Audion

редактировать
Triode Audion 1908 года. Нить накала (которая также была катодом) должна была быть внизу слева внутри трубки, но она была выгорела и больше нет. Видны соединительные и поддерживающие провода нити. Пластина находится посередине вверху, а сетка - змеевидный электрод под ней. Пластина и сеточные соединения оставляют трубку справа.

Audion была электронно-детектирующей или усиливающей вакуумной лампой, изобретенной американским инженером-электриком Ли де Форестом в 1906 году. Это был первый триод, состоящий из вакуумированной стеклянной трубки с тремя электродами : нагретой нитью, сеткой, и пластину . Это важно в истории технологии, потому что это было первое широко используемое электронное устройство, которое могло усилить ; небольшой электрический сигнал, подаваемый на сетку, может управлять большим током, протекающим от нити к пластине.

Исходный триод Audion имел больше остаточного газа в трубке, чем более поздние версии и электронные лампы ; дополнительный остаточный газ ограничивал динамический диапазон и придавал Audion нелинейные характеристики и неустойчивую работу. Первоначально разработанный как радиоприемник детектор путем добавления сеточного электрода к клапану Флеминга, он не нашел особого применения, пока его усилительная способность не была признана примерно в 1912 году несколькими исследователями, которые использовали его для создания первые усилительные радиоприемники и электронные генераторы. Множество практических применений усиления стимулировали его быстрое развитие, и оригинальный Audion был заменен в течение нескольких лет улучшенными версиями с более высоким вакуумом.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Патенты и споры
    • 1.2 Kenotron и Pliotron
  • 2 Приложения и использование
  • 3 Ссылки
  • 4 Дополнительная литература
  • 5 Внешние ссылки

История

Один из самых ранних радиоприемников Audion, сконструированный Де Форестом в 1914 году. Лампы Audion были монтируется в перевернутом положении, тонкая нить должна свисать вниз, чтобы она не провисала и не касалась сетки. Это детектор (выпрямитель) и двухкаскадный усилитель звука ; радиосигнал исходит от отдельного блока тюнера.

С середины 19 века было известно, что газовое пламя электропроводно, и ранние экспериментаторы беспроводной связи заметили, что на эту проводимость влияет по наличию радиоволн. Де Форест обнаружил, что газ в частичном вакууме, нагретый обычной нитью накала лампы, ведет себя примерно так же, и что если бы проволоку обернуть вокруг стеклянного корпуса, устройство могло бы служить детектором радиосигналов. В его первоначальной конструкции небольшая металлическая пластина была запаяна в корпус лампы, и она была подключена к положительной клемме 22-вольтовой батареи через пару наушников, а отрицательная клемма была подключена к одной стороне нити накала лампы. Когда беспроводные сигналы подавались на провод, обернутый вокруг внешней стороны стекла, они вызывали помехи в токе, которые производили звуки в наушниках.

Это было значительным достижением, поскольку существующие коммерческие беспроводные системы были надежно защищены патентами ; новый тип детектора позволит Де Форесту продавать свою собственную систему. В конце концов он обнаружил, что подключение антенной схемы к третьему электроду, расположенному непосредственно на пути тока, значительно улучшает чувствительность; в его ранних версиях это был просто кусок проволоки, согнутый в форме колосниковой решетки (отсюда «решетка»).

Audion обеспечил прирост мощности; с другими детекторами вся мощность для работы наушников должна была поступать от самой антенной схемы. Следовательно, слабые передатчики можно было слышать на больших расстояниях.

Патенты и споры

Де Форест и все остальные в то время сильно недооценили потенциал своего оригинального устройства, полагая, что его можно использовать только в военных целях. Примечательно, что он, по-видимому, никогда не видел его потенциала в качестве усилителя телефонного репитера, хотя грубые электромеханические лупы для заметок были проклятием телефонной индустрии в течение как минимум двух десятилетий. (По иронии судьбы, в годы патентных споров, приведших к Первой мировой войне, только эта «лазейка» позволяла вообще производить вакуумные триоды, поскольку ни в одном из патентов Де Фореста это приложение специально не упоминалось).

(слева) Первый прототип Audion с сеткой (зигзагообразной проволокой) между нитью и пластиной. (справа) Более поздний дизайн звуковой трубки. Сетка и пластина состоят из двух частей по обе стороны от центральной нити. В обеих этих трубках нить сгорает.

Де Форест получил патент на свою раннюю двухэлектродную версию Audion 13 ноября 1906 года (Патент США 841,386 ), а также на «триод». "(трехэлектродная) версия была запатентована в 1908 году (Патент США 879 532 ). Де Форест продолжал утверждать, что он разработал Audion независимо от предыдущих исследований Джона Амброуза Флеминга по термоэмиссионному клапану (на который Флеминг получил патент Великобритании 24850, а американский Клапан Fleming патент патент США 803,684 ), и Де Форест оказался втянутым во многие патентные споры, связанные с радио. Де Форест был известен тем, что сказал, что «не знал, почему это работает, оно просто работало».

Он всегда называл вакуумные триоды, разработанные другими исследователями, «Осциллаудионами», хотя нет никаких доказательств того, что он внес существенный вклад в их развитие. Верно, что после изобретения настоящего вакуумного триода в 1913 году (см. Ниже) Де Форест продолжал производить различные типы радиопередающих и приемных устройств (примеры которых показаны на этой странице). Однако, хотя он обычно описывал эти устройства как использующие «Аудионы», на самом деле они использовали триоды высокого вакуума, используя схемы, очень похожие на те, что были разработаны другими экспериментаторами.

В 1914 году студент Колумбийского университета студент Эдвин Ховард Армстронг работал с профессором, чтобы задокументировать электрические принципы Audion. Армстронг опубликовал свое объяснение Audion в декабре 1914 года вместе с принципиальными схемами и графиками осциллографа. В марте и апреле 1915 года Армстронг разговаривал с Институтом радиоинженеров в Нью-Йорке и Бостоне, соответственно, с докладом «Некоторые последние разработки в приемнике Audion», который был опубликован в сентябре. Комбинация двух статей была переиздана в других журналах, таких как Annals of the New York Academy of Sciences. Когда Армстронг и Де Форест позже столкнулись друг с другом в споре по поводу патента на регенерацию, Армстронг смог убедительно продемонстрировать, что Де Форест все еще понятия не имел, как это работает.

Проблема заключалась в том, что (возможно, чтобы отделить свое изобретение от клапана Флеминга). В оригинальных патентах Де Фореста было указано, что газ низкого давления внутри Audion был необходим для его работы (Audion - это сокращение от «Audio-Ion»), и на самом деле ранние Audions обладали серьезной надежностью. проблемы, связанные с адсорбцией этого газа металлическими электродами. Audions иногда работали очень хорошо; в других случаях они вообще почти не работали.

Как и сам Де Форест, многие исследователи пытались найти способы повысить надежность устройства за счет стабилизации частичного вакуума. Большая часть исследований, которые привели к созданию настоящих вакуумных ламп, были выполнены Ирвингом Ленгмюром в исследовательских лабораториях General Electric (GE).

Kenotron и Pliotron

Аудионы и ранние триоды, разработанные на их основе, 1918 год.. Нижний ряд (D): De Forest Audions. Третий ряд (C): Плиотроны, разработанные в General Electric от Langmuir. Второй ряд (B): триоды, разработанные Western Electric, которая купила права у De Forest в 1913 году. Они использовались в телефонных репитерах, которые сделало возможным строительство первой трансконтинентальной телефонной линии в 1915 году.. Верхний ряд (A): французские триоды. Французское правительство получило право производить Audions в 1912 году, когда Де Форест не смог продлить свои французские патенты из-за отсутствия 125 долларов. General Electric Company Pliotron

Ленгмюр давно подозревал, что некоторые предполагаемые ограничения на производительность различных низкоуровневых устройств. электрические устройства, работающие под давлением и вакуум, могут вообще не иметь фундаментальных физических ограничений, а просто из-за загрязнения и примесей в процессе производства.

Его первый успех заключался в демонстрации того, что, вопреки тому, что давно утверждали Эдисон и другие, лампы накаливания могли бы работать более эффективно и с более длительным сроком службы, если бы стеклянный колпак был заполнен инертным газом низкого давления, а не полностью вакуум. Однако это сработало только в том случае, если использованный газ был тщательно «очищен» от всех следов кислорода и водяного пара. Затем он применил тот же подход к созданию выпрямителя для недавно разработанных рентгеновских трубок «Кулидж». Опять же, вопреки тому, что было раньше. Широко распространено мнение, что это возможно, благодаря тщательной чистоте и вниманию к деталям, он смог создать версии диода Флеминга, который мог бы выпрямлять сотни тысяч вольт. Его выпрямители были названы «кенотронами» от греческого кено (пустой, не содержит ничего, как в вакууме) и tron ​​(устройство, инструмент).

Затем он обратил свое внимание на трубку Audion, снова подозревая, что ее заведомо непредсказуемое поведение можно было бы с большей осторожностью приручить в процессе производства.

Однако он избрал несколько неортодоксальный подход. Вместо того, чтобы пытаться стабилизировать частичный вакуум, он задавался вопросом, можно ли заставить Аудион функционировать с полным вакуумом Кенотрона, поскольку это было несколько проще табилировать.

Вскоре он понял, что его «вакуумный» Audion имел заметно отличающиеся характеристики от версии Де Фореста и на самом деле был совершенно другим устройством, способным к линейному усилению и на гораздо более высоких частотах. Чтобы отличить свое устройство от Audion, он назвал его «Pliotron» от греческого plio (больше или больше, в этом смысле означает усиление, больше выходящего сигнала, чем входящего).

По сути, он называл все свои конструкции с электронными лампами Кенотронами, а Плиотрон в основном был специализированным типом Кенотрона. Однако, поскольку Pliotron и Kenotron были зарегистрированными товарными знаками, технические писатели, как правило, использовали более общий термин «вакуумная лампа». К середине 1920-х годов термин «Кенотрон» стал относиться исключительно к ламповым выпрямителям, а термин «плиотрон» вышел из употребления. По иронии судьбы, в популярном использовании похожие по звучанию бренды «Радиотрон» и «Кен-Рад» пережили оригинальные названия.

Приложения и использование

Первый радиопередатчик Audion AM, построенный Ли Де Форест и анонсированный в апреле 1914 года. Некоторые из первых радиопередатчиков Audion AM, построенные Де Форестом около 1916 года. Изобретение Осциллятор Audion в 1912 г. сделал возможной недорогую передачу звука по радио и был ответственен за появление радиовещания примерно в 1920 г. Реклама Audion, журнал Electrical Experimenter, 1916 г.

De Forest продолжала производство и поставляли Audions для ВМС США до начала 1920-х годов для обслуживания существующего оборудования, но в других странах к тому времени они уже считались устаревшими. Именно вакуумный триод сделал реальностью практическое радиовещание.

До появления Audion в радиоприемниках использовались различные детекторы, включая когереры, барреттеры и кристалл. детекторы. Самый популярный кристаллический детектор состоял из небольшого кусочка кристалла галенита, исследованного тонкой проволокой, обычно называемой «детектором кошачьих усов ». Они были очень ненадежными, требовали частой корректировки усов кошки и не предлагали усиления. Такие системы обычно требовали, чтобы пользователь слушал сигнал через наушники, иногда на очень низкой громкости, поскольку для работы наушников использовалась только энергия, улавливаемая антенной. Для связи на большие расстояния обычно требовались огромные антенны, и на передатчик приходилось подавать огромное количество электроэнергии.

Audion был значительным улучшением в этом, но оригинальные устройства не могли обеспечить какое-либо последующее усиление того, что было произведено в процессе обнаружения сигнала. Более поздние вакуумные триоды позволяли усилить сигнал до любого желаемого уровня, как правило, путем подачи усиленного выходного сигнала одного триода в сетку следующего, в конечном итоге обеспечивая более чем достаточную мощность для управления полноразмерным динамиком. Кроме того, они смогли усилить входящие радиосигналы до процесса обнаружения, что сделало его работу намного более эффективной.

Из вакуумных ламп можно также сделать более совершенные радиопередатчики. Комбинация гораздо более эффективных передатчиков и гораздо более чувствительных приемников произвела революцию в радиосвязи во время Первой мировой войны.

К концу 1920-х годов такие «ламповые радиоприемники» стали неотъемлемой частью большинства домохозяйств западного мира, и оставался таковым до тех пор, пока в середине 1950-х годов не были введены транзисторные радиоприемники.

В современной электронике, электронная лампа в значительной степени вытеснена твердотельными устройствами, такими как транзистор, изобретен в 1947 году и реализован в интегральных схемах в 1959 году, хотя электронные лампы по сей день используются в таких приложениях, как мощные передатчики, гитарные усилители и некоторое аудиооборудование с высокой точностью воспроизведения.

Ссылки

Дополнительная литература

Почтовая марка 1973 года в честь аудитории Де Фореста
  • Radio Corp. v. Radio Engineering Laboratories, 293 US 1 ( Верховный суд США, 1934 г.).
  • Hong, Sungook (2001), Wireless: From Marconi's Black-box to Audion, MIT Press, ISBN 9780262082983
  • Откуда приходят хорошие идеи, Глава V, Стивен Джонсон, Riverhead Books, (2011).

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Audion.
Викиисточник имеет оригинал текст, относящийся к этой статье: Практические указатели на Audion
Последняя правка сделана 2021-06-12 17:11:56
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте