Kombinationsröhren

Ähnlich wie bei der Idee der integrierten Schaltung versuchten Röhrenentwickler, verschiedene Röhrenfunktionen in einzelne Röhrenhüllen zu integrieren, um den Platzbedarf in moderneren elektronischen Geräten vom Röhrentyp zu reduzieren. Eine übliche Kombination innerhalb einer einzigen Glashülle waren entweder zwei Dioden oder zwei Trioden. Die Idee, Diodenpaare in einer einzigen Hülle unterzubringen, ist angesichts von Stromversorgungs-Vollweggleichrichterdesigns, die immer mehrere Dioden erfordern, sehr sinnvoll.

Natürlich wäre es unmöglich gewesen, Tausende von Röhrenelementen in einer einzigen Röhrenhülle so zu kombinieren, wie Tausende von Transistoren auf ein einziges Stück Silizium geätzt werden können, aber die Ingenieure taten trotzdem ihr Bestes, um die Grenzen der Röhrenminiaturisierung zu überschreiten und Konsolidierung. Einige dieser Röhren, skurrilerweise Compactrons genannt , hielt vier oder mehr komplette Röhrenelemente in einer einzigen Hülle.

Manchmal konnten die Funktionen zweier unterschiedlicher Röhren in einer einzigen Kombiröhre so integriert werden, dass sie einfach eleganter funktionierte, als es zwei Röhren jemals könnten. Ein Beispiel dafür war der Pentagrid-Konverter , allgemeiner als Heptode bezeichnet, wird in einigen Superheterodyn-Funkdesigns verwendet. Diese Röhren enthielten sieben Elemente:5 Gitter, eine Kathode und eine Platte. Zwei der Raster waren normalerweise für die Signaleingabe reserviert, die anderen drei für Abschirmungs- und Unterdrückungsfunktionen (leistungssteigernde) Funktionen. Durch die Kombination der Superheterodyn-Funktionen von Oszillator und Signalmischer in einer Röhre war die Signalkopplung zwischen diesen beiden Stufen intrinsisch. Anstatt separate Oszillator- und Mischerschaltungen zu haben, wobei der Oszillator eine Wechselspannung erzeugt und der Mischer diese Spannung mit einem anderen Signal „mischt“, erzeugt der Oszillatorabschnitt des Pentagrid-Wandlers einen Elektronenstrom, der in seiner Intensität oszilliert und dann direkt durch ein anderes Gitter zum „Mischen“ fließt ” mit einem anderen Signal.

Dieselbe Röhre wurde manchmal auf andere Weise verwendet:Durch Anlegen einer Gleichspannung an eines der Steuergitter konnte die Verstärkung der Röhre für ein auf das andere Steuergitter eingeprägtes Signal geändert werden. Dies war bekannt als variable-mu Betrieb, weil das „mu“ (µ) der Röhre (ihr Verstärkungsfaktor, gemessen als Verhältnis der Spannungsänderung von Platte zu Kathode zur Spannungsänderung von Gitter zu Kathode bei konstantem Plattenstrom) beliebig um a . geändert werden konnte DC-Steuerspannungssignal.

Unternehmungslustige Elektronikingenieure entdeckten auch Möglichkeiten, solche Multivariablen-Fähigkeiten „kleinerer“ Röhren wie Tetroden und Pentoden auszunutzen. Ein solcher Weg war der sogenannte ultra-lineare Audio-Leistungsverstärker, erfunden von zwei Ingenieuren namens David Hafler und Herb Keroes, die eine Tetrodenröhre in Kombination mit einem "abgezapften" Ausgangstransformator verwenden, um die Linearität des Verstärkers erheblich zu verbessern (verringert die Verzerrungspegel). Betrachten Sie einen "single-ended" Trioden-Röhrenverstärker mit einem Ausgangstransformator, der die Leistung an den Lautsprecher ankoppelt:

Wenn wir in dieser Schaltung eine Tetrode durch eine Triode ersetzen, werden wir aufgrund der elektrostatischen Abschirmung des Schirms Verbesserungen der Schaltungsverstärkung sehen, die unerwünschte Rückkopplungen zwischen der Platte und dem Steuergitter verhindert:

Der Bildschirm der Tetrode kann jedoch für andere Funktionen verwendet werden, als nur das Gitter von der Platte abzuschirmen. Es kann auch als weiteres Steuerelement verwendet werden, wie das Raster selbst. Wenn die Primärwicklung des Transformators „angezapft“ wird und diese Anzapfung mit dem Schirm verbunden ist, erhält der Schirm eine Spannung, die mit dem verstärkten Signal variiert (Rückkopplung). Genauer gesagt ist das Rückkopplungssignal proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses im Transformatorkern (dΦ/dt), wodurch die Fähigkeit des Verstärkers verbessert wird, die Wellenform des Eingangssignals an den Lautsprecheranschlüssen und nicht nur in der Primärwicklung zu reproduzieren des Transformators:

Diese Signalrückkopplung führt zu erheblichen Verbesserungen der Linearität des Verstärkers (und folglich der Verzerrung), solange Vorkehrungen getroffen werden, um den Bildschirm mit einer zu großen positiven Spannung in Bezug auf die Kathode zu „überladen“. Als Konzept demonstriert das ultralineare Design (Screen-Feedback) die Flexibilität des Betriebs, die von mehreren Gitterelementen innerhalb einer einzigen Röhre gewährt wird:eine Fähigkeit, die von Halbleiterkomponenten selten erreicht wird.

Einige Röhrenkonstruktionen kombinierten mehrere Röhrenfunktionen auf wirtschaftlichste Weise:Doppelplatten mit einer einzelnen Kathode, wobei die Ströme für jede der Platten durch separate Sätze von Steuergittern gesteuert werden. Häufige Beispiele für diese Röhren waren Triode-Heptode und Triode-Hexode Röhren (eine Hexoderöhre ist eine Röhre mit vier Gittern, einer Kathode und einer Platte).

Andere Röhrendesigns enthalten einfach separate Röhrenstrukturen innerhalb einer einzigen Glashülle, um eine größere Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Doppeldiodenröhren (Gleichrichterröhren) waren ebenso verbreitet wie Doppeltriodenröhren, insbesondere wenn die Verlustleistung jeder Röhre relativ gering war.

Die Modelle 12AX7 und 12AU7 sind gängige Beispiele für Doppeltriodenröhren, beide mit geringer Leistung. Die 12AX7 wird besonders häufig als Vorverstärkerröhre in Verstärkerschaltungen für E-Gitarren verwendet.