Эта статья входит в число добротных статей

2A3

Перейти к навигацииПерейти к поиску
2A3

Одноанодная 2А3 первого поколения. Дата (27 января 1934 года) на этикетке компании-продавца[англ.] указывает, что изображённая лампа была выпущена в первый год производства
Мощный низкочастотный триод прямого накала
РазработчикRCA
Начало выпуска 10 января 1933 года
Варианты 6A3 → 6B4G → 6С4С
Конструктивное оформление Стеклянное ST-16
Цокольоктальный, 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

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

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

Электрические характеристики 2А3 по данным справочника RCA 1934 года[T 1]
ПоказательЕд.
изм.		Предельно
допустимые
значение		Рекомендованный режим УНЧ
ОднотактныйДвухтактный в режиме AB1
Фиксированное
смещение		Автоматическое
смещение
Постоянное напряжение анод-катодВ300[T 2][T 3]
330[T 4]		250300300
Напряжение сетка-катод[T 5]В−45−62
Максимальная амплитуда переменного напряжения на сеткеВ90124[T 6]156[T 6]
Сопротивление автоматического смещенияОм780
Сопротивление в цепи сетки, не болеекОм10/50[T 7]500
Ток анода в покое (на триод)мА604040
Средний ток анода при максимальной выходной мощности (на триод)мА73,550
Мощность рассеяния на анодеВт15
Выходное сопротивлениеОм800
Крутизна анодно-сеточной характеристикимА/В5,25
Коэффициент усиления по напряжению (μ)4,2
Сопротивление нагрузки (для двухтактного каскада — между анодами)кОм2,535
Выходная мощностьВт3,51510
… при коэффициенте нелинейных искажений%6[T 4]2,55
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

  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 (2003). Дата обращения: 2016. Архивировано из оригинала 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

  • 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).