Konzol Blog (Hifi és ilyesmi)

Minden cső (kivéve a hideg katódos típusokat, mint például a 0Z4) megfelelően működésének előfeltétele, hogy a fűtésnek eléggé fel kell melegítenie a katódot ahhoz, hogy elkezdjen elektronokat kibocsátani, ami viszont "tértöltést" hoz létre a katód körül. Ez a tértöltés biztosítja az elektronáramot a csőben. A katód meglehetősen egyenletes sebességgel bocsát ki elektronokat (ez pillanatról pillanatra kissé változik) a katódot körülvevő térbe.

A cső az áramához szükséges elektronokat ebből a térkitöltésből biztosítja a vezérlő rácsra adott jelnek megfelelő változó sebességgel. Az elektron igény - áram - az idő függvényében változik, az áramnak nagy csúcsai lehetnek, de a tértöltés csak viszonylag állandó ütemben újul meg. A túl sok csúcsáram elkezdi eltüntetni a tértöltést.

Amikor a jel által igényelt áram meghaladja a rendelkezésre álló elektrontöltést, az elektronok közvetlenül a katódból fognak érkezni. Ez a katód "tértöltésének eltűnése". Amikor egy cső új, a katód elektron kibocsátása képes a tér töltését kellőképpen fenntartani ahhoz, hogy a csúcsáramigény nagy részével lépést tartson, és csak kis mennyiség származik magából a katódból, ami kevéssé károsítja azt. Ahogy a cső öregszik, és katód emissziója csökkenni kezd, a térkitöltés már nem tud lépést tartani a csúcsáram igényekkel.

Ez fokozatosan egyre több és több katód "tértöltés eltűnést" eredményez, különösen akkor, ha a csőnek folyamatosan illetve gyakran, nagy áramcsúcsokat kell szolgáltatnia. Azok a tulajdonosok, akik szeretnek nagyon magas hangerőn zenét hallgatni, a hangerő emelésével kompenzálnak, ami kifejezetten cső pusztító gyakorlat, mert még több katód "tértöltés eltűnést" okoz. Ahogy ez a folyamat folytatódik, a tér töltése egyre inkább csökken.

Ennek a térkitöltésnek van egy másik funkciója is, amelyet ritkán - ha egyáltalán megemlítik- említenek, még az úgynevezett csőguruk is. Ez a térkitöltés megakadályozza a normál csőben az ívképződést! Ha a térkitöltés eléggé lecsökken, a cső hajlamossá válhat az ívképződésre. Sok esetben a tulajdonosnak fogalma sincs arról, hogy a cső(csövek) miért ívelnek át. Lehet, hogy látta a cső ívét, de nem tudja meghatározni, hogy ez miért következett be. Mivel az erősítő áramkörében nincs nyilvánvaló meghibásodás, és semmi sem utal az okra, tág tere marad a találgatásoknak .

Sok évvel ezelőtt ezt az ok-okozati összefüggést a teljesítmény csöveknél figyelték meg, de rámutattak, hogy ez az eset meglehetősen ritka. Abban az időben a színházakon és PA-rendszereken kívül az átlagos háztartási erősítők nem támasztottak nagy igényeket a kimeneti csövekkel szemben - mindössze néhány watt kimenő teljesítményre volt szükség. A nagy telejsítményt igénylő felhasználók mindig rendszeresen cserélték a csöveket, ami megakadályozta, hogy a csövek idő előtti, vagy "öregkori betegségekben" szenvedjenek. A csövek rendszeres cseréje olcsóbb volt, mint az erősítők javítása.

Ma, az egyre nagyobb és nagyobb teljesítményű erősítőkkel a kimeneti csöveknek egyre nagyobb teljesítményt kell szolgáltatniuk, amire képesek is! A probléma az, hogy ezek a csövek gyorsabban elhasználódnak, a párok gyorsabban aszimmetrikussá válnak, és a tulajdonos kellő körültekintése nélkül sokkal gyakrabban válnak hajlamossá az ilyen típusú meghibásodásokra, mint azt korábban is gondolták.

Mivel a legtöbb tulajdonos nem tudja, hogy mikor kell cserélni a csöveket, addig használja őket, amíg valami nem történik. Vagy a hangminőség csökken annyira, hogy észrevegyék, vagy a csövek elkezdenek átívelni és meghibásodni. (ez utóbbi a ritkább eset) Gyakran még akkor is, ha a tulajdonos odafigyel a csövek szimmetriájának fönntartására, a rájuk nehezedő teljesítményigény miatt a csöveket túl sokáig használják, amíg nem kell őket cserélni. A cső még "jó", sőt, a csőteszteren még rendben is van, de a megfelelő működéshez szükséges elegendő tértöltés biztosítására való képessége csökken.

Ezeket a csöveket még azelőtt ki kell cserélni, mielőtt a tértöltés csökkenésük elérné a veszélyes szintet. A csövek átívelése nem feltétlenül a "rossz" cső vagy a "rossz" kialakítás következménye. Sokkal inkább annak az eredménye, hogy a csövet hosszabb ideig használja, mint ameddig az adott alkalmazáshoz szükséges. Egy emissziós típusú cső teszter itt némi segítséget jelent, de sajnos nem tudja vizsgálni a csúcsemissziós képességet, így korlátozottan használható.

Azt, hogy a csövek cserére szorulnak, többek között abból is meg lehet állapítani, hogy mennyit változtak az előfeszítési pontjaik, mióta először betette őket az erősítőbe. A legtöbb cső előfeszítése jelentősen megváltozott a cső öregedésével. Ez némi segítséget nyújthat annak megállapításában, hogy mikor kezd a cső gyengülni. A probléma azonban az, hogy minden egyes erősítő más és más lesz, így nem lehet könnyen meghatározott számot rendelni ahhoz, hogy "mikor" kell a csöveket cserélni.

Mire nehézzé vagy lehetetlenné válik, hogy a párba válogatott csövek "normális" százalékos egyezést tartsanak, a csövek valószínűleg már túl vannak azon a ponton, amikor már ki kellett volna cserélni őket. Nem állítom, hogy minden erősítőnél jelentkezik ez a probléma, vagy hogy gyakran fordul elő, de tény, hogy elég gyakran előfordulhat ahhoz, hogy jelentős károkat okozzon az erősítőjében. Sok köze van ahhoz, hogy hogyan és milyen gyakran használja az adott erősítőt. Ha keményen hajtja, akkor sokkal valószínűbb, hogy ez megtörténik.

Egy dolog teljesen igaz: ívképződés ritkán fordul elő olyan erősítőknél, amelyeket nem használnak keményen, vagyis amelyeknek ritkán kell nagyon nagy teljesítményt szolgáltatniuk. Ha azt szeretné, hogy ezek a drága teljesítmény csövek tovább tartsanak, vegye lejjebb a hangerőt. Ellenkező esetben készüljön fel arra, hogy gyakrabban kell elővennie a pénztárcáját. Nem csak a nagy teljesítményű erősítőknél jelentkezik ez a probléma, bármelyik erősítő ívelhet.

Gondoljunk valakire, akinek van egy pár nagyon drága, nagy teljesítményű erősítője, szorgalmasan figyeli az előfeszítést, nem hajtja őket túl keményen, de többször tapasztalt megmagyarázhatatlannak tűnő átívelést a csöveken, amelyek elégetik az anód biztosító ellenállásokat (amire ezek szolgálnak). A gyár minden esetben azt mondta, hogy a cső hibás, annak ellenére, hogy nem volt bizonyíték, amely alátámasztotta volna ezt a következtetést. Néhány esetben az átívelt cső használható maradt, mások használhatatlanul károsodtak.

Bármelyik esetben is történt, egy átívelt csövet nem szabad újra használni. Az ív a katódon sérülést okozott, függetlenül attól, hogy a cső teszter kimutatja-e vagy sem. A cső ívelését okozó állapot nem hiba, a cső egyszerűen túlságosan elhasználódott ahhoz, hogy ilyen igénybevétel esetén megfelelően működjön. Igazuk volt azoknak a tulajdonosoknak, akik nem akarták elhinni, hogy a hibás cső az egyedüli ok. Ez a probléma mind az NOS csöveknél -márkától függetlenül-, mind a nemrégiben gyártott csöveknél előfordult. Ez a meghibásodási mód nem törődik azzal, hogy kinek a csövei vannak az erősítőben; megfelelő körülmények között mindegyik szenvedhet az íveléstől.

Negyven évvel ezelőtt az olyan gyártók, mint a Mullard, a kimeneti csövek cseréjét javasolták, amikor a kimeneti cső teljesítménye a normál érték 50%-ára csökkent. Ez negyven évvel ezelőtt rendben volt, amikor az erősítőket nem úgy hajtották, mint manapság gyakran. A végfokok ritkán voltak nagyobbak 40 vagy 50 W-nál, és két vagy négy cső könnyen tudott ennyi teljesítményt biztosítani.

Az erősítők túlnyomó többsége 20-25 W alatt volt, amit egy pár cső sokáig tudott leadni. Egy KT88/6550-es pár 50-60W-ot tudott kiadni, és jó hosszú élettartamú volt. A dolgok az évek során megváltoztak. A mai tulajdonosok közül sokan nem rendelkeznek a szükséges tudással ahhoz, hogy vigyázzanak az erősítőjükre, és a gyártók sem. Ez nem teljesen a tulajdonos hibája. Az erősítőgyártók ritkán adnak ilyen információkat a vásárlóiknak, és az interneten rengeteg rossz vagy egyszerűen csak téves információ található. Az önjelölt csőguruk sok ilyen téves információt terjesztenek. Mások, akik egy csekély tudással dolgoznak, kevés valós tudáson alapuló feltételezéseket tesznek, és ezt közzéteszik a weben, hogy mások is olvashassák, és így terjed az egész, még több mítosz válik "ténnyé".

Kétséges, hogy sok csöves erősítőgyártó műszaki osztálya is ennyire járatos a csövek működésének minden árnyalatában, mert kevés, vagy egyáltalán nincs is nyomtatott dokumentáció, amely ezzel a problémával foglalkozik. Mivel ez egyfajta "új" probléma, amely az utóbbi években jelent meg az erősítőkben, kevés figyelmet fordítottak erre a meghibásodási lehetőségre.

Mivel a fűtés bekapcsolásának és a csövek előmelegítésének módszere az anódfeszültség bekapcsolása előtt már sok-sok éve gyakorlat az adóknál, ugyanez az eljárás figyelhető meg néhány teljesítményerősítőnél is. Ez enyhíti a hideg csöveknél a katódok tértöltésének eltűnését, de nem védi meg a csöveket a működés közbeni ívképződéstől. Ez egy teljesen más helyzet, amely más eljárásokat igényel.

Gyakorlatilag az erősítő tulajdonosán múlik, hogyan védekezik az ívképződés lehetősége ellen, és nincsenek egyértelmű válaszok arra, hogy milyen számokat kell használni. Lehetne megalapozott számításokat végezni, de ezek minden egyes erősítő esetében eltérőek lennének. A legegyszerűbb megoldás erre a problémára az, hogy egyszerűen csökkenti a hangerőt, és nem nyomja annyira a csöveket. Ezt hosszabb élettartammal és az átívelés elmaradásával fogják meghálálni.

A katód tértöltésének eltűnésével egyes publikációkban már foglalkoztak bizonyos mértékig, de a hideg bekapcsoláskor bekövetkező tértöltés eltűnést nagyrészt rosszul kezelték. A tértöltés eltűnése okozta átívelés csak akkor jelentkezik, ha a hideg tértöltés eltűnés elegendő kárt okozott. A legtöbb erősítő nem okoz katód tértöltés eltűnés bekapcsoláskor. A késleltetett bekapcsolás általában jó ötlet, de nem olyan fontos a csövek élettartama szempontjából, hacsak nem csináltak valamit rosszul - például egy rossz áramköri kialakítás. A csövek úgy lettek kialakítva, hogy hidegen a maximális névleges feszültségnél nagyobb feszültséget bírjanak el.

Katódkárosodás csak akkor következik be, ha az áramot kellő mértékben megnövelik, mielőtt a katód elérné a minimális üzemi hőmérsékletet. Ez az állapot általában nem áll fenn a hangerősítőkben, még a nagyobb teljesítményű végfokokban sem, hacsak a tervező nem végzett rossz munkát a tervezés során.

A közhiedelemmel ellentétben az 5AR4/GZ34-hez hasonló lassú bekapcsolású egyenirányítók nem előfeltétele a csövek
biztonságos, hosszú élettartamú működésének. Ez a "mítosz" részben a nagy teljesítményű adócsövek előmelegítésének követelményeiből származik. Ez a követelmény nem terjed ki a "kisebb" teljesítményű adócsövekre.

A csövek adatlapján szerepel, hogy szükséges-e az előmelegítés. Az olyan népszerű csövek, mint a 211 és a 845, nem igényelnek előfűtést, én azonban jó gyakorlatként javaslom az izzószálak előfűtését minden olyan csőnél, amelynek anódfeszültsége meghaladja a 750 V-ot. Ezek a csövek az audioalkalmazásokban jóval a katód tértöltésének eltűnésének veszélyzónája alatt vannak előfeszítve. Még ha az előfeszítés csöves egyenirányítóból származik is, az előfeszítés feszültsége elég hamar elérkezik ahhoz, hogy megakadályozza a tértöltésének eltűnésének lehetőségét.

Egy kivétel van ez alól a helyzet alól, ez pedig a félvezetős egyenirányítók használata a tápegységben. Ha félvezetős egyenirányítókat használnak, nagyon jó ötlet lenne előfűtést és késleltetett anód feszültséget alkalmazni. Az erősítő csöveinek előfűtése nem rossz ötlet, csak a legtöbb esetben nem szükséges. Ettől a csövek nem fognak tovább tartani! aX

Edwin Pettis cikkére ("Why Power Tubes Arc," Nov. '04) válaszul, első kézből származó tanúként állíthatom, hogy az oxidkatódok valóban károsodhatnak, ha az anód B+-t alkalmaznak a katód hideg , mert sikerült megfigyelnem a hatást, amikor a Svetlanánál dolgoztam. Egy Svetlana 300B-t tettem fel egy tesztelő állványra, és többször 450V-tal megütöttem az anódot hideg izzószállal. Ennek hatására az izzószál a katódhoz való elektrosztatikus vonzása miatt "elpattant" (nem, ezt nem mechanikus rezgés okozta; óvatos voltam). Látható volt, hogy az izzószálról oxidpelyhek hullottak le. Amikor utána teszteltem a csövet, az előfeszítési pontja jelentősen megváltozott A negatív rács előfeszítését -103V-ról -122V-ra kellett változtatnom, hogy ugyanazt a 60mA anódáramot kapjam.

Jegyezzük meg, hogy ez egy közvetlenül fűtött oxid izzószál. A közvetve fűtött csövek (a modern konstrukciójúak legalábbis) kevésbé hajlamosak erre a hatásra. Ugyanezt a visszaélést kipróbáltam egy 6550C-n, és nem láttam észrevehető hatást. A régebbi, közvetetten fűtött csövek azonban érzékenyek lehetnek rá.

Ez inkább a konzervatívitás és a kockázatvállalás kérdése. Ha egy nagy hangerősítőt terveznék, függetlenül attól, hogy milyen csöveket használok a kimenethez, akkor óvatosnak tartanám a lemezfeszültség időbeli késleltetését. Az olcsóbb erősítőkben ezt egyszerű költség okokból nem teszik meg. Igaz, nagyon kevés tankönyv beszél a katódcsíkozásról. Ez azért van, mert a régi időkben a csöves egyenirányítók lassan alkalmazták a lemezfeszültséget, így ritkán találkoztak vele.

A mai nagy rádióadók szilícium anód egyenirányítókkal általában késleltetik az anód feszültségét, még akkor is, ha ez valószínűleg nem károsítja a csöveket. Ezt jó tervezési gyakorlatnak tartják. Egy nagy adót több amperrel és 12 kV vagy annál nagyobb anód feszültséget is lehet működtetni, és jó ötlet felmelegíteni a fűtőszálakat, mielőtt ekkora teljesítményt adnánk nekik - különösen, ha kóbor gáz van a csőben. Ez addig nem jelentkezik, amíg a B+-t be nem kapcsolod, mire a cső átívelhet, kisülhet és tönkreteheti magát és a tápegységet. Rádióállomások is leégtek már egy kissé gázossá vált adócső miatt. Jobb félni, mint megijedni.

És gyakran látok olcsó kínai csöves hifi erősítőket, amelyeket egyetlen gázos cső károsított. Néha csak úgy megtörténik, még akkor is, ha a vásárló nagyon óvatos volt, és jól bevizsgált NOS csöveket vásárolt. A csőben lévő gázt néha nehéz, ha nem lehetetlen kimutatni. Az átlagos csöves hifi-tulajdonosnak pedig általában nincs csőtesztere.

A Jerry Whittaker által írt Power Vacuum Tubes Handbook (CRC Press, 1999) 118. oldalán azt állítja, hogy az oxid sugárzók könnyebben károsodnak, ha nagy energiájú részecskék bombázzák őket.
A Henney és Fahnestock által írt Electron Tubes in Industry (3. kiadás, McGraw-Hill, 1952) című könyvem példánya óva int attól, hogy hideg katódra anódfeszültséget alkalmazzanak (177. oldal). Sajnos ez a szakasz higanygőz-tirátronokkal foglalkozik, nem vákuumcsövekkel. Mind a Landee, Davis és Albrecht által írt Electronic Designer's Handbook (McGraw-Hill, 1957), mind a John D. Ryder által írt Electronic Engineering Principles (Prentice-Hall, 1952) megállapítja, hogy az oxidkatód bevonatok érzékenyek az oxigénmérgezésre és a gázionok bombázása által okozott károsodásra. Ezért általában csak az 1000 V alatti használatra szánt csövekben találkozhatunk velük.
Eric Barbour

Edward T. Dell válasza:

Pettis úr nézetei az esetleges katódcsupaszítás relatív fontosságáról nem egyeznek másokkal, akiknek jó hírnevük van, amint az Eric Barbour rendszeres hozzászóló levelezéséből kiderül. Eric több éven át rendszeres munkatársa volt Svetlana kaliforniai kutatóintézetében, és a Vacuum Tube Valley magazin vezető szerkesztője.

Én 1966 óta vagyok a nyilvántartásban, amikor a "The Brute" című cikkem megjelent a Stereophile-ban. Ez a kimeneti cső élettartamának meghosszabbítására tett kísérletként a késleltetett B+ lemezfeszültséget támogatja. Több kondenzátorral áthidalt diódát használtam a késleltetett B+ lemezfeszültség egyenirányítására az erősítő csöveinek külön fűtőellátását használva.

Bár már nincs meg az ezt a technikát szorgalmazó hivatkozás, egészen biztos vagyok benne, hogy a Mullard korai állításai a GZ34 csőegyenirányító használatára vonatkozóan az én választásom forrása volt. A GZ34-nek állítólag 11 másodperces felfűtési ideje volt, ami megegyezett az EL34 és a Genalex KT típusokéval. Ez azt jelentette, hogy a katódok teljesen, vagy majdnem teljesen felmelegedtek, mielőtt a B+-t a lemezekhez kapcsolták volna, feltehetően elkerülve a katódbevonatok feszültségét. Az 5U4G egyenirányítók fűtési ideje állítólag csak 5,5 másodperc volt, ha emlékezetem nem csal, bár a csövek kézikönyvei nem adnak adatokat a fűtési időkről, kivéve a higanygőzzel működő típusok esetében.

Az Amperex, a holland Philips csövek amerikai értékesítési szervezete az Audiocraft magazinban egy sor hirdetést adott le a különböző típusokról. A GZ34 1958-ban több ilyen reklámban is szerepelt. A hirdetés ennek az egyenirányítónak öt tulajdonságát sorolja fel, az ötödik a "költséges teljesítményű kimeneti csövek védelme a késleltetett bemelegedés révén".

Az Amperex a Philips amerikai leányvállalata volt, amelynek könyvtárai azt mutatják, hogy milyen alapos és aprólékos kutatással készültek a csőtervezéseik. A GZ34 nyilvánvalóan egy kisebb, robusztusabb egyenirányító, nyilvánvaló minőségi jellemzőkkel.

Azt hiszem, az amatőr építési gyakorlat egyik előnye, hogy a lehető legtöbb működési jellemzőt beépítik, mivel a konstrukció nem alkalmas a tömeggyártásra, ami korlátozza a versenyképes költségtényezőket. A stock-car rajongók megértik ezt a motivációt. A kimenőcső katódok esetében még egy kis élettartam-előny is ésszerűnek tűnik.
Ed T.Dell