Эта статья входит в число добротных статей

2A3

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
2A3
2A3 vacuum tube by C.K.Tse 02.jpg
Одноанодная 2А3 первого поколения. Дата (27 января 1934 года) на этикетке компании-продавца[en] указывает, что изображённая лампа была выпущена в первый год производства
Мощный низкочастотный триод прямого накала
Разработчик RCA
Начало выпуска 10 января 1933 года
Варианты 6A3 → 6B4G → 6С4С
Конструктивное оформление Стеклянное ST-16
Цоколь октальный, 4D
Напряжение накала 2,5 В
Ток накала 2,5 А
Средние расчётные предельные значения[T 1]
Напряжение анода 300 В
Мощность, рассеиваемая анодом 15 Вт
Номинальный режим однотактного УНЧ[T 1]
Напряжение анода 250 В
Напряжение управляющей сетки -45 В
Ток анода 60 мА
Коэффициент усиления 4,2
Крутизна характеристики 5,25 мА/В
Внутреннее сопротивление 800 Ом
Сопротивление нагрузки 2500 Ом
Выходная мощность 3,5 Вт
Коэффициент нелинейных искажений 5 %
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

2A3 (синонимы: VT-95, CV1831) — мощный вакуумный триод прямого накала, разработанный компанией RCA в 1932 году для использования в высококачественных усилителях низкой частоты (УНЧ) и широко применявшийся в качестве проходного вентиля в ламповых стабилизаторах напряжения. Однотактный УНЧ на одной лампе 2А3 способен отдать в согласованную по мощности нагрузку до 3,5 Вт, двухтактный УНЧ в режиме AB1 — до 15 Вт.

Оригинальные 2A3 выпускались в двух вариантах: одноанодный с катодом из параллельных нитей (1933—1936) и двуханодный вариант (с 1936) — фактически двойной триод с традиционными W-образными катодами. Ближайшими аналогами 2A3 были европейские лампы AD1, PX4 и разработанная Western Electric 275А — предшественница 300B. Непосредственным развитием двуханодного 2A3 были электрически идентичные триоды повышенной надёжности 5930, триоды с напряжением накала 6,3 В серий 6A3 и 6B4G (советский аналог — 6C4C) и лампа гибридного накала 6A5G. 2A3, выпускавшиеся в 1990-е и 2000-е годы в России и Китае, как правило, одноанодные с W-образным катодом.

Разработка, производство, основные варианты[править | править код]

Около 1930 года в американской радиоэлектронной промышленности возник спрос на мощные вакуумные триоды, способные отдать в нагрузку в двухтактном включении не менее 10 Вт выходной мощности в режиме А[1]. Этот уровень считался оптимальным для бытовых радиоприёмников высшего класса[1]. По соображениям себестоимости и безопасности напряжение питания такого усилителя не должно было превышать 300 В[1]. Наиболее распространённые в то время триоды серии 45 для этой задачи были слишком слабы: десятиваттному усилителю требовалось четыре или шесть таких ламп[1]. Мощные триоды серий 50 и 10 требовали запретительно высокого анодного напряжения и дорогих выходных трансформаторов[1]. Недавно изобретённые пентоды генерировали слишком много искажений, а применение обратной связи для их снижения ещё не вошло в практику[1].

Решением проблемы должна была стать перспективная разработка RCA под кодовым обозначением A181C — триод прямого накала с низким рабочим напряжением анода и удвоенной по сравнению с лампой 45 мощностью[1]. Новая лампа имела уникальную конструкцию катода — 24 тонкие параллельные нити, натянутые на поперечины подвеса[1]. Электростатическое поле такой структуры было намного ближе к полю идеальной эквипотенциально плоскости, чем поле четырёх нитей традиционного W-oбразного катода[1]. На практике производство 24-нитевого катода оказалось столь трудоёмким, что разработчикам пришлось уменьшить число нитей до двадцати[1]. 10 января 1933 года этот упрощённый вариант пошёл в серию под обозначением 2A3[1]. К этому времени компания, никогда до того не занимавшаяся мощными низкочастотными триодами, потеряла к ним интерес: рекламный отдел RCA сосредоточился на продвижении новейших мощных пентодов, а сбытом 2А3 занялись независимые дистрибуторы и производители-конкуренты[1].

Одноанодный и двуханодный варианты 2A3

За 1933—1936 годы RCA выпустила как минимум три различные версии первого поколения 2А3, различавшиеся устройством несущих траверс[1]. В 1936 году на смену первому поколению 2А3 пришла другая лампа под тем же обозначением[1]. 2А3 второго поколения фактически представляла собой двойной триод — два триода серии 45, соединённые в параллель внутри баллона[1]. Вместо дорогих двадцатинитевых катодов использовались обычные, W-образные[1]. Этот двуханодный вариант стал для RCA основным[1]. Конкуренты из Raytheon запустили в серию трёханодную 2А3, но вскоре вернулись к проверенному двуханодному варианту[2]. Конкуренты из Western Electric ещё в 1932 году выпустили собственную разработку — лампу 275A[3]. Эта лампа с напряжением накала 5 В, конструктивно близкая к одноанодной 2А3, выпускалась лишь несколько лет и использовалась лишь в кинематографических звукоустановках Western Electric[3]. Другой близкий аналог, разработанный независимо от RCA, — европейский одноанодный триод AD1 с напряжением накала 4 В (Philips, 1935)[4].

В середине 1930-х промышленность перешла на унифицированное напряжение накала 6,3 В[2]. Следуя новому стандарту, RCA выпустила 6А3 — модификацию 2А3 под напряжение накала 6,3 В, а в конце 1930-х годов появился её октальный вариант 6B4G, совместимый на уровне цоколёвки с лучевыми тетродами 6L6 в триодном включении[2]. Копия 6B4G, выпускавшаяся в СССР, вначале маркировалась 6B4, а с 1950 года 6С4С[5]. Выпускались в СССР, но намного ме́ньшими сериями, и получившие обозначения 2С6 и 6С6 точные копии копии 2А3 и 6А3[6]). Все лампы с шестивольтовым накалом отличались от 2A3 бо́льшим уровнем сетевого фона, особенно в однотактных схемах[2]. RCA попыталась решить эту проблему выпуском 6A5G — модификации 6B4G с катодом гибридного накала[2]. Нити накала этой лампы, традиционной W-образной конфигурации, были «одеты» в трубчатые катоды; четыре катода электрически соединялись со средней точкой нити накала и отдельным штырём цоколя[2]. 6A5G оказалась слишком дорогой и не имела успеха на рынке[7]. Последним конструктивным вариантом 2A3 американской разработки стала лампа повышенной надёжности 2A3W, или 5930, выпущенная в 1948 году компанией Sylvania по заказу Пентагона[2].

В конце XX и в начале XXI века мелкосерийное производство 2А3 и её вариантов повышенной мощности (2A3S, 2A3-40 и тому подобное) было возобновлено компаниями AVVT, Emission Labs (EML) и KR Enterprise в Чехии, компанией JJ Electronic в Словакии, компаниями Sovtek и Electro-Harmonix в России и компанией Shuguang в Китае[8][9][10].

Применение[править | править код]

Внешние изображения
Мелкосерийное производство ламп. Компания Emissions Lab (Чехия) - один из производителей 2A3 в XXI веке
Пример схемотехники недорогого двухтактного УНЧ 1930-х годов (Thordarson, 1937, упрощённо[11]). Фазоинвертор на автотрансформаторе ТР1, входная лампа — пентод 6С6 в триодном включении
Однотактный УНЧ 2000-х годов на одноанодных 2А3 российского производства

В середине 1930-х 2A3 использовалась в выходных каскадах большинства американских радиоприёмников высшего класса[2]. Макмердо Сильвер предпочитал включать 2А3 в режиме В, а Эрнст Хамфри Скотт — исключительно в классе А[2]. В двухтактном выходном каскаде 48-лампового приёмника Quaranta Скотт применил двенадцать 2A3[2]. Не столь экстравагантные, но практичные каскады на двойках 2А3 работали во множестве музыкальных автоматов Seeborg и Wurlitzer, а в органах Хаммонда 1935—1940 годов использовались четвёрки 2А3[2]. Однако в конце 1930-х рынок выходных ламп захватили лучевые тетроды 6L6, и применение 2А3 в бытовой технике прекратилось[2].

Другой областью применения 2А3 стали ламповые стабилизаторы напряжения[7]. Во время Второй мировой войны, несмотря на существование специализированных мощных триодов 6AS7, именно 2А3 была наиболее распространённой проходной (регулирующей) лампой американских стабилизаторов[7]. Военный заказ поддерживал производство архаичных прямонакальных ламп и после войны, поставки 2А3 на военные склады продолжались до середины 1980-х годов[7].

В гражданской электронике первых послевоенных десятилетий 2А3 использовалась лишь эпизодически — в УНЧ производства Brook и Capehart[7]. На рынках США и Европы доминировали вначале лучевые тетроды довоенной разработки, с середины 1950-х — разработанные в Европе новейшие пентоды EL84 и EL34, а в 1960-е годы на смену лампам пришли транзисторы. Традиция звукоусиления на прямонакальных триодах не прервалась лишь в Японии, где ещё в 1960-е годы сложилась особая школа «японского Hi-End»[7]. Типичная для этой школы конфигурация — однотактный УНЧ на 2А3, желательно одноанодной (первого поколения), нагруженный на высокочувствительный рупор или на однополосный динамик Lowther[7]. Другая локальная школа, связанная с японской через посредничество франко-японского конструктора УНЧ Жана Хираги, развивалась в 1960-е годы во Франции[12].

В США возрождение интереса к ламповому звуку в 1980-е годы обошло прямонакальные триоды стороной: американцы предпочитали мощные двухтактные усилители на лучевых тетродах 6550[12]. Прямонакальные триоды (прежде всего 300B, и во вторую очередь 2А3 и её аналоги) «вернулись» на американский рынок лишь в первую половину 1990-х годов[12]. В 1992—1993 годы в аудиофильских журналах началась дискуссия о достоинствах и недостатках триодного и пентодного звука, тогда же — в 1992 году — начались поставки дешёвых (14 долларов США за штуку) китайских 2А3 производства Shuguang[8]. Чуть позже на рынке США появились 2А3 российского производства[8]. Парадоксально, но приток дешёвых аналогов лишь разогнал цены на лампы 1930-х годов, особенно первого, одноанодного поколения[8].

Электрические характеристики[править | править код]

Электрические характеристики 2А3 по данным справочника RCA 1934 года[T 1]
Показатель Ед.
изм.
Предельно
допустимые
значение
Рекомендованный режим УНЧ
Однотактный Двухтактный в режиме AB1
Фиксированное
смещение
Автоматическое
смещение
Постоянное напряжение анод-катод В 300[T 2][T 3]
330[T 4]
250 300 300
Напряжение сетка-катод[T 5] В −45 −62
Максимальная амплитуда переменного напряжения на сетке В 90 124[T 6] 156[T 6]
Сопротивление автоматического смещения Ом 780
Сопротивление в цепи сетки, не более кОм 10/50[T 7] 500
Ток анода в покое (на триод) мА 60 40 40
Средний ток анода при максимальной выходной мощности (на триод) мА 73,5 50
Мощность рассеяния на аноде Вт 15
Выходное сопротивление Ом 800
Крутизна анодно-сеточной характеристики мА/В 5,25
Коэффициент усиления по напряжению (μ) 4,2
Сопротивление нагрузки (для двухтактного каскада — между анодами) кОм 2,5 3 5
Выходная мощность Вт 3,5 15 10
… при коэффициенте нелинейных искажений % 6[T 4] 2,5 5
Примечания к табличным данным:
  1. 1 2 3 Основной источник данных: RCA Radiotron Cunningham Receiving Tube Manual. — Harrison, New Jersey : RCA Manufacturing Company, 1934. — Вып. RC-12. — P. 36—37. — (Radiotron Technical Series).
  2. Предельное номинальное значение режима.
  3. Данные справочного листка 1933 года, отсутствующие в справочнике 1934 года. Цитируется по Вarbour, 1999 p. 7.
  4. 1 2 Справочник радиолюбителя. — Киев : Гостехиздат УССР, 1956. — С. 200, 204. Приведены данные 6С4С (все характеристики этой лампы идентичны характеристикам 2А3).
  5. Напряжение сетка-катод отсчитывается от условной средней точки катода.
  6. 1 2 Между двумя сетками.
  7. В справочном листке 1933 года: 50 кОм (Вarbour, 1999 p.7). В справочнике RCA 1934 года особо отмечается, что допустимый верхний предел — именно 10 кОм. В справочнике RCA 1948 года вновь указана цифра 50 кОм.

Рекомендованные разработчиками режимы для работы в однотактном (напряжение анода 250 В, ток анода 60 мА) и в двухтактном каскаде (300 В, 40 мА) существенно различаются[13]. Номинальные режимы двухтактного каскада обеспечивают отсутствие тока сетки в течение бо́льшей части (но не всего) периода колебаний сигнала и практически полное вычитание вторых гармоник сигнала, генерируемых двумя плечами каскада[13]. Максимальная мощность достигает при амплитудах управляющего напряжения от ±45 В (однотактный каскад) до ±78 В (двухтактный каскад с автоматическим смещением)[13]. Приведённые в таблице значения сопротивления нагрузки были оптимизированы на максимум выходной мощности[13] и не оптимальны с точки зрения нелинейных искажений и неравномерности АЧХ[14]. Для уменьшения искажений сопротивление нагрузки повышают, например, в однотактном варианте — с 2,5 до 8 кОм[14]. Падение максимальной выходной мощности при такой замене относительно невелико[14].

Связь сеток 2А3 с предоконечным каскадом, по мнению разработчиков, — предпочтительно трансформаторная или дроссельная[13]. Высокая крутизна характеристики (5,25 мА/В), по мнению разработчиков, предполагает раздельную регулировку смещения в каждой лампе многолампового каскада — либо по цепям сеток, либо по цепям катодов (что требует отдельной накальной обмотки для каждой лампы)[13].

Условия безопасной работы, приведённые в документации RCA разных лет выпуска, заметно различаются. В справочнике 1934 года максимально допустимое сопротивление в цепи сетки при фиксированном смещении — всего 10 кОм[13], в справочнике 1948 года — 50 кОм[15]. Справочник 1934 года допускал вертикальное и горизонтальное расположение лампы как равноправные варианты[16]; в справочнике 1948 года вертикальное положение — основное, а горизонтальное — лишь допустимое[15]. В обоих вариантах горизонтальная установка допустима лишь тогда, когда плоскость катода ориентирована вертикальна (иначе возможно провисание нитей катода и сетки, вплоть до короткого замыкания).

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Barbour, 1999, p. 4.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Barbour, 1999, p. 5.
  3. 1 2 Barbour, 1996, p. 9.
  4. Linde, R. Build Your Own AF Valve Amplifiers: Circuits for Hi-fi and Musical Instruments. — Elektor International Media, 1995. — P. 16, 141.
  5. Электровакуумные приборы. Справочник / ред. А. М. Броиде. — М. : Госэнергоиздат, 1956. — С. 7.
  6. Торопкин, М. В. Ламповый Hi-Fi усилитель своими руками. — СПБ : Наука и техника, 2005. — С. 166. — ISBN 5943871675.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 Barbour, 1999, p. 6.
  8. 1 2 3 4 Barbour, 1996, p. 11.
  9. Michael Fremer. KR Enterprise VT8000 MK monoblock power amplifier // Sidebar 1: Mikey's Praguenosis. Stereophile (1999/2008). Дата обращения: 3 января 2017. Архивировано 12 марта 2017 года.
  10. По утверждению дилера AVVT и EML, первую современную реплику 2А3 за пределами Китая изготовил в 1999 году Алёша Вайш (AVVT), в двух вариантах — с обычным (жёстким) и с плетёным анодом. Затем вариант AVVT с жёстким анодом последовательно скопировали KR и Sovtek. Аналогично, первая умощнённая версия 2A3S была выпущена AVVT в 2002 году, а затем скопирована JJ Electronics. — Jac van de Walle. Some notes about the history of AVVT (недоступная ссылка) (2003). Дата обращения: 22 июля 2016. Архивировано 12 марта 2017 года.
  11. Thordarson Quality Amplifiers (1937). Дата обращения: 1 января 2017. Архивировано 20 марта 2017 года.
  12. 1 2 3 Barbour, 1996, p. 10.
  13. 1 2 3 4 5 6 7 Radiotron, 1934, p. 37.
  14. 1 2 3 Граф, Р. Энциклопедия электронных схем. Том 7. Часть I. — ДМК-Пресс, 2000. — С. 85—86. — ISBN 5937000129.
  15. 1 2 Radiotron, 1948, p. 76.
  16. Radiotron, 1934, p. 36.

Источники[править | править код]

  • Barbour, E. 2A3: The Mother of High Fidelity // Vacuum Tube Valley. — 1999. — № 12. — P. 4—7.
  • Barbour, E. History of the WE300B and its relatives // Vacuum Tube Valley. — 1996. — № 3. — P. 8—12, 32—34.
  • RCA Radiotron Cunningham Receiving Tube Manual. — Harrison, New Jersey : RCA Manufacturing Company, 1934. — Вып. RC-12. — (Radiotron Technical Series).
  • RCA Receiving Tube Manual. — Harrison, New Jersey : Radio Corporation of America, 1948. — Вып. RC-15. — (Radiotron Technical Series).