טריודה – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
Thijs!bot (שיחה | תרומות)
מ בוט מוסיף: simple:Triode
ברוקולי (שיחה | תרומות)
מ תיקון: זוטות [JS], תיקון קישור לדף פירושונים
שורה 1:
[[תמונהקובץ:Triode vacuum tube_HE.png|שמאל|ממוזער|250px|טריודה]]
'''טרִיוֹ‏דָ‏ה''' היא [[שפופרת ריק]] בעלת שלוש [[אלקטרודה|אלקטרודות]]. אופן פעולת הטריודה מבוסס על תופעת [[פליטה תרמיונית|הפליטה התרמיונית]]. הטריודה הראשונה נבנתה על ידי [[לי דה-פורסט]] בשנת [[1907]]. המצאת הטריודה היוותה את הבסיס ליצירת תחום הנדסי חדש, שלאחר מכן כונה בשם "[[אלקטרוניקה]]". ב[[שנות ה-50 של המאה ה-20]] החל ה[[טרנזיסטור]], שהומצא ב-[[1948]], להחליף את הטריודה ביישומים [[מעגל אלקטרוני|ומעגלים אלקטרוניים]] שונים. ביחד עם זאת, מרבית המעגלים והיישומים האלקטרוניים הקיימים היום, החל מ[[מגבר]]ים ו[[משדר]]ים, וכלה ב[[מחשב]]ים אלקטרוניים, יושמו לראשונה באמצעות טריודות.
 
שורה 15:
הסריג מוקם קרוב מאוד לקתודה, ומשום כך השפעת [[פוטנציאל חשמלי|הפוטנציאל החשמלי]] שלו על זרימת הזרם גדולה בהרבה מהשפעת מתח האנודה. הסיבה היא שעוצמת [[שדה חשמלי|השדה החשמלי]] קטן או גדל ביחס ישר לריבוע המרחק, לדוגמה קיצור המרחק לחצי יגדיל את עוצמת השדה החשמלי פי ארבעה. התוצאה הייתה, ששינויים גדולים במתח האנודה גרמו לשינויים קטנים בזרם, אבל שינויים קטנים במתח הסריג גרמו לשינויים גדולים בזרם. תכונה זו מהווה בסיס למעגלי הגברה, ליצירת [[מתנד (אלקטרוניקה)|מתנד]]ים שמהווים את הבסיס ליצירת [[גלי רדיו]], ולמעשה לכל מתקן אלקטרוני שהוא, כולל מחשב אלקטרוני.
 
בשנים הסמוכות לזמן המצאת הטריודה שוכללו הטריודות ופותחו נגזרות של טריודות: אלקטרודות נוספות הוכנסו לשפופרת (במיוחד ידועה הפנטודה-שפופרת בעלת חמש אלקטרודות), וכן נבנו שפופרות המכילות כמה טריודות בשפופרת אחת, ומחוממות על ידי חוט להט יחידי. ב[[מלחמת העולם השנייה]] השתמשה חברת [[מוטורולה]], שהייתה הספקית העיקרית של [[מכשיר קשר|מכשירי קשר]] נישאים ל[[צבא]]ות [[בעלות הברית]] בטריודות ופנטודות קטנות הפועלות בטמפרטורה נמוכה, כדי לחסוך את [[הספק חשמלי|ההספק החשמלי]] שהתבזבז על חימום ולאפשר [[סוללה חשמלית|סוללות]] קטנות וקלות יותר. באותה תקופה נבנתה על ידי [[אלן טיורינג]] מכונה לפיענוח [[מכונת הצפנה|מכונת ההצפנה]] של [[גרמניה הנאצית]] - ה[[אניגמה]]. מכונה זו הייתה למעשה המחשב האלקטרוני הראשון והיא מומשה באמצעות טריודות וניגזרותיהן.
 
כיום משמשות הטריודות וניגזרותיהן במגברי שמע, בהם יש שמבחינים בצליל שונה מאילו המבוססים על [[מוליך למחצה|מוליכים למחצה]], ובמקומות בהם שוררים תנאי עבודה קיצוניים, כגון אזורי [[קרינה רדיואקטיבית]] שמוליכים למחצה רגישים לה, הספק ותדר גבוהים, או תנאי [[טמפרטורה]] קיצוניים.
שורה 23:
הפונקציה הבסיסית והחשובה ביותר של הטריודה הינה ההגברה. הטריודה מסוגלת להגביר אותות חשמליים חלשים, לדוגמה אותות רדיו הנקלטים על ידי אנטנה מתחנת שידור רחוקה. כפי שהוסבר למעלה, שינוי קטן במתח הסריג מחולל שינוי גדול מאוד בזרם האנודה. במעגל חשמלי הכולל [[נגד]] בטור לאנודה, המתח על הנגד יהווה העתק מדויק אבל מוגבר מאוד של המתח בין הסריג לקתודה. למעשה, ניתן לשלוט על מידת ההגברה בשתי צורות: האחת באמצעות מאפייני הטריודה, והשנייה באמצעות מאפייני המעגל האלקטרוני שבו היא מחוברת.
 
בתוך הטריודה, התכונה החשובה ביותר השולטת על ההגברה היא מרחק אלקטרודת הסריג מהקתודה. ככל שהסריג קרוב יותר, גדולה יותר ההגברה כי די בשינוי מתח קטן יותר בסריג ע"מ להשיג שינוי זרם גדול יותר בין הקתודה לאנודה. ביחד עם זאת, כשהסריג קרוב לקתודה, הטריודה רועשת יותר כי הסריג מתחמם בעצמו ופולט פליטה תרמיונית משנית, הגורמת רעש.
 
בגרסה הבסיסית ביותר של מעגל ההגברה האלקטרוני, הנגד המצוי בטור לאנודה הינו בעל השפעה מכרעת על ההגברה, שכן ערכו קובע איך מתורגם שינוי הזרם שגורמת הטריודה למתח לפי [[חוק אוהם]]. ככל שהתנגדות הנגד גבוהה יותר, כן גדול יותר השינוי במתח שמתפתח על הנגד כתוצאה משינוי נתון בזרם. המתח על הנגד קרוי '''מתח המוצא''' של מעגל ההגברה.
 
מעגל ההגברה הבסיסי הנ"ל סובל ממספר חסרונות, החמור שבהם הוא חוסר יציבות כתוצאה מכך שמאפייני הטריודה משתנים עם הזמן, וכן היכולת לשלוט עליהם בתהליך הייצור מוגבלת. אי לכך, פותחו מעגלי הגברה מורכבים יותר המתגברים על חסרונות אלה. אולם עיקרון ההגברה דומה בכולם ומתבסס על תכונת ההגבר של הטריודה.
שורה 31:
==שימושים בקשר רדיו==
{{ערך מורחב|קשר רדיו}}
 
המצאת הטריודה אפשרה לראשונה קשר רדיו, מהסיבות הבאות:
* [[גלי רדיו]] הם [[אות (סיגנל)|אות]]ות בעלי [[תדר]]. כדי לבצע [[שידור]] באמצעות גלי רדיו, יש ליצור אות חשמלי המשתנה בזמן, על פי תדר השידור. [[זרם ישר]] וקבוע בזמן, כגון זה של סוללה, לא יכול לגרום ליצירת גלי רדיו.
שורה 37 ⟵ 36:
* אורך ה[[אנטנה]], המשמשת לשידור וקליטה של גלי רדיו, הוא יחסי [[אורך גל|לאורך הגל]], או למעשה ביחס הפוך ל[[תדר]] שלהם. לדוגמה, כדי לשדר בתדר 10[[KHz]], יש להשתמש באנטנה שאורכה כ־10 קילומטר. הדבר אינו מעשי משתי סיבות:
*# לייצר אות חשמלי, כגון זרם חילופין בתדר 10,000 מחזורים בשנייה באמצעים מכניים כגון [[גנרטור]] איננו מעשי.
*# להשתמש באנטנות כה ארוכות אינו מעשי גם כן.
 
באמצעות הטריודה ניתן לבנות מעגלים אלקטרוניים הקרויים '''[[מתנד]]ים''' (Oscillator), המסוגלים לייצר [[זרם חילופין]] בתדר גבוה מאד, ללא המגבלות שמטילה מערכת מכנית, שגם יאפשר שידור בעוצמה גבוהה וגם יהפוך את גודל האנטנות ליותר פרקטי.
שורה 45 ⟵ 44:
'''מתנד''' הוא מעגל אלקטרוני המסוגל לייצר אות חשמלי משתנה בזמן. לרוב, צורת האות היא אות [[סינוס]]. את תכונת הטריודה ניתן לנצל ליצירת מתנד באופן הבא:
 
במעגל ההגברה שתואר קודם, מחליפים את הנגד (הקרוי גם '''עומס אוהמי''') ב[[מעגל תהודה]]. למעגל זה התכונה שלאות חשמלי בתדר מסוים, הקרוי '''תדר התהודה''', התלוי בערכי ה[[סליל חשמלי|סליל]] (משרן) וה[[קבל]] שלו, התנגדותו גבוהה, ולאותות חשמליים בתדר שונה, התנגדותו קרובה ל-0. כפי שהוסבר קודם, תהיה ההגברה של האות משמעותית רק עבור אות חשמלי בתדר התהודה.
 
ה'''מתנד''' נוצר על ידי העברת חלק מסיגנל חזרה לסריג הטריודה, כך שנוצר [[משוב]] המגביר את עצמו. העובדה שמעגל התהודה מגביר יותר את תדר התהודה החוזר ומוגבר שנית בטריודה, גורמת לכך שתדר הסיגנל ששורד בסוף הוא התדר שבו הגברת מעגל התהודה מכסמלית, דהיינו תדר התהודה שלו. המתח החשמלי במוצא המעגל (באנודה של הטריודה) הוא למעשה מתח חילופין היושב על רמת מתח ישר (DC), שכן הטריודה בסופו של דבר עובדת בזרם ישר. לכן, כדי לבודד את רכיב החילופין לפני ההעברה לאנטנה בדרך כלל משתמשים ב[[שנאי]], שגם מתאם את העכבות עם האנטנה.
שורה 55 ⟵ 54:
====אפנון משרעת על ידי טריודה====
{{ערך מורחב|אפנות משרעת}}
מעגל אפנון המשרעת הבסיסי מייצר אות שהוא תוצאת המכפלה של האות המשודר בגל הנושא. ביטוי מתמטי לאות כזה ניתן על ידי הנוסחה:
: <math>\ V(t)=S(t) cos(\omega t)</math>
כאשר הוא :<math>\ \omega</math> תדר הגל הנושא ו-<math>\ S(t)</math> הוא האות המאפנן. כלומר, אות בתדר גבוה (הגל הנושא) מוכפל באות המידע (שאותו על המקלט לשחזר). המכפלה נעשית על ידי מעגל הגברה, שבו במקום מתח הזנה קבוע לאנודה מוזן הגל הנושא (מהמוצא של המתנד), ולתוך הסריג מוזן האות המאפנן (אות המידע). שיטת אפנון ה-AM הינה פשוטה ביותר למימוש, אולם סובלת ממספר חסרונות שבגללם פותחו מעגלי אפנון מורכבים יותר, אף הם מומשו באמצעות טריודות ונגזרותיהן.
 
שורה 65 ⟵ 64:
{{ערך מורחב|מעגל אלקטרוני דיגיטלי}}
המעגלים הספרתיים הראשונים מומשו על ידי טריודות.
 
מעגלים ספרתיים (דיגיטליים) הינם מעגלים שמתח המוצא שלהם מקבל מספר סופי (קוונטי) של פרשנויות, בדרך כלל שני מצבים המתוארים על ידי משתנה בינארי הקרוי [[סיבית]] (BIT), היכול לקבל את הערך "0" או "1". הקביעה של הערך המיוצג על ידי המעגל, ברוב היישומים, נעשית בדרך כלל לפי מתח המוצא: כאשר הוא גבוה מערך מסוים, הוא מייצג את הערך "1", וכאשר הוא נמוך מערך מסוים, הוא מייצג את הערך "0".
 
במחשב הראשוני [[אניאק]], ה[[אוגר (מחשבים)|אוגר]]ים העשרונים היו בנויים ממעגלי [[פליפ פלופ]] שנבנו סביב שפופרת טריודה כפולה (שפופרת אחת שהכילה שתי טריודות) מדגם 6SN7 - מצב יציב ראשון היה כאשר טריודה אחת הוליכה זרם והטריודה השנייה לא הוליכה זרם (לדוגמה ייצוג הערך "1") המצב היציב השני היה הפוך (הערך "0"), כך שמעגל פליפ פלופ אחד עם שפופרת טריודה כפולה שימש לשם [[זיכרון]] של [[ביט]] אחד.
 
המעגלים הספרתיים מהווים את הבסיס לפעולתו של המחשב האלקטרוני. יש לציין כי המחשב מבוסס על מהות הפונקציות הספרתיות עצמן, ולא בהכרח על המעגלים החשמליים המממשים אותן. את אותן פונקציות ספרתיות אפשר לממש על ידי [[מערכות]] אחרות, כגון [[פנאומטיקה|פניאומטיות]], או [[אופטיקה|אופטיות]], או מבוססי [[מכניקה קוונטית]]. היום, מכל מקום, מבוססים המחשבים על מימוש חשמלי של הפונקציות הספרתיות בעזרת [[מוליך למחצה|מוליכים למחצה]].
 
{{חשמל}}