN7 a varianta CV181 ve velkorozměrovém válci v malé sérii firmou Shuguang (bývalá 770. továrna na radiostanice) [30] .

Elektrické charakteristiky

Srovnávací tabulka poskytuje referenční data pro pět typických vzorků rodiny: základní 6SN7GT, jeho sovětský protějšek 6N8S, britský vojenský CV1988, nízkonapěťový 12SX7-GT a vylepšený 6SN7GTB.

Navzdory rozmanitosti možností jsou všechny 6SN7 vyráběné v západních zemích ve 40., 50. a 60. letech 20. století z hlediska elektrických parametrů extrémně blízko sebe [4] . Maximální povolené proudy, napětí a výkony jsou různé, subjektivně lze zvuk různých lamp vnímat odlišně, ale ve jmenovitém režimu nízkofrekvenčního zesilovače jsou charakteristiky všech možností totožné [3] [4] . Objektivně měřitelný (a v referenčních listech nikdy nepublikovaný) ukazatel - koeficient druhé harmonické - zapadá do velmi úzkého intervalu [4] . 6SN7 vyráběné v 90. letech se vyznačují systematicky vyšším zkreslením a miniaturní lampy poválečné generace - jak vyšším zkreslením, tak větším rozptylem parametrů [3] [4] .

Nelineární zkreslení

Ve složení nelineárních zkreslení jednočlenného triodového zesilovače absolutně dominuje druhá harmonická . V kaskádách na lampách řady 6SN7 je úroveň třetí a čtvrté harmonické 30 ... 40 dB nebo 30 ... 100krát méně než úroveň druhé harmonické, pátá harmonická je zanedbatelná a šestá a vyšší harmonické nelze spolehlivě měřit [36] . Podle Jonese je při signálu RMS +28 dBu ( 19,5 V ) na anodě vážený průměr THD CCIR/ARM u řady žárovek 6SN7 od -50 dB (0,32 %) pro běžné žárovky v průhledných cylindrech až do -58 dB (0,13 %) pro vojenské CV1988 v černěných (karbonizovaných) válcích [37] . Protože THD jednopólového stupně je přímo úměrné úrovni signálu na anodě, lze hodnoty THD pro nižší výstupní napětí vypočítat jednoduchým dělením. Při napětí signálu na anodě 1 V je THD asi 20krát nebo 26 dB menší než THD naměřené při 20 V atd. [38] :

Tyto hodnoty, naměřené ve vysoce lineárním mu-sledovači s anodovým proudem 7,5 mA a efektivním zatížením anody 800 kΩ , se blíží hranici teoreticky dosažitelné v jednopólovém zesilovači [39] . Diferenciální kaskáda na pečlivě vybraných triodách předčí mu-sledovač v úrovni druhé harmonické, ale ztrácí v úrovni třetí [40] . V konvenční kaskádě je SOI výrazně vyšší u odporů. Například při optimálním proudu 8 mA z hlediska zkreslení a zatěžovacím odporu 22 kΩ je úroveň druhé harmonické takové kaskády o 17 dB nebo sedmkrát horší než u mu-sledovače [ 40] .

Všechny miniaturní elektronky měřené Jonesem měly nejhorší THD, s vyšší specifickou hmotností třetí harmonické, nejvíce patrnou sluchem [3] . Například miniaturní žárovka 12AU7 - funkční analog 6SN7 se stejnou nominální hodnotou μ = 20 - generovala 4,5krát více než druhá harmonická a 28krát více než třetí harmonická [37] . Eric Barbour, který provedl podobná měření, tento závěr obecně potvrzuje: 6SN7 je mnohem lineárnější než poválečné lampy [4] . „Paradox“ se vysvětluje skutečností, že miniaturní lampy 50. let, až na vzácné výjimky, nebyly vyvinuty pro zesilování zvuku, ale pro řešení úzkých problémů rozhlasového příjmu, televize, výpočetní techniky a průmyslové automatizace [41] . Konstruktéři těchto svítilen vyřešili problémy životnosti, spolehlivosti, levnější výroby, nikoli však snížení zkreslení [41] .

Jednotlivé triody 6J5GT ve skleněných válcích, včetně jejich sovětských kopií 6C2C z prvních let výroby, jsou totožné s 6SN7 a kovové triody 6J5 se liší 2-4krát větším zkreslením [42] . Všechny kovové lampy ztrácejí se svými skleněnými protějšky kvůli větší kontaminaci plyny, zvláště když je válec zahřátý na vysoké teploty [43] . V kovové nádobě je v podstatě nemožné vytvořit tak hluboký podtlak jako ve skleněné [43] .

Převaha lamp britské vojenské série nad civilními 6SN7 má také objektivní důvod. Hlavním, zásadním zdrojem zkreslení u triodového zesilovače je zvýšení vnitřního odporu a snížení strmosti anodové charakteristiky výbojky při poklesu anodového proudu [44] . Čím nižší je odpor zátěže, tím vyšší je zkreslení tohoto druhu a naopak: při vysokém odporu zátěže, řádově několik stovek kOhm, se „příspěvek“ tohoto faktoru snižuje [44] . Proměnlivost napěťového zesílení (μ) vystupuje do popředí díky nehomogenitám vinutí sítě [44] . Ve vojenských sériových lampách, vyráběných na novém vybavení podle přísných specifikací , byla minimalizována nerovnoměrnost vinutí, což vedlo k nejlepším hodnotám THD [45] . Konvenční civilní výbojky vyrobené v Británii mají stejné hodnoty THD jako výbojky vyrobené v USA, s mírně – ale systematicky – vyššími hodnotami μ [4] . Pravděpodobně je to právě malý rozdíl v hlasitosti zvuku, který vysvětluje názor o nadřazenosti všech „Britů“ nad „Američany“ [4] . Černění (karbonizace) skla grafitem snižuje sekundární emisi elektronů z vnitřního povrchu válce – tím se omezují poruchy elektrostatických polí uvnitř lampy , což také pomáhá snižovat zkreslení [46] . Ve 40. letech byly standardem černěné válce, ale výrobci je na počátku 50. let opustili, pravděpodobně ve snaze snížit náklady na sériovou výrobu [11] .

Jmenovité napětí vlákna a koeficient nelineárního zkreslení spolu nesouvisí: rozdíly mezi 6SN7GT a 12SN7GT a mezi 7N7 a 14N7 leží v rámci statistické chyby [13] . Při napájení vlákna střídavým proudem jsou však vhodnější výbojky s vyšším napětím a tím i nižším proudem vlákna z důvodu nižší úrovně rušení (pozadí sítě) [3] .

Poznámky

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Barbour, 1999 , s. čtyři.
  2. 1 2 Elektronické elektronky Tung-Sol Technické údaje. - Newark, New Jersey, USA, 1948. - S. 1584-1586.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 Jones, 2007 , str. 310.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Barbour, 1999 , str. osm.
  5. 1 2 3 Barbour, 1999 , str. 3.
  6. Sovětský analog - 6N7S
  7. Jones, 2007 , str. 284, 310.
  8. 1 2 Jones, 2007 , str. 752.
  9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Barbour, 1999 , str. 5.
  10. Jones, 2007 , str. 154.
  11. 1 2 3 Atwood, J. 6SN7GT – nejlepší duální trioda pro všeobecné použití? . effectrode.com. Získáno 24. prosince 2016. Archivováno z originálu 3. října 2016.
  12. 1 2 Revidovaný křížový index elektronek // Bureau of Ships Radio and Sound Bulletin. - 1943. - Ne. 9. - S. 13-18.
  13. 1 2 Jones, 2007 , str. 309.
  14. Jones, 2007 , str. 308.
  15. Gurfinkel, B. B. Přijímací-zesilovací lampy. - L  .: Gosenergoizdat, 1949. - S. 7, 97-100.
  16. Abramov, B. Přijímací-zesilovací lampy. - M  .: Gosenergoizdat, 1952. - S. 6.
  17. Barbour, E. Baby Blues Bottle: The 6V6 // Vacuum Tube Valley. - 1999. - č. 10. - S. 3-8.
  18. 1 2 Jayaswal, B., Patton, P. Design pro důvěryhodný software: Nástroje, techniky a metodika vývoje robustního softwaru. - Pearson, 2006. - Programování N-verze pro spolehlivost. — ISBN 9780132797351 .
  19. 1 2 3 4 Barbour, E. Computing with Tubes: The Savage Art. 2. Uvnitř ENIAC // Vacuum Tube Valley. - 1997. - č. 8. - S. 20-21.
  20. 1 2 Booth, AD Computers na University of London 1945-1962 // Historie výpočetní techniky ve dvacátém století. - Elsevier, 2014. - S. 557-558. — ISBN 9781483296685 .
  21. McCann, D. Poslední z prvních. CSIRAC: První počítač v Austrálii. - The University of Melbourne, 2000. - S. 7, 8, 45. - ISBN 9780734051684 .
  22. 1 2 3 4 Barbour, 1999 , str. 6.
  23. 1 2 Dashevsky L. N. Provoz malého elektronického počítacího stroje Akademie věd Ukrajinské SSR // Konference „Způsoby rozvoje sovětského matematického inženýrství a instrumentace“. Moskva, 12. – 17. března 1956. Abstrakty zpráv. — 1956.
  24. Brook, I. C aj. Historie vzniku první generace domácího počítače - M-1 . PJSC "INEUM im. JE. Potok." Datum přístupu: 29. prosince 2016. Archivováno z originálu 31. prosince 2016.
  25. Burakov, V.M. Zkušenosti s provozem digitálního počítače "Ural". - Sovětský rozhlas, 1962. - S. 34, 136.
  26. 1 2 Zimin V. A. Spolehlivost lamp v elektronickém počítači // Konference "Způsoby rozvoje sovětského matematického inženýrství a instrumentace". Moskva, 12. – 17. března 1956. Abstrakty zpráv. — 1956.
  27. Jones, 2007 , str. 545-547.
  28. Williamson, DTN Vysoce kvalitní zesilovač: Nová verze // Bezdrátový svět. - 1949. - Č. srpna. - S. 282-287.
  29. Barbour, E. 12AX7: Twin Triodes Forever // Vacuum Tube Valley. - 2000. - č. 14. - S. 4-8.
  30. Zařízení na výrobu vakuových trubic Shuguang . Užívej si hudbu. Datum přístupu: 30. prosince 2016. Archivováno z originálu 31. prosince 2016.
  31. Gurlev, S. A. Příručka elektronických zařízení. - Kyjev: Gostechizdat ukrajinské SSR, 1962. - S. 212-216.
  32. CV1988. Specifikace MOSA/CV1988 . Ministerstvo zásobování Spojeného království (1954). Získáno 26. prosince 2016. Archivováno z originálu 30. dubna 2016.
  33. 12SX7-GT Dvoutriodový zesilovač pro použití s ​​12článkovým akumulátorem. Předběžná data . — Harrison, New Jersey, USA: RCA, 1946.
  34. 1 2 3 6SN7-GTB - 6SN7-GTA - 12SN7-GTA // General Electric Tube Data Book . - 1954. - 6SN7GTB-6SN7-GTA 12SN7-GTA. - P. ET-T889 5.
  35. Přijímací trubice Brimar 12AU7 ECC82 . - Footrscray, Kent, Anglie: Standard Telephone and Cables Limited, 1952. - Zpráva o aplikaci č. VAD/513.4. — str. 8.
  36. Jones, 2007 , str. 307.
  37. 1 2 3 Jones, 2007 , str. 311.
  38. Jones, 2007 , str. 306.
  39. Jones, 2007 , str. 291, 306, 728.
  40. 1 2 Jones, 2007 , str. 291.
  41. 1 2 Jones, 2007 , str. 302-303.
  42. Jones, 2007 , str. 307-308, 728.
  43. 1 2 Muromtsev, V. V. Zesilovací zařízení a elektroakustika. - M  .: Goskinoizdat, 1951. - S. 143.
  44. 1 2 3 Jones, 2007 , str. 141.
  45. Jones, 2007 , str. 142.
  46. Jones, 2007 , str. 303.

Zdroje