01-09-2023
| Внешние изображения | |
|---|---|
| Мелкосерийное производство ламп. Компания Emissions Lab (Чехия) - один из производителей 2A3 в XXI веке | |
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-образным 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.
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].
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 c 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]. Уровень сетевого фона 6B4G в однотактных УНЧ оказался заметно выше, чем у ламп с накалом 2,5 В[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[6]. 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[7][8][9].
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[6]. Во время Второй мировой войны, несмотря на существование специализированных мощных триодов 6AS7, именно 2А3 была наиболее распространённой проходной (регулирующей) лампой американских стабилизаторов[6]. Военный заказ поддерживал производство архаичных прямонакальных ламп и после войны, поставки 2А3 на военные склады продолжались до середины 1980-х годов[6].
В гражданской электронике первых послевоенных десятилетий 2А3 использовалась лишь эпизодически — в УНЧ производства Brook и Capehart[6]. 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»[6]. Типичная для этой школы конфигурация — однотактный УНЧ на 2А3, желательно одноанодной (первого поколения), нагруженный на высокочувствительный рупор или на однополосный динамик Lowther[6]. Другая локальная школа, связанная с японской через посредничество франко-японского конструктора УНЧ Жана Хираги, развивалась в 1960-е годы во Франции[11].
В США возрождение интереса к ламповому звуку в 1980-е годы обошло прямонакальные триоды стороной: американцы предпочитали мощные двухтактные усилители на лучевых тетродах 6550[11]. Прямонакальные триоды (прежде всего 300B, и во вторую очередь 2А3 и её аналоги) «вернулись» на американский рынок лишь в первую половину 1990-х годов[11]. 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[7]. Чуть позже на рынке США появились 2А3 российского производства[7]. Парадоксально, но приток дешёвых аналогов лишь разогнал цены на лампы 1930-х годов, особенно первого, одноанодного поколения[7].
| 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:
|
||||||
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[12]. 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[12]. Максимальная мощность достигает при амплитудах управляющего напряжения от ±45 В (однотактный каскад) до ±78 В (двухтактный каскад с автоматическим смещением)[12]. Приведённые в таблице значения сопротивления нагрузки были оптимизированы на максимум выходной мощности[12], и не оптимальны с точки зрения нелинейных искажений и неравномерности АЧХ[13]. Для уменьшения искажений сопротивление нагрузки повышают, например, в однотактном варианте — с 2,5 до 8 кОм[13]. Падение максимальной выходной мощности при такой замене относительно невелико[13].
Связь сеток 2А3 с предоконечным каскадом, по мнению разработчиков — предпочтительно трансформаторная или дроссельная[12]. 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)[12].
Условия безопасной работы, приведённые в документации RCA разных лет выпуска, заметно различаются. В справочнике 1934 года максимально допустимое сопротивление в цепи сетки при фиксированном смещениии — всего 10 кОм[12], в справочнике 1948 года — 50 кОм[14]. Справочник 1934 года допускал вертикальное и горизонтальное расположение лампы как равноправные варианты[15]; в справочнике 1948 года вертикальное положение — основное, а горизонтальное — лишь допустимое[14]. В обоих вариантах горизонтальная установка допустима лишь тогда, когда плоскость катода ориентирована вертикальна (иначе возможно провисание нитей катода и сетки, вплоть до короткого замыкания).
2A3.
