6SN7

6SN7  - una familia [3] de válvulas electrónicas - triodos  dobles de baja frecuencia de calentamiento indirecto con una ganancia de voltaje promedio - producidos desde 1939. Numerosas opciones para la lámpara base 6SN7GT (12SN7GT, 5692, 6H8C, 7N7, CV1988 y otras) y su única contraparte 6JGT difieren en los parámetros de modos máximos permitidos, voltaje de filamento, forma de bombilla y tipo de base, pero todos tienen la misma estructura interna y casi los mismos parámetros eléctricos [3] . La distorsión no lineal y la dispersión del factor de distorsión no lineal de 6SN7 son significativamente menores que las de las lámparas en miniatura de la posguerra [3] [4] .

Debido a la exitosa combinación de características, 6SN7 fue ampliamente utilizado primero en la electrónica de radio militar y luego en la civil. Las reservas integradas en el diseño de la lámpara permitieron producir sobre su base opciones especializadas para operar en circuitos de bajo voltaje (26 V) y alto voltaje (hasta 450 V), lámparas con el doble de potencia de disipación en el ánodo. y lámparas de una fiabilidad especialmente alta para el sistema de defensa aérea estadounidense . Los diseñadores de computadoras electrónicas demandaron buenas respuestas de impulso, confiabilidad y bajo consumo de energía , y un bajo nivel de distorsión no lineal, por parte de los diseñadores de televisores y equipos de sonido de alta calidad .

Desarrollo

A mediados de la década de 1920, la industria estadounidense comenzó a producir las primeras lámparas en serie con cátodos de óxido calentados indirectamente [5] . La novedad hizo posible abandonar las inconvenientes baterías incandescentes y alimentar calentadores de cátodo con corriente alterna de frecuencia industrial (en lámparas de filamento directo utilizadas en detectores y etapas de preamplificación, esta solución conducía a un nivel de ruido inaceptablemente alto) [5] . El estándar de la industria para un triodo calentado indirectamente (base UY de cinco pines, voltaje de filamento de 2,5 V ) se estableció en 1927, y la serie RCA 227, el  antepasado de todos los triodos amplificadores de recepción con una ganancia de voltaje promedio, se convirtió en un modelo de este generación de lámparas [5] .

El desarrollo de la serie 227 y su versión simplificada 27 fueron los triodos de la serie masiva 37, 56, 67 y 76 lanzados en 1927-1932 [1] . En la serie 56 (1931), el voltaje del filamento, que era un inconveniente en la práctica, todavía se usaba 2,5 V , y en las series 67 (1931), 37 y 76 (1932), se aplicó un nuevo estándar: fuente de alimentación de filamento de 6,3 V , lo que hizo posible conectar el brillo a las baterías de los autos de entonces ) [1] . Pronto, la base de cinco pines también pasó a ser cosa del pasado: con el comienzo de la producción en masa de pentodos , fue suplantada por la base octal de ocho pines [1] . El primer triodo 6C5 octal, todavía sencillo (RCA, 1935) era en realidad un pentodo 6J7 en inclusión de triodo, y un año más tarde, Tungsram lanzó el primer triodo verdadero en una versión octal: 6C5G (el sufijo G denota una versión de vidrio, en contraste con el totalmente metálico 6C5) y 6J7) [1] . Las lámparas de estas primeras series no encontraron una amplia aplicación; el primer triodo octal realmente masivo fue 6J5 (RCA, 1937) [1] . Todas estas lámparas se caracterizaron por una ganancia media (μ=20…35) y fueron diseñadas para trabajar en detectores , etapas de preamplificación de baja frecuencia y circuitos de pulsos [1] . El lanzamiento de triodos con alta ganancia (μ≈100) aún no ha comenzado, pero en paralelo con la familia de descendientes 227, se desarrolló una clase de triodos dobles para etapas de salida push-pull ULF [1] . Esta rama de la evolución del triodo comenzó en 1933 con el lanzamiento de la serie 19, alcanzó su punto máximo en 1936 con el lanzamiento del 6N7 [6] (que tenía un diseño diferente al 6SN7 y un propósito completamente diferente [7] ) y murió. poco después de la Segunda Guerra Mundial [1] .

Los predecesores inmediatos del 6SN7, los triodos octales dobles 6F8G y 6C8G, fueron lanzados por RCA a finales de 1937 [1] . Por razones desconocidas, la rejilla de uno de los triodos de estas lámparas no estaba conectada a la base, sino a la tapa superior del cilindro [1] . Quizás los diseñadores estaban tratando de reducir el acoplamiento parásito no deseado del circuito de entrada al circuito del filamento; en la práctica, esta solución resultó ser innecesaria. Las lámparas han demostrado su eficacia en la tecnología pulsada (en particular, 6C8G se usó en la computadora Atanasov-Berry ), pero no se produjeron en masa [1] . Dos años más tarde, a fines de 1939, RCA lanzó una versión simplificada del 6F8G en una simple botella de vidrio [1] . La novedad recibió la designación 6SN7GT (el sufijo GT denotaba un cilindro de vidrio de forma cilíndrica compacta, en contraste con la forma G de gran tamaño) [8] . En 1940, Sylvania  , el principal competidor de RCA, lanzó una copia exacta del 6SN7 en una versión local: 7N7 [ 9] . El primer número 7 en la denominación de esta lámpara es una curiosidad histórica, una maniobra de marketing del fabricante; de hecho, 7N7 fue clasificado para un voltaje de filamento estándar de 6,3 V [10] .

Distribución

El 7N7 no tuvo éxito, pero el 6SN7GT, eléctricamente idéntico a él, cumplió con éxito los requisitos de los clientes militares y durante la Segunda Guerra Mundial se produjo en volúmenes enormes, sin precedentes en tiempos de paz [1] . La principal “especialidad militar” del 6SN7 no era la amplificación de la señal, sino la formación de pulsos de corriente en las estaciones de radar [11] . Las lámparas suministradas al Ejército de los EE. UU. en 1941-1942 se marcaron con la designación VT-231 y las entregas a la Marina  - 6SN-7GT; desde principios de 1943, se abolió la nomenclatura del ejército, y todas las entregas de la base 6SN7 a las fuerzas armadas se marcaron como 6SN7-GT [12] . Las variantes de aviación con una potencia de filamento de 12 y 26 V se denominaron 12SN7GT y 25SN7GT [9] (además, la familia también tenía lámparas con un voltaje de filamento poco común de 8,4 V [13] ). Les siguieron las lámparas de aviación de bajo voltaje, diseñadas para suministrar al ánodo un voltaje de a bordo de 26 V. En 1942, Tung-Sol introdujo en el mercado las lámparas de bajo voltaje de diseño especial 6AH7GT y 12AH7GT [9] , y desde 1946 RCA produce lámparas 12SX7GT [9]  - serie 12SN7GT, seleccionadas según el criterio de la la mayor inclinación de la característica de la rejilla del ánodo a baja tensión del ánodo [14] .

Paralelamente, estaba ocurriendo el proceso inverso: overclocking de la base 6SN7 para trabajar con voltajes, corrientes y potencias más altos. En 1948, los diseñadores aumentaron el voltaje de ánodo permitido de 250 a 450 V , la corriente de cátodo por pulso hasta 300 mA y la potencia de ánodo permitida de 2,5 a 5 W por triodo (opciones 6SN7GTA y 6SN7GTB) [1] . En el mismo 1948, General Electric lanzó la "serie roja" diseñada por RCA ( English  Special Red ) 5692, la única variante del 6SN7 de confiabilidad especialmente alta en la historia [9] . El nombre 6SN7 en sí mismo (sin sufijos) nunca se usó para indicar lámparas en serie: en la nomenclatura estadounidense, tal combinación denotaría una lámpara de metal, y todas las lámparas de la familia 6SN7 se produjeron solo en cilindros de vidrio [8] [11] .

Después de EE. UU., los 6SN7 "militares" se lanzaron en el Reino Unido con las marcas CV181 y CV1988; además, el B65 ( Marconi-Osram Valve ) y el ECC30…ECC35 ( Mullard ) [9] desarrollados por los propios británicos estaban muy cerca del 6SN7 . La variante 6SN7GT, producida en la URSS , primero recibió las designaciones 6H8 [15] y 6H8M, y después de 1950  - 6H8S [16] ; bajo la misma designación, 6H8S, la lámpara se fabricó en China [9] . Se produjeron copias y clones de 6SN7 en Australia , Alemania , India , Italia , los Países Bajos , Francia , Suecia , Japón y Europa del Este [9] . Es imposible compilar una lista exhaustiva de todos los fabricantes de posguerra y todas las opciones de diseño: en un momento dado no fueron de particular interés para los historiadores y coleccionistas, y luego la información sobre ellos se perdió para siempre [17] .

Aplicación

6SN7 fue ampliamente utilizado en la computación temprana. En la primera computadora programable ENIAC (1943-1945), los 6SN7GT representaban aproximadamente la mitad de las 17 468 lámparas [18] [19] . La celda de memoria básica de ENIAC era un flip- flop en un 6SN7; diez 6SN7 y dieciocho otras lámparas se utilizaron en cada lugar decimal del registro del acumulador [19] . Para mejorar la confiabilidad, las lámparas fueron alimentadas por un voltaje de filamento reducido a 5 V [18] , sin embargo, la decisión errónea de hacerlo con solo seis transformadores de filamento para cada registro de batería anuló todos los esfuerzos de los diseñadores [19] . Las lámparas ordinarias de la serie "civil", que funcionan con diferentes potenciales de cátodo, pero conectadas a un bus de filamento común, experimentaron voltajes de cátodo de calentamiento prohibitivamente altos y fallaron prematuramente [19] .

La primera computadora británica SSEM (1947-1948) se construyó sobre pentodos EF50, y en el APEXC (1947-1948) en construcción en los mismos años, los diseñadores británicos se vieron obligados a usar VR102, un análogo funcional de 6SN7 [20 ] . La rejilla de uno de los triodos VR102 se llevó a la tapa superior, lo que hizo que la instalación fuera extremadamente difícil en comparación con 6SN7 [20] . El CSIRAC australiano usó el habitual 6SN7 barato [21] , y el Centro de Comando de Defensa Aérea de EE . UU. AN / FSQ-7 construido por IBM usó  las lámparas 5692 de la "serie roja" [22] . En la URSS, 6N8M y 6N8S sirvieron en las primeras computadoras MESM [23] (1949-1950) y M-1 [24] (1950-1951) y en las máquinas de las familias Ural [25] , Strela y BESM que le siguieron ellos [ 26] . Según algunos informes, la vida útil de las lámparas soviéticas en tecnología informática fue de 8-9 mil horas [23] , según otros 15 mil horas, y el tiempo entre fallas no dependía tanto del modo de funcionamiento de la lámpara, sino de la rigidez de los criterios de caducidad establecidos [26] .

En la industria civil de posguerra, 6SN7 se usó en dispositivos que requieren linealidad de amplificación: en generadores y amplificadores de exploración vertical de televisores y en las cascadas preterminales de receptores de radio de alta calidad y ULF [9] . Por ejemplo, en el clásico amplificador Williamson 6SN7 o sus equivalentes funcionales británicos L63 y B65 se utilizaron en tres de las cuatro etapas (entrada, fase- reflejo y etapas preterminales) [27] [28] . La lámpara fue ampliamente utilizada en altavoces de transmisión ULF de baja calidad , y en amplificadores de guitarra , por el contrario, era raro [22] . De los fabricantes de amplificadores de guitarra y de concierto, solo Gibson , Hammond y Leslie [22] utilizaron sistemáticamente 6SN7 .

Alrededor de 1956, cesó el uso de 6SN7 en dispositivos seriales: una nueva generación de lámparas en miniatura reemplazó a las lámparas octales [22] . En la década de 1970, los fabricantes de electrodomésticos cambiaron a transistores; el único nicho de mercado donde las válvulas nunca perdieron su posición fueron los amplificadores de guitarra; sin embargo, fue en ellos donde la alta linealidad del 6SN7 no fue una ventaja, sino una desventaja. A finales del siglo XX, la demanda mundial de 6SN7 no superaba las 10 000 lámparas al año, demasiado poco para cubrir los costes de una producción a gran escala completa [4] (en comparación, la demanda de una "guitarra "La lámpara 12AX7 en 2000 superó el millón de piezas [29] ). La última producción de este tipo, la Kaluga "Voskhod"  , detuvo la producción de lámparas en la década de 1990 [4] . En el siglo XXI, el 6SN7 y la variante CV181 en un cilindro de gran tamaño son producidos en China en una serie pequeña por la compañía Shuguang (la antigua planta de radio 770) [30] .

Características eléctricas

La tabla comparativa proporciona datos de referencia para cinco muestras típicas de la familia: la base 6SN7GT, su contraparte soviética 6N8S, la militar británica CV1988, la de bajo voltaje 12SX7-GT y la mejorada 6SN7GTB.

A pesar de la variedad de opciones, todos los 6SN7 producidos en los países occidentales en las décadas de 1940, 1950 y 1960 son extremadamente parecidos entre sí en términos de parámetros eléctricos [4] . Las corrientes, voltajes y potencias máximas permitidas son diferentes, subjetivamente, el sonido de diferentes lámparas se puede percibir de manera diferente, pero en el modo nominal del amplificador de baja frecuencia, las características de todas las opciones son idénticas [3] [4] . El indicador objetivamente medible (y nunca publicado en las hojas de referencia), el coeficiente del segundo armónico, se ajusta a un intervalo muy estrecho [4] . Las 6SN7 fabricadas en la década de 1990 se caracterizan por distorsiones sistemáticamente más altas y las lámparas en miniatura de la generación de la posguerra, tanto por distorsiones más altas como por una mayor dispersión de parámetros [3] [4] .

Distorsiones no lineales

En la composición de las distorsiones no lineales de un amplificador de triodo de un solo extremo, el segundo armónico domina absolutamente . En cascadas en lámparas de la familia 6SN7, el nivel del tercer y cuarto armónico es 30 ... 40 dB, o 30 ... 100 veces menor que el nivel del segundo armónico, el quinto armónico es insignificante y el sexto y los armónicos más altos no se pueden medir de forma fiable [36] . Según Jones, con una señal RMS de +28 dBu ( 19,5 V ) en el ánodo , la THD media ponderada CCIR/ARM de la familia de lámparas 6SN7 es de -50 dB (0,32 %) para lámparas convencionales en cilindros transparentes hasta -58 dB (0,13%) para militares CV1988 en cilindros ennegrecidos (carbonizados) [37] . Dado que el THD de una etapa de un solo extremo es directamente proporcional al nivel de la señal en el ánodo, los valores de THD para voltajes de salida más bajos se pueden calcular mediante una simple división. Con un voltaje de señal en el ánodo de 1 V , el THD es unas 20 veces, o 26 dB , menos que el THD medido a 20 V , y así sucesivamente [38] :

• THD vzv = U a • 0,016 % para lámparas convencionales, donde U a  es el voltaje de la señal rms en el ánodo, V, y
• SOI vzv = Ua • 0,07% para CV1988 en cilindros ennegrecidos [ 37] .

Estos valores, medidos en un seguidor mu altamente lineal con una corriente de ánodo de 7,5 mA y una carga de ánodo efectiva de 800 kΩ , están cerca del límite teóricamente alcanzable en un amplificador de un solo extremo [39] . La cascada diferencial en triodos cuidadosamente seleccionados supera al seguidor mu en el nivel del segundo armónico, pero pierde en el nivel del tercero [40] . En una cascada convencional, el SOI es significativamente mayor en las resistencias. Por ejemplo, con una corriente óptima de 8 mA desde el punto de vista de la distorsión y una resistencia de carga de 22 kΩ , el nivel del segundo armónico de tal cascada es de 17 dB o siete veces peor que el de un seguidor mu [ 40] .

Todos los tubos en miniatura medidos por Jones tenían el peor THD, con una mayor gravedad específica del tercer armónico, el más perceptible por el oído [3] . Por ejemplo, una lámpara 12AU7 en miniatura, un análogo funcional de 6SN7 con el mismo μ = 20 nominal, generó 4,5 veces más que el segundo armónico y 28 veces más que el tercer armónico [37] . Eric Barbour, que realizó mediciones similares, generalmente confirma esta conclusión: 6SN7 es mucho más lineal que las lámparas de posguerra [4] . La “paradoja” se explica por el hecho de que las lámparas en miniatura de la década de 1950, con raras excepciones, se desarrollaron no para amplificar el sonido, sino para resolver los problemas estrechos de recepción de radio, televisión, tecnología informática y automatización industrial [41] . Los diseñadores de estas lámparas resolvieron los problemas de durabilidad, confiabilidad, producción más económica, pero no la reducción de la distorsión [41] .

Los triodos 6J5GT individuales en cilindros de vidrio, incluidas sus copias soviéticas 6C2C de los primeros años de producción, son idénticos al 6SN7, y los triodos 6J5 fabricados en metal difieren en una distorsión de 2 a 4 veces mayor [42] . Todas las lámparas de metal pierden frente a sus contrapartes de vidrio debido a una mayor contaminación de gas, especialmente cuando el cilindro se calienta a altas temperaturas [43] . Es básicamente imposible crear un vacío tan profundo en un recipiente de metal como en uno de vidrio [43] .

La superioridad de las lámparas de la serie militar británica sobre las civiles 6SN7 también tiene una razón objetiva. La fuente principal y fundamental de distorsión en un amplificador de triodo es un aumento en la resistencia interna y una disminución en la inclinación de la característica del ánodo de la lámpara a medida que disminuye la corriente del ánodo [44] . Cuanto menor es la resistencia de carga, mayor es la distorsión de este tipo, y viceversa: a una resistencia de carga alta, del orden de varios cientos de kOhm, la “contribución” de este factor disminuye [44] . La variabilidad de la ganancia de voltaje (μ) pasa a primer plano debido a las faltas de homogeneidad del devanado de malla [44] . En las lámparas de serie militar, producidas en equipos nuevos de acuerdo con especificaciones estrictas , se minimizó la falta de uniformidad del devanado, lo que condujo a los mejores valores de THD [45] . Las lámparas civiles convencionales fabricadas en Gran Bretaña tienen los mismos valores de THD que las lámparas fabricadas en EE. UU., con valores levemente, pero sistemáticamente, más altos de μ [4] . Probablemente, es precisamente la pequeña diferencia en el volumen del sonido lo que explica la opinión sobre la superioridad de todos los "británicos" sobre los "estadounidenses" [4] . El ennegrecimiento (carbonización) del vidrio con grafito reduce la emisión secundaria de electrones desde la superficie interna del cilindro; esto reduce las perturbaciones de los campos electrostáticos intralámpara , lo que también ayuda a reducir la distorsión [46] . En la década de 1940, los cilindros ennegrecidos eran la norma, pero los fabricantes los abandonaron a principios de la década de 1950, probablemente en un intento por reducir el costo de producción en masa [11] .

La tensión nominal del filamento y el coeficiente de distorsión no lineal no están relacionados entre sí: las diferencias entre 6SN7GT y 12SN7GT y entre 7N7 y 14N7 se encuentran dentro del error estadístico [13] . Sin embargo, cuando se alimenta el filamento con corriente alterna, son preferibles las lámparas con un voltaje más alto y, en consecuencia, una corriente de filamento más baja debido al menor nivel de interferencia (fondo de la red) [3] .

Notas

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Barbour, 1999 , pág. cuatro
2. ↑ 1 2 Datos técnicos de los tubos electrónicos Tung-Sol. - Newark, Nueva Jersey, EE. UU., 1948. - Pág. 1584-1586.
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Jones, 2007 , pág. 310.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Barbour, 1999 , pág. ocho.
5. ↑ 1 2 3 Barbour, 1999 , pág. 3.
6. ↑ Análogo soviético - 6N7S
7. ↑ Jones, 2007 , pág. 284, 310.
8. ↑ 1 2 Jones, 2007 , pág. 752.
9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Barbour, 1999 , pág. 5.
10. ↑ Jones, 2007 , pág. 154.
11. ↑ 1 2 3 Atwood, J. El 6SN7GT: ¿el mejor triodo dual de uso general? . effectrode.com. Consultado el 24 de diciembre de 2016. Archivado desde el original el 3 de octubre de 2016. (indefinido)
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13. ↑ 1 2 Jones, 2007 , pág. 309.
14. ↑ Jones, 2007 , pág. 308.
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Fuentes

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