Die Röhren 01
Die Audionröhre RCA UX-201
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Aus Dart/ Amy: "Radio Receivers and Transmitters", ab S. 49, von mir übersetzt:
In der ersten Produktion waren die Röhren UV200 und UV201 strukturell identisch. Beide hatten einen birnenförmigen Kolben mit Spitze. Die UV200 war mit Argongas bei einem Druck von etwa 0,05 Millimeter Quecksilbersäule gefüllt. Die UV201 hatte ein Vakuum, das so hoch war, wie die Pumpen es erzeugen konnten. Die Sockel bestanden aus Messingblech mit einem Keramikeinsatz, in den die Kontaktstifte eingebettet waren. Beide Röhren arbeiteten mit einem Heizstrom von 1 Ampere bei 5 Volt.
Die GE UV200- und UV201-Röhren hatten Wolframwendeln, die mit 5 Volt betrieben wurden und einen Strom von 1 Ampere aufnahmen. Die weit verbreitete Verwendung von Akkumulatoren in Automobilen führte zur Standardisierung, und die dreizellige Bleibatterie wurde zur besten verfügbaren Stromquelle für den Glühfadenbetrieb. Diese Batterie lieferte im entladenen Zustand etwa 5,5 Volt. Es wurde als am besten erachtet, einen Spannungsabfall von 0,5 Volt in den Batterieanschlusskabeln und der Verkabelung im Gerät zuzulassen.
Wenn die Batterie vollständig geladen war, konnte ein Glühfaden-Rheostat eingestellt werden, um den Strom auf dem Nennwert zu halten. Die Betriebstemperatur dieser Röhren betrug etwa 2400 K.
Die UV200 war mit Argongas bei einem Druck von etwa 0,05 Millimeter Quecksilbersäule gefüllt.
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Mai 1926 kündigte RCA auch eine neue Detektorröhre an, die UX200A, die die UX200 ersetzen sollte.
Die neue Röhre enthielt Cäsiumdampf anstelle des Argongases der UV- und UX200-Röhren, was zu einem deutlich stabileren Betrieb und einer höheren Empfindlichkeit führte. Die Produktion auf RCA-Auftrag begann im April 1926. Die UX200A hatte einen Thoriumfaden, der bei 5 Volt 0,25 Ampere aufnahm. Sie wurde bis in die 1930er Jahre produziert.
Kennlinie der Radiotron UV201-A aus 1925 Leutz "Modern Radio Reception",
S. 12, Anodenspannungen 40 V und 100 V
Kennlinie der Radiotron UV201-A aus 1923-06-02 "Radio Digest" - Kennlinie UV-201 S13, Heizung 5 V/ 6V, Anodenspannungen 44 V und 67,5 V
Kennlinie der Cunningham C301-A aus 1923-06-02 "Radio Digest" - Kennlinie UV-201 S13, Heizung 5 V, Anodenspannungen 22,5 V, 45 V und 88 V.
Aus Gernsback "Radio-Service-Manual-Vol-1
Ein Artikel aus 1925 Leutz "Modern Radio Reception", von mir übersetzt.
Dem Artikel von vor 100 Jahren ist nichts hinzuzufügen.
Wie weiter vorher geschrieben- die meisten Röhren verschiedener Hersteller mit "01" im Namen sind 01er Röhren, wie diese Cunningham C-301A.
Dennoch immer überprüfen, ob die Daten stimmen.
CUNNINGHAM-VERSTÄRKERÖHRE C-301-A
Die C-301-A ist eine hocheffiziente Akkumulatorröhre, die sowohl als Verstärker als auch als Detektor eingesetzt werden kann. Sie ersetzt unsere bisherige Verstärkerröhre, Typ C-301, und arbeitet effizient in allen für diesen Röhrentyp vorgesehenen Schaltkreisen.
Die große Überlegenheit dieser Röhre beruht auf dem neuen, patentierten Glühfaden. Er ähnelt dem Glühfaden unserer C-299-Trockenbatterieröhre und verbraucht bei einer Anschlussspannung von 5 Volt nur ein Viertel Ampere.
Dies entspricht nur einem Viertel der Heizleistung der C-301.
Neben der enormen Einsparung an Glühfadenenergie verfügt diese neue Röhre über eine höhere Verstärkungskonstante und einen höheren Steilleitwert als die C-301, wodurch sie eine mehr als doppelt so hohe Ausgangsleistung liefert.
Im Gegensatz zu früheren Röhren ist ein Ausfall des Glühfadens selten auf ein tatsächliches Durchbrennen zurückzuführen, es sei denn, es wird eine zu hohe Spannung an die Anschlüsse angelegt. Das Ende der Lebensdauer der Röhre wird durch eine Abnahme der Elektronenemission des Glühfadens oder durch die Notwendigkeit einer Erhöhung des Anschlusspotentials angezeigt, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen. Wird versehentlich eine zu hohe Glüh- oder Anodenspannung an die Röhre angelegt, kann sie ihre Aktivität verlieren und funktioniert ähnlich wie eine Röhre, deren Lebensdauer vollständig erschöpft ist. In den meisten Fällen kann die Aktivität wiederhergestellt werden, indem der Glühfaden 20 bis 30 Minuten lang bei vollständig abgeschalteter Anodenspannung mit der Nennspannung betrieben wird. Die mechanische Konstruktion der Elemente dieser neuen Röhre ist weitaus robuster als die aller früheren Typen. Die Montagemethode der Elemente wurde so verbessert, dass eine gleichbleibende Position gewährleistet ist.
SPEZIFIKATIONEN
Glühfadenanschlussspannung: 5 V
Glühfadenversorgungsspannung: 6 V
Glühfadenstrom: 25 Ampere
Anodenspannung: 40 bis 100 V
Anodenstrom: 1 bis 6 Milliampere
Verstärkungskonstante: 8
Sekundärleitwert: 475 Mikromho bei 40 Volt Anodenspannung und Null-Gitterspannung
Sekundärleitwert: 710 Mikromho bei 100 Volt Anodenspannung und 4 Volt negativer Gitterspannung
Abmessungen (gesamt): 1 Zoll x 4 5/16 Zoll
Sockel: 4-polig, Standard
Diese neue Röhre eignet sich aufgrund ihrer hohen Steilheit hervorragend als Verstärker sowohl für Hochfrequenz- als auch für Tonfrequenzschaltungen.
Beim Einsatz als Tonfrequenzverstärker sollte das Gitter immer auf negativem Potential gegenüber dem Glühfaden gehalten werden, um maximale Verstärkung, maximale Lebensdauer der B-Batterie und minimale Verzerrungen zu erzielen. Das Gitterpotential für optimale Ergebnisse hängt von der Anodenspannung ab und sollte ungefähr dem in der folgenden Tabelle angegebenen Wert entsprechen:
Anodenspannung Erforderliches Gitterpotential Potential
40 Volt 0,5–1,0 Volt neg.
60 Volt 1 0–3,0 Volt neg.
80 Volt 3 0–4,5 Volt neg.
100 Volt 4 5–6,0 Volt neg.
Für diesen Zweck sollten extrem kleine Trockenzellen, wie sie üblicherweise in kleinen Taschenlampen verwendet werden, ausreichend sein, obwohl die Verwendung größerer Taschenlampenbatterien wirtschaftlicher ist. Die richtige Vorgehensweise zum Anschluss einer solchen Batterie an den Stromkreis ist in Abb. 96 dargestellt.
C-301-A ist ebenfalls ein sehr guter Detektor. Obwohl er nicht ganz so empfindlich ist wie ein kritisch eingestellter C-300, ist er aufgrund seines niedrigen Heizstroms in manchen Fällen wünschenswerter. Er ist besonders effizient als Detektor, wenn er in Schaltungen mit Hochfrequenzverstärkung eingesetzt wird. Für den Detektorbetrieb sollte der Gitterrücklaufanschluss an den positiven Heizpol angeschlossen werden, wie in Abb. 97 dargestellt.
Kritische Einstellungen des Gitterableitwiderstands und des Gitterkondensators sind nicht erforderlich, es wird jedoch empfohlen, einen Kondensator mit 0,00025 mfd und einen Gitterableitwiderstand von 2 bis 5 Megaohm zu verwenden. Dies sind die ungefähren Werte für Gitterkondensator und Gitterableitwiderstand, die heute in den Detektorschaltungen von Standard-Empfangsgeräten verwendet werden, daher ist keine Änderung dieser Teile erforderlich. Obwohl die Anodenspannung für den Detektorbetrieb nicht entscheidend ist, wird eine Spannung von etwa 40 Volt empfohlen.
Das extrem hohe Vakuum des C-301-A sorgt für einen sehr leisen Betrieb. Empfangsgeräte, die bei der Erstinstallation gute Ergebnisse liefern und leise arbeiten, entwickeln nach einiger Zeit oft Geräusche, die denen von statischer Aufladung ähneln. Leider kommen viele Besitzer von Empfangsgeräten sofort zu dem Schluss, dass diese Geräusche auf einen Defekt einer oder mehrerer Vakuumröhren im Gerät zurückzuführen sind.
Dies ist selten, wenn überhaupt, der Fall, und die Ursache des Geräusches kann in der Regel auf eine entladene B-Batterie, eine lose oder korrodierte Verbindung irgendwo in der Verkabelung oder einen schlechten Kontakt im Glühfadenwiderstand zurückgeführt werden.
Es ist im Allgemeinen schwierig, solche Geräusche von denen zu unterscheiden, die durch statische Aufladung verursacht werden. Wenn die statische Aufladung beim Betrieb eines Geräts sehr stark ist, wird empfohlen, die Antennenanlage vollständig vom Gerät zu trennen. Wenn das Geräusch weiterhin besteht, entsteht es im Gerät selbst und sollte vor einem weiteren Betriebsversuch aufgespürt und beseitigt werden.
BETRIEBSMERKMALE
Die Wechselstromkennlinien einer Vakuumröhre veranschaulichen ihre Leistung unter realen Betriebsbedingungen.
Die Kurven in Abb. 110 zeigen den Einfluss gleicher effektiver Wechselstromnetzspannungen auf die effektiven Anodenströme der C-301 und der C-301-A. Diese Kurven werden durch den Steilheitswiderstand der jeweiligen Röhren bestimmt und veranschaulichen die Überlegenheit der neuen C-301-A gegenüber dem Vorgängertyp C-301 – nicht nur als Verstärker, sondern auch als Detektor und Oszillator.
Die Kurven in Abb. 119 zeigen die vergleichbaren Leistungsabgaben der C-301-A und der C-301. Sie basieren auf Tests mit einer Standardverstärkerschaltung bei einer Frequenz von 2.000 Hz, was einem guten Durchschnitt der im Rundfunkempfang vorkommenden Frequenz entspricht, und veranschaulichen die Vorzüge dieser Röhren unter realen Betriebsbedingungen.
Wie bereits erwähnt, kann bei Verwendung der C-301-A als Detektor oft bereits bei einer Heizspannung von 4 Volt ein zufriedenstellender Betrieb erreicht werden. Abb. 130 veranschaulicht dies gut. Sie zeigt die Detektorwirkung (bestimmt durch die relative Hörbarkeit der Signale) bei Heizspannungen zwischen 2,2 und 5 Volt. Beachten Sie, dass in dieser Kurve, die aus den Durchschnittswerten der Messwerte von fünf C-301-A-Röhren ermittelt wurde, die maximale Hörbarkeit bei etwa 3,75 Volt erreicht wird. Es ist stets zu beachten, dass die Verwendung einer möglichst niedrigen Heizspannung die Lebensdauer des Heizfadens verlängert. Es ist nicht erforderlich, hierfür eine separate Heizstromquelle zu verwenden, da die Klemmenspannung mit einem geeigneten Rheostat ausreichend reduziert werden kann. Dieser Röhrentyp sowie die C-299 verfärben sich beim Evakuieren stark. Diese Verfärbung hat keinerlei Einfluss auf die Betriebseigenschaften der Röhre. Sie ist kein Indikator für die Art des verwendeten Kathoden- oder Glühfadenmaterials und stellt in keiner Weise einen Hinweis auf die Leistung der Röhre dar. Der Betrieb der Röhre ist hinsichtlich des Glühfadenstroms unkritisch.
Der Betrieb des Glühfadens bei der niedrigstmöglichen Temperatur, bei der gute Ergebnisse erzielt werden können, erhöht natürlich die Lebensdauer der Röhre. Beim Einsatz als Detektor werden zufriedenstellende Ergebnisse oft bereits bei einem Glühfadenanschlusspotential von nur 4 Volt erzielt. Bei Verwendung einer 6-Volt-Batterie als Glühfadenstromquelle sollte der Rheostat einen Widerstand von mindestens 4 Ohm aufweisen. Rheostate mit Widerständen von bis zu 10 Ohm sind insbesondere beim Einsatz als Detektor nützlich. Für alle gängigen Zwecke sind Rheostate, die für die C-300 oder C-301 entwickelt wurden, auch für die C-301-A geeignet.
Bei einem Glühfadenanschlusspotential von 5 Volt ist die Detektorwirkung bzw. Hörbarkeit nahezu direkt proportional zur Anodenspannung, wie in Abb. 114 dargestellt. Es wird jedoch nicht empfohlen, für diesen Zweck mehr als 4 bis 50 Volt zu verwenden, da das notwendige Fehlen eines negativen Gitterpotentials in einem Detektorkreis zu einem übermäßigen Anodenstrom führt und dadurch die Lebensdauer der B-Batterie verkürzt.
Der direkte Anodenstrom einer Vakuumröhre ist, innerhalb der Grenzen der Elektronenemission des Glühfadens, sowohl zum Anodenstrom als auch zur Gitterspannung proportional. Abb. 111 zeigt den Anodenstrom in Milliampere bei Anodenpotentialen zwischen null und 140 Volt und bei Null-Gitterpotential.
Abb. 109 zeigt die Variationen des Anodenstroms bei Gitterpotentialen zwischen minus 10 und plus 6 Volt bei zwei festen Anodenpotentialwerten. Diese beiden Kurven ermöglichen es dem Benutzer, den Anodenstrom in einer Vakuumröhrenschaltung unter allen normalen Betriebsbedingungen zu berechnen.
Der Steilheitswiderstand einer Vakuumröhre ist ein sehr wichtiger Faktor, da er die Fähigkeit des Gitterpotentials zur Steuerung des Anodenstroms angibt. Der Steilheitswiderstand der C-301-A ist unter allen Bedingungen höher als der jeder anderen Röhre auf dem Amateurmarkt. Der Steilheitswiderstand variiert sowohl mit der Anodenspannung als auch mit der Gitterspannung.
Abb. 129 veranschaulicht diese Variation in Bezug auf die Anodenspannung. Abb. 101 veranschaulicht die Werte des Steilheitswiderstands, die bei Gitterpotentialen zwischen -10 und +2 Volt sowie bei Anodenpotentialen von 40 und 100 Volt erreicht wurden. Obwohl die beiden Kurven in dieser Abbildung zeigen, dass der Steilheitswiderstand bei Null-Gitterpotential höher ist als bei negativem Gitterpotential, dürfen sie nicht so verstanden werden, dass die Röhren bei Null-Gitterspannung betrieben werden sollten, da dies zu Verzerrungen führen würde. Verstärkungskonstante und Anodenimpedanz sind die beiden Faktoren, aus denen der Steilheitswiderstand einer Vakuumröhre berechnet wird. Die Verstärkungskonstante variiert leicht und die Anodenimpedanz stark, sowohl mit der Anodenspannung als auch mit der Gitterspannung. Der Übersichtlichkeit halber sind die Kurven dieser beiden Faktoren im selben Diagramm dargestellt.
Abb. 103 zeigt ihre Variation in Bezug auf ein variierendes Anodenpotential zwischen 20 und 100 Volt.
Obwohl die Verstärkungskonstante praktisch konstant bleibt, ist die Anodenimpedanz direkt proportional zum Wert des negativen Gitterpotentials.
Abb. 100 veranschaulicht diese Merkmale mit zwei festen Anodenspannungswerten. Beachten Sie, dass sich die Verstärkungskonstante selbst zwischen den beiden Anodenspannungswerten kaum unterscheidet.
„Meilenverstärkung“
S. 157 DIE VERWENDUNG DES BEGRIFFS MEILEN BEI DER MESSUNG DER
VERSTÄRKUNG
Da die Verstärkung sowohl bei der Funkübertragung als auch beim Funkempfang eine so wichtige Rolle spielt, ist es offensichtlich notwendig, dass es eine praktische Einheit zur Messung der Verstärkung zwischen Eingang und Ausgang eines Verstärkers gibt.
Viele Jahre vor der Einführung der Vakuumröhre wurden Übertragungsverluste in Telefonleitungen in Meilen eines Standardkabels der Stärke 19 bei einer Frequenz von 796 Hz gemessen. Als die Vakuumröhre als Telefonverstärker zum Einsatz kam, wurde dieselbe Einheit als Standard für die Messung der Verstärkung von Verstärkern übernommen.
Wenn eine Schaltung eine Verstärkung von 25 Meilen hat, bedeutet dies, dass 25 Meilen eines Standard-Telefonkabels der Stärke 19 erforderlich wären, um das Signal auf seinen ursprünglichen Wert zu reduzieren.
In einer Verstärkerschaltung werden auch die Begriffe „Leistungsverstärkung“, „Stromverstärkung“ und „Spannungsverstärkung“ verwendet. Diese Begriffe drücken das Verhältnis der vom Verstärker abgegebenen Leistung, Stromstärke oder Spannung zur vom Verstärker empfangenen Leistung, Stromstärke oder Spannung aus.
Der Verstärkungsfaktor in Meilen hängt immer direkt von der Leistungsverstärkung ab. Ein gegebenes Verhältnis zwischen Eingangsleistung und Ausgangsleistung des Verstärkers entspricht immer der gleichen Anzahl von „Meilen Verstärkung“.
In einer gut konzipierten Verstärkerschaltung entsprechen sowohl das Strom- als auch das Spannungsverstärkungsverhältnis der Quadratwurzel des Leistungsverstärkungsverhältnisses. Unter diesen Bedingungen ist es am einfachsten, sich den Verstärkungsfaktor in Meilen als abhängig vom Stromverhältnis vorzustellen. Dies ermöglicht einen relativ genauen Vergleich zwischen dem Verstärkungsfaktor in Meilen und der Zunahme der Hörbarkeit bzw. Schallintensität, da die Schallintensität innerhalb bestimmter Grenzen, abhängig von der mechanischen Konstruktion des Tonwiedergabegeräts, direkt proportional zur Stromstärke ist.
Die Tabelle Abb. 142B zeigt Strom- bzw. Hörbarkeitsverhältnisse und Leistungsverhältnisse für Verstärkungen zwischen 1 und 30 Meilen Standardkabel.
Wie auf Seite 157 dieses Buches ausführlicher erläutert, wird der Begriff „Meilenverstärkung“ verwendet, um die in einer Vakuumröhrenschaltung erzielte Verstärkung auszudrücken. Die Verstärkung in Meilen ist proportional zu einer Reihe von Faktoren, darunter die Anodenspannung.
Die Kurve in Abb. 123 veranschaulicht dieses Merkmal. Abb. 105 zeigt die Meilenverstärkung, die bei Heizspannungen zwischen 0 und 5 Volt bei zwei festen Anodenpotentialwerten erreicht wurde.
Diese Kurven verdeutlichen erneut den Nutzen einer hohen Anodenspannung in einer Verstärkerschaltung, um die höchstmögliche Hörbarkeit zu erzielen. Beachten Sie, dass die hier gezeigte maximale Verstärkung bei einem Anodenpotential von 40 Volt 26 Meilen beträgt, während die maximale Verstärkung bei einem Anodenpotential von 100 Volt 30 Meilen beträgt.
Aus der Tabelle in Abb. 142B ist ersichtlich, dass diese beiden in Meilenverstärkung ausgedrückten Verstärkungswerte Stromverhältnisse von etwa 18 bzw. 26,3 darstellen. Dies bedeutet, dass die Verwendung des höheren Anodenpotentials eine um über 45 % verbesserte Hörbarkeit ergibt.
Die Kurven in Abb. 115 veranschaulichen den in Meilen erzielten Verstärkungsgewinn bei zwei festen Anodenspannungswerten mit einem Gitterpotential zwischen minus 5 und plus 2 Volt. Diese Kurven veranschaulichen beide die Notwendigkeit eines negativen Gitterpotentials in einer Verstärkerschaltung. Wird beispielsweise der Rheostat in die positive Heizleitung eingesetzt und die Gitterrückführung von der Sekundärwicklung des Verstärkertransformators zwischen diesem Rheostat und der Batterie hergestellt, hat das Gitter ein positives Potential von etwa 1 oder 2 Volt. Beachten Sie die stark reduzierte Verstärkung unter solchen Bedingungen und achten Sie stets darauf, dass die A-Batterieleitungen nicht vertauscht sind.
Die drei Kurven in Abb. 125 basieren auf den Ergebnissen von Tests mit einem Verstärker ähnlich dem, der üblicherweise im Rundfunkempfang verwendet wird. Sie zeigen die Spannung über der Last, den Strom durch die Last und die Leistung in der Last bei Netzpotentialen zwischen null und 8 Volt.
S. 152: Der Anwender muß nach Analyse der Situation entscheiden, welche Werte für seine gegebene Schaltung am günstigsten sind.
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