बीम टेट्रोड: Difference between revisions

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Latest revision as of 07:55, 15 July 2023

File:Eimac.jpg
रेडियल बीम पावर टेट्रोड, रेडियो फ्रीक्वेंसी उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया। इस प्रकार की बीम पावर नालिका बीम कन्फाइनिंग प्लेट्स का उपयोग नहीं करती है।
File:VacuumTubeGuts.agr.jpg
एनोड कट ओपन के साथ 6L6 टाइप बीम टेट्रोड इलेक्ट्रोड स्ट्रक्चर। बीम को सीमित करने वाली प्लेटें बाईं और दाईं ओर चांदी के रंग की संरचनाएं हैं
File:TM 11-662 FIGURE 85.jpg
बीम पावर नालिका और पावर पेंटोड की एनोड विशेषता की तुलना
File:RCA-815.JPG
ट्विन बीम टेट्रोड आरसीए-815, Ampex Model 300 बाथटब 1/4 फुल-ट्रैक प्रोफेशनल ऑडियो टेप रिकॉर्डर में बायस ऑसिलेटर नालिका के रूप में उपयोग किया जाता है
File:4cx250b internal structure-2.jpg
4CX250B रेडियल बीम पावर टेट्रोड का आंतरिक निर्माण। संलग्न कूलिंग फिन्स टॉप लेफ्ट, कैथोड और कंट्रोल ग्रिड स्ट्रक्चर टॉप राइट, आवरक ग्रिड बॉटम के साथ एनोड स्ट्रक्चर। निर्माण के दौरान आवरक ग्रिड के संरेखण की अनुमति देते हुए बीम प्लेट्स, बेलनाकार समरूपता और स्लॉटेड स्क्रू छेदों की अनुपस्थिति पर ध्यान दें। इनसेट: पूर्ण वाल्व।

बीम टेट्रोड, जिसे कभी-कभी बीम पावर नालिका कहा जाता है, एक प्रकार की निर्वात नली या तापायनिक वाल्व होती है जिसमें दो ग्रिड होते हैं और एनोड और स्क्रीन के बीच अल्प क्षमता वाले आवरक आवेश क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए कैथोड से कई आंशिक रूप से संगृहीत बीम में इलेक्ट्रॉन प्रवाह बनाते हैं। जब एनोड द्वितीयक उत्सर्जन इलेक्ट्रॉनों को एनोड में वापस करने के लिए ग्रिड जब एनोड की क्षमता आवरक ग्रिड की तुलना में अल्प होती है।[1][2] बीम टेट्रोड का उपयोग सामान्यतः ऑडियो आवृत्ति से आकाशवाणी आवृति तक पावर प्रवर्धक के लिए किया जाता है। बीम टेट्रोड समान एनोड आपूर्ति वोल्टेज के साथ ट्रायोड या पेंटोड की तुलना में अधिक उत्पादन शक्ति का उत्पादन करता है।[3] विपणन किया गया पहला बीम टेट्रोड मार्कोनी N40 था, जिसे 1935 में पेश किया गया था।[4][5] 21वीं सदी में निर्मित और उपयोग किए जाने वाले बीम टेट्रोड में 4CX250B, KT66 और 6L6 के संस्करण सम्मिलित हैं।

इतिहास

प्रवर्धक परिपथ में, उपयोगी एनोड वोल्टेज - पारंपरिक टेट्रोड नालिका के संचालन का एनोड धारा क्षेत्र आवरक ग्रिड की तुलना में अल्प एनोड क्षमता पर एनोड से द्वितीयक उत्सर्जन के हानिकारक प्रभाव से सीमित था।[6] एनोड द्वितीयक उत्सर्जन के हानिकारक प्रभाव को फिलिप्स /मुलार्ड द्वारा संदमनक ग्रिड की प्रारंभिक के साथ हल किया गया, जिसके परिणामस्वरूप पेन्टोड डिजाइन हुआ। चूंकि फिलिप्स के पास इस डिजाइन पर एक पेटेंट था, इसलिए अन्य निर्माता पेटेंट का उल्लंघन किए बिना पेंटोड टाइप नालिका बनाने के इच्छुक थे। यूके में, तीन ईएमआई इंजीनियरों (इसहाक शॉनबर्ग, कैबोट बुल और सिडनी रोड्डा) ने 1933 में वैकल्पिक डिजाइन पर पेटेंट दायर किया।[7] उनके डिजाइन में निम्नलिखित विशेषताएं थीं (सामान्य पेंटोड की तुलना में):

  • नियंत्रण ग्रिड और आवरक ग्रिड के छिद्रों को संरेखित[8] एक ही क्षेपण के साथ ग्रिडों को घुमावदार करके (पेंटोड के ग्रिड अलग-अलग पिचों का उपयोग करते हैं) किया गया।
  • सामान्य टेट्रोड या पेंटोड की तुलना में आवरक ग्रिड और एनोड के बीच अधिक दूरी।[9]
  • आवरक ग्रिड और एनोड के बीच अल्प स्थिर वैद्युत् संभावित क्षेत्र स्थापित करने के लिए कैथोड क्षमता पर या उसके पास सहायक इलेक्ट्रोड संरचना और इलेक्ट्रॉन धारा के बाहर, बीम के सम्मिलित कोण को सीमित करने और बीम क्षेत्र के बाहर एनोड माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को रोकने के लिए स्क्रीन पर पहुँचना[10][11][8](पेंटोड में इलेक्ट्रॉन धारा में एक शमन ग्रिड होता है)।

डिजाइन को आज बीम टेट्रोड के रूप में जाना जाता है, लेकिन ऐतिहासिक रूप से इसे कंकलेस टेट्रोड के रूप में भी जाना जाता था, क्योंकि इसमें पारंपरिक टेट्रोड के समान ग्रिड की संख्या थी, लेकिन एनोड धारा में ऋणात्मक प्रतिरोध के बिना वास्तविक टेट्रोड की एनोड वोल्टेज विशेषता घटता है। कुछ लेखक, विशेष रूप से यूनाइटेड किंगडम के बाहर, तर्क देते हैं कि बीम प्लेटें पांचवें इलेक्ट्रोड का निर्माण करती हैं।[12][13]

पेन्टोड की तुलना में ईएमआई डिज़ाइन के निम्नलिखित लाभ थे:

  • डिज़ाइन ने समान पावर पेंटोड की तुलना में अधिक आउटपुट पावर का उत्पादन किया था।[4]
  • अंतराचालकता एक समान पावर पेंटोड से अधिक था।[14]
  • प्लेट का प्रतिरोध समान पावर पेंटोड से अल्प था।[14]
  • पेंटोड के लिए लगभग 20% की तुलना में आवरक ग्रिड धारा एनोड धारा का लगभग 5-10% था, इस प्रकार बीम टेट्रोड अधिक शक्ति-कुशल था।
  • डिज़ाइन ने तुलनीय पावर पेंटोड की तुलना में क्लास A ऑपरेशन में अल्प तीसरे-हार्मोनिक विरूपण का उत्पादन किया था।[15]

नई नालिका को जनवरी 1935 में मारकोनी N40 के रूप में भौतिक और ऑप्टिकल सोसायटी प्रदर्शनी में पेश किया गया था।[4]लगभग एक हजार N40 आउटपुट टेट्रोड्स का उत्पादन किया गया था, लेकिन ईएमआई और जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी पीएलसी के संयुक्त स्वामित्व के अनुसार एमओवी (मार्कोनी-ओसराम वाल्व) कंपनी ने ग्रिड तार के अच्छे संरेखण की आवश्यकता के कारण डिजाइन को निर्माण के लिए बहुत कठिन माना गया था।[5]जैसा कि एमओवी का अमेरिका के आरसीए के साथ डिज़ाइन-शेयर समझौता था, उस कंपनी को डिज़ाइन पास कर दिया गया था। आरसीए के पास व्यावहारिक डिजाइन तैयार करने के लिए संसाधन थे, जिसके परिणामस्वरूप 6L6 का निर्माण हुआ। कुछ ही समय बाद, बीम टेट्रोड कई प्रकार के अर्पण में दिखाई दिया, जिसमें दिसंबर 1936 में 6V6, 1937 में एमओवी KT66 और 1956 में KT88 सम्मिलित थे, विशेष रूप से ऑडियो के लिए डिज़ाइन किया गया और आज संग्राहक द्वारा अत्यधिक बेशकीमती है।

संदमनक ग्रिड पर फिलिप्स पेटेंट के समाप्त हो जाने के बाद, कई बीम टेट्रोड को बीम पावर पेंटोड कहा जाता था। इसके अतिरिक्त, पेंटोड्स के स्थान पर काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए बीम टेट्रोड्स के कुछ उदाहरण थे। सर्वव्यापी EL34, चूंकि मुलार्ड/फिलिप्स और अन्य यूरोपीय निर्माताओं द्वारा सच्चे पेंटोड के रूप में निर्मित किया गया था, इसके अतिरिक्त अन्य निर्माताओं (अर्थात् जीई, सिल्वेनिया और एमओवी) द्वारा बीम टेट्रोड के रूप में निर्मित किया गया था। सिल्वेनिया और जीई द्वारा निर्मित 6CA7 एक EL34 के लिए बीम टेट्रोड अंतःपात प्रतिस्थापन है, और KT77 एमओवी द्वारा बनाए गए 6CA7 के समान डिज़ाइन है।

अमेरिका में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बीम टेट्रोड वर्ग में 25L6, 35L6 और 50L6 और उनके लघु संस्करण 50B5 और 50C5 सम्मिलित थे। समान पदों के बावजूद इस वर्ग को 6L6 के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। उनका उपयोग लाखों सभी अमेरिकी पांच एएम रेडियो रिसीवर्स में किया गया था। इनमें से अधिकांश ने ट्रांसफॉर्मर रहित बिजली आपूर्ति परिपथ का उपयोग किया था। लगभग 1940-1950 से निर्मित ट्रांसफार्मर बिजली आपूर्ति वाले अमेरिकी रेडियो रिसीवर में, 6V6, 6V6G, 6V6GT और लघु 6AQ5 बीम टेट्रोड का सामान्यतः उपयोग किया जाता था।

सैन्य उपकरणों में, 807 (निर्वात नली) और 1625, 25 वाट के रेटेड एनोड अपव्यय के साथ और 750 वोल्ट तक की आपूर्ति से संचालित होने के साथ, 50 वाट आउटपुट पावर और ऑडियो के लिए पुश-पुल अनुप्रयोग में तक के आकाशवाणी आवृति ट्रांसमीटरों में अंतिम प्रवर्धक के रूप में व्यापक उपयोग में थे। ये नालिका 6L6 के समान थे, लेकिन कुछ हद तक उच्च एनोड अपव्यय रेटिंग थी और आधार पर पिन के अतिरिक्त एनोड शीर्ष कैप से जुड़ा था। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद बड़ी संख्या में बाजार में प्रवेश किया और 1950 और 1960 के दशक के दौरान संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में रेडियो शौकीनों द्वारा व्यापक रूप से उपयोग किया गया।

1950 के दशक में, बीम टेट्रोड के लिए अल्ट्रा-रैखिक ऑडियो प्रवर्धक परिपथ विकसित किया गया था।[16] यह प्रवर्धक परिपथ आवरक ग्रिड को आउटपुट ट्रांसफार्मर पर टैप करने के लिए लिंक करता है, और अंतरामॉडुलन विरूपण को अल्प करता है।

ऑपरेशन

बीम टेट्रोड आवरक ग्रिड नालिका के डायनेट्रॉन क्षेत्र या टेट्रोड किंक को आवरक ग्रिड और एनोड के बीच अल्प संभावित आवरक आवेश क्षेत्र विकसित करके समाप्त कर देता है जो एनोड द्वितीयक उत्सर्जन इलेक्ट्रॉनों को एनोड में लौटाता है। बीम टेट्रोड की एनोड विशेषता पावर पेंटोड की तुलना में अल्प एनोड वोल्टेज पर अल्प गोलाकार होती है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक बिजली उत्पादन होता है और समान एनोड आपूर्ति वोल्टेज के साथ अल्प तीसरा हार्मोनिक विरूपण होता है।[17]

बीम टेट्रोड्स में, नियंत्रण ग्रिड और आवरक ग्रिड के छिद्र संरेखित होते हैं। आवरक ग्रिड के तारों को नियंत्रण ग्रिड के साथ संरेखित किया जाता है जिससे कि आवरक ग्रिड नियंत्रण ग्रिड की छाया में रहे। यह नालिका की अधिक बिजली रूपांतरण दक्षता में योगदान करते हुए, आवरक ग्रिड धारा को अल्प करता है। ग्रिड एपर्चर का संरेखण इलेक्ट्रॉनों को आवरक ग्रिड और एनोड के बीच की जगह में घने बीम में केंद्रित करता है, जिससे बीम घनत्व के बिना एनोड को आवरक ग्रिड के करीब रखा जा सकता है।[18] एनोड की क्षमता आवरक ग्रिड की तुलना में अल्प होने पर इन बीमों का तीव्र ऋणात्मक आवरक आवेश विकसित होता है, जो एनोड से माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को आवरक ग्रिड तक पहुंचने से रोकता है।

प्रकार के बीम टेट्रोड प्राप्त करने में, बीम क्षेत्र के बाहर बीम सीमित प्लेटें पेश की जाती हैं जिससे कि इलेक्ट्रॉन बीम को एनोड के कुछ क्षेत्रों में सीमित किया जा सके जो एक सिलेंडर के खंड हैं।[19] ये बीम कंफ़ाइनिंग प्लेटें आवरक ग्रिड और एनोड के बीच अल्प स्थिर वैद्युत् संभावित क्षेत्र भी स्थापित करती हैं और बीम क्षेत्र के बाहर से एनोड के लिए एनोड माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को वापस करती हैं।

पूर्ण बेलनाकार समरूपता वाले बीम टेट्रोड्स में, बीम को सीमित करने वाली प्लेटों की आवश्यकता के बिना कंकलेस विशेषता प्राप्त की जा सकती है।[2][20] निर्माण का यह रूप सामान्यतः 100वाट या उससे अधिक की एनोड पावर रेटिंग वाले बड़े नालिकाों में अपनाया जाता है। ईमैक 4CX250B (250वाट एनोड अपव्यय पर रेटेड) बीम टेट्रोड के इस वर्ग का उदाहरण है। ध्यान दें कि इन प्रकारों में इलेक्ट्रोड के लिए समर्थन प्रणाली के डिजाइन के लिए मौलिक रूप से अलग दृष्टिकोण लिया जाता है। 4CX250B को इसके निर्माता द्वारा 'रेडियल बीम पावर टेट्रोड' के रूप में वर्णित किया गया है, जो इसके इलेक्ट्रोड सिस्टम की समरूपता पर ध्यान आकर्षित करता है।

बीम टेट्रोड अनुप्रयोग परिपथ में अधिकांशतः अवांछित दोलन को रोकने, क्षणिक वोल्टेज को दबाने और आवृत्ति प्रतिक्रिया को सुचारू करने के लिए घटक सम्मिलित होते हैं।[21][22][23] रेडियो आवृत्ति अनुप्रयोगों में, प्लेट परिपथ घटकों और ग्रिड परिपथ घटकों के बीच परिरक्षण की आवश्यकता होती है।[24]

बीम टेट्रोड का विच्छेदन

छोटे प्राप्त-प्रकार बीम टेट्रोड के भाग चित्र
कांच का आवरण हटा दिया गया है. नालिका बेस, एनोड या प्लेट और गेट्टर पैन का दृश्य।एनोड बड़ी, भूरे रंग की, बेलनाकार संरचना है। गेट्टर पैन शीर्ष पर कप के आकार का हिस्सा है। गेटर एक चूर्णित धातु (बेरियम) है जो ऑक्सीजन के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया करती है। नालिका को सील करने के बाद, गेट्टर को वाष्पीकृत करने के लिए गेटर पैन को प्रेरक रूप से गर्म किया जाता है, जो कांच के आवरण के अंदर जमा हो जाता है। File:6P1P vacuum tube teardown 01.jpg
एनोड का आधा भाग हटा दिया गया है। ऊपर और नीचे इलेक्ट्रोड को सपोर्ट करने वाली दो अभ्रक डिस्क देखी जा सकती हैं। बाईं ओर लंबा, लंबवत उन्मुख, चांदी के रंग का इलेक्ट्रोड बीम सीमित करने वाली या बीम बनाने वाली प्लेटों में से एक है। आवरक ग्रिड बीम सीमित प्लेटों के अंदर है। File:6P1P vacuum tube teardown 02.jpg
एनोड को पूरी तरह से हटा दिया गया है। बीम सीमित करने वाली प्लेटों को ग्रिड के दायीं और बायीं ओर देखा जा सकता है। आवरक ग्रिड सबसे बाहरी ग्रिड है आवरक ग्रिड और कैथोड के बीच नियंत्रण ग्रिड है। File:6P1P vacuum tube teardown 03.jpg
बीम सीमित करने वाली प्लेटें हटा दी गई हैं। File:6P1P vacuum tube teardown 04.jpg
गेट्टर पैन, गेटर पैन सपोर्ट और ऊपरी अभ्रक डिस्क को हटा दिया गया है। आवरक ग्रिड का अण्डाकार हेलिक्स नियंत्रण ग्रिड को घेरता है। आवरक ग्रिड सपोर्ट रॉड्स कंट्रोल ग्रिड सपोर्ट रॉड्स के बाहर बाईं और दाईं ओर हैं। File:6P1P vacuum tube teardown 06.jpg
आवरक ग्रिड और उसकी सपोर्ट रॉड हटा दी गई हैं। नियंत्रण ग्रिड का अण्डाकार हेलिक्स कैथोड को घेरता है; नियंत्रण ग्रिड समर्थन छड़ें कैथोड के बाईं और दाईं ओर हैं। File:6P1P vacuum tube teardown 07.jpg
नियंत्रण ग्रिड और उसकी सहायक छड़ें हटा दी गई हैं। अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड हीटर को घेर लेता है। कैथोड का इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करने वाला भाग सफेद रंग कीऑक्साइड कोटिंग है, सामान्यतः बेरियम ऑक्साइड या स्ट्रोंटियम ऑक्साइड। File:6P1P vacuum tube teardown 08.jpg
कैथोड हटा दिया गया है. हीटर उच्च तापीय चालकता की दुर्दम्य ढांकता हुआ सामग्री के साथ लेपित टंगस्टन तार है। 6P1P vacuum tube teardown 09.jpg

संदर्भ

  1. ↑ Donovan P. Geppert, (1951) Basic Electron Tubes, New York: McGraw-Hill, pp. 164 - 179. Retrieved 10 June 2021
  2. ↑ 2.0 2.1 Winfield G. Wagener, (May 1948) "500-Mc. Transmitting Tetrode Design Considerations", Proceedings of the I.R.E., p. 612. Retrieved 10 June 2021
  3. ↑ Norman H. Crowhurst, (1959) basic audio vol. 2, New York: John F. Rider Publisher Inc., pp. 2-74 - 2-76. Retrieved 7 Oct. 2021
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 Editors, (Feb. 1935) "New Output Tetrode", Electronics, vol. 8 no.2, p. 65. Retrieved 10 June 2021
  5. ↑ 5.0 5.1 K. R. Thrower, (2009) British Radio Valves The Classic Years: 1926-1946, Reading, UK: Speedwell, pp. 125 - 126
  6. ↑ John F. Rider, (1945) Inside the Vacuum Tube, New York: John F. Rider Publisher Inc., pp. 287 - 294. Retrieved 10 June 2021
  7. ↑ Schoenberg, Rodda, Bull, (1935) Improvements in and relating to thermionic valves, GB patent 423,932
  8. ↑ 8.0 8.1 Schoenberg, Rodda, Bull, (1938) Electron discharge device, US patent 2,107,519
  9. ↑ Geppert (1951) p. 164
  10. ↑ Herbert J. Reich, Principles of Electron Tubes, McGraw-Hill, 1941, p. 72, Retrieved 10 June 2021
  11. ↑ A. H. W. Beck, (1953) Thermionic Valves, Their Theory and Design, London: Cambridge University Press, p. 295. Retrieved 10 June 2021
  12. ↑ Jeffrey Falla; Aurora Johnson (3 February 2011). How to Hot Rod Your Fender Amp: Modifying Your Amplifier for Magical Tone. Voyageur Press. pp. 178–. ISBN 978-0-7603-3847-6. Retrieved 6 April 2012.
  13. ↑ Stanley William Amos; Roger S. Amos; Geoffrey William Arnold Dummer (1999). न्यूनेस डिक्शनरी ऑफ इलेक्ट्रॉनिक्स. Newnes. pp. 318–. ISBN 978-0-7506-4331-3. Retrieved 6 April 2012.
  14. ↑ 14.0 14.1 Geppert (1951) p. 169
  15. ↑ F. Langford-Smith ed. (1952). Radiotron Designer's Handbook 4th ed.. Sydney: Wireless Press. p. 569:
  16. ↑ Hafler, David; Keroes, Herbert I (November 1951), "An Ultra-Linear Amplifier" (PDF), Audio Engineering: 15–17, archived from the original (PDF) on March 29, 2016 Alt URL.
  17. ↑ J. F. Dreyer Jr. (April 1936). "The Beam Power Output Tube". New York: McGraw-Hill. Electronics p. 21. Retrieved 7 May 2023.
  18. ↑ Starr, A. T. (1953). Radio and Radar Technique. London: Sir Issac Pitman & Sons. p. 302. Retrieved 7 May 2023.
  19. ↑ Schade, O.S. (1938). Beam Power Tubes (PDF). Harrison, NJ. p. 162.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  20. ↑ A. K. Wing Jr.; J. E. Young (Jan. 1941). "A New Ultra-High-Frequency Tetrode and It Use in a 1-Kilowatt Television Sound Transmitter". Proceedings of the IRE, pp. 5 - 7. Retrieved 14 Aug. 2022.
  21. ↑ L. C. Hollands (Mar. 1939). "Circuit Design Related to Tube Performance". Electronics. pp. 18 - 20. Retrieved 2 Oct. 2021.
  22. ↑ Editors (Jan. 1940). "The Electron Art" "Ultra-High Frequency Oscillation with the Beam Tube". Electronics. pp. 68, 69. Retrieved 7 May 2023.
  23. ↑ D. Mix (Aug. 1946). "Unstable Signals". QST. p. 26 (Screen-Grid Amplifiers section). Retrieved 18 Aug 2022.
  24. ↑ D. Mix (Aug. 1946). pp. 25, 26

बाहरी संबंध

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