Dynatron osilatör - Dynatron oscillator

Dynatron vakum tüpü sinyal üreteci , 1931. 1.8 ila 15 MHz aralığını kapsıyordu. Devre, kristal osilatörlerle karşılaştırılan frekans kararlılığı nedeniyle sinyal üreticilerinde kullanıldı.
Dynatron osilatör devresi aynı zamanda bu 1931 Crosley model 122 yedi tüplü radyo gibi erken vakum tüplü süperheterodin radyo alıcılarında yerel osilatör olarak kullanıldı .

Elektronik, dynatron osilatör tarafından 1918 yılında icat, Albert Hull de General Electric , bir kullanılmıyor vakum tüpü elektronik osilatör bir kullanan devre negatif direnç erken karakteristik tetrode olarak adlandırılan bir işlem olduğu vakum tüpleri, ikincil emisyon . İlk negatif dirençli vakum tüp osilatörüydü. Dynatron osilatör devresi, 1920'lerden 1940'lara kadar bilimsel ve test ekipmanlarının yanı sıra vakumlu tüplü radyo alıcılarındaki yerel osilatörler ve vuruş frekansı osilatörleri (BFO'lar) olarak sınırlı bir ölçüde kullanıldı, ancak 2.Dünya Savaşı sırasında kullanılmaz hale geldi. tüplerdeki ikincil emisyon değişkenliği.

Negatif iletkenliği osilatörler gibi transitron osilatör 1939 Cleto Brunetti'yle tarafından icat, negatif dayanır içindeki negatif direnç vakum tüpü osilatör devreleri olan transkondüktans (ikinci bir ızgara üzerinde voltaj artışa neden olduğu bir ızgara elektrodu içinden geçen akım düşme) bir pentot veya başka bir multigrid vakum tüpünde. Bunlar dynatron devresinin yerini aldı ve 1970'lerde vakumlu tüp elektronik ekipmanında kullanıldı.

Onlar nasıl çalışır

Çünkü Dynatron tüp, 1918 yılında Albert Hull tarafından icat üretmek dynatron salınımları ilk tüp, Az kullanımını gördük triyot ve tetrode 1926 yılında icat, ayrıca dynatron salınımları yeteneğine kanıtladı.

Dinatron ve transitron osilatörleri, salınım oluşturmak için geri besleme kullanmamaları , ancak negatif direnç kullanmaları bakımından birçok osilatör devresinden farklıdır . Bir ayarlı devre bir aşağıdakilerden oluşan (rezonans devresi), indüktör ve kapasitörün birbirine bağlı, benzer şekilde bir diyapazonun "zil", salınım akımların, elektrik enerjisi depolayabilir. Ayarlanmış bir devre sıfır elektrik direncine sahip olsaydı, salınımlar başladığında , sürekli bir sinüs dalgası üreten bir osilatör olarak işlev görürdü . Ancak, gerçek devrelerde bulunan kaçınılmaz direnç nedeniyle, harici bir güç kaynağı olmadan, salınan akımdaki enerji dirençte ısı olarak dağıtılır ve herhangi bir salınım sıfıra düşer.

Dynatron ve transitron devrelerinde, bir vakum tüpü, elektrotlarından birinin negatif diferansiyel dirence sahip olması için önyargılıdır . Bu, katoda göre elektrot üzerindeki voltaj arttığında, içinden geçen akımın azaldığı anlamına gelir. Elektrot ve katot arasına ayarlanmış bir devre bağlanır. Borunun negatif direnci, ayarlanmış devrenin pozitif direncini ortadan kaldırarak, aslında sıfır AC direncine sahip ayarlanmış bir devre yaratır. Ayarlı devrenin rezonans frekansında kendiliğinden sürekli bir sinüzoidal salınım gerilimi üretilir, açıldığında devrede elektriksel gürültü ile başlar.

Bu osilatörlerin bir avantajı, negatif direnç etkisinin büyük ölçüde frekanstan bağımsız olmasıydı, bu nedenle , ayarlanmış devrede uygun endüktans ve kapasitans değerleri kullanarak , birkaç hertz'den yaklaşık 20 MHz'e kadar geniş bir frekans aralığında çalışabilirlerdi. Diğer bir avantaj, Hartley veya Armstrong devreleri gibi osilatörlerin gerektirdiği musluklar veya "tickler" bobinleri olmadan basit bir tek LC ayarlı devre kullanmalarıdır .

Dynatron osilatör

Dynatron osilatör devresi

Dinatronda bir tetrode tüpü kullanılır. Bazı tetrotlarda, plaka (anot), katottan elektronlar ona çarptığında plakadan çıkan elektronlar nedeniyle, ikincil emisyon olarak adlandırılan negatif diferansiyel dirence sahiptir . Bu , ekran ızgarası plakadan daha yüksek bir voltajda aşağıda açıklandığı gibi eğildiğinde plaka akımına karşı plaka voltaj eğrisinde (aşağıdaki grafik, gri bölge) aşağı doğru bir "bükülmeye" neden olur . Bu olumsuz direnç, çoğunlukla 1940'larda veya daha eski modellerde kullanılan eski tüplerin bir özelliğiydi. Çoğu modern tetrotta, parazitik salınımları önlemek için plakaya istenmeyen ikincil emisyonu büyük ölçüde azaltan bir kaplama verilir, bu nedenle bu tüpler plaka akım özelliklerinde neredeyse hiçbir negatif direnç "bükülmesine" sahip değildir ve dinatron osilatörlerinde kullanılamaz.

Dinatron salınımları oluşturabilen tek tüp tetrode değildi. Erken triotlar ayrıca ikincil emisyona ve dolayısıyla negatif dirence sahipti ve tetrode icat edilmeden önce, kontrol ızgarasını plakadan daha pozitif önyargılı olarak dinatron osilatörlerinde kullanıldı . Hull'un 1918'deki ilk dynatron osilatörü, kendi tasarımı olan (yukarıda gösterilen) özel bir "dynatron" vakum tüpü kullandı; ızgaranın, yüksek akımları taşıyacak kadar sağlam deliklerle delinmiş ağır bir plaka olduğu bir triyot. Bu tüp, standart triyot olarak çok az kullanıldı ve tetrodlar, dinatronlar olarak yeterince işlev görebilirdi. "Dynatron" terimi, vakum tüplerindeki tüm negatif direnç salınımlarına uygulanmaya başlandı; örneğin ayrık anotlu magnetronun "dynatron salınımı" ile çalıştığı söyleniyordu.

Dynatron devresinin bir avantajı, çok geniş bir frekans aralığında salınabilmesiydi; birkaç hertz ile 20 MHz arasında. Aynı zamanda, o zamanın diğer LC osilatörlerine kıyasla çok iyi bir frekans kararlılığına sahipti ve hatta kristal osilatörlerle karşılaştırıldı . Devre O kullanıldı böyle 1928 civarında UY222 ve UY224 olarak ucuz tetrode tüplerin gelişiyle sonra popüler oldu vuru frekansı osilatörleri kod alımı ve için (BFOs) yerel osilatör içinde süperheterodin yanı sıra laboratuvar içinde alıcıları sinyal jeneratörleri ve bilimsel araştırma. RCA'nın 1931 prototip televizyonu , CRT'nin saptırma bobinleri için dikey sapma (28 Hz) ve yatay sapma (2880 Hz) sinyallerini üretmek için dinatron osilatörleri olarak iki UY224 tüpü kullandı.

Ancak dynatronun bazı dezavantajları vardı. Plakadan ikincil emisyon akımının miktarının tüpten tüpe ve ayrıca çalışma ömrü boyunca tek bir tüp içinde tahmin edilemeyecek şekilde değiştiği bulundu; sonunda salınımı durdururdu. Boruyu değiştirirken, bir devrede salınacak birini bulmak için birkaçının denenmesi gerekebilir. Ek olarak, dinatron salınımları, tetrode'un ana uygulaması olan amplifikatörlerde bir istikrarsızlık kaynağı olduğundan, tüp üreticileri, ikincil emisyonu fiilen ortadan kaldıran plakaya bir grafit kaplama uygulamaya başladı . 1945'e gelindiğinde, dynatron devresinin kullanımı azalmaktaydı.

İkincil emisyon

1929'da ortaya çıkan RCA'nın UY224 tetrodunun plaka akımı I P ve ekran ızgara akımı I G2 ile plaka gerilimi V P eğrileri negatif direnç bölgesini (gri) göstermektedir .
 Ekran ızgarası potansiyeli V G2 = 75 V
 Kontrol ızgara potansiyeli V G2 = −1,5 V
Bu tüpte, ikincil emisyon, yalnızca negatif dirence (azalan bir eğim) neden olmakla kalmayıp plaka akımını tersine çevirecek kadar güçlüydü; plakadan, ona ulaşandan daha fazla elektron çıktı.
Tetrotlar için plaka akımı ( I b ) - plaka voltaj eğrileri:
Erken bir tetrode, 1929'dan kalma RCA 24-A, sol tarafta ikincil emisyon nedeniyle eğrilerde negatif "bükülme" direncini gösteriyor. 90 V'luk bir V C2 ekran geriliminde , yaklaşık V p  = 10 ila 60 V arasında negatif dirence sahiptir .
Modern bir tetrode, 6P25. Plaka üzerindeki bir kaplama nedeniyle, çok az ikincil emisyon vardır, bu nedenle eğrilerde neredeyse hiç negatif direnç bölgesi ("bükülme") yoktur, bu da bu tüpü dynatron işlemi için kullanılamaz hale getirir.

Bir elektron tüpünde, katot tarafından yayılan elektronlar plakaya çarptığında, diğer elektronları metal yüzeyinden dışarı atabilirler, bu etki ikincil emisyon olarak adlandırılır . Normal bir tetrode amplifikatörde bu istenmeyen bir etkidir ve plakanın yanındaki ekran ızgarası plakadan daha düşük bir potansiyele eğilimlidir, bu nedenle bu ikincil elektronlar itilir ve pozitif yükü nedeniyle plakaya geri döner.

Bununla birlikte, ekran ızgarası plakadan daha yüksek bir potansiyelde çalıştırılırsa, ikincil elektronlar ona çekilecek ve ekran ızgara beslemesi yoluyla toprağa dönecektir. Bu , plakadan uzaktaki elektron akımını temsil eder I G2 , bu da net plaka akımını I P katot akımının I C altına düşürür

Daha yüksek plaka voltajı, birincil elektronların plakaya daha fazla enerjiyle çarpmasına ve daha fazla ikincil elektron bırakmasına neden olur. Bu nedenle, birincil elektronların ikincil emisyona neden olmak için yeterli enerjiye sahip olduğu voltajdan başlayarak, V P  = 10V civarında, plaka voltajındaki bir artışın, ek elektrondan daha fazla elektronun plakayı terk etmesine neden olduğu bir çalışma bölgesi (gri) vardır . plakaya gelen elektronlar ve dolayısıyla plaka akımında net bir azalma.

Negatif direnç

Bu bölgede plaka voltajındaki bir artış plaka akımında bir azalmaya neden olduğundan, borunun diferansiyel çıkış direnci olan AC plaka direnci negatiftir:

Tünel diyot gibi diğer negatif diferansiyel direnç cihazlarında olduğu gibi , bu negatif direnç bir osilatör oluşturmak için kullanılabilir. Tetrodun plaka devresine paralel ayarlanmış bir devre bağlanır. Negatif plaka direncinin büyüklüğü , osilatöre bağlı herhangi bir yük dahil olmak üzere ayarlanmış devrenin paralel direncinden R daha azsa devre salınacaktır.

Salınım frekansı , ayarlanmış devrenin rezonans frekansına yakındır .

Tasarım (değiştir | kaynağı değiştir)

Grafiklerden görülebileceği gibi, dinatron işlemi için ekran ızgarasının plakadan önemli ölçüde daha yüksek bir voltajda önyargılı olması gerekiyordu; plaka voltajının en az iki katı. Plaka voltajı dalgalanması, eğrinin negatif direnç bölgesi, aşağı doğru "bükülme" ile sınırlıdır, bu nedenle, en büyük çıkış voltajı dalgalanmasını elde etmek için, tüp, negatif direnç bölgesinin merkezinde eğimli olmalıdır.

Eski tetrode tüplerinin negatif direnci 10kΩ - 20kΩ civarındaydı ve kontrol ızgarası sapmasını değiştirerek kontrol edilebilir . Negatif direncin büyüklüğü ise | r P | salınımı başlatmak için yeterince küçüktür , ayarlanmış devrenin pozitif direnci R'den biraz daha küçüktür , salınım frekansı çok kararlı olacaktır ve çıkış dalga biçimi neredeyse sinüzoidal olacaktır. Negatif direnç, pozitif dirençten önemli ölçüde daha küçük yapılırsa, voltaj dalgalanması eğrinin doğrusal olmayan kısmına uzanır ve sinüs dalgası çıkışının tepe noktaları düzleştirilir ("kırpılır").

Transitron osilatör

Transitron osilatör
Transitron osilatöründe ekran akımı ve voltajı. Ekran voltajı V C2 , bastırıcı ızgara voltajının pozitif dönmesine neden olacak kadar yükseldiğinde, elektronlar plakaya ulaşmak için baskılayıcı ızgaradan geçmeye başlar. Plaka akımı artar ve ekran akımı azalır, ekrana negatif direnç (gri bölge) verir .

1939'da Cledo Brunetti tarafından icat edilen transitron osilatörü (benzer bir etki 1926'da Balthasar van der Pol tarafından tetrodlarda gözlemlenmiş olmasına rağmen ve Edward Herold 1935'te benzer bir osilatör tanımlamıştır) bir pentot vakum tüpü kullanan negatif dirençli bir osilatör devresidir. burada, plaka yerine, elek ızgarası , baskılayıcı ızgaraya bağlanması nedeniyle negatif dirence sahiptir . Sağdaki devreye bakın. Transitronda, ekran ızgarası plaka voltajının üzerinde pozitif bir voltajda (pil B1) önyargılıyken , bastırıcı ızgara negatif olarak (pil B2) , katot voltajında ​​veya altında tutulur. Bu nedenle, tüm elektronlar negatif baskılayıcı ızgarayla yansıtılacak ve hiçbiri plakaya ulaşmayacaktır. Yansıyan elektronlar bunun yerine ekran ızgarasına çekilecektir, bu nedenle plaka akımı sıfır olurken ekran akımı yüksek olacaktır. Bununla birlikte, baskılayıcı ızgara voltajı artarsa, sıfıra (katot voltajı) yaklaştıkça elektronlar içinden geçmeye ve plakaya ulaşmaya başlayacak, böylece ekran ızgarasına yönlendirilen sayı ve dolayısıyla ekran akımı azalacaktır. Diğer ızgaralar önemli miktarda akım almadığından, katot akımı plaka ve ekran ızgarası arasında bölünür :

Akımın ekran ızgarası ve plaka arasındaki bölünmesi, baskılayıcı voltaj tarafından kontrol edilir. Bu ters ilişki, ekran ile bastırıcı ızgara arasındaki geçiş iletkenliğinin (ekran akımındaki değişimin I G2 bölü bastırıcı voltajındaki değişim Δ V G3 ) negatif olduğu söylenerek gösterilir.

Ekran şebeke voltajı değil, baskılayıcı şebeke voltajı ekran akımını kontrol ettiğinden, eğer baskılayıcı ve ekran ızgarası bir kapasitör ( C2 ) ile birbirine bağlanırsa, bu nedenle aralarında sabit bir potansiyel fark varsa, ekran şebeke voltajını arttırmak, baskılayıcıyı artıracaktır voltaj, ekran akımında düşüşe neden olur. Bu, ekran ızgarasının katoda göre negatif diferansiyel dirence sahip olduğu ve salınımlar oluşturmak için kullanılabileceği anlamına gelir .

Transitron devresinde, ekran ve baskılayıcı ızgaralar , salınım frekansında düşük bir empedansa sahip olan bir baypas kapasitörü ( C2 ) ile birleştirilir , bu nedenle sabit bir potansiyel farkına sahiptirler. Paralel ayarlanmış devre ( C1-L ), ekran ızgarası ve katot arasına bağlanır (pil B1 aracılığıyla ). Ekran ızgarasının negatif direnci, ayarlanmış devrenin pozitif direncini iptal ederek salınımlara neden olur. Dynatron osilatöründe olduğu gibi, kontrol ızgarası negatif direnci ayarlamak için kullanılabilir.

Transitron osilatörü ikincil emisyona bağlı olmadığından, dynatrondan çok daha güvenilirdi. Bununla birlikte, ekran ızgarası yüksek gücü idare edecek şekilde tasarlanmadığı için, osilatörün çıkış gücü sınırlıdır. Pentot yanında, hekzot ve pentagrid dönüştürücü tüp gibi çok sayıda ızgaraya sahip diğer tüpler, benzer negatif geçirgenlik osilatörlerini yapmak için kullanılmıştır. Bu devrede kullanılan pentot tüpleri, sadece -250 mikrosiemens civarında negatif bir transkondüktansa sahiptir ve -4000Ω negatif direnç verir. Pentagrid dönüştürücü gibi daha fazla ızgaraya sahip tüpler, daha yüksek geçirgenliğe sahip transitron osilatörleri yapmak için kullanılabilir, bu da daha küçük negatif dirençle sonuçlanır.

Referanslar