Question: Сколько всего было выпущено Усили́телей Уи́льямсона в годы Второй Мировой войны в мире?

6SN7


6SN7 — семейство[1] электронных ламп — двойных низкочастотных триодов косвенного накала со средним коэффициентом усиления напряжения, — выпускающееся с 1939 года. Многочисленные варианты базовой лампы 6SN7GT (12SN7GT, 5692, 6Н8С, 7N7, CV1988 и другие) и её одиночного аналога 6JGT различаются параметрами предельно допустимых режимов, напряжением накала, формой баллона и типом цоколя, но все имеют одинаковое внутреннее устройство и почти одинаковые электрические параметры[1]. Нелинейные искажения и разброс коэффициента нелинейных искажений 6SN7 существенно меньше, чем у миниатюрных ламп послевоенной разработки[1][2].
Благодаря удачному сочетанию характеристик 6SN7 широко применялась вначале в военной, а затем в гражданской радиоэлектронике. Резервы, заложенные в конструкцию лампы, позволили выпустить на её основе специализированные варианты для работы в низковольтных (26 В) и высоковольтных (до 450 В) цепях, лампы с удвоенной мощностью рассеяния на аноде и лампы особо высокой надёжности для системы противовоздушной обороны США. Хорошие импульсные характеристики, надёжность и малая потребляемая мощность оказались востребованы конструкторами электронно-вычислительных машин, а низкий уровень нелинейных искажений — конструкторами телевизоров и высококачественной звуковой аппаратуры.
Разработка
В середине 1920-х годов промышленность США начала выпуск первых серийных ламп с оксидными катодами косвенного накала[3]. Новинка позволила отказаться от неудобных накальных батерей и питать подогреватели катодов переменным током промышленной частоты (в лампах прямого накала, используемых в детекторах и каскадах предварительного усиления, такое решение приводило к непримлемо высоким помехам)[3]. Отраслевой стандарт триода косвенного накала (пятиштырьковый цоколь UY, напряжение накала ) сложился к 1927 году, а образцом этого поколения ламп стала серия 227 производства RCA — родоначальница всех приёмно-усилительных триодов со средним коэффициентом усиления напряжения [3].
Непосредственным развитием серии 227 и её упрощённого варианта 27 стали выпущенные в 1927—1932 годы триоды массовых серий 37, 56, 67 и 76[4]. В серии 56 (1931) ещё использовалось неудобное на практике напряжение накала , а в сериях 67 (1931 год), 37 и 76 (1932 год) был применён новый стандарт — питание накала напряжением , что позволяло подключать накал к тогдашним автомобильным аккумуляторам)[4]. Вскоре ушёл в прошлое и пятиштырьковый цоколь: с началом массового выпуска пентодов его вытеснил восьмиштырьковый октальный цоколь[4]. Первый октальный, ещё одиночный, триод 6С5 (RCA, 1935 год) фактически представлял собой пентод 6J7 в триодном включении, а годом спустя Tungsram запустила в серию первый настоящий триод в октальном исполнении — 6C5G (суффикс G обозначал стеклянное исполнение, в отличие от цельнометаллических 6C5 и 6J7)[4]. Лампы этих ранних серий широкого применения не нашли; первым действительно массовым октальным триодом стал 6J5 (RCA, 1937 год)[4]. Все эти лампы характеризовались средним коэффициентом усиления (μ=20…35) и были рассчитаны на работу в детекторах, каскадах предварительного усиления низкой частоты и импульсных схемах[4]. Выпуск триодов с высоким коэффициентом усиления (μ≈100) ещё не начался, но параллельно семейству потомков 227 развивался класс двойных триодов для двухтактных выходных каскадов УНЧ[4]. Эта ветвь эволюции триода началась в 1933 году с выпуском серии 19, достигла расцвета в 1936 году c выпуском 6N7[5] (имевшей отличную от 6SN7 конструкцию и совершенно иное назначение[1]) и угасла вскоре после Второй мировой войны[4].
Непосредственные предшественники 6SN7 — двойные октальные триоды 6F8G и 6C8G — был выпущены RCA в конце 1937 года[4]. По оставшимся неизвестными причинам сетка одного из триодов этих ламп была подключена не к цоколю, а к верхнему колпачку баллона[4]. Возможно, конструкторы пытались уменьшить нежелательную паразитную связь входной цепи с цепью накала; на практике это решение оказалось ненужным. Лампы хорошо зарекомендовали себя в импульсной технике (в частности, 6C8G применялась в компьютере Атанасова — Берри), но не стали массовыми[4]. Два года спустя, в конце 1939 года, RCA выпустила упрощённый вариант 6F8G в простом стеклянном баллоне[4]. Новинка получила обозначение 6SN7GT (суффикс GT обозначал стеклянный баллон компактной цилиндрической, в отличие от крупногабаритной G, формы)[1]. В следующем 1940 году компания Sylvania — главный конкурент RCA — выпустила точную копию 6SN7 в локтальном исполнении — 7N7[6]. Первая цифра 7 в обозначении этой лампы — исторический курьёз, маркетинговая уловка производителя; в действительности 7N7 была рассчитана на стандартное напряжение накала [1].
Распространение
7N7 успеха не имела, зато электрически идентичная ей 6SN7GT удачно подошла под требования военных заказчиков и в годы Второй мировой войны производилась в огромных, беспрецедентых для мирного времени, объёмах[4]. Главной «военной специальностью» 6SN7 было не усиление сигналов, а формирование импульсов тока в радиолокационных станциях[7]. Лампы, поставлявшиеся в Армию США в 1941—1942 годы, маркировались обозначением VT-231, а поставки во флот — 6SN-7GT; с начала 1943 года армейская номенклатура была упразднена, и все поставки базовой 6SN7 в вооружённые силы маркировались 6SN7-GT[8]. Авиационные варианты с питанием накала напряжением 12 и  получили обозначения 12SN7GT и 25SN7GT[6] (кроме того, в семействе были и лампы с редким напряжением накала [1]). За ними последовали низковольтные авиационные лампы, рассчитанные на питание анода бортовым напряжением . В 1942 году  вывела на рынок низковольтные лампы специальной разработки 6AH7GT и 12AH7GT[6], а компания RCA c 1946 года выпускала лампы 12SX7GT[6] — серийные 12SN7GT, отобранные по критерию наибольшей крутизны анодно-сеточной характеристики при низком анодном напряжении[1].
Параллельно шёл обратный процесс — разгон базовой 6SN7 для работы с бо́льшими напряжениями, токами и мощностями. К 1948 году конструкторы довели допустимое анодное напряжение с 250 до , ток катода в импульсе до , а допустимую анодную мощность с 2,5 до  на триод (варианты 6SN7GTA и 6SN7GTB)[4]. В том же 1948 году General Electric выпустила разработанную RCA «красную серию» (English: Special Red) 5692 — единственный в истории вариант 6SN7 особо высокой надёжности[6]. Само же название 6SN7 (без суффиксов) для обозначения серийных ламп никогда не использовалось: в американской номенклатуре такая комбинация обозначала бы металлическую лампу, а все лампы семейства 6SN7 выпускались только в стеклянных баллонах[1][7].
Вслед за США «военные» 6SN7 были выпущены в Великобритании под маркировкой CV181 и CV1988; кроме того, весьма близки́ к 6SN7 были разработанные самими британцами B65 () и ECC30…ECC35 (Mullard)[6]. Вариант 6SN7GT, производившийся в СССР, вначале получил обозначения 6Н8[9] и 6Н8М, а после 1950 года — 6Н8С[10]; под тем же обозначением, 6Н8С, лампу выпускали в КНР[6]. Копии и клоны 6SN7 производились в Австралии, Германии, Индии, Италии, Нидерландах, Франции, Швеции, Японии и в странах Восточной Европы[6]. Исчерпывающий список всех послевоенных производителей и всех конструктивных вариантов составить невозможно: в своё время они не представляли особого интереса для историков и коллекционеров, а затем информация о них была навсегда утрачена[11].
Применение

6SN7 широко применялась в ранней вычислительной технике. В первом программируемом компьютере ENIAC (1943—1945) 6SN7GT составляли примерно половину из 17 468 ламп[12][13]. Базовой ячейкой памяти ENIAC служил триггер на одной 6SN7; в каждом десятичном разряде регистра-аккумулятора использовались десять 6SN7 и восемнадцать других ламп[13]. Для повышения надёжности лампы питались пониженным до  напряжением накала[12], однако ошибочное решение обойтись всего лишь шестью накальными трансформаторами на каждый регистр-аккумулятор свело на нет все усилия конструкторов[13]. Обычные лампы «гражданских» серий, работавшие с разными потенциалами катодов, но подключенные к общей накальной шине, испытывали запредельно высокие напряжения подогреватель-катод и преждевременно выходили из строя[13].

Первый британский компьютер SSEM (1947—1948) строился на пентодах EF50, а в строившемся в те же годы  (1947—1948) британские конструкторы вынужденно применили VR102 — функциональный аналог 6SN7[14]. Сетка одного из триодов VR102 была выведена на верхний колпачок, что крайне затрудняло монтаж по сравнению с 6SN7[14]. В австралийском CSIRAC использовались обычные дешёвые 6SN7[15], а в построенном IBM командном центре ПВО США  — лампы «красной серии» 5692[16]. В СССР 6Н8М и 6Н8С служили в первых компьютерах МЭСМ[17] (1949—1950) и М-1[18] (1950—1951) и в последовавших за ними машинах семейств «Урал»[19], «Стрела» и БЭСМ[20]. По одним отчётам, срок службы советских ламп в вычислительной технике составлял 8—9 тысяч часов[17], по другим 15 тысяч часов, причём время наработки на отказ зависело не столько от режима работы лампы, сколько от жёсткости установленных критериев годности[20].
В послевоенной гражданской промышленности 6SN7 применялась в устройствах, требовательных к линейности усиления — в генераторах и усилителях кадровой развёртки телевизоров и в предоконечных каскадах высококачественных радиоприёмников и УНЧ[6]. Например, в классическом усилителе Уильямсона 6SN7 или её британские функциональные аналоги L63 и B65 применялись в трёх каскадах из четырёх (входной, фазоинвертирующий и предоконечный каскады)[1][21]. Лампа широко использовалась и в низкокачественных УНЧ трансляционных репродукторов, а в гитарных усилителях, напротив, встречалась редко[16]. Из производителей гитарных и концертных усилителей систематически использовали 6SN7 лишь Gibson, Hammond и [16].
Примерно в 1956 году применение 6SN7 в серийных устройствах прекратилось: на смену октальным лампам пришло новое поколение миниатюрных ламп[16]. В 1970-е годы производители бытовой аппаратуры перешли на транзисторы; единственной нишей рынка, где лампы никогда не сдавали своих позиций, были гитарные усилители — однако именно в них высокая линейность 6SN7 была не достоинством, а недостатком. В конце XX века мировой спрос на 6SN7 не превышал 10 тысяч ламп в год — слишком мало, чтобы окупить расходы полноценного крупносерийного производства[2] (для сравнения, спрос на «гитарную» лампу 12AX7 в 2000 году превышал один миллион штук[22]). Последнее такое производство — калужский «Восход» — прекратило выпуск ламп в 1990-е годы[2]. В XXI веке 6SN7 и вариант CV181 в крупногабаритном баллоне выпускаются в КНР малой серией компанией Shuguang (бывший 770-й радиозавод)[23].
Электрические характеристики
В сравнительной таблице приведены справочные данные пяти характерных образцов семейства: базовой 6SN7GT, её советского аналога 6Н8С, британской военной CV1988, низковольтной 12SX7-GT и умощнённой 6SN7GTB.





























































Электрические характеристики. Сравнительная таблицаПоказательЕд.
изм.6SN7GT
Tung-Sol[24]6Н8С
СССР[25]CV1988
Великобритания[26][T 1]
12SX7GT
RCA[27]6SN7GTB
RCA[28]Предельно допустимые электрические величиныНаибольшее напряжение анодаВ300330330300450Наибольшее импульсное напряжение анодаВнднднднд+1500[T 2]Наибольшее импульсное отрицательное напряжение сеткиВнднднд−50−600[T 3]Наибольшая мощность, рассеиваемая одним анодомВт2,52,752,752,55Наибольшая мощность, рассеиваемая двумя анодамиВтнднднднд7,5Наибольший ток катодамА2020202020Наибольший импульсный ток катодамАнднднднд70[T 2]/300[T 3]Наибольшее постоянное напряжение катод-подогревательВнднднднд100Наибольшее напряжение катод-подогреватель (пост. + перем.)В100100нд90200Наибольшее сопротивление в цепи сеткиМОмнд0,51,0нд1,0[T 4]/2,2[T 5]Номинальный режим усилителя низких частот в режиме А1Напряжение анодаВ250Напряжение сеткиВ−8Ток анодамА99 ± 3,55,5…12,599Коэффициент усиления (μ)2020,5 ± 2,520,5 (18,0…23,0[T 6])2020Внутреннее сопротивлениекОм7,77,7нд7,77,7Крутизна характеристикимА/В2,62,6 ± 0,532,6 (2,075…3,125[T 6])2,62,6Запирающее напряженияВнднд−24[T 7]нд−18[T 8]Номинальный режим низковольтного усилителя низких частот в режиме А2Напряжение на анодеВнд26нд26,5ндНапряжение на сеткеВнд-0,5ндндндСопротивление в цепи сетки для автоматического смещениякОмнднднд50ндТок анодамАнднднд1,8ндКоэффициент усиления (μ)нд24нд21ндВнутреннее сопротивлениекОмнд16нд11,5ндКрутизна характеристикимА/Внд1,5нд1,8ндПримечания к табличным данным


Несмотря на разнообразие вариантов, все 6SN7, выпущенные в странах Запада в 1940-е, 1950-е и 1960-е годы, чрезвычайно близки друг к другу по электрическим параметрам[2]. Предельно допустимые токи, напряжения и мощности различны, субъективно звучание разных ламп может восприниматься по-разному, но в номинальном режиме усилителя низких частот характеристики всех вариантов идентичны[1][2]. Объективно измеримый (и никогда не публиковавшийся в справочных листках) показатель — коэффициент второй гармоники — укладывается в весьма узкий интервал[2]. 6SN7 производства 1990-х годов отличаются систематически бо́льшими искажениями, а миниатюрные лампы послевоенного поколения — как бо́льшими искажениями, так и бо́льшим разбросом параметров[1][2].
Нелинейные искажения

В составе нелинейных искажений однотактного усилителя на триоде абсолютно доминирует вторая гармоника. В каскадах на лампах семейства 6SN7 уровень третьей и четвёртой гармоник на на 30…40 дБ, или в 30…100 раз меньше уровня второй гармоники, пятая гармоника пренебрежимо мала, а шестую и высшие гармоники невозможно надёжно измерить[1]. По данным Джонса, при среднеквадратическом напряжении сигнала на аноде +28 dBu () средневзвешенный по стандарту МККР/ARM коэффициент нелинейных искажений (КНИ) каскада на лампах семейства 6SN7 составляет от −50 дБ (0,32 %) для обычных ламп в прозрачных баллонах до −58 дБ (0,13 %) для военных CV1988 в чернёных (карбонизированных) баллонах[1]. Так как КНИ однотактного каскада прямо пропорционален уровню сигнала на аноде, значения КНИ для меньших выходных напряжений можно рассчитать простым делением. При напряжении сигнала на аноде  КНИ примерно в 20 раз, или на , меньше КНИ, измеренного при , и так далее[1]:
КНИвзв = Ua • 0,016 % для обычных ламп, где Ua — среднеквадратическое напряжение сигнала на аноде, В, и
КНИвзв = Ua • 0,07 % для CV1988 в чернёных баллонах[1].
Эти значения, измеренные в высоколинейном мю-повторителе с током анода  и эффективной анодной нагрузкой , близки к пределу, теоретически достижимому в однотактном усилителе[1]. Дифференциальный каскад на тщательно подобранных триодах выигрывает у мю-повторителя в уровне второй гармоники, но проигрывает в уровне третьей[1]. В обычном каскаде на сопротивлениях КНИ существенно выше. Например, при оптимальном с точки зрения искажений токе  и сопротивлении нагрузке  уровень второй гармоники такого каскада на , или в семь раз, хуже чем у мю-повторителя[1].
Все измеренные Джонсом миниатюрные лампы имели худшие КНИ, при бо́льшем удельном весе наиболее заметной на слух третьей гармоники[1]. Например, миниатюрная лампа 12AU7 — функциональный аналог 6SN7 с тем же номинальным μ=20 — генерировала в 4,5 раз больше второй гармоники и в 28 раз больше третьей гармоники[1]. Проводивший аналогичные измерения Эрик Барбур в целом подтверждает этот вывод: 6SN7 намного линейнее ламп послевоенной разработки[2]. «Парадокс» объясняется тем, что миниатюрные лампы 1950-х годов, за редким исключением, разрабатывались не для усиления звука, а для решения узких задач радиоприёма, телевидения, вычислительной техники и промышленной автоматики[1]. Конструкторы этих ламп решали проблемы долговечности, надёжности, удешевления производства, но не снижения искажений[1].

Одиночные триоды 6J5GT в стеклянных баллонах, в том числе их советские копии 6С2С ранних лет выпуска, идентичны 6SN7, а триоды 6J5 в металлическом исполнении отличаются в 2—4 раза бо́льшими искажениями[1]. Все металлические лампы проигрывают своим стеклянным аналогам из-за бо́льшей загазованности, в особенности при разогреве баллона до высоких температур[30]. В металлическом баллоне в принципе невозможно создать столь же глубокий вакуум, как в стеклянном[30].
Превосходство британских ламп военных серий над гражданскими 6SN7 также имеет объективную причину. Главный, фундаментальный источник искажений усилителя на триоде — рост внутреннего сопротивления и снижение крутизны анодной характеристики лампы по мере снижения анодного тока[1]. Чем ниже сопротивление нагрузки, тем выше искажения этого рода, и наоборот: при высоком, порядка нескольких сотен кОм, сопротивлении нагрузки «вклад» этого фактора снижается[1]. На первое место выходит непостоянство коэффициента усиления напряжения (μ) из-за неоднородностей намотки сетки[1]. В лампах военных серий, выпускавшихся на новом оборудовании по жёстким техническим условиям, неоднородность намотки была сведена к минимуму, что и обусловило лучшие значения КНИ[1]. Обычные, гражданские лампы британского производства имеют те же величины КНИ, что и лампы производства США, при незначительно — но систематически — бо́льших величинах μ[2]. Вероятно, именно небольшой разницей в громкости звучания и объясняется мнение о превосходстве всех «британцев» над «американцами»[2]. Чернение (карбонизация) стекла графитом уменьшает вторичную эмиссию электронов с внутренней поверхности баллона — это снижает возмущения внутриламповых электростатических полей, что также способствует уменьшению искажений[1]. В 1940-е годы чернёные баллоны были нормой, но в начале 1950-х годов производители отказались от них — вероятно, в попытке снизить себестоимость массовой продукции[7].
Номинальное напряжение накала и коэффициент нелинейных искажений между собой не связаны: различия между 6SN7GT и 12SN7GT и между 7N7 и 14N7 лежат в пределах статистической погрешности[1]. Однако при питании накала переменным током лампы с бо́льшим напряжением и, соответственно, меньшим током накала предпочтительнее из-за меньшего уровня помех (сетевого фона)[1].
Примечания

Источники


Категория:Триоды
Категория:Появились в 1939 году