Lampy elektronowe – podstawowe układy i zastosowania

W artykule przedstawione są ogromnie ważne informacje wprowadzające, absolutnie niezbędne dla każdego, kto choć trochę interesuje się lampami elektronowymi. W przystępny sposób omówione są właściwości, charakterystyki oraz podstawowe parametry lamp, a konkretnie triod.

Tematyka lamp elektronowych jest bardzo szeroka. Trzeba zagłębiać się w nią stopniowo. Realizujemy to w szeregu artykułów. Niniejszy artykuł jest dopełnieniem praktycznego projektu: Pomiar parametrów lamp – szybko, łatwo i przyjemnie.

Poniżej znajdziesz kluczowe informacje dotyczące charakterystyk i doboru punktu pracy. Nie jest to wcale trudne, trzeba tylko zrozumieć podstawy.

Co to jest punkt pracy lampy?

Dla wielu początkujących coś takiego jak „dobór punktu pracy lampy” wydaje się zadaniem z pogranicza magii. A może nawet nie z pogranicza – niektórzy uważają, że to czysta czarna magia.

Tymczasem chodzi o kwestie, które można łatwo zrozumieć. Zrozumieć i bez żadnych obaw eksperymentować, aby sprawdzić, jak zmiany punktu pracy wpływają na dźwięk. Także i Ty możesz z powodzeniem dobierać punkty pracy lamp! Zajmiemy się tym już niedługo, ale na razie rozszyfrujmy nie dla wszystkich jasną definicję.

Otóż jeżeli realizujemy lampowy (przed)wzmacniacz i chcemy uzyskać „lampowy dźwięk”, to interesują nas właściwości dotyczące przebiegów zmiennych. Jednak wynikają one głównie z tego, jakie napięcia stałe występują na elektrodach lampy i jakie prądy stałe w niej płyną (a także z wielkości przetwarzanego sygnału zmiennego).

Najprościej biorąc: punkt pracy lampy to wartości stałych napięć i prądu, przy których pracuje lampa. „Właściwości dźwiękowe” wzmacniacza są wyznaczone głównie przez punkt pracy, czyli przez wartości napięć i prądów stałych.

Przede wszystkim trzeba zdemaskować całkowicie fałszywe wyobrażenie, iż każda lampa ma jakiś jeden „idealny punkt pracy, który trzeba znaleźć, by grała ona najlepiej”! Nie ma jednego jedynego, idealnego czy optymalnego punktu pracy. Określony wpływ lampy na przetwarzany sygnał i dźwięk w głośnikach można uzyskać w wielu punktach pracy.

Jak najbardziej warto wypróbować właściwości dźwiękowe lampy pracującej w różnych punktach pracy. I nie jest to wcale trudne.

Jednak mniej zaawansowanych określenie „dobór punktu pracy” mocno straszy, bowiem kojarzy się z katalogowymi charakterystykami lampy i narysowanymi na nich tajemniczymi dodatkowymi liniami i punktami. Dojdziemy i do tego – nie jest to aż tak skomplikowane, jak się wydaje.

Parametry stałoprądowe i zmiennoprądowe lamp

Punkt pracy lampy dotyczy głównie kwestii stałoprądowych. Niezbyt dobrze to widać na katalogowych charakterystykach lampy (przejściowej i wyjściowej). Mówimy o charakterystykach w liczbie mnogiej, ale właściwie są one uproszczonym zobrazowaniem jednej prawdziwej charakterystyki lampy, którą należałoby przedstawić jako wykres trójwymiarowy. Dlatego warto zacząć od rysunku 1, gdzie pokazana jest przykładowa charakterystyka triody.

To jest naprawdę bardzo proste: prąd lampy (prąd anodowy) zależy zarówno od napięcia siatki (napięcia siatka – katoda), jak też od napięcia na lampie (napięcia między anodą i katodą).

Na tym obrazku charakterystyka triody to powierzchnia w przestrzeni. Co bardzo ważne, nie widać tu jakichś szczególnych, wyróżnionych punktów tej powierzchni – charakterystyki. Podkreślam to, ponieważ niektórzy wyobrażają sobie, że we wzmacniaczu audio trzeba w niepojęty i tajemniczy sposób znaleźć jakiś jeden jedyny, optymalny, czyli najlepszy punkt pracy, coś na wzór poszukiwań świętego Graala. Na rysunku 1 na pewno trudno się doszukać, gdzie miałby leżeć taki idealny punkt. Spoczynkowy punkt pracy lampy to dowolny punkt tej powierzchni, czyli wyznaczające ten punkt konkretne wartości: napięcia siatki i napięcia na lampie, co wyznacza jakiś prąd lampy. Warto też dodać, że w takiej lampie nie może być innych wartości prądu i napięć niż te, które wyznaczają punkty na tej powierzchni – charakterystyce, bo przecież danemu napięciu siatki i danemu napięciu na lampie odpowiada jedna wartość prądu.

Najważniejsze jest coś innego: otóż bardziej czy mniej świadomie możemy spoczynkowy punkt pracy triody o takiej charakterystyce ustawić w dowolnym punkcie tej powierzchni – jej charakterystyki.

Podczas pracy zmienny sygnał (audio), czyli napięcie podane na siatkę, niejako spowoduje drgania, oscylacje, przemieszanie się tam i z powrotem tego punktu pracy na powierzchni – charakterystyce. Wielkość przemieszczania zależy od amplitudy przebiegu zmiennego. Zmiany napięcia siatki będą powodować zmiany prądu anodowego, a także napięcia na lampie, ponieważ lampa włączona jest w szereg z rezystorem lub rezystorami. Zmiany prądu niewątpliwie będą powodować zmiany napięcia na rezystorze (rezystorach), a tym samym napięcia na lampie. Można to przedstawić na przestrzennej charakterystyce z rysunku 1, a częściej robi się to na charakterystykach katalogowych, takich jak pokazuje rysunek 2. Oczywiście nie są to jakieś inne charakterystyki.

To jest tylko inne, „płaskie” przedstawienie, odwzorowanie, niejako „pocięcie na plasterki” prawdziwej trójwymiarowej charakterystyki z rysunku 1: to przecież przekroje – plasterki „w widoku z boku” oraz „w widoku z przodu”. Czy to rozumiesz?

(…) ciach!

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze sierpniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 8/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 8/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (Cappuccino = 10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – CAPPUCINO (10zł),
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery mam wysłać na podany adres e-mailowy.