رباعية

📅 آخر تحديث: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 13 صور
الموسوعة الحرة

التيترود هو أنبوب مفرغ (يُسمى صمامًا في اللغة الإنجليزية البريطانية) به أربعة أقطاب كهربائية نشطة . الأقطاب الكهربائية الأربعة بالترتيب من المركز هي: الكاثود الحراري ، والشبكتان الأولى والثانية، واللوح ( يُسمى الأنود في اللغة الإنجليزية البريطانية). هناك عدة أنواع من التيترودات، وأكثرها شيوعًا هو أنبوب الشبكة الشاشة ورباعي الشعاع . في أنابيب الشبكة الشاشة ورباعي الشعاع، تكون الشبكة الأولى هي شبكة التحكم والشبكة الثانية هي شبكة الشاشة . [1] في رباعيات أخرى، تكون إحدى الشبكات شبكة تحكم، بينما قد يكون للشبكة الأخرى مجموعة متنوعة من الوظائف.

تم تطوير الصمام الرباعي في عشرينيات القرن العشرين عن طريق إضافة شبكة إضافية إلى أول أنبوب مفرغ مكبر، الصمام الثلاثي ، لتصحيح قيود الصمام الثلاثي. خلال الفترة من 1913 إلى 1927، ظهرت ثلاثة أنواع مميزة من صمامات الصمام الرباعي. كان لدى جميعها شبكة تحكم عادية كانت وظيفتها العمل كتحكم أساسي للتيار المار عبر الأنبوب، لكنها اختلفت وفقًا للوظيفة المقصودة للشبكة الأخرى. بالترتيب التاريخي للظهور، هذه هي: أنبوب شبكة الشحنة الفضائية ، والصمام ثنائي الشبكة ، وأنبوب شبكة الشاشة . ظهر الأخير في نوعين مميزين بمجالات تطبيق مختلفة: صمام شبكة الشاشة المناسب، والذي استُخدم لتضخيم الإشارات الصغيرة ذات التردد المتوسط، ورباعي الشعاع الذي ظهر لاحقًا، واستُخدم لتضخيم الطاقة الصوتية أو الترددات الراديوية. تم استبدال الأول بسرعة بواسطة الخماسي الترددي ، بينما تم تطوير الأخير في البداية كبديل للخماسي كجهاز تضخيم طاقة صوتية. كما تم تطوير رباعي الشعاع كأنبوب إرسال راديو عالي الطاقة.

كانت رباعيات الحزم تستخدم على نطاق واسع في العديد من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية مثل أجهزة الراديو والتلفزيون وأنظمة الصوت حتى حلت الترانزستورات محل الصمامات في الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين. وظلت رباعيات الحزم مستخدمة حتى وقت قريب في تطبيقات الطاقة مثل مكبرات الصوت وأجهزة إرسال الراديو.

كيف يعمل

4-1000A 1 KW رباعية الطاقة الشعاعية في جهاز إرسال لاسلكي للهواة

تعمل التيترود بطريقة مماثلة للثلاثي ، الذي تم تطويره منه. يسخن التيار عبر السخان أو الفتيل الكاثود ، مما يتسبب في انبعاث الإلكترونات عن طريق الانبعاث الحراري . يتم تطبيق جهد موجب بين الصفيحة والكاثود، مما يتسبب في تدفق الإلكترونات من الكاثود إلى الصفيحة عبر الشبكتين. يمكن للجهد المتغير المطبق على شبكة التحكم التحكم في هذا التيار، مما يتسبب في حدوث اختلافات في تيار الصفيحة. مع وجود حمل مقاوم أو حمل آخر في دائرة الصفيحة، سيؤدي التيار المتغير إلى جهد متغير عند الصفيحة. مع التحيز المناسب ، سيكون هذا الجهد نسخة مكبرة (ولكن معكوسة) من جهد التيار المتردد المطبق على شبكة التحكم، مما يوفر كسب الجهد . في التيترود، تختلف وظيفة الشبكة الأخرى وفقًا لنوع التيترود؛ تتم مناقشة هذا أدناه.

أنبوب شبكة الشحن الفضائي

كان أنبوب الشبكة الشحنة الفراغية هو أول نوع من رباعي الأقطاب يظهر. في سياق بحثه في عمل أنبوب ثلاثي الأوديون الذي اخترعه إدوين هوارد أرمسترونج ولي دي فورست ، وجد إيرفينج لانجموير أن عمل الكاثود الحراري المسخن كان إنشاء شحنة فراغية ، أو سحابة من الإلكترونات، حول الكاثود . تعمل هذه السحابة ككاثود افتراضي. مع انخفاض جهد الأنود المطبق، تعود العديد من الإلكترونات الموجودة في الشحنة الفراغية إلى الكاثود، ولا تساهم في تيار الأنود؛ فقط تلك الموجودة عند حدها الخارجي ستتأثر بالمجال الكهربائي بسبب الأنود، وستتسارع نحوه. ومع ذلك، إذا تم إدخال شبكة تحمل جهدًا موجبًا منخفضًا (حوالي 10 فولت) بين الكاثود وشبكة التحكم، فيمكن جعل الشحنة الفراغية تمتد بعيدًا عن الكاثود. كان لهذا تأثيران مفيدان، كلاهما يتعلق بتأثير المجالات الكهربائية للأقطاب الكهربائية الأخرى (الأنود وشبكة التحكم) على إلكترونات الشحنة الفراغية. أولاً، يمكن تحقيق زيادة كبيرة في تيار الأنود مع جهد أنود منخفض؛ يمكن جعل الصمام يعمل بشكل جيد مع جهد أنود مطبق أقل. [2] ثانيًا، تمت زيادة التوصيلية (معدل تغير تيار الأنود فيما يتعلق بجهد شبكة التحكم) للأنبوب. كان التأثير الأخير مهمًا بشكل خاص لأنه زاد من كسب الجهد المتاح من الصمام. [3] [4] [5]

ظلت صمامات الشحن الفضائي أجهزة مفيدة طوال عصر الصمامات، واستُخدمت في تطبيقات مثل أجهزة راديو السيارات التي تعمل مباشرة من مصدر 12 فولت، حيث كان يتوفر جهد أنود منخفض فقط. تم تطبيق نفس المبدأ على أنواع أخرى من الأنابيب متعددة الشبكات مثل الصمامات الخماسية . على سبيل المثال، تم وصف Sylvania 12K5 بأنها "رباعية الأقطاب مصممة للعمل في الشحن الفضائي. وهي مخصصة للخدمة كمشغل لمضخم الطاقة حيث يتم الحصول على الإمكانات مباشرة من بطارية سيارة 12 فولت." تم تشغيل شبكة الشحن الفضائي عند +12 فولت، وهو نفس جهد إمداد الأنود. [6]

كان أحد التطبيقات المهمة لرباعي الشحنة الفضائية هو استخدام أنبوب قياس كهربائي للكشف عن وقياس التيارات الصغيرة للغاية. على سبيل المثال، تم وصف FP54 من شركة جنرال إلكتريك بأنه "أنبوب شبكي للشحنة الفضائية ... مصمم ليكون له معاوقة إدخال عالية جدًا وتيار شبكي منخفض جدًا. وهو مصمم خصيصًا لتضخيم التيارات المباشرة الأصغر من حوالي 10-9
الأمبير، وقد وجد أنه قادر على قياس التيارات الصغيرة مثل 5 × 10-18
الأمبير. لديها عامل تضخيم تيار يبلغ 250000، وتعمل بجهد أنود يبلغ 12 فولت، وجهد شبكة شحن فراغي يبلغ +4 فولت." [7] الآلية التي تخفض بها شبكة الشحن الفراغي تيار شبكة التحكم في رباعي الأقطاب الكهربية هي أنها تمنع الأيونات الموجبة التي تنشأ في الكاثود من الوصول إلى شبكة التحكم. [8]

لاحظ أنه عند إضافة شبكة شحنة فضائية إلى ثلاثي ، فإن الشبكة الأولى في الرباعي الناتج هي شبكة الشحنة الفضائية، والشبكة الثانية هي شبكة التحكم .

صمام ثنائي الشبكة

في نوع الشبكة الثنائية من التترود، تهدف كلتا الشبكتين إلى حمل الإشارات الكهربائية، وبالتالي فإن كلاهما شبكات تحكم. كان أول مثال ظهر في بريطانيا هو Marconi-Osram FE1، الذي صممه HJ Round ، وأصبح متاحًا في عام 1920. [5] كان المقصود من الأنبوب أن يُستخدم في دائرة انعكاسية (على سبيل المثال، جهاز استقبال السفينة أحادي الصمام من النوع 91 [9] ) حيث يؤدي نفس الصمام الوظائف المجمعة لمضخم التردد اللاسلكي ومضخم التردد التلقائي وكاشف الصمام الثنائي. تم تطبيق إشارة التردد اللاسلكي على شبكة تحكم واحدة، وإشارة التردد التلقائي على الأخرى. تم استخدام هذا النوع من التترود بطرق مبتكرة عديدة في الفترة التي سبقت ظهور صمام الشبكة الشاشة الذي أحدث ثورة في تصميم جهاز الاستقبال. [10] [11]

صمام رباعي من نوع ثنائي الشبكة
صمام رباعي من نوع ثنائي الشبكة
دائرة تستخدم مذبذب رباعي الأضلاع ثنائي الشبكة كجهاز إرسال AM. H هو مصدر للجهد العالي.

يظهر أحد التطبيقات في الرسم التوضيحي. يمكن التعرف عليه على أنه جهاز إرسال هاتف AM حيث يشكل الشبكة الثانية والأنود مذبذب طاقة ، وتعمل الشبكة الأولى كقطب تعديل. يتم تعديل تيار الأنود في الصمام، وبالتالي سعة خرج التردد اللاسلكي، بواسطة الجهد على G1، والذي يتم اشتقاقه من ميكروفون كربوني. [12] يمكن أيضًا استخدام أنبوب من هذا النوع كمستقبل تحويل مباشر CW (راديو تيليغرافي). هنا يتذبذب الصمام نتيجة للاقتران بين الشبكة الأولى والأنود، بينما يتم توصيل الشبكة الثانية بالهوائي. يمكن سماع تردد نبضة AF في سماعات الرأس. يعمل الصمام ككاشف منتج ذاتي التذبذب . [13] كان هناك تطبيق آخر مشابه جدًا لصمام الشبكة الثنائية كخلاط تردد متذبذب ذاتيًا في أجهزة الاستقبال الفائقة الحرارة المبكرة [14] حملت إحدى شبكات التحكم إشارة التردد اللاسلكي الواردة، بينما تم توصيل الأخرى بدائرة مذبذب والتي تولدت التذبذب المحلي داخل نفس الصمام. نظرًا لأن تيار الأنود لصمام الشبكة الثنائية يتناسب مع كل من الإشارة على الشبكة الأولى، وكذلك مع جهد المذبذب على الشبكة الثانية، فقد تم تحقيق الضرب المطلوب للإشارتين، وتم اختيار إشارة التردد المتوسط ​​بواسطة دائرة مضبوطة متصلة بالأنود. في كل من هذه التطبيقات، عمل رباعي الشبكة الثنائية كمضاعف تناظري غير متوازن حيث يتضمن تيار اللوحة، بالإضافة إلى تمرير كلتا إشارتي الإدخال، حاصل ضرب الإشارتين المطبقتين على الشبكات.

جهاز الاستقبال الفائق التجانس

تم اختراع مبدأ جهاز الاستقبال الفائق الهيرتادين (أو السوبر هيت ) الحديث (الذي سمي في الأصل بجهاز الاستقبال الفائق الهيرتادين ، لأن التردد المتوسط ​​كان عند تردد فوق صوتي ) في فرنسا بواسطة لوسيان ليفي في عام 1917 [15] (ص 66)، على الرغم من أن الفضل يُنسب عادةً أيضًا إلى إدوين أرمسترونج . كان السبب الأصلي لاختراع السوبر هيت هو أنه قبل ظهور صمام الشبكة الشاشة، واجهت صمامات التضخيم، ثم الصمامات الثلاثية ، صعوبة في تضخيم الترددات الراديوية (أي الترددات التي تزيد كثيرًا عن 100 كيلو هرتز) بسبب تأثير ميلر . في تصميم السوبر هيتريد، بدلاً من تضخيم إشارة الراديو الواردة، تم خلطها أولاً مع مذبذب تردد لاسلكي ثابت (ما يسمى بالمذبذب المحلي ) لإنتاج سوبر هيتريد يبلغ عادةً 30 كيلو هرتز. كانت إشارة التردد المتوسط ​​(IF) هذه لها غلاف متطابق مثل الإشارة الواردة ولكن بتردد حامل أقل بكثير ، لذلك يمكن تضخيمها بكفاءة باستخدام ثلاثيات. عند اكتشافها ، يتم الحصول على التعديل الأصلي لإشارة الراديو ذات التردد الأعلى. [16] وهي تقنية معقدة إلى حد ما، فقد فقدت شعبيتها عندما جعلت رباعيات الشبكة الشاشة أجهزة استقبال التردد اللاسلكي المضبوطة (TRF) عملية. [ بحاجة لمصدر ] ومع ذلك، ظهر مبدأ الفوق هيترودين مرة أخرى في أوائل ثلاثينيات القرن العشرين عندما أصبحت مزاياها الأخرى، مثل الانتقائية الأكبر موضع تقدير، وتعمل جميع أجهزة الاستقبال الحديثة تقريبًا على هذا المبدأ ولكن بتردد IF أعلى (أعلى أحيانًا من التردد اللاسلكي الأصلي) مع تجاوز مكبرات الصوت (مثل الرباعي) حد الثلاثي في ​​تضخيم إشارات التردد اللاسلكي العالية.

يمكن تنفيذ مفهوم الفوق هيترودين باستخدام صمام كمذبذب محلي وصمام منفصل كممزج يأخذ إشارة الهوائي والمذبذب المحلي كإشارات إدخال. ولكن من أجل الاقتصاد، يمكن أيضًا دمج هاتين الوظيفتين في رباعي ثنائي الشبكة واحد من شأنه أن يهتز ويخلط التردد لإشارة التردد اللاسلكي من الهوائي. [14] في السنوات اللاحقة، تم تحقيق ذلك بشكل مماثل بواسطة أنبوب محول خماسي الشبكة ، وهو صمام تضخيم/تذبذب مماثل ذو مدخلين، ولكنه (مثل أنابيب الخماسي ) يتضمن شبكة قمع وفي هذه الحالة شبكتين شاشة من أجل عزل اللوحة وشبكتي الإشارة عن بعضهما البعض كهروستاتيكيًا. في أجهزة الاستقبال اليوم، القائمة على تكنولوجيا أشباه الموصلات غير المكلفة ( الترانزستورات )، لا توجد فائدة من حيث التكلفة في الجمع بين الوظيفتين في جهاز نشط واحد.

صمام شبكة الشاشة

منظر للجزء الداخلي من صمام شبكة الشاشة Osram S23. في هذا الصمام، يكون الأنود على شكل لوحين مسطحين. يمكن أيضًا رؤية أسلاك شبكة الشاشة. يوجد اتصال الأنود في الجزء العلوي من الغلاف لتقليل سعة شبكة الأنود
عند جهد أنود أقل من جهد شبكة الشاشة، تكون منحنيات خصائص التترود ملتوية بسبب الانبعاث الثانوي من الأنود. في النطاق الطبيعي لجهد الأنود، يكون تيار الأنود ثابتًا بشكل كبير فيما يتعلق بجهد الأنود. كلتا الميزتين مختلفتان تمامًا عن المنحنيات المقابلة للثلاثي، حيث يزداد تيار الأنود باستمرار مع زيادة المنحدر في جميع الأنحاء.
أنبوب الشبكة الشبكية S625 من إنتاج شركة ماركوني-أوسرام، وهو أول أنبوب شبكي يتم إنتاجه تجاريًا. والشبكة عبارة عن أسطوانة ذات سطح شبكي معدني يحيط بالأنود بالكامل، والأنبوب مزدوج الأطراف، حيث يكون طرف الأنود في أحد الطرفين والشبكة في الطرف الآخر، لتحسين العزل بين الأقطاب الكهربائية.

يوفر أنبوب شبكة الشاشة سعة شبكة تحكم إلى الأنود أصغر بكثير وعامل تضخيم أكبر بكثير من الثلاثي. كانت دوائر تضخيم التردد اللاسلكي التي تستخدم الثلاثيات عرضة للتذبذب بسبب سعة الشبكة إلى الأنود للثلاثي. [17] في أنبوب شبكة الشاشة، يتم إدخال شبكة يشار إليها باسم شبكة الشاشة أو شبكة الدرع أو أحيانًا شبكة التسارع بين شبكة التحكم والأنود. توفر شبكة الشاشة درعًا كهروستاتيكيًا بين شبكة التحكم والأنود، مما يقلل السعة بينهما إلى كمية صغيرة جدًا. [17] [18] لتقليل تأثير المجال الكهربائي للأنود على شحنة مساحة الكاثود وعلى شبكة التحكم، طور الفيزيائي والتر شوتكي خلال عامي 1915 و1916 أول أنابيب بها شبكة موضوعة بين الأنود وشبكة التحكم لتوفير درع كهروستاتيكي. [19] [20] حصل شوتكي على براءة اختراع لأنابيب شبكة الشاشة هذه في ألمانيا عام 1916 وفي الولايات المتحدة عام 1919. [21] [22] تم إنتاج هذه الأنابيب في ألمانيا والمعروفة باسم أنابيب سيمنز-شوتكي. [20] في اليابان، حصل هيروشي أندو على براءة اختراع لتحسينات في بناء شبكة الشاشة في عام 1919. [23] خلال النصف الأخير من عشرينيات القرن العشرين، طور نيل إتش ويليامز وألبرت هال في جنرال إلكتريك ، وإتش جيه راوند في إم أو في، وبرنارد تيليجين في فيليبس أنابيب شبكة الشاشة المحسنة. تم تسويق أنابيب شبكة الشاشة المحسنة هذه لأول مرة في عام 1927. [24]

يمكن أن تتسبب التغذية الراجعة من خلال سعة الأنود إلى الشبكة (تأثير ميللر) للثلاثي في ​​حدوث تذبذب، خاصةً عندما يتم توصيل كل من الأنود والشبكة بدوائر رنينية مضبوطة كما هو معتاد في مكبر التردد اللاسلكي (RF). [25] بالنسبة للترددات التي تزيد عن حوالي 100 كيلو هرتز، كانت الدوائر المحايدة ضرورية. كان للثلاثي النموذجي المستخدم لتضخيم الإشارة الصغيرة سعة شبكة إلى أنود تبلغ 8  بيكو فاراد ، بينما كان الرقم المقابل لصمام شبكة الشاشة النموذجي 0.025  بيكو فاراد . [26] لم تكن الدوائر المحايدة مطلوبة لمرحلة مكبر التردد اللاسلكي ذات الأنبوب الشبكي المصمم جيدًا. [27] [28]

شبكة الشاشة متصلة بجهد تيار مستمر موجب وعند الأرض متردد كما هو مؤمن بواسطة مكثف تجاوز إلى الأرض. [17] تقتصر المنطقة المفيدة لتشغيل أنبوب شبكة الشاشة كمضخم على جهد الأنود الأكبر من جهد شبكة الشاشة. عند جهد الأنود الأكبر من جهد شبكة الشاشة، ستضرب بعض الإلكترونات من الكاثود شبكة الشاشة، مما ينتج عنه تيار شاشة، ولكن معظمها سيمر عبر المساحات المفتوحة للشاشة ويستمر إلى الأنود. [17] مع اقتراب جهد الأنود وانخفاضه عن جهد شبكة الشاشة، سيزداد تيار الشاشة كما هو موضح في صورة خصائص اللوحة.

أصبحت ميزة إضافية لشبكة الشاشة واضحة عند إضافتها. يصبح تيار الأنود مستقلاً تمامًا تقريبًا عن جهد الأنود، طالما أن جهد الأنود أكبر من جهد الشاشة. يتوافق هذا مع مقاومة ديناميكية عالية جدًا للأنود، مما يسمح بمكسب جهد أكبر بكثير عندما تكون معاوقة حمل الأنود كبيرة. [29] يتم التحكم في تيار الأنود بواسطة جهد شبكة التحكم وشبكة الشاشة. وبالتالي، تتميز الرباعيات بشكل أساسي بموصليتها ( التغير في تيار الأنود بالنسبة لجهد شبكة التحكم) بينما تتميز الصمامات الثلاثية بعامل التضخيم ( mu )، وهو أقصى كسب جهد ممكن لها. في وقت تقديم صمامات شبكة الشاشة، كان للصمام الثلاثي النموذجي المستخدم في أجهزة استقبال الراديو مقاومة ديناميكية للأنود تبلغ 20 كيلو أوم أو أقل بينما كان الرقم المقابل لصمام شبكة الشاشة النموذجي 500 كيلو أوم. أنتجت مرحلة مكبر التردد الراديوي للموجة المتوسطة للصمام الثلاثي النموذجي كسب جهد يبلغ حوالي 14، لكن مراحل مكبر التردد الراديوي لأنبوب شبكة الشاشة أنتجت مكاسب جهد تتراوح من 30 إلى 60. [30]

صمامان شبكيان من نوع S23 في جهاز استقبال Osram Music Magnet لعام 1929

للاستفادة الكاملة من سعة الشبكة الأنودية المنخفضة للغاية، لوحظ وجود حجب بين دوائر الأنود والشبكة في بناء الراديو. تم تركيب صمام S625 في درع معدني مستوي مؤرض محاذٍ ليتوافق مع موضع شبكة الشاشة الداخلية. كانت دائرة الإدخال أو شبكة التحكم على جانب واحد من الدرع، بينما كانت دائرة الأنود أو دائرة الإخراج على الجانب الآخر. في جهاز الاستقبال الموضح باستخدام أنابيب S23، تم وضع كل مرحلة كاملة من مكبر التردد اللاسلكي ثنائي المرحلة، بالإضافة إلى مرحلة الكاشف المضبوطة، في صندوق معدني كبير فردي للحجب الكهروستاتيكي . تمت إزالة هذه الصناديق في الرسم التوضيحي، ولكن يمكن رؤية الحواف المقلوبة لقواعد الصناديق.

وبالتالي، سمحت صمامات الشبكة الشبكية بتضخيم أفضل للترددات الراديوية في نطاقات الترددات المتوسطة والعالية في معدات الراديو. وقد استُخدمت بشكل شائع في تصميم مراحل تضخيم الترددات الراديوية لأجهزة الاستقبال الراديوية من أواخر عام 1927 وحتى عام 1931، ثم حلت محلها الصمامات الخماسية .

خاصية الأنود لصمامات الشبكة الشبكية

كان سبب التطبيق المحدود لصمام شبكة الشاشة، واستبداله السريع بصمام خماسي التردد اللاسلكي (الذي تم تقديمه حوالي عام 1930) هو الخاصية الغريبة للأنود (أي اختلاف تيار الأنود بالنسبة لجهد الأنود) للنوع السابق من الأنبوب.

في التطبيقات العادية، كان جهد الأنود حوالي 150 فولت، بينما كان جهد شبكة الشاشة حوالي 60 فولت (Thrower p 183). [5] نظرًا لأن شبكة الشاشة موجبة بالنسبة للكاثود، فإنها تجمع جزءًا معينًا (ربما ربع) من الإلكترونات التي قد تمر بخلاف ذلك من منطقة الشبكة إلى الأنود. يتسبب هذا في تدفق التيار في دائرة شبكة الشاشة. عادةً ما يكون تيار الشاشة بسبب هذا السبب صغيرًا وقليل الأهمية. ومع ذلك، إذا كان يجب أن يكون جهد الأنود أقل من جهد الشاشة، فيمكن لشبكة الشاشة أيضًا جمع الإلكترونات الثانوية المنبعثة من الأنود بسبب تأثير الإلكترونات الأولية النشطة. يميل كلا التأثيرين إلى تقليل تيار الأنود. إذا زاد جهد الأنود من قيمة منخفضة، مع شبكة الشاشة عند جهد التشغيل العادي (60 فولت، على سبيل المثال)، يزداد تيار الأنود بسرعة في البداية لأن المزيد من تلك الإلكترونات التي تمر عبر شبكة الشاشة يتم جمعها بواسطة الأنود بدلاً من العودة إلى شبكة الشاشة. يشبه هذا الجزء من خاصية الأنود الرباعي الجزء المقابل من الثلاثي أو الخماسي . ومع ذلك، عندما يزداد جهد الأنود أكثر، فإن الإلكترونات التي تصل إلى الأنود لديها طاقة كافية للتسبب في انبعاث ثانوي وفير، وسيتم التقاط العديد من هذه الإلكترونات الثانوية بواسطة الشاشة، والتي تكون عند جهد موجب أعلى من الأنود. يتسبب هذا في انخفاض تيار الأنود بدلاً من زيادته عند زيادة جهد الأنود. في بعض الحالات، يمكن أن يصبح تيار الأنود سالبًا بالفعل (يتدفق التيار خارج الأنود)؛ وهذا ممكن لأن كل إلكترون أساسي قد ينتج أكثر من ثانوي. إن انخفاض تيار الأنود الموجب المصحوب بارتفاع جهد الأنود يعطي خاصية الأنود منطقة منحدر سلبي، وهذا يتوافق مع مقاومة سلبية يمكن أن تسبب عدم الاستقرار في دوائر معينة. في نطاق أعلى من جهد الأنود، يتجاوز جهد الأنود جهد الشاشة بدرجة كافية لجذب نسبة متزايدة من الإلكترونات الثانوية مرة أخرى إلى الأنود، لذلك يزداد تيار الأنود مرة أخرى، ويصبح منحدر خاصية الأنود موجبًا مرة أخرى. في نطاق أعلى من جهد الأنود، يصبح تيار الأنود ثابتًا إلى حد كبير، حيث تعود جميع الإلكترونات الثانوية الآن إلى الأنود، والتحكم الرئيسي في التيار عبر الأنبوب هو جهد شبكة التحكم. هذا هو وضع التشغيل الطبيعي للأنبوب. [31]

خصائص الأنود الثلاثي النموذجية

وبالتالي فإن خاصية الأنود لصمام الشبكة الشاشة تختلف تمامًا عن تلك الخاصة بالصمام الثلاثي . فعندما يكون جهد الأنود أقل من جهد الشبكة الشاشة، توجد خاصية مقاومة سلبية مميزة تسمى منطقة الديناترون [32] أو انحناء التترود . كما تختلف منطقة التيار الثابت تقريبًا ذات المنحدر المنخفض عند جهد الأنود الأكبر من جهد الشبكة الشاشة بشكل ملحوظ عن منطقة الصمام الثلاثي، وتوفر المنطقة المفيدة لتشغيل أنبوب الشبكة الشاشة كمضخم. [33] المنحدر المنخفض مرغوب فيه للغاية، لأنه يعزز بشكل كبير من مكسب الجهد الذي يمكن للجهاز إنتاجه. كانت عوامل التضخيم في صمامات الشبكة الشاشة المبكرة (أي حاصل ضرب الموصلية عبر الموصلية ومقاومة منحدر الأنود، R a ) أكبر بخمسين مرة أو أكثر من عوامل التضخيم الخاصة بالصمام الثلاثي المماثل. [29] إن مقاومة الأنود العالية في نطاق التشغيل العادي هي نتيجة لعمل الحماية الكهروستاتيكية لشبكة الشاشة، حيث أنها تمنع المجال الكهربائي الناتج عن الأنود من اختراق منطقة شبكة التحكم، حيث قد يؤثر على مرور الإلكترونات، مما يزيد من تيار الإلكترون عندما يكون جهد الأنود مرتفعًا، ويقلله عندما يكون منخفضًا.

سمة نموذجية للأنود الخماسي. هناك مجموعة واسعة من جهد الأنود حيث يكون للخاصية ميل موجب صغير. في أنبوب الشبكة الغشائية، تقتصر هذه المنطقة على جهد الأنود الأكبر من جهد الشبكة الغشائية.

يتم استغلال منطقة التشغيل ذات المقاومة السلبية للرباعي في مذبذب الديناترون ، وهو مثال على مذبذب المقاومة السلبية. (إيستمان، ص431) [4]

شعاع رباعي

رباعية الدفع ذات الشعاع الشعاعي EIMAC 4-250A
مقطع عرضي من أعلى يوضح هياكل الأقطاب الكهربائية النموذجية من النوع 6L6 وتكوين الشعاع
خصائص الأنود النموذجية لرباعيات الشعاع. خصائص الأنود لرباعيات الشعاع مشابهة جدًا لخصائص الخماسيات.

يزيل رباعي الشعاع منطقة الديناترون أو انحناء رباعي الشعاع لأنبوب شبكة الشاشة من خلال الاستفادة من حزم الإلكترونات المتوازية جزئيًا لتطوير منطقة شحنة فراغية كثيفة منخفضة الجهد بين شبكة الشاشة والأنود والتي تعيد الإلكترونات الانبعاثية الثانوية للأنود إلى الأنود. [34] تكون خاصية الأنود لرباعي الشعاع أقل تقريبًا عند جهد أنود أقل من خاصية الأنود لخماسي الطاقة، مما يؤدي إلى خرج طاقة أكبر وتشوه توافقي ثالث أقل مع نفس جهد إمداد الأنود. [35] [36] تُستخدم رباعيات الشعاع عادةً لتضخيم الطاقة ، من تردد الصوت إلى تردد الراديو . تم تسجيل براءة اختراع رباعي الشعاع في بريطانيا عام 1933 من قبل ثلاثة مهندسين من EMI، إسحاق شونبيرج وكابوت بول وسيدني رودا. [37]

رباعية المسافة الحرجة

قدمت شركة High Vacuum Valve في لندن، إنجلترا (Hivac) خطًا من رباعيات خرج الطاقة في أغسطس 1935 والتي استخدمت تأثير المسافة الحرجة لـ JH Owen Harries لإزالة منطقة الديناترون لخاصية جهد الأنود - تيار الأنود. [38] استخدمت أنابيب المسافة الحرجة عودة الشحنة الفراغية لإلكترونات الأنود الثانوية إلى الأنود. [39] كانت الخصائص الفيزيائية المميزة لرباعي المسافة الحرجة هي مسافة الشبكة الكبيرة إلى الأنود وبنية الشبكة الإهليلجية. [38] سهلت مسافة الشبكة الكبيرة إلى الأنود تكوين شحنة الفراغ ذات الجهد المنخفض لإعادة الإلكترونات الثانوية للأنود إلى الأنود عندما كان جهد الأنود أقل من جهد شبكة الشاشة. [40] سمحت الشبكات الإهليلجية لقضبان دعم شبكة التحكم بالابتعاد عن الكاثود لتقليل تأثيرها على عامل التضخيم بجهد شبكة التحكم. [41] عند جهد شبكة التحكم الصفري والسالب، شكلت قضبان دعم شبكة التحكم وشبكة التحكم تيار الإلكترون من الكاثود إلى منطقتين رئيسيتين من التيار الفراغي، متباعدتين بمقدار 180 درجة، موجهتين نحو قطاعين عريضين من محيط الأنود. [42] أدت هذه الميزات إلى طاقة خرج أكبر إلى حد ما وتشوه أقل من خماسي الطاقة المماثل، بسبب التشبع الذي يحدث عند جهد أنود أقل وزيادة انحناء (نصف قطر أصغر) لجهد الأنود - خاصية تيار الأنود عند جهد أنود منخفض. [38] تم تقديم مجموعة من رباعيات الأقطاب من هذا النوع، تستهدف سوق أجهزة الاستقبال المحلية، بعضها يحتوي على خيوط مصنفة لتيار مباشر بجهد 2 فولت، ومخصصة للمجموعات التي تعمل بالبطاريات منخفضة الطاقة؛ والبعض الآخر يحتوي على كاثودات مسخنة بشكل غير مباشر مع سخانات مصنفة لأربعة فولت أو أعلى للتشغيل الرئيسي. تراوحت تصنيفات طاقة الخرج من 0.5 واط إلى 11.5 واط. من المربك أن العديد من هذه الصمامات الجديدة تحمل نفس رقم النوع مثل الصمامات الخماسية الحالية مع خصائص متطابقة تقريبًا. تشمل الأمثلة Y220 (0.5 واط، خيط 2 فولت)، AC/Y (3 واط، سخان 4 فولت)، AC/Q (11.5 واط، سخان 4 فولت).

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ LW Turner, (ed), Electronics Engineer's Reference Book , 4th ed. London: Newnes-Butterworth 1976 ISBN  0408001682 pages 7-19
  2. ^ Turner, LB (1931). Wireless: A essayise on the Theory and Practice of High Frequency Electrical Signaling. Cambridge University Press . ص 215، 216، 218. ISBN 1420050664.
  3. ^ Langmuir, I. (29 أكتوبر 1913). براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 1,558,437 .
  4. ^ ab Eastman, AV (1941). أساسيات الأنابيب المفرغة . نيويورك ولندن: ماكجرو هيل. ص 89.
  5. ^ abc Thrower, KR (1992). تاريخ صمام الراديو البريطاني حتى عام 1940. Beaulieu: MMA International. ص. 55. ISBN 0-9520684-0-0.
  6. ^ سيلفانيا (ديسمبر 1956). خدمة بيانات الهندسة 12K5 (PDF) . إمبوريوم، بنسلفانيا: قسم أنابيب الراديو لشركة سيلفانيا إلكتريك بروداكتس ، إمبوريوم، بنسلفانيا، ص 7.
  7. ^ جنرال إلكتريك. وصف وتقييم FP-54. ETI-160 (PDF) . سكينيكتادي، نيويورك: جنرال إلكتريك . ص 1-5.
  8. ^ Dolezalek, H. (فبراير 1963). أنابيب القياس الكهربائي: الجزء الثاني. واشنطن: الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. ص 7.
  9. ^ Scott-Taggart, J. (1922). Elementary Text-Book on Wireless Vacuum Tubes, 4th Edition. Radio Press Ltd. ص 207-208.
  10. ^ جودارد، ف. (1927). الصمام رباعي الأقطاب . لندن: ميلز آند بون، المحدودة.
  11. ^ Morrow, GL (يونيو 1924). مستقبل صمام بأربعة أقطاب كهربائية . EW ص 520-24.
  12. ^ سكوت تاغارت، جون (1921). الأنابيب الحرارية في الراديو والتلغراف والهاتف. لندن: وايرلس برس . ص 377.
  13. ^ سكوت تاغارت، جون (14 أغسطس 1919). براءة الاختراع البريطانية 153،681 . لندن.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )
  14. ^ ab Williams, AL (1 يونيو 1924). مستقبل هيتيرودايني فوق صوتي يستخدم صمامًا بأربعة أقطاب كهربائية . EW ص 525-26.
  15. ^ <الرامي>
  16. ^ موراي، أو. (1931). دليل الأميرالية للتلغراف اللاسلكي 1931. لندن: HMSO. ص. 723.
  17. ^ abcd Henney, K., Richardson, GA (1952) Principles of Radio, 6th ed. New York: John Wiley & Sons. pp. 279 - 282
  18. ^ Zepler, EE (1943) The Technique of Radio Design, New York: John Wiley and Sons. pp. 183–187, 219-221. تم الاسترجاع في 13 أكتوبر 2021
  19. ^ Tapan, Sarkar, Mailloux, Oliner, Salazar-Palma, Sengupta (2006) History of Wireless. New Jersey: John Wiley & Sons Inc. pp. 108 - 109, 344.
  20. ^ محررو ab (أكتوبر 1927) "الصمامات المحجوبة" مجلة الاتصالات اللاسلكية التجريبية ومهندس الاتصالات اللاسلكية ص 585-586.
  21. ^ Ballantine, Cobb (Mar. 1930) "خصائص خرج القدرة للخماسي". Proc. IRE . ص. 451.
  22. ^ HJ Reich (1944) نظرية وتطبيقات الأنابيب الإلكترونية، الطبعة الثانية، نيويورك: شركة ماكجرو هيل للكتب، ص 56.
  23. ^ براون، ل. (1999). الضرورات التقنية والعسكرية: تاريخ الرادار في الحرب العالمية الثانية. دار نشر سي آر سي. ص 35-36. رقم ISBN 9781107636187.(يقدم براون بشكل غير صحيح أن أندو هو أول براءة اختراع لشبكة الشاشة ويقدم وصفًا غير صحيح لشوتكي).
  24. ^ المحررون (21 سبتمبر 1927) "دليل عرض أوليمبيا 1927". Wireless World . ص 375. تم الاسترجاع في 12 أكتوبر 2021
  25. ^ تورنر، إل بي (1931) ص 257
  26. ^ ET Cunningham, Inc. (1932) دليل أنابيب راديو Cunningham، السلسلة الفنية رقم C-10، هاريسون، نيوجيرسي: ET Cunningham, Inc. ص 22، 28
  27. ^ Henney, K. (1938) Principles of Radio, 3rd ed.. New York: John Wiley & Sons, Inc. pp. 327 - 328. تم الاسترجاع في 14 أكتوبر 2021
  28. ^ هال، ألبرت دبليو. (أبريل 1926) "قياسات التضخيم عالي التردد باستخدام بليوترونات الشبكة المحمية". مجلة المراجعة الفيزيائية المجلد 27، ص 439 - 454.
  29. ^ ab Rider, John F. (1945). Inside the Vacuum Tube. New York: John F. Rider Publisher Inc. p. 286. Retrieved 10 June 2021
  30. ^ هيني (1938) ص 317، 328
  31. ^ Terman, FE (1955). الهندسة الإلكترونية والراديو . نيويورك، تورنتو، لندن: شركة ماكجرو هيل للكتب المحدودة، ص 196-198.
  32. ^ هابيل، هيسلبيرث، (1953). هندسة الإلكترونيات. نيويورك: ماكجرو هيل. ص 88
  33. ^ جون ف. رايدر، (1945). ص 293 - 294.
  34. ^ Donovan P. Geppert, (1951) Basic Electron Tubes, New York: McGraw-Hill, pp. 164 - 179. تم الاسترجاع في 10 يونيو 2021
  35. ^ Norman H. Crowhurst, (1959) basic audio vol. 2, New York: John F. Rider Publisher Inc., pp. 2-75, 2-76. تم الاسترجاع في 7 أكتوبر 2021
  36. ^ JF Dreyer Jr., (أبريل 1936) "أنبوب إخراج الطاقة الشعاعية". نيويورك: McGraw-Hill، إلكترونيات، ص 21
  37. ^ شونبيرج، رودا، بول، (1935) تحسينات في الصمامات الحرارية ذات الصلة، براءة اختراع بريطانية رقم 423،932
  38. ^ abc Harries, JH Owen. (2 أغسطس 1935). "صمام خرج طاقة جديد". Wireless World ، ص 105 - 106
  39. ^ Rodda, S. (يونيو 1945). "الشحنة الفضائية وانحرافات الإلكترونات في نظرية رباعية الحزمة". الهندسة الإلكترونية ، ص 542
  40. ^ Schade, OH (فبراير 1938)."Beam Power Tubes" Proc. IRE ، المجلد 26، العدد 2، ص 169
  41. ^ سالزبرغ، برنارد. (1937). جهاز تفريغ الإلكترونات. براءة اختراع أمريكية رقم 2,073,946
  42. ^ RCA. (1940). تصميم الأنبوب المفرغ. هاريسون، نيوجيرسي: شركة RCA Manufacturing Co., Inc. ص 241، 243
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=رباعي&oldid=1233263499"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate