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TO-141 Daten und Systemaufbau

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Harald Giese
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24.Apr.17 14:08
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Kürzlich hatte ich Gelegenheit einige dieser anscheinend recht seltenen Trioden zu erwerben. Außer den Heizungsdaten sind unter diesem Röhrentyp in RMorg die im GRUNDIG Rö Ta Bu 1948 angegebenen Parameter gelistet.

In Ergänzung dieser Daten füge ich hierunter die Übersetzung der Röhrendaten aus einem russischen Röhren-Datenbuch an:

-------------------------------------------------------------

TO-141

Direkt geheizte Triode mit Oxidkathode

Der Typ ist vorgesehen für den Einsatz in Übertragungs(Sende)-Anlagen und arbeitet mit Gleichstromheizung, wobei im Heizkreis ein "barretter" (Eisenwasserstoffwiderstand) eingeschleift wird.

Zeichnet sich durch lange Lebensdauer aus: 4000 Stunden.

Betriebsparameter

Heizung: Uf = 2,5 V, If = 1,0 A

Anodenspannung: Ua = +220 V

Gittervorspannung: Ug = - 4 V

Anodenstrom: Ia = 8 mA

Verstärkungsfaktor µ = 22

Steilheit: S = 2,2 mA/V

Innenwiderstand: Ri = 10 000 Ω

Systemkapazitäten

Gitter-Anode: Cga = 6pF

Gitter-Kathode: Cgk = 8,5 pF

Anode - Kathode Cak = 5 pF

Abmessungen:

Höhe: h = 150 mm

Durchmesser: 52 mm

-----------------------------------------------------

Betrachtet man das Elektrodensystem der Röhre fallen einem einige Besonderheiten auf:

  1. Der Anodenkasten der TO-141 hat etwa die gleichen Dimensionen wie der einer RE604 - man könnte also annehmen, dass die max. Anodenverlustleistung in der gleichen Größenordnung liegt. Anscheinend ist aber ein Betrieb bei hohen Anodenströmen garnicht vorgesehen - bei den typischen Betriebsparametern (s.o.) ist für Ug1 = -4 V und Ua = +220 V ein Anodenstrom von 8 mA spezifiziert; ein Wert, den ich bei ersten Tests bestätigen konnte. Detaillierte Kennlinien werde ich noch aufnehmen. Bei der RE604 werden für Ug = -45 V und Ua = +250 V ein Wert für Ia = 40 mA angegeben!
  2. Was mich weiterhin erstaunt ist die Tatsache, dass die Gitterwendel oben etwa 3mm über den Anodenkasten hinaussteht, unten sogar 5 mm. Die Röhrenspezialisten wissen wahrscheinlich warum man das System so konstruiert hat?

Vielleicht gelingt es ja, durch gemeinsame Anstrengungen diese ungewönliche Röhre etwas besser zu verstehen.

This article was edited 24.Apr.17 14:17 by Harald Giese .

Dietmar Rudolph
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24.Apr.17 15:06
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Zur TO-141 findet sich etwas im "Röhren-Codex 1951"

TO-141 - USSR 2,5 D 1 Eo 350 -42

Mit Hilfe des "Schlüssels" lassen sich die komprimierten Daten der Röhre wieder "verlustfrei" expandieren.

Man beachte, wie viele Informationen hieraus für Lautsprecher-Röhren gewonnen werden können.

MfG DR

This article was edited 25.Apr.17 16:45 by Dietmar Rudolph .

Harald Giese
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03.May.17 18:55
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Um festzustellen, welche der für die TO-141 verfügbaren Daten realistisch sind, wurden die Ia = f(Ug) Kennlinien von 4 Exemplaren ermittelt:

Die folgenden Daten existieren in der Literatur:

Russisches Datenbuch: Ua = +220 V, Ug1 = -4 V ⇒ Ia = 8 mA,  µ=22,  S=2,2 mA/V

Röhren-Codex:                Ua = +300 V, Ug1 = -42 V ⇒ Ia = 50 mA

Offensichtlich ein bemerkenswerter Unterschied!

Zunächst wurden die Ia = f(Ug) Kennlinien der schwächsten meiner vier Röhren aufgenommen. Hierbei wurde Ua zwischen +100 V und +350 V variiert und Ug zwischen 0V und -20V. Die Ergebnisse zeigt der folgende Graph:

Wie man sofort erkennt, bestätigen die Messungen die in der russischen Referenz angegebenen Daten. Zwar wird bei der hier gemessenen Röhre Ia = 8 mA bereits bei Ua= +200V erreicht (anstatt bei +220 V) , aber angesichts der stark streuenden Daten dieser Röhren, sollte man das nicht zu genau sehen.

Auch kann man aus dem obigen Kennlinienfeld  einen Wert von µ ≈ 25 und eine Steilheit S ≈ 2,5 mA/Volt ablesen, die etwas höher liegen als die Angaben in der russischen Literatur. 

Zur Veranschaulichung der Datenstreuung habe ich das Ia = f(Ug) Kennlinienfeld noch einmal für alle vier Röhren aufgenommen - allerdings, um mir die Arbeit etwas zu erleichtern, nur für Ua = +100 V und Ua = +350 V. Hier das Ergebnis:

Die bereits im ersten Graph gezeigten Kurven der schwächsten Röhre wurden hier fett gezeichnet. Besonders bei Ua = 350V beobachtet man eine starke Streung der Anodenstromwerte. Mir fehlt es in Röhrentechnik an Erfahrung, um beurteilen zu können, ob diese Streuung das "normale" Maß übersteigt. Wie reden ja hier von Röhren, die vermutlich in den späten dreißiger Jahren produziert wurden.  

Diese Streuung wirkt sich auch auf den µ-Wert aus, der von 25 bei der schwächsten Röhre auf 21 bei der stärksten Röhre sinkt - entsprechend steigt der Durchgriff von 4% auf 4,8%.

Betrachtet man diese Daten, so fühlt man sich unwillkürlich an Nf - Vorstufentrioden wie etwa die REN904, die AC2 oder ähnliche erinnert - ganz bestimmt aber nicht an eine Leistungstriode für Nf-Endstufen - eine Vermutung die man wegen der Größe des Anodenkäfigs durchaus hätte haben können. Auch die Angaben im Röhren-Codex suggerieren ja fälschlicherweise so eine Leistungstriode.

Obwohl man nun über Kennlinien und Daten dieser Röhre verfügt, gibt sie mir nach wie vor Rätsel auf:

Wofür wurde sie verwendet, warum wurde der Anodenkäfig angesichts der  niedrigen zu bewältigenden Ströme so groß gewählt und warum ragt die Gitterwendel so weit aus der Anode heraus?

Hat jemand eine Antwort?

Wolfgang Holtmann
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03.May.17 19:34
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Hallo Herr Giese.

Eine Frage kann ich beantworten:

Der Gitterwendel wurde deswegen so ausgedehnt angebracht, um bei möglichst niedriger negativer Gittervorspannung eine vollkommene Unterdrückung des Anodenstroms zu erreichen.
Was dann noch nachweisbar ist, wird "Schwanzstrom" genannt.

Die Elektronen haben die Neigung das Steuergitter zu umgehen, also direkt zur Anode zu fliegen.
Daher der Ausdruck "Umgriff".

MfG

 

 

Harald Giese
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03.May.17 22:56
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Hallo Herr Holtmann,

vielen Dank für Ihre Erklärung. Nun verstehe ich langsam, wofür man die Röhre eingesetzt haben könnte ⇒ im Pulsbetrieb auf eine hochohmige Last.

Im gesperrten Zustand kam es darauf an, dass die Röhre möglichst vollständig gesperrt ist.

Wurde die Röhre in den leitenden Zustand gepulst, konnten offenbar kurzzeitig große Ströme fließen ⇒ daher die große Anodenoberfläche.

Im Datenblatt hat man nicht die extremen Betriebszustände "OFF" / "ON" beschrieben, sondern nur einen mittleren Zustand. Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Röhre war es ausreichend, die Einhaltung dieser mittleren Parameter zu verifizieren.

MfG, H. G.

Wolfgang Holtmann
Wolfgang Holtmann
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04.May.17 10:07
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Guten Morgen Herr Giese.

Ihre Vermutung macht Sinn:
"Wurde die Röhre in den leitenden Zustand gepulst, konnten offenbar kurzzeitig große Ströme fließen ⇒ daher die große Anodenoberfläche."

Ergänzend möchte ich noch hinzufügen:
Auffällig ist auch die rel. große Heizfadenoberfläche, die oben und unten aus dem Anodenkasten ragt. Die Emissionsdichte ist natürlich in der Mitte optimal.

Aus schon erwähnten Gründen ist eine möglichst vollständige Umschließung des Fadens durch den Gitterwendel notwendig, damit nicht dicht an der Fadenaufhängung Elektronen "umgreifen" können.
 

MfG

This article was edited 04.May.17 11:18 by Wolfgang Holtmann .

  
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