Eine Vierpolröhre ist ein elektronisches Gerät, das vier aktive Elektroden hat. Der Begriff gilt meistens für eine Zwei-Bratrost-Vakuumtube. Es hat die drei Elektroden einer Triode und eines zusätzlichen Schirm-Bratrostes, der bedeutsam sein Verhalten ändert.

Bratrost

Kontrollbratrost

Der Bratrost am nächsten die Kathode ist der "Kontrollbratrost"; die darauf angewandte Stromspannung veranlasst den Anode-Strom sich zu ändern. In der normalen Operation, mit einer widerspenstigen Last, wird dieser unterschiedliche Strom auf das Verändern (von AC) an der Anode gemessene Stromspannung hinauslaufen. Mit dem richtigen Beeinflussen wird diese Stromspannung ein verstärkter (aber umgekehrt) Version der AC auf den Kontrollbratrost angewandten Stromspannung sein, so kann die Vierpolröhre Spannungsverstärkung zur Verfügung stellen.

Schirm-Bratrost

Der zweite Bratrost, genannt "Schirm-Bratrost" oder manchmal "Schild-Bratrost", stellt eine Abschirmungswirkung zur Verfügung, den Kontrollbratrost von der Anode isolierend, die parasitische Kapazität zwischen den zwei reduzierend. Das hilft, unerwünschte Schwingung zu unterdrücken, und eine unerwünschte Wirkung in Trioden zu reduzieren, hat die "Wirkung von Miller" genannt, wo der Gewinn der Tube eine Feed-Back-Wirkung verursacht, die die offenbare Kapazität des Bratrostes der Tube vergrößert, den Hochfrequenzgewinn der Tube beschränkend. In der normalen Operation wird der Schirm-Bratrost mit einer positiven Stromspannung verbunden, und zur Kathode mit einem Kondensator umgangen. Das beschirmt den Bratrost vor der Anode, Kapazität von Miller zwischen jenen zwei Elektroden zu einer sehr niedrigen Stufe reduzierend und den Gewinn der Tube an hohen Frequenzen verbessernd. Als die Vierpolröhre eingeführt wurde, hatte eine typische Triode eine Eingangskapazität von ungefähr 5 pF, aber der Schirm-Bratrost hat diese Kapazität auf ungefähr 0.01 pF reduziert.

Da der Schirm-Bratrost positiv beladen wird, sammelt er Elektronen, der Strom veranlasst, im Schirm-Bratrost-Stromkreis zu fließen. Das verwendet Macht und heizt den Schirm-Bratrost; wenn der Schirm genug anheizt, kann er schmelzen und die Tube zerstören. Es gibt zwei Quellen von Elektronen, die durch den Schirm-Bratrost - zusätzlich zu den durch die Kathode ausgestrahlten Elektronen gesammelt sind, der Schirm-Bratrost kann auch sekundäre Elektronen sammeln, die aus der Anode durch den Einfluss der energischen primären Elektronen vertrieben sind. Sekundäremission kann genug zunehmen, um den Anode-Strom zu vermindern, da ein einzelnes primäres Elektron mehr als ein sekundäres Elektron vertreiben kann. Die Verminderung des Anode-Stroms ist, weil der Außenanode-Strom (durch die Verbindungsnadel) wegen des Stroms der Kathode zur Anode minus der Sekundäremissionsstrom ist. Das kann der Vierpolröhre-Klappe eine kennzeichnende negative Widerstand-Eigenschaft, manchmal genannt "Vierpolröhre-Knick" geben. Das ist gewöhnlich unerwünscht, obwohl es als im dynatron Oszillator ausgenutzt werden kann. Die Sekundäremission kann durch das Hinzufügen eines Entstörgerät-Bratrostes, das Bilden eines pentode oder Balken-Teller unterdrückt werden, um einen Balken tetrode/kinkless Vierpolröhre zu machen.

Der positive Einfluss des Schirm-Bratrostes in der Nähe vom Kontrollbratrost erlaubt einem Entwerfer, den Kontrollbratrost Betriebsstromspannungsreihe völlig ins negative Gebiet auszuwechseln (eine Triode der ähnlichen Geometrie würde wahrscheinlich verlangen, dass positiver Bratrost-Laufwerk denselben maximalen Anode-Strom erreicht). Wenn jeder Bratrost positiv hinsichtlich der Kathode gesteuert wird, kann es Elektronen von der Kathode abfangen, das Laufwerk-Schaltsystem ladend. Wenn das Eingangssignal den Kontrollbratrost veranlasst, positiv zu werden (wo aktueller Fluss beginnt), soll Nichtlinearität erwartet werden. (Der Kontrollbratrost zieht keinen Strom, während negativ-hoher Scheinwiderstand - aber Strom während positiv-niedriger Scheinwiderstand zieht.) Mit dem Kontrollbratrost, der völlig im negativen Gebiet, und mit dem RF durch den Schirm-Bratrost gewährte Abschirmung funktioniert, ist Vierpolröhre-Eingangsscheinwiderstand sogar an hohen Frequenzen ziemlich hoch. Gewinn kann fast vom Gleichstrom bis volle Frequenz flach sein. Linearität ist gut. Macht-Gewinn über 10,000 ist möglich.

Die Triode-Vakuumtube entwickelt auch eine "Raumanklage" zwischen der Kathode und dem Kontrollbratrost, der seinen Gewinn besonders an niedrigen Anode-Stromspannungen reduziert. Der Schirm-Bratrost einer Vierpolröhre erklärt die Raumanklage für neutral und vergrößert den Gewinn der Tube.

Macht-Vierpolröhren werden im Radio allgemein verwendet, das Ausrüstung übersendet, weil das Bedürfnis nach der Neutralisierung weniger ist als mit Trioden (sieh Radiosender-Design und Klappe-Verstärker für mehr Details). Schirm-Strom vertritt wirklich Verlust. Einige Tube-Entwerfer versuchen, Schirm-Strom zu minimieren, indem sie jede Leitung ins Schirm-Ineinandergreifen direkt hinter einer entsprechenden Leitung im Kontrollbratrost-Ineinandergreifen legen. Sich fortpflanzende Elektronen erscheinen aus dem Kontrollbratrost als ein geplantes Image von Öffnungen im Bratrost. Durch das Stellen des Schirms in den Schatten des Kontrollbratrostes wird das Auffangen von Elektronen durch den Schirm in der normalen Operation minimiert. Schirm-Strom ist in vielen Designs unwesentlich. Schattenbratrost wird in einer Vielfalt von Formen für mehrere Anwendungen verwendet.

Mehr als ein Schirm-Bratrost kann verwendet werden. Zum Beispiel hat der pentagrid Konverter zwei. Eine Vierpolröhre kann umgewandelt werden, um als eine Triode durch das Anschließen des Schirm-Bratrostes mit der Anode zu handeln.

Stromkreis-Designrücksichten:

Unter bestimmten Betriebsbedingungen stellt die Vierpolröhre negativen Widerstand wegen der Sekundäremission von Elektronen von der Anode (zum Schirm) aus. Die Gestalt der charakteristischen Kurve einer in diesem Gebiet bedienten Vierpolröhre hat zum Begriff "Vierpolröhre--Knick" geführt. Im Allgemeinen, wenn die Anode-Stromspannung die Schirm-Stromspannung überschreitet, wird dieses Gebiet vermieden, und gute Leistung kann erwartet werden. Aber diese niedrigere Grenze auf dem Gesamttube-Spannungsabfall verhindert weit verbreitete Adoption von Vierpolröhren für Verbrauchererweiterungsanwendungen. Sekundäremissionen von einem Schirm haben die Wirkung, den Schirm aufwärts zur Anode-Stromspannung zu ziehen. Das bezieht das Bedürfnis sowohl nach der Quelle als auch nach Becken-Strom-Fähigkeit in der idealen Schirm-Macht-Versorgung ein. Ein Bluter-Widerstand kann gewöhnlich ausgewählt werden, um die Schirm-Stromspannung davon abzuhalten, außer Kontrolle zu geraten. Kreisbogen von der Anode schlagen allgemein den Schirm. Als solcher ist spezielle Sorge im Design der Steckdose-Verdrahtung erforderlich, einen direkten Entladungspfad für den Kreisbogen-Strom zur Verfügung zu stellen. Die unerwünschte Natur des Vierpolröhre-Knicks hat Tube-Entwerfer dazu gebracht, einen dritten Bratrost, genannt den Entstörgerät-Bratrost hinzuzufügen; die resultierende Vakuumtube wird einen pentode genannt. Modernere Tuben ließen Anoden behandeln, um Sekundäremission zu minimieren.

Das Betriebsgebiet des negativen Widerstands der Vierpolröhre wird im dynatron Oszillator ausgenutzt, obwohl das nur mit früheren Tuben mit der hohen Sekundäremission praktisch war.

Erfindung

Die Vierpolröhre-Tube wurde von Dr Walter H. Schottky von Siemens & Halske GMBH in Deutschland 1919 entwickelt. Tausende von Schwankungen des Vierpolröhre-Designs, sowie seiner späteren Entwicklung der pentode, sind seitdem verfertigt worden, obwohl Vakuumtuben in der Ausrüstung der niedrigen Macht fast durch Halbleiterhalbleiter-Geräte völlig ersetzt worden sind.

Siehe auch

• Balken-Vierpolröhre