Detektor úniku ze sítě - Grid-leak detector

Příklad jednopólového triodového mřížkového přijímače úniku z roku 1920, prvního typu zesilovače rádiového přijímače. Na levém obrázku je označen rezistor úniku ze sítě a kondenzátor.
Jednotka úniku mřížky a kondenzátorová jednotka z roku 1926. Kazetový rezistor 2 megohmy je vyměnitelný, takže uživatel může vyzkoušet různé hodnoty. Paralelní kondenzátor je zabudován do držáku.

A detektor úniku mřížky je elektronický obvod, který demoduluje amplitudově modulovaný střídavý proud a zesiluje obnovené modulační napětí. Obvod využívá nelineární katodu k řízení charakteristiky vedení mřížky a faktoru zesílení vakuové trubice.[1][2] Vynalezl Lee De Forest kolem roku 1912 byl používán jako detektor (demodulátor) v první vakuové trubici rádiové přijímače až do 30. let.

Dějiny

Schematický diagram ukazuje šest elektronek
Přijímač TRF využívající detektor úniku ze sítě (V1)

Časné aplikace triodových trubic (Audions), protože detektory obvykle neobsahovaly rezistor v síťovém obvodu.[3][4] První použití odporu k vybití kondenzátoru mřížky ve vakuové trubici detektor Obvod mohl být od Sewalla Cabota v roce 1906. Cabot napsal, že udělal tužku, aby vypustil kondenzátor mřížky, poté, co zjistil, že dotek mřížkové svorky trubice by způsobil obnovení činnosti detektoru po jeho zastavení.[5] Edwin H. Armstrong v roce 1915 popisuje použití „odporu několika stovek tisíc ohmů umístěných přes mřížkový kondenzátor“ za účelem vybití mřížkového kondenzátoru.[6]Rozkvět úniku mřížky detektory byla 20. léta 20. století, kdy byla baterie napájena z více čísel vyladěné vysokofrekvenční přijímače pomocí nízkého zesilovacího faktoru triody s přímo vyhřívaným katody byly moderní technologie. Zenith modely 11, 12 a 14 jsou příklady těchto druhů rádií.[7] Když byly v roce 1927 k dispozici pro nové designy trubice s mřížkou, většina výrobců přešla na detektory desek,[8][2] a později do diodové detektory. Detektor úniku ze sítě je již mnoho let oblíbený u amatérských radistů a posluchačů krátkých vln, kteří si konstruují vlastní přijímače.

Funkční přehled

Scéna plní dvě funkce:

  • Detekce: Řídicí mřížka a katoda fungují jako dioda. Při malých amplitudách vysokofrekvenčního signálu (nosné), detekce čtvercového zákona probíhá v důsledku nelineárního zakřivení síťového proudu proti charakteristice síťového napětí.[9] Detekční přechody s většími amplitudami nosiče na chování detekce velkého signálu v důsledku jednostranného vedení z katody na mřížku.[10][11]
  • Zesílení: Měnící se stejnosměrné napětí stejnosměrného proudu v síti působí na řízení proudu desky. Napětí obnoveného modulačního signálu se zvyšuje v deskovém obvodu, což má za následek, že detektor úniku ze sítě produkuje vyšší zvukový kmitočet než diodový detektor při malých úrovních vstupního signálu.[12] Deskový proud zahrnuje vysokofrekvenční složku přijímaného signálu, která se využívá v regenerativní návrhy přijímačů.

Úkon

Řídicí mřížka a katoda jsou provozovány jako dioda, zatímco napětí řídicí mřížky současně uplatňuje svůj obvyklý vliv na proud elektronů z katody na desku.

V obvodu je kondenzátor ( mřížkový kondenzátor) spojuje vysokofrekvenční signál (nosnou) s řídicí mřížkou elektronky.[13] Kondenzátor také usnadňuje vývoj stejnosměrného napětí na síti. Impedance kondenzátoru je malá na nosné frekvenci a vysoká na modulačních frekvencích.[14]

Rezistor ( únik mřížky) je připojen buď paralelně s kondenzátorem, nebo ze sítě na katodu. Rezistor umožňuje stejnosměrnému nabíjení „unikat“ z kondenzátoru[15] a používá se při nastavování předpětí mřížky.[16]

Při malých úrovních signálu nosiče, obvykle ne více než 0,1 voltu,[17] prostor mřížky s katodou vykazuje nelineární odpor. Síťový proud nastává během 360 stupňů nosného kmitočtového cyklu.[18] Síťový proud se zvyšuje více během kladných odchylek nosného napětí, než klesá během záporných odchylek, kvůli křivce parabolického síťového proudu proti křivce síťového napětí v této oblasti.[19] Tento asymetrický síťový proud vyvíjí stejnosměrné síťové napětí, které zahrnuje modulační frekvence.[20][21][22] V této oblasti provozu se demodulovaný signál vyvíjí v sérii s dynamickým odporem mřížky , který je obvykle v rozmezí 50 000 až 250 000 ohmů.[23][24] a mřížkový kondenzátor spolu s mřížkovou kapacitou tvoří dolní propust, který určuje šířku pásma zvukové frekvence v mřížce.[23][24]

Při úrovních signálu nosné dostatečně velkých na to, aby během negativních odchylek nosiče došlo k zastavení vedení z katody na mřížku, je detekční akce detektoru lineární diody.[25][26] Detekce úniku ze sítě optimalizovaná pro provoz v této oblasti je známá jako detekce elektrické sítě nebo detekce úniku energie ze sítě.[27][28] Síťový proud se vyskytuje pouze na kladných špičkách nosného kmitočtového cyklu. Vazební kondenzátor získá stejnosměrný náboj v důsledku usměrňovacího působení katody na dráhu mřížky.[29] Kondenzátor se vybíjí přes rezistor (tedy únik mřížky) během doby, kdy klesá nosné napětí.[30][31] Stejnosměrné síťové napětí se bude měnit s modulační obálkou amplitudově modulovaného signálu.[32]

Deskový proud prochází impedancí zátěže zvolenou pro dosažení požadovaného zesílení ve spojení s charakteristikami trubice. V neregenerativních přijímačích je kondenzátor s nízkou impedancí na nosné frekvenci připojen z desky na katodu, aby se zabránilo zesílení nosné frekvence.[33]

Design

Kapacita síťového kondenzátoru je zvolena tak, aby činila přibližně desetinásobek vstupní kapacity sítě[34] a je obvykle 100 až 300 pikofaradů (pF), s menší hodnotou pro mřížku obrazovky a pentodové trubice.[2][23]

Odpor a elektrické připojení netěsnosti sítě spolu s proudem sítě určují síť zaujatost.[35] Pro provoz detektoru při maximální citlivosti je předpětí umístěno poblíž bodu na křivce síťového proudu proti síťovému napětí, kde dochází k maximálnímu usměrňovacímu účinku, což je bod maximální rychlosti změny sklonu křivky.[36][21][37] Pokud je zajištěna stejnosměrná cesta z netěsnosti mřížky na nepřímo zahřátou katodu nebo na záporný konec přímo zahřívané katody, negativní počáteční rychlost mřížkové předpětí je produkováno vzhledem ke katodě určené součinem úniku mřížky a síťového proudu.[38][39] U určitých přímo vyhřívaných katodových trubic je optimální předpětí mřížky při kladném napětí vzhledem k negativnímu konci katody. U těchto trubek je zajištěna stejnosměrná cesta od úniku mřížky na kladnou stranu katody nebo kladnou stranu baterie „A“; poskytující pozitivní pevné zkreslení napětí v síti určené stejnosměrným síťovým proudem a odporem netěsnosti sítě.[40][21][41]

Jak se zvyšuje odpor úniku mřížky, odpor mřížky se zvyšuje a šířka pásma zvukové frekvence v mřížce klesá, pro danou kapacitu kondenzátoru mřížky.[23][24]

U triodových trubic je stejnosměrné napětí na desce zvoleno pro provoz trubice při stejném proudu desky, který se obvykle používá při provozu zesilovače, a je obvykle menší než 100 voltů.[42][43] U pentodových a tetrodových trubic je vybráno nebo nastavitelné síťové síťové napětí, které umožňuje požadovaný proud desky a zesílení při zvolené impedanci zatížení desky.[44]

Pro detekci úniku energie ze sítě musí být časová konstanta úniku ze sítě a kondenzátoru kratší než období nejvyšší zvukové frekvence, která má být reprodukována.[45][46] S kondenzátorem 100 pF je vhodný únik mřížky kolem 250 000 až 500 000 ohmů.[28][45] Odolnost proti úniku ze sítě pro detekci úniku energie ze sítě lze určit pomocí kde je nejvyšší zvuková frekvence k reprodukci a je kapacita kondenzátoru mřížky.[47] Výhodou je trubice vyžadující poměrně velké síťové napětí pro omezení proudu desky (obvykle trioda s nízkým činitelem zesílení).[27] Špičkové 100% modulované vstupní vstupní napětí, které může detektor úniku ze sítě demodulovat bez nadměrného zkreslení, je přibližně polovina předpokládaného zkreslení napětí ,[48] což odpovídá špičkovému nemodulovanému nosnému napětí přibližně jedné čtvrtiny předpokládané mezní hodnoty zkreslení.[49][27] Pro detekci energetické sítě pomocí přímo vyhřívané katodové trubice je rezistor úniku mřížky připojen mezi síť a záporný konec vlákna, a to buď přímo, nebo prostřednictvím RF transformátoru.

Vliv typu trubice

Tetrodové a pentodové trubice poskytují výrazně vyšší vstupní impedanci mřížky než triody, což má za následek menší zatížení obvodu poskytujícího signál detektoru.[50] Tetrodové a pentodové trubice také produkují výrazně vyšší amplitudu audiofrekvenčního výstupu při malých úrovních vstupního signálu nosiče (kolem jednoho voltu nebo méně) v aplikacích detektoru úniku ze sítě než u triod.[51][52]

Výhody

  • Detektor úniku ze sítě potenciálně nabízí větší hospodárnost než použití samostatných diod a zesilovačů.
  • Při malých úrovních vstupního signálu produkuje obvod vyšší výstupní amplitudu než jednoduchý diodový detektor.

Nevýhody

Jednou z potenciálních nevýhod detektoru úniku ze sítě, zejména v neregenerativních obvodech, je zátěž, kterou může představovat předchozímu obvodu.[33] Na vysokofrekvenční vstupní impedanci detektoru úniku ze sítě dominuje síťová vstupní impedance trubice, která může být u triod řádově 6000 ohmů nebo méně, v závislosti na charakteristikách trubice a frekvenci signálu. Další nevýhody spočívají v tom, že může způsobovat větší zkreslení a je méně vhodný pro napětí vstupního signálu přes volt nebo dva než deskový detektor nebo diodový detektor.[53][54]

Viz také

Reference

  1. ^ Zaměstnanci společnosti Cruft Electronics, Elektronické obvody a elektronky, New York: McGraw-Hill, 1947, str. 705
  2. ^ A b C H. A. Robinson, „Provozní charakteristiky vakuových trubicových detektorů“, část I, QST, sv. XIV, č. 8, s. 23. srpna 1930
  3. ^ CDR S. S. Robison, Příručka bezdrátové telegrafie pro použití námořních elektrikářů, Annapolis, MD: United States Naval Institute, 1911, str. 125, 132
  4. ^ J. Scott-Taggart, Termionické trubky v radiotelegrafii a telefonii, Londýn, Velká Británie: The Wireless Press LTD, 1921, s. 118
  5. ^ S. Cabot, "Detekce - mřížka nebo deska", QST, sv. XI, ne. 3, s. 30. března 1927
  6. ^ E. H. Armstrong, „Některý nedávný vývoj v přijímači audionů“, Sborník Ústavu radiových inženýrů, sv. 3, č. 3, s. 215-247, září 1915
  7. ^ Schémata modelů Zenith 11, 12 a 14. Tři baterie Zenith modely úniku mřížky 20. let.
  8. ^ E. P. Wenaas, Radiola: Zlatý věk RCA, 1919-1929, Chandler, AZ: Sonoran Publishing LLC, 2007, s. 336
  9. ^ Zaměstnanci společnosti Cruft Electronics, str. 705
  10. ^ K. R. Sturley, Design rádiového přijímače (Část I), New York: John Wiley and Sons, 1947, s. 377
  11. ^ Zaměstnanci společnosti Cruft Electronics, str. 706
  12. ^ Příručka radioamatéra (55 ed.). Americká rozhlasová liga. 1978. str. 241.
  13. ^ J. H. Reyner, "Rektifikace mřížky. Kritické posouzení metody", Experimentální bezdrátové připojení, sv. 1, č. 9, str. 512-520, červen 1924
  14. ^ W. L. Everitt, Komunikační technika, 2. vyd. New York: McGraw-Hill, 1937, str. 418
  15. ^ J. Scott-Taggart, str. 119
  16. ^ J. Scott-Taggart, str. 125
  17. ^ A. A. Ghirardi, Kurz rádiové fyziky, 2. vyd. New York: Rinehart Books, 1932, str. 497
  18. ^ F. E. Terman, Radiotechnika, 1. vyd., New York: McGraw-Hill, 1932, str. 292-293
  19. ^ Signal Corps US Army, Zásady rádiové komunikace, 2. vyd. Washington, DC: U.S.G.P.O., 1922, str. 478
  20. ^ Landee, Davis, Albrecht, Příručka pro elektronické designéry, New York: McGraw-Hill, 1957, s. 7-103 - 7-108
  21. ^ A b C L.P.Smith, „Detector Action in High Vacuum Tubes“, QST, sv. X, ne. 12, s. 14-17, prosinec 1926
  22. ^ Zaměstnanci společnosti Cruft Electronics, str. 693–703
  23. ^ A b C d F. E. Terman, „Některé principy detekce mřížky a netěsnosti mřížky a kondenzátoru“, Sborník Ústavu radiových inženýrů, Sv. 16, č. 10, říjen 1928, str. 1384-1397
  24. ^ A b C W. L. Everitt, str. 419-420
  25. ^ Zaměstnanci společnosti Cruft Electronics, str. 675
  26. ^ Landee a kol., Str. 7-107
  27. ^ A b C E. E. Zepler, Technika rozhlasového designu, New York: John Wiley and Sons, 1943, s. 104
  28. ^ A b A. A. Ghirardi, str. 499
  29. ^ W. L. Everitt, str. 421
  30. ^ Signal Corps Americká armáda, s. 476
  31. ^ Zaměstnanci společnosti Cruft Electronics, str. 679
  32. ^ Zaměstnanci společnosti Cruft Electronics, str. 681
  33. ^ A b K. R. Sturley, str. 379-380
  34. ^ F. E. Terman, 1932, str. 299
  35. ^ J. Scott-Taggart, str. 125
  36. ^ A. Hund, Fenomény ve vysokofrekvenčních systémech, New York: McGraw-Hill, 1936, s. 169
  37. ^ J. H. Morecroft, Zásady rádiové komunikace, New York: John Wiley & Sons, Inc., 1921, str. 455
  38. ^ Giacoletto, Lawrence Joseph (1977). Příručka návrhářů elektroniky. New York: McGraw-Hill. str. 9-27.
  39. ^ Tomer, Robert B. (1960). Optimální využití vakuových trubic. Indianapolis: Howard W. Sams & Co., Inc. / The Bobbs-Merrill Company, Inc. str.28.
  40. ^ RCA, Manuál RCA Radiotron, Technical Series R-10, Radio Corporation of America, str. 22
  41. ^ Signal Corps Americká armáda, s. 477
  42. ^ RCA, Manuál RCA Radiotron, Technical Series R-10, Radio Corporation of America, str. 22-23, 25, 33
  43. ^ RCA Radiotron Division, Nové celokovové rádiové trubice, RCA Manufacturing Co., Inc., 1935, s. 6-7
  44. ^ H. A. Robinson, „Provozní charakteristiky vakuových trubicových detektorů“, část II, QST, sv. XIV, č. 9, s. 44, září 1930
  45. ^ A b E. E. Zepler, str. 260-261
  46. ^ J. H. Morecroft, str. 454
  47. ^ K.R. Sturley, str. 371-372
  48. ^ K.R. Sturley, str. 23
  49. ^ S. W. Amos, „Mechanismus detekce netěsných mřížek“, část II, Elektronické inženýrství, Září 1944, s. 158
  50. ^ K. R. Sturley, str. 381
  51. ^ H. A. Robinson, část II, s. 45
  52. ^ A. E. Rydberg, J. W. Doty, „Nadřazenost detektorů na obrazovce“, QST, sv. XIV, č. 4, s. 43, duben 1930
  53. ^ E. E. Zepler, str. 103
  54. ^ H. A. Robinson, část I, str. 25

Další čtení