พื้นฐานการสร้างแอมป์หลอด ( Basic Tube )

[BenQ]

หลอดสุญญากาศคืออะไร
           หลอดสุญญากาศคืออุปกรณ์ Active electronic ชนิดหนึ่งมีหน้าที่คือเพิ่มขยายสัญญาณไฟฟ้าจากคุณสมบัติข้อนี้เป็นพื้นฐานในการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบอนาลอกได้ โดยที่เราสามารถปรับเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าได้ด้วยตัวเองหรือ modulated กระแสไฟฟ้าที่เข้าไปในวงจรแล้วออกมาเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง ซึ่งในการ modulate นี้จะขึ้นอยู่กับผลกระทบทางไฟฟ้าของอุปกรณ์ภายในหลอดทั้งหมด ทำให้เกิดคุณลักษณะที่แตกต่างกันไป
           ส่วนมากแล้วสูตรและทฤษฎีของวงจรอนาลอกอิเล็กทรอนิกส์ของหลอดสุญญากาศได้ถูกใช้ออกแบบมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1945 แล้ว ดังนั้นในการศึกษาวงจรหลอดสุญญากาศนี้ เราจะต้องไม่ใช้วิธีการคิดตามรูปแบบการออกแบบเดิมเพราะการทำเช่นนั้นจะทำให้ไม่เกิดเทคโนโลยีใหม่ขึ้นมา เราจะต้องศึกษากระบวนการทั้งหมดอย่างเข้าใจจริง ถ้าเราค่อยๆใช้เวลาในการศึกษาเรียนรู้ก็จะความเข้าใจในวงจรทั้งหมด และอาจทำให้เข้าใจพื้นฐานในการสร้างว่าจะต้องใช้สิ่งใดบ้าง จุดมุ่งหมายของบทความนี้นั้นไม่ได้ต้องการเสนอรายละเอียดเกี่ยวกับทฤษฏีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฏีควอนตัม กลศาสตร์ หรือแนวความคิดเกี่ยวกับคลื่นเวฟเลย แต่สิ่งที่ต้องการจะให้ผู้อ่านเข้าใจนั้นก็คือ ภายในหลอดสุญญากาศนี้ประกอบด้วยอะไรบ้าง ผู้เขียนจึงพยายามอธิบายให้เข้าใจง่ายมากที่สุด สิ่งที่ต้องเข้าใจเป็นสิ่งแรกนั้นก็คือ

1.01 อิเล็กตรอน Electrons
           กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดจะประกอบด้วยอนุภาคของอิเล็กตรอน ที่มีขนาดเล็กมาก และจะมีคุณลักษณะทางขั้วไฟฟ้าเป็นขั้วลบ อนุภาคขัวลบนี้จะผลักและไม่เข้าใกล้อนุภาคขั้วลบตัวอื่น แต่จะวิ่งเข้าหาอนุภาคขั้วบวกแทน ดังเช่นเข็มทิศที่จะหันทิศเหนือไปทางเดียวกับทิศเหนือของสนามแม่เหล็กของโลก

1.02 สนามแม่เหล็กและการเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอน
           อิเล็กตรอนเมื่อวิ่งผ่านหลอดภายใต้การควบคุมของสนามไฟฟ้า เป็นพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาสู่สุญญากาศ ซึ่งถูกสร้างขึ้นมาเมื่อสัญญาณไฟฟ้าอยู่บนแผ่นเหล็กตัวนำ สัญญาณไฟฟ้านี้ก็คือ โวลท์เตจ Voltage นั่นเอง โดยที่ขนาดและจำนวนของโวลท์เตจนั้นเป็นตัวบ่งบอกถึงความแข็งแรงหรือพลังงานของสัญญาณที่ถูกบรรจุ เมื่อค่าโวลท์เตจที่สูงมากๆ ต้องมีความเข้มของสนามไฟฟ้าที่สูง และผลในทางที่ดีของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสนาม ซึ่งอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในสนามนี้จะมีสภาพทางขั้วเป็นขั้วบวกหรือขั้วลบก็ได้ขึ้นอยู่กับมันถูกสร้างมาจากโวลท์เตจที่มีสภาพเป็นบวกหรือลบ ดังนั้น เราจึงสามารถใช้สนามไฟฟ้าดึงดูดหรือผลักอิเล็กตรอนได้ การที่อิเล็กตรอนวิ่งผ่านในหลอดเป็นเพราะสนามไฟฟ้าออกแรงกระทำต่ออิเล็กตรอนนั่นเอง กำลังของสนามไฟฟ้าและพลังงานภายในจะแตกต่างกันกับโวลท์เตจของสัญญาณไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้นมา โดยที่ปริมาณการไหลผ่านของอิเล็กตรอนนี้เรียกว่า กระแส (Current) มีหน่วยการไหลของกระแสเป็น Amp (A)

1.03 ส่วนประกอบของหลอดสุญญากาศ
           ในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนี้สิ่งที่พิเศษที่สุดนั่นก็คือสภาพแวดล้อมของหลอด ส่วนประกอบหลอดจะต้องแยกออกมา ส่วนประกอบนี้จะถูกผนึกไว้ภายในหลอดแก้วสุญญากาศ ภายในหลอดแก้วจะต้องไม่มีอากาศรั่วเข้าไปเป็นอันขาดไม่เช่นนั้นอณูของอิเล็กตรอนก็จะถูกแทรกแซง นั่นเป็นเพราะอากาศจะทำปฏิกิริยาทางเคมีภายในและจะทำลายสภาพภายในจนหมด ดังนั้นหลอดสุญญากาศจะต้องถูกหุ้มกันการรั่วไหลอย่างดี ส่วนขาของหลอดที่อยู่ด้านล่างนั้นจะถูกใช้สำหรับการเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้า
           อิเล็กตรอนจะเกิดจากที่ใดก็ได้ ในส่วนประกอบทั้งหมด อิเล็กตรอนจะประกอบด้วยอะตอมที่หนาแน่น อะตอมจะจับติดกันเองเป็นอิเล็กตรอนซึ่งมันสามารถเคลื่อนที่จากอีกอะตอมไปยังอีกอะตอมหนึ่งทำได้โดยง่ายซึ่งจากการเคลื่อนที่ของอะตอมนี้ก่อให้เกิดพลังงานทางไฟฟ้า นั่นคือวัตถุที่มีสภาพเป็นตัวนำที่ดี เช่น ตะกั่ว ทองแดง และ เงิน เป็นต้น

ภายในหลอดนั้น อิเล็กตรอนจะถูกเหนี่ยวนำโดยวัตถุชนิดหนึ่งให้เคลื่อนไปในสุญญากาศ ตรงนี้คือการแยกทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งของอะตอม ทำให้เกิดพลังงานที่เกิดขึ้นจากอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวหรือที่เรียก Work Function แต่ปกติแล้วหลอดถ้าใช้วัสดุที่เหมาะสมจะเกิดพลังงาน Work Function ที่ต่ำเพราะว่าหลอดต้องการพลังงานเพียงน้อยนิดเท่านั้น และนี่คือคุณสมบัติเบื้องต้นที่ดีของหลอด แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในหลอดนี้เรียกว่า แคโทรด (Cathode)

1.04 Tube as a heat-powered engine
           หลอดสุญญากาศเปรียบเหมือนเครื่องจักรที่ให้พลังงานความร้อน แหล่งกำเนิดพลังงานความร้อนจะช่วยให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาจากแคโทรดกระบวนการนี้เราเรียกว่า thermionic emission หลอดจะเกิดพลังงานความร้อนจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน พลังงานความร้อนจะทำให้อิเล็กตรอนเกิดการกระเพื่อมจากแคโทรดแล้ววิ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
           แหล่งกำเนิดพลังงานความร้อนนี้คือไส้หลอดสุญญากาศนั่นเอง(Filaments) เหมือนหลอดไฟก็มีไส้หลอดเช่นเดียวกันเพียงแต่ว่าอาจจะไม่ร้อนเท่ากันหลอดสุญญากาศนี้ ในหลอดบางชนิดไส้หลอดกับขาแคโทรดจะเป็นอันเดียวกัน
เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ออกมาจากแคโทรดแล้ว จะต้องมีจุดหมายปลายทางที่จะไปถึง อุปกรณ์ที่เป็นตัวเก็บอิเล็กตรอนนี้ก็คือแผ่น
เพลต (Plate) หรือขา แอโนด (anode) นั่นเองซึ่งจะมีประจุเป็นบวกเสมอ จะเป็นตัวจ่ายไฟไปยังวงจรภายนอกหลอด แผ่นเพลต
มีประจุเป็นบวก อิเล็กตรอนมีประจุเป็นลบ อิเล็กตรอนจึงวิ่งเข้าหาแผ่นเพลตทันที

ระหว่างเพลตกับแคโทรดจะมีอุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า กริด (Grid) ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวกำเนิดสนามไฟฟ้าขึ้นภายในหลอด (และยังส่งผลออกไปภายนอกหลอดอีกด้วยเช่นกัน) ซึ่ง กริดนี้ใช้เป็นตัวกำหนดการไหลของอิเล็กตรอนภายในหลอด เพราะว่า กริดจะเป็นเหมือนวาล์วปิดเปิด เป็นตัวกั้นการไหลของอิเล็กตรอนนั่นเอง หรือหลอดบางชนิดก็เรียก กริดว่าวาล์วเช่นกัน (ในหลอดบางชนิดจะบรรจุแก็สชนิดพิเศษไว้ภายในหลอดทำหน้าที่เป็นตัวจัดระเบียบแรงดันหรือทำให้ไฟฟ้ากระแสสลับวิ่งไปในทิศทางเดียว (rectifiers) แต่ กริดจะทำงานได้ดีมีประโยชน์อย่างไรก็ขึ้นอยู่กับวงจรภายนอกด้วยเช่นกัน)
           มาถึงจุดนี้แล้วผู้เขียนได้อธิบายโครงสร้างภายในหลอดสุญญากาศเป็นบทนำแบบง่ายก่อน ยังมีเรื่องของคุณสมบัติ ขนาด พื้นที่ว่าง เนื้อวัสดุ ความแตกต่างของคุณลักษณะของหลอดอีกมากมายที่จะนำเสนอต่อจากนี้ไป

1.05 The Space Charge
          อิเล็กตรอนที่เคลื่อนออกมาจากแคโทรดแล้วเคลื่อนที่ไปยังเพลต ดูเหมือนว่าไม่มีการรบกวนใดๆเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนย้ายในสุญญากาศเลย แต่ในความเป็นจริงแล้วยังมีเรื่องของความหนาแน่นที่เกิดขึ้นบริเวณ แคโทรดด้วยเช่นกัน เมื่ออิเล็กตรอนมีประจุเป็นลบ มันจะผลักประจุเดียวกันออกห่างแต่จะวิ่งเข้าหาวัสดุที่มีประจุตรงกันข้าม เพลตมีประจุเป็นบวกจะจับคู่กันกับอิเล็กตรอนมันที แต่ถ้ามีอิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่งมันก็จะผลักอิเล็กตรอนตัวแรกออกไปทำให้ทิศทางการเดินทางไม่เป็นเส้นตรงเสมอไป
           ตัวอย่างเช่น เราลองจินตนาการดูว่าถ้าเราพยายามที่จะวิ่งฝ่าฝูงคนจำนวนมากออกไปในการวิ่งมาราธอน เราจะไม่สามารถเร่งความเร็วได้เพราะว่าเราจะต้องไปพร้อมกันกับผู้วิ่งคนอื่น แต่ถ้าฝูงคนนั้นเบาบางลงเราก็จะสามารถเร่งความเร็วออกไปจากฝูงคนนี้ได้นั่นเป็นเพราะจะมีพื้นที่ว่างให้เราได้เคลื่อนที่ผ่านออกไปโดยที่ไม่ไปชนกันใครเลย

อิเล็กตรอนที่อยู่ภายในหลอดสุญญากาศก็เช่นเดียวกันเมื่อมันวิ่งออกมาจากขาแคโทรดแล้วก็จะเคลื่อนที่ช้าและเบียดเสียดกันออกมาอย่างหนาแน่นจนกระทั่งเร่งความเร็วกลุ่มอิเล็กตรอนก็จะเริ่มแยกห่างจากกันและก็จะวิ่งไปในทิศทางต่างๆด้วยความเร็วสูงสุดหรือความเร็วคงที่บ้างจนกว่าจะไปถึงแผ่นเพลต ถ้ามองดูระยะทางที่ไกลนี้แต่จริงแล้วเกิดในเวลาอันสั้นมาก เมื่อความหนาแน่นลดลง ก่อนที่อิเล็กตรอนจะพุ่งเข้าหาเพลตอิเล็กตรอนจะมีความเร็วสูงสุดและความหนาแน่นน้อยที่สุดด้วย

1.06 Tube Construction-The Triode
           ก่อนที่จะค้นพบคุณลักษณะของอิเล็กตรอนภายในหลอดสุญญากาศนี้ เราจะต้องนึกจินตนาการไว้ในสมองก่อนถึงรูปองค์ประกอบของหลอด โดยมีพื้นฐานโครงสร้างเป็นอย่างไร ผู้เขียนได้ใช้รูปที่1.1แสดงให้เห็นถึงโครงสร้างของหลอดไทรโอด โดยที่หลอดประเภทอื่นที่ได้มีการพัฒนามาจากหลอดไทรโอดด้วยกันทั้งนั้น

หัวใจหลักนั่นก็คือไส้หลอดโดยเริ่มจากด้านล่างของหลอดวนเข้ามาภายในหลอดแล้วก็ออกมมาภายนอกเป็นเส้นบางรูปตัว U ต่อจากนั้นก็เป็นแคโทรดที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอกโดยมีแขนข้างหนึ่งจับกับไส้หลอด ถ้ามองด้านหน้าตัดของแคโทดจะเป็นรูปทรงไข่ ในหลอดบางชนิดก็จะมีรูปทรงเป็นสี่เหลี่ยม เมื่อแคโทรดถูกล้อมด้วยไส้หลอดแคโทรดก็จะดูดซับความความร้อนจากไส้ด้วย โดยบริเวณที่หุ้มอยู่นี้จะมีทำปฏิกิริยาทางไฟฟ้าออกมาจากแท่งแคโทรดจนกระทั่งแท่งแคโทรดร้อนจนมีสีแดง ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่าแท่งแคโทรดจะถูกปกคลุมไปด้วย low work function ซึ่งจะช่วยให้เป็นการง่ายในการฉายจำนวนอิเล็กตรอนขนาดใหญ่
           มีหลอดพิเศษบางชนิดที่ถูกใช้ในเครื่องเสียงในปัจจุบันนี้เดิมทีได้ถูกออกแบบเพื่อใช้ส่งสัญญาณวิทยุ ส่วนประกอบของไส้หลอดและแท่งแคโทรดจะใช้ร่วมกัน และนิยมใช้หลอดประเภทนี้ในวงจร Single-end amplifiers มีนักฟังเครื่องเสียงหลายท่านบอกว่าให้เสียงที่ดีมาก
ไส้หลอดกับแท่งแคโทรดจะถูกวางไว้อย่างแข็งแรงภายในแผ่นเพลตที่มีรูปทรงเป็นทรงกระบอกที่เส้นผ่าศูนย์กลางที่ใหญ่กว่า ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลตกับแท่งแคโทรดจะต้องวางไว้ในตำแหน่งคงที่ เพราะแท่งแคโทรดจะอยู่ใกล้กับแผ่นเพลตมากที่สุด ดังนั้นจึงต้องมีความแข้งแรง ทนทานในสนามไฟฟ้า และกระแสต้องไหลให้ได้ดีที่สุดอีกด้วย ด้วยลักษณะที่เป็นรูปทรงกระบอกด้วยกันทั้งคู่ทำให้สนามไฟฟ้าวางเสมอกันกระแสที่ไหลอยู่ภายในหลอดนี้เรียกว่า กระแสเพลต (Plate current)
           สิ่งที่วางไว้ระหว่างแผ่นเพลตกับแท่งแคโทรดก็คือ กริด ซึ่งเป็นตัวกำหนดการเกิดสนามไฟฟ้า และจะเป็นตัวขัดขวางสนามที่เกิดจากแผ่นเพลตด้วยเช่นกัน ถ้า กริดทำมาจากโลหะทรงตันมันก็กั้นอิเล็กตรอนทั้งหมดไม่มีกระแสไหลผ่านไปยังแผ่นเพลตแน่นอน ดังนั้นกริดจึงต้องมีรูปทรงเป็นขดลวดคอยล์พันเกลียวรอบแท่งแคโทดไว้ อิเล็กตรอนจึงจะสามารถวิ่งออกไปได้

1.07 Basic Tube Parameter
          มีเพียงสามข้อหลักเท่านั้นที่เป็นพื้นฐานสำคัญในกระบวนการทำงานของหลอดสุญญากาศสิ่งสำคัญที่ว่านี้ไม่ใช่การกำหนดค่าใดคงที่ไว้แต่เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นได้ในกระบวนการทำงานของหลอดโดยการกำหนดแรงดันที่ข้ามผ่านและกระแสที่ไหลผ่านภายในหลอดเท่านั้นเอง           ปกติแล้วเมื่อเกิดความเข้าใจผิดเราจะต้องหาคำตอบจากหนังสือแล้วจึงเริ่มทำการออกแบบวงจรทั้งหมดในทางตรงกันข้ามนักออกแบบวงจรจะต้องเริ่มจากการกำหนดช่วงของหลอดว่าจะใช้ที่ประมาณเท่าไหร่ในการทำงาน
          ย้อนกลับไปที่หลอดไทรโอด ถ้าเราเอากริดออกไปจากหลอดแล้วให้เหลือไว้เพียงแท่งแคโทรดกับแผ่นเพลตแล้วก็ไม่มีสิ่งใดขั้นอยู่ระหว่างกลางเลยหลอดนี้จะกลายเป็นไดโอด (Diode) ที่มีส่วนประกอบเพียงสองอย่างเท่านั้น โดยให้แรงดันประจุบวกที่แผ่นเพลต กระแสก็จะวิ่งมาจากแท่งแคโทรด แล้วกระแสไหลมาได้อย่างไร ถ้าแคโทรดสามารถปล่อยอิเล็กตรอนออกมาด้วยจำนวนที่แน่นอนโดยเกิดจากวัตถุเพียงชนิดเดียวและมีพลังงานความร้อนสูงมาก ในกระบวนการปกติทั่วไประดับที่สามารถให้กระแสที่แคโทรดเกิดขึ้นนั้นจะเกิดน้อยกว่าที่เกิดขึ้นจริง ดังนั้นไม่ได้เกี่ยวกับปฏิกิริยาทางเคมีหรือหลอดเสียหายอย่างแน่นอน
          เมื่อแรงดันที่แผ่นเพลตเพิ่มมากขึ้นกระแสที่เพลตก็จะมากขึ้นตามไปด้วยแต่การเพิ่มนี้จะไม่เป็นเชิงเส้น แต่ที่เข้าใจคือถ้าแรงดันที่เพลตเกิดขึ้นสองเท่ากระแสที่เพลตจะเกิดขึ้นมากกว่าสองเท่า เช่นแรงดันสองเท่าทำให้กระแสเกิด2.8เท่าที่เพลตแต่ถ้าเราเพิ่มเข้าไปอีกสองเท่า (เท่ากับสี่เท่า) กระแสก็จะไหลเพิ่มเป็นแปดเท่า ด้วยความสัมพันธ์แรงดันกับกระแสที่เพลตนี้เองจะมีการเปลี่ยนแปลงไม่เป็นเชิงเส้น ในการคำนวณเราจะต้องเข้าใจให้ดีเสียก่อนซึ่งจะอธิบายในบทความต่อๆไป

1.08 Impedance
          ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ค่าอิมพีแดนซ์จะเป็นตัวบอกตำแหน่งค่าความต้านทานของกระแสที่ไหลผ่าน หน่วยที่ใช้เป็นโอม (Ohm) มีหลอดหลายชนิดที่ใช้ค่าอิมพีแดนซ์ ถ้าเรามีหลอดไดโอดอยู่แล้วนำมาใช้ จ่ายแรงดัน100โวลต์ ที่ตำแหน่งเพลตเราก็จะหาค่ากระแสที่เพลตได้เท่ากับ 10 มิลลิแอมป์ (mA) ด้วยการคำนวณตามกฎของโอม ค่าอิมพีแดนซ์ที่คำนวณได้จะมีค่าดังนี้

100 volts (V) / 10 milliamps (mA) = 10,000 Ohms ( )

แล้วถ้าเพิ่มแรงดันที่เพลตเป็น200V กระแสที่เพลตเราก็จะมีค่าเท่ากับ 28 mA ค่าอิมพีแดนซ์จึงเท่ากับ

200V / 28mA = 7,142 Ohms ( )

ในการทดลองหลอดสองหลอดที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน เป็นไปได้ที่จะมีค่าอิมพีแดนซ์ไม่เท่ากันอย่างแน่นอน ขึ้นอยู่กับแรงดันและกระแสทั้งนั้นเลย โดยทั่วไปค่าพารามิเตอร์ของหลอดทุกหลอดนั้นจะไม่มีความเป็นเชิงเส้นของแรงดันและกระแสที่เพลตเลย ทุกค่าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ทั้งนั้น

เกี่ยวกับผู้เขียนและเรียบเรียง
นาย ไกรวุฒิ ขำคง วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต คณะวิศวกรรมไฟฟ้า สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ
นาย เอกโยธิน แย้มรุ่ง วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต คณะวิศวกรรมไฟฟ้า สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ
           2 ในทีมงาน AHT research. 01-890-7772

[BenQ]

จากตัวอย่างที่พูดถึงนี้อธิบายถึงหลักของไฟฟ้าค่าของอิมพีแดนซ์ โดยอาศัยการวัดค่าจากความเป็นธรรมชาติทาง ไดนามิก (Dynamic) ที่อาจเปลี่ยนค่าคงที่ในบางเวลาเท่านั้น

1.02 Triode Parameter
            ในการทดสอบค่าพารามิเตอร์ของหลอดไทรโอดเราจะเป็นคนกำหนดเองไม่เหมือนไดโอด แต่ไทรโอดนี้จะควบคุมด้วยกริด ถ้าไม่มีกริด กระแสที่เพลตจะมีค่าเท่ากับแรงดันที่เพลตที่ถูกดึงมาจากแท่งแคโทรด แรงดันเพลตจะถูกกำหนดให้กระแสไหลได้สูงสุด โดยผ่านสุญญากาศจากแท่งแคโทดไปยังแผ่นเพลต กริดจะปล่อยสนามประจุลบออกมา(สร้างโดยแรงดันประจุลบ)ทำให้กระแสที่ไหลผ่านลดลง
            ดังนั้นกริดจะเป็นตัวกำหนดให้กระแสไหลได้น้อยเสมอ ไม่ให้กระแสเพิ่มมากขึ้น อิเล็กตรอนจึงไม่ไหลผ่านกริดเพราะกริดมีสภาพขั้วไฟฟ้าเป็นลบอิเล็กตรอนจึงถูกผลักออก (แรงดันกริดที่เป็นบวกเป็นตัวทำให้กระแสไหลผ่านไปได้ แต่ในกระบวนการจริงๆนั้นก็อาจจะไม่เกิดขึ้นเสมอไป)
            สัญญาณเสียงจะมีทั้งขั้วบวกและขั้วลบ โดยจะเริ่มจากศูนย์ แล้วกลายเป็นขั้วบวกแล้วก็กลับมาเป็นศูนย์แล้วจึงเป็นลบแล้วก็กลับมาที่ศูนย์วนแบบนี้ไปตลอด
            สภาพทางขั้วประจุไฟฟ้าจะเป็นตัวบอกถึงทิศทางการการไหลของกระแสอิเล็กตรอนซึ่งในหลอดจะมีทิศทางเดียวนั่นก็คือจากแท่งคาโทรดวิ่งไปยังแผ่นเพลต             แล้วหลอดจะทำงานได้อย่างไรในเมื่อสัญญาณเสียงมีถึงสองขั้วประจุถ้ากระแสสามารถไหลไปได้เพียงทิศทางเดียวเท่านั้น             คำตอบในที่นี้ก็คือเราจะกำหนดอัตรากึ่งกลางของการทำงานของหลอดให้สัญญาณมีค่าเป็นศูนย์ได้อย่างไร

1.03 Biasing
            สำหรับตัวอย่างจากเรื่องของหลอดไทรโอดบอกว่าถ้ากระแสสูงสุดที่ไหลผ่านเท่ากับ10mA แรงดันที่เพลตก็จะมีค่าเท่ากับ200V จึงบอกได้ว่าเราต้องทำการขยายช่วงจาก 3mA สำหรับสัญญาณบวกไปถึง 3mA ของสัญญาณลบ ช่วงกว้างจึงมีค่าเท่ากับ 6mA ต่อจากนั้นก็เพิ่มแรงดันที่กริดให้เป็นลบมากขึ้น ถึง-5V จนกว่ากระแสที่ไหลผ่านหลอดจะดรอปลงเป็น 5mA ด้วยวิธีการกำหนดแรงดันที่กริดเป็นลบ -5V นี่เองเราจึงได้แนวคิดแบบใหม่ทันที
            เมื่อมาถึงจุดนี้แล้วเมื่อเราเพิ่มสัญญาณเสียงทางบวกให้มากขึ้นกระแสก็จะเพิ่มมากขึ้นจนเท่ากับ 8mA แล้วก็กลับมาที่ 5mA จากนั้นก็จะลดลงมาที่ 2mA แล้วจึงกลับไปที่กลางช่วง -5V อีกครั้ง หลอดมีความต้องการช่วงกว้างของกระแสเท่ากับ 6mA แต่ที่เรากำหนดไว้ได้ขยับขึ้นไปเป็นช่วงของ 2mA ถึง 8mA เหมือนกับ
            ช่วง -3mA ถึง +3mA เช่นเดียวกัน กระแสที่ไหลก็จะมีทั้งบวกและลบอยู่ในช่วงนี้ จากกระบวนการนี้เองเราเรียกว่าการ ไบอัส (Biasing) แรงดันไบอัสที่กริดจะเท่ากับ -5V
            สภาพทางขั้วจะมีความสัมพันธ์กันอยู่ตลอด เริ่มจาก 5mA กำหนดให้เป็นจุดศูนย์กลางของช่วงดังนั้น 8mA ก็จะเป็นสัญญาณทางบวก ในขณะที่ 3mA จะเป็นสัญญาณทางลบ จากจุดนี้จึงบอกได้ว่าหลอดควบคุมกระแสลบได้อย่างไร             ในการขยับช่วงของศูนย์กลางนั้นจะต้องพิจารณาค่าไบอัสหรือสภาพขั้วของประจุที่ได้ด้วยที่สำคัญจำไว้ว่าหลอดแต่หลอดมีคุณสมบัติไม่เหมือนกัน

1.04 Tube Characteristic
            ค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของหลอดบอกถึงช่วงของสัญญาณในการทำงานของหลอด             กุญแจสำคัญของส่วนประกอบว่าวงจรนี้จะดีเช่นไรนั้นอยู่ที่การออกแบบทั้งหมดการออกแบบจะต้องคำนึงถึงความสามารถของหลอดไม่ใช่เรื่องยากเพราะถ้าเราได้ฝึกฝนบ่อยครั้งก็เพียงพอแล้ว

1.05 Dynamic Plate Resistance
            เมื่อเราย้อนกลับไปดูหลอดไทรโอด สิ่งหนึ่งที่สำคัญมากนั่นคือคุณสมบัติทางไดนามิค ของตัวต้านทานที่แผ่นเพลต ใช้สัญลักษณ์แทนคือ ซึ่งจะบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่เพลตกำหนดสัดส่วนกับค่าของกระแสที่เปลี่ยนแปลงที่เพลตโดยแรงดันที่กริดนั้นจะคงที่ไว้เสมอ แรงดันที่กริดนี้จะไม่มีทางเป็นศูนย์แต่จะมีค่าเท่าไหร่ก็ได้ เพราะว่าเมื่อพูดถึงแรงดันไบอัสที่ขากริดแล้ว เราสามารถเลือกได้ว่าจะเลือกช่วงการทำงานหลอดกว้างเท่าใด ด้วยการไบอัสหลอดคุณลักษณะของหลอดจะมีค่าจะอยู่ในวงจำกัดเท่านั้น แต่ต้องจำไว้ว่าเราต้องการเพียงหนึ่งหลอดสำหรับการทำงานทั้งหมดเท่านั้น
            จากตัวอย่างหลอดที่ใช้จริงนั้น หลอดไทรโอด 12AU7 จะมีค่าแรงดันที่เพลต 200V และแรงดันที่กริดเท่ากับ -6V กระแสที่เพลตเท่ากับ 10mA เมื่อเราเพิ่มแรงดันที่เพลตขึ้นไปเป็น 210V แรงดันกริดจะคงที่เท่าเดิม -6V แต่กระแสที่เพลตจะเพิ่มขึ้นเป็น 11mA เราสามารถคำนวณค่าความต้านทานที่เพลตได้จาก

(210V-200V) / (0.011A-0.010A) = 10,000 Ohms ( )

            และเมื่อทบทวนใหม่อีกครั้งช่วงที่แตกต่างกันจะไปเป็นเชิงเส้น เช่นถ้าเพิ่มแรงดันเพลตเป็น 300V แรงดันกริดเป็น -18V กระแสที่เพลตจะเท่ากับ 2mA แต่เมื่อเพิ่มแรงดันเพลตเป็น 320V แรงดันกริดเท่าเดิม กระแสที่เพลตจะเพิ่มขึ้นเป็น 3mA ดังนั้นค่าความต้านทานที่เพลตจะมีค่าเท่ากับ

(320V-300V) / (0.003A-0.002A) = 20,000 Ohms ( )

            ค่าที่ได้นี้แตกต่างกันมาก เพราะค่าความต้านทานไดนามิคที่เพลตจะเพิ่มขึ้นอีกเท่าตัว นี่คือเหตุที่ว่าทำไมต้องให้ความสำคัญกับการไบอัสหลอดมากที่สุด โดยทั่วไปแล้วกระแสที่เพลตเมื่อมากที่สุดค่าอิมพีแดนซ์ที่ เพลตจะน้อยที่สุด
            จากที่ได้กล่าวมานี้บอกได้ว่าความต้านทานของหลอดจะเป็นตัวกำหนดการไหลของกระแสด้วยเช่นกัน แล้วกระแสในการขยายสัญญาณควรจะมีค่าเป็นเท่าไหร่ จะอธิบายในส่วนต่อไป

1.06 Transconductance
            คุณสมบัติของหลอดที่ได้อธิบายไปแล้วนั้นเมื่อกระแสของการขยายสัญญาณเรียกว่าอำนาจการเปลี่ยนกระแสไฟฟ้า Transconductance ใช้สัญลักษณ์คือ บอกถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่กริดกับแรงดันเพลตให้คงที่ไว้ Transconductance หาได้จาก microamperes per volt หรือ ?S (microsiemen, formerly ?mhos) ตัวอย่างเช่นหลอดไทรโอด 12AU7 เมื่อหาค่า ที่มี Transconductance กำหนดแรงดัน 200V ตรงแผ่นเพลต -6Vที่กริด กระแสที่เพลต 10mA ถ้าเราเพิ่มแรงดันกริดอีก 2V เป็น-4V กระแสที่เพลตจะเพิ่มขึ้นอีก 5mA เป็น 15mA ค่า Transconductance (gm) คำนวณได้จาก

(0.005A/2V) x 1,000,000 = 2,500 ?S

(ที่คูณด้วย 1,000,000 เพราะต้องการเปลี่ยนหน่วยให้เป็น micro amps)

            จากการช่วงที่สองเป็นการคำนวณหาค่า กำหนดให้แรงดันที่เพลตเท่ากับ 300V ที่กริดเท่ากับ -18V กระแสที่เพลตเท่ากับ 2mA และเมื่อเพิ่มแรงดันที่กริดไปอีก 2V เป็น -16V กระแสที่เพลตจะเพิ่มขึ้นเป็น 3.5mA ค่า นี้คำนวณได้จาก

(0.0015A/2V) x 1,000,000 = 750 ?S

อีกครั้งที่เราจะเห็นได้ว่า Transconductance ลดลงไป 3 Factor

1.07 Amplification Factor
            คุณสมบัติอย่างที่สามของหลอดจากการคำนวณระหว่างค่า และ นั่นก็คือ Amplification Factor ใช้สัญลักษณ์คือ ? (เรียกว่ามิว) และจะเป็นตัวสร้างค่าความต้านทานที่เพลตกับ Transconductance ไม่มีหน่วยในการหาค่าพารามิเตอร์ เป็นเพียงตัวเลขเท่านั้น Amplification Factor จึงถูกใช้เพื่อควบคุมแรงดันที่กริดและเพลตเท่านั้น
            เราสามารถหาค่า Amplification Factor ได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่นหลอดไทรโอด 12AU7 มีแรงดัน200V ที่เพลต และ-6V ที่กริด กระแสที่เพลตเท่ากับ 10mA เมื่อเราเพิ่มค่าแรงดันที่เพลตเป็น 210V กระแสที่เพลตจะเพิ่มเป็น 11mA ทันทีแต่แรงดันที่กริดจะลดลงเป็น -6.45V ค่าแรงดันที่เปลี่ยนไป 0.45 ที่กริดนี้เองเกิดจากการที่เพิ่มแรงดันที่เพลตขึ้นอีก 10V Amplification Factor จึงสามารถคำนวณได้จากการแรงดันที่เพิ่มขึ้นที่แผ่นเพลตเป็นอัตราส่วนกับแรงดันกริดที่เปลี่ยนไป
            ค่าความแม่นยำของ Amplification Factor ดูได้จากการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดันที่เพลตกับกริดเท่านั้นเองตัวอย่างเช่น

(10V / 0.45V) = 22

            การคำนวณ Amplification Factor นั้นจะต้องคูณด้วย และ เราจึงได้

10,000โอม X 2,500 ?S = 25

จากผลลัพธ์ที่ได้นี้ ประมาณ 15% ของค่าที่หาได้อาจจะถูกต้องเมื่อเราทำการทดสอบ Amplification Factor ในช่วงโดยเพิ่มแรงดันที่เพลตจาก 300V เป็น 320V โดยแรงดันที่กริดจะเท่ากับ -18V กระแสที่เพลตจะเพิ่มขึ้นเท่ากับ 1mA และถ้าลดแรงดันที่กริดลงเป็น -19.5 กระแสที่เพลตจะวัดได้เท่ากับ 2mA ค่า Amplification Factor จึงจะเท่ากับ

(20V / 1.5V) = 13

            เราจะเห็นได้ว่าคุณสมบัติการเปลี่ยนแปลงนี้อยู่ที่การพิจารณาทั้งสิ้น และเมื่อคำนวณค่าตัวเลขของ Amplification Factor ออกมาจะได้เท่ากับ

20,000 โอม x 750 ?S = 15

            ผลที่ได้นี้มีความถูกต้องมากที่สุด สูตรทั้งสามสูตรต่อไปนี้ให้ในการหาค่าคุณสมบัติทั้งสามอย่างของหลอด

[BenQ]

ถ้าเรารู้ค่าพารามิเตอร์เพียงสองค่าเท่านั้นเราก็จะสามารถคำนวณหาค่าทั้งสามนี้ได้หมด ผู้เขียนไม่สามารถบอกคุณสมบัติที่สำคัญที่นอกเหนือไปจากนี้ได้ สิ่งที่จะเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะของหลอดได้นั้นก็มีเพียงแรงดันกับกระแสแต่จะเป็นความสัมพันธ์กันแบบไม่
เชิงเส้น

1.08 Tube Characteristic Charts
            มีวิธีการปรับค่าเชิงเส้นตามรูปที่ 1.2 กราฟแสดงคุณลักษณะของหลอด 12AU7 กระแสที่เพลตแสดงตามแกนแนวตั้ง ส่วนแรงดันที่เพลตแสดงตามแกนแนวนอน ในแต่ล่ะเส้นแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างกันระหว่างแรงดันที่กริด (Ec) ในช่วงความกว้างตั้งแต่ 0 ถึง -30 โดยเส้นกราฟจะโค้งขึ้นจากล่างไปบน ความชันในแต่ละเส้นจะมีความชันเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ตามรูปนั้นแสดงถึงการเพิ่มแบบไม่เชิงเส้น ถ้าหลอดที่ดีมากจะเพิ่มตามเชิงเส้นดูได้จากรูปที่ 1.3 เส้นทุกเส้นจะวางขนานกันทั้งหมดความชันก็เท่ากันระยะห่างก็เท่ากันนั่นคือค่าที่คงที่ตลอด
            จากรูปที่ 1.3 แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มเชิงเส้นตามอุดมคติของหลอดไทรโอดเส้น A1 แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของกระแสที่เพลตเท่ากับ 2.5mA ถ้าแรงดันกริดเพิ่มขึ้น 2V ส่วนแรงดันที่เพลตคงที่ไว้อย่างไรก็ตามตามรูปกราฟแรงดันกริดที่เพิ่มขึ้น 2V และกระแสที่เพลตได้ 2.5mA ปรับค่าตามเส้น A2 และ A3 ได้เลย
            อย่างไรก็ตามถ้าเราเพิ่มแรงดันที่เพลตเป็น 50V เราจะต้องลดค่าแรงดันที่กริดจาก 2 ลงมาดูตามเส้น B1 ได้ ผลกระทบจะคล้ายกับเส้น B2 และ B3 การเปลี่ยนค่าพารามิเตอร์จะทำให้ผลของอันอื่นเปลี่ยนตามด้วยเช่นกัน ผลกระทบของหลอดจะมีค่าอยู่ในช่วงความกว้าง แต่ก็เป็นการเพิ่มตามเชิงเส้น ยังไม่ใช่ค่าจะเอามาใช้จริงได้
            จากการได้ลองศึกษามาเราจะสามารถคำนวณค่า , , ? ได้แล้วสำหรับหลอดไทรโอดตามอุดมคติ จากรูปที่ 1.2 หลอด 12AU7A ผลที่ได้เป็นเพียงค่าสมมุติขึ้นมา เป็นเรื่องที่สำคัญมากและมีประโยชน์ที่เราจะเรียนรู้วิธีการอ่านค่าคุณลักษณะของหลอดจากกราฟเป็นเสมือนแผนที่นำทางให้กับเราในการออกแบบ
            ยังมีหลอดอีกสองประเภทที่ยังไม่ได้กล่าวถึงนั่นก็คือ หลอดเทตโทรด(tetrode) และหลอดเพนโทรด(pentode) หลอดเทตโทรดจะมีสองกริด ส่วนหลอดเพนโทรดจะมีสามกริด หลอดทั้งสองชิ้นนี้ถูกใช้อย่างกว้างขวางในวงการเครื่องเสียงเพราะหลอดทั้งสองนี้มีคุณลักษณะเด่นในเรื่องของคุณสมบัติที่ดีมากกว่าไทรโอด             แต่ทุกสิ่งที่เราเรียนรู้นั้นก็เริ่มมาจากหลอดไทรโอดด้วยกันทั้งสิ้น มีเพียงขากริดที่เพิ่มเข้ามาให้เราต้องศึกษาอีกเพียงเล็กน้อย

1.09 The Pentode
            ในหลอดเพนโทรดจะมีขากริดที่สองจะเป็นประจุบวกถูกว่างไว้ในสุญญากาศระหว่างกริดแรกกับแผ่นเพลต ระยะห่างของทั้งสองและจำนวนรอบของลวดคอยล์ที่สองจะมากกว่าลวดของ กริดแรก ขากริดที่สองในเพนโทรดนี้หรือเรียกอีกชื่อว่า electrostatic shield วางไว้ระหว่างกริดกับเพลต หรือบางทีก็เรียกว่า สกรีนกริด โดยมีหน้าที่ป้องกันสนามไฟฟ้าจากที่อื่นเข้ามากวนอิเล็กตรอนภายในหลอด ขดลวดที่นำมาใช้ทำสกรีนกริดนี้จะเป็นแผ่นโลหะโดยจะหุ้มล้อมรอบแคโทรด กริดและเพลตทั้งหมด เมื่ออิเล็กตรอนวิ่งเข้ามาอย่างเร็วที่เพลตอาจจะชนกันอิเล็กตรอนตัวอื่นได้ทำให้เกิดความผิดพลาดขึ้นหรือที่เรียกว่าการแพร่กระจายครั้งที่สอง             ในหลอดไทรโอดอิเล็กตรอนที่เป็นอิสระจะหาทางไปยังเพลตได้เอง แต่ในเพนโทรดอิเล็กตรอนจะต้องไหลผ่านสกรีน กริดที่เป็นประจุบวกด้วยแต่อิเล็กตรอนจะวิ่งไปในทิศทางที่ผิดและปรากฏการณ์นี้เองทำให้กระแสลดลงไป
            จากปัญหาข้างต้นนั้นเมื่อกริดที่สามได้ถูกนำมาใช้เรียกว่า Suppressor grid กริดที่ปิดกั้น จะเป็นขดลวดอีกชนิดหนึ่ง โดยจะพันขดรอบสกรีนกริดอีกทีหนึ่งโดยเว้นระยะห่างไว้เล็กน้อย กริดที่สามนี้จะถูกเชื่อมทางไฟฟ้ากับแคโทรด โดยใช้แรงดันร่วมกัน
            ตั้งแต่กริดที่สามนี้ถูกนำมาใช้ที่แคโทรดแผ่นเพลตจะมีประจุเป็นลบและจะคอยผลักอิเล็กตรอนอิสระให้กลับไปที่เพลต จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับหลอดอีกด้วยและยังมีการหุ้มป้องกันสัญญาณรบกวนจาก แคโทรดไปถึงเพลตอีกด้วย

1.10 Pentode Characteristics
            จากรูปที่ 1.4 แสดงให้เห็นว่าคุณลักษณะของหลอดเพนโทรด 6AU6 จากเส้นกราฟจะแตกต่างจากกราฟของไทรโอดโดยจะมีส่วนที่เพิ่มมานั่นก็คือค่าความเปลี่ยนแปลงที่ค่าแตกต่างกันออกไป

โดยส่วนมากแล้วส่วนสำคัญคือช่วงที่เส้นกราฟราบแบน จะบอกถึงขนาดของแรงดันที่สกรีนกริด แรงดันที่ต่างกันไปตามจุดต่างๆ ส่วนแรงดันที่เพลตจะมีการเปลี่ยนแปลงมาก่อนนี้แล้วทำให้กระแสที่เพลตเปลี่ยนแปลงตาม แรงดันที่เพิ่มขึ้นมากถึง100Vส่งผลให้กระแสเพิ่มตามด้วย แรงดันที่เพลตจะไม่ค่อยมีผลโดยตรงกับกระแสที่เพลตมากเท่าไหร่ แต่สกรีนกริดที่ครอบป้องกันสัญญาณกวนจากเพลตไปถึงแคโทรดแล้วนั้นจะมีผลกระทบมากกว่า
            ในความเป็นจริงแล้วแรงดันสกรีนกริดสามารถหาได้จากการคำนวณกระแสที่เพลตและแรงดันที่กริดเท่าไหร่ก็ได้แต่แรงดันที่เพลตจะต้องมีค่ามากกว่าแรงที่สกรีนกริดด้วย
            ในการคำนวณค่าไดนามิคอิมพีแดนซ์ของหลอดเพนโทรดดูจากกราฟจะเข้าใจยากกว่าการคำนวณเพราะว่าเป็นการยากที่เราจะดูจากความชันของกราฟที่ราบแบนแบบนั้น ในการคำนวณ สมมุติให้ ที่สัญญาณต่ำ(พลังงานต่ำ)เท่ากับ 1,000kโอม ตรงนี้จะเห็นได้ว่ามากกว่าหลอดไทรโอดถึงหนึ่งร้อยเท่า
            แต่ค่า Transconductance ง่ายต่อการดูจากกราฟ ให้แรงดันที่เพลตเท่ากับ 200V แรงดันที่กริดเปลี่ยนจาก -1.5 เป็น -1.0 กระแสที่เพลตเพิ่มขึ้นอีก 2mA ค่า จึงเท่ากับ

0.002A / 0.5A x 1,000,000 = 4,000 ?S

            ซึ่งเพียงพอสำหรับไทรโอดมากแต่ก็ยังไม่มากถึงที่สุด ดังนั้นค่า Gain ที่ได้เพิ่มเข้ามานี้มาจากไหน จากการคำนวณตามสูตรเพื่อหาค่า Amplification Factor สำหรับหลอดเพนโทรดแล้วนั้นค่า Gain ที่ได้เพียงพอแล้วสำหรับการนำไปใช้ ส่วนหลอดเทตโทรดก็คล้ายกันกับหลอดเพนโทรดเพียงแต่ว่าไม่มีกริดที่สาม ความชันของกราฟจึงชันขึ้นมาอีกหน่อยและค่า factor ? จะลดลงโดยส่วนมากแล้วหลอดเทตโทรดจะถูกใช้เป็นหลอดเอาท์พุตซะส่วนมาก

1.11 Tube Capacitance
            หลอดบางชนิดมีค่าอิมพีแดนซ์ที่สูงแต่สามารถนำมาใช้ในวงจรเครื่องเสียงได้นั้นเป็นเพราะหลอดมีค่า การเก็บประจุอยู่มีหน่วยเป็น pF ตัวเก็บประจุจะวางขนานกันกับแผ่นเพลตโลหะหรือเรียกว่า อิเล็กโทรด โดยจะแบ่งออกเป็นชั้นในแต่ละชั้นอาจจะเป็นแผ่นโพลีเอสเตอร์ หรือเป็นอากาศ หรือสุญญากาศก็ได้
            ตามความเป็นจริงแล้วหลอดสุญญากาศที่มีแผ่นเพลตโลหะนั้นจะมีค่าตัวเก็บประจุแฝงอยู่ด้วยสำหรับหลอดไทรโอดจะมีค่าตัวเก็บประจุเกิดขึ้นระหว่างแผ่นเพลตกับแท่งแคโทด             จากกริดถึงแคโทดและจากกริดถึงแผ่นเพลตด้วยเช่นเดียวกันตามรูปที่ 1.5 จะเป็นคู่ของตัวเก็บประจุระหว่างแคโทดกับไส้หลอดซึ่งจะทำหน้าที่เป็น factor สำหรับคลื่นความถี่วิทยุ

ค่าอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุจะปรับเปลี่ยนตามค่าความถี่ ที่ความถี่สูงจะมีค่าอิมพีแดนซ์ต่ำ การคำนวณค่าอิมพีแดนซ์สำหรับตัวเก็บประจุก็สามารถคำนวณได้ตามสูตรนี้

Capacitive Impedance = 1/ (6.28 x f x C)

            ให้ f คือความถี่ Cคือค่าความจุของของ Capacitor ค่าความเก็บประจุระหว่างกริดกับเพลตในเพนโทรดจะคูณด้วย 100 ซึ่งจะต่ำกว่าในไทรโอด และยังมีการหุ้มป้องกันสัญญาณรบกวนที่สกรีนกริดอีกด้วยดูได้จากรูปที่ 1.6 ค่าประสิทธิภาพของวงจรจะถูกอธิบายในบทความตอนต่อไปครับ

1.12 Tube Specifications
            จากคุณลักษณะของหลอดตามที่ได้กล่าวไปแล้ว พารามิเตอร์โดยรวมนั้นยังไม่ครบ เรายังไม่รู้ว่าหลอดสามารถทนต่อพลังงานได้สูงเพียงใดแล้วหลอดจะหมดอายุการใช้งานเมื่อใด หลอดมีความยืดหยุ่นและสามารถทนต่อสภาพการลัดวงจรได้สูงขึ้นอยู่กับว่าเราจะไม่ทำให้หลอดอยู่ภาวะเสี่ยงต่อความเสียหายมากเท่าใด
            ค่าที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ การสูญเสียกำลังงานที่เพลต Plate dissipation ซึ่งมีหน่วยวัดเป็น วัตต์ Watt (W) เราสามารถคำนวณพลังงานที่หลอดสามารถทนอยู่ได้ ในการคำนวณนี้เราจะเอาค่า การสูญเสียกำลังงานที่เพลต Plate dissipation ที่มีค่าเท่ากับแรงดันที่ตกคร่อมคูณกระแสที่วิ่งผ่านหลอด แต่เราต้องรอให้หลอดอยู่สภาวะร้อนหลอดแดงเสียก่อนหรือที่เรียกว่าการจุดไส้หลอด ปัญหาในข้อต่อมานั่นก็คือเมื่อใช้งานหลอดไปนานๆ หลอดจะโอเวอร์โหลดขึ้นที่ร้อนมากหลอดจะกลับสู่ภาวะปกติอย่างรวดเร็วในการคำนวณค่า โหลดที่หลอดสามารถรับได้นั้นคือ สมมุติให้หลอด 10W มีอัตรา 10% กับหลอด 15W มีอัตรา 90%คูณด้วย 6เท่า การสูญเสียกำลังงานที่เพลต โดยเฉลี่ยจะมีค่าเท่ากับ

(0.1x 15W) + (0.9 x 6W) = 6.9W

เมื่อเราพิจารณาแล้วจะอยู่ภายใต้อัตราสูงสุดที่หลอดทนได้นั่นเอง แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าการที่เราเพิ่มกำลังหลอดขึ้นไปสูงสุดถึง 150% แล้วหลอดจะทนทานไม่ร้อนเป็นไปไม่ได้ การทำให้หลอดเย็นลงนั้นอยู่ที่สัญญาณเสียงเป็นปัจจัยหลักที่จะมีผลมากที่สุด การเปลี่ยนแปลงกำลังในที่นี้เราเรียกว่า Duty cycles
            แล้วก็ยังมีอัตราสูงสุดของแรงดันเพลตที่จะพิจารณาต่อไป             ผู้เขียนได้ค้นพบว่าในการผลิตหลอดสุญญากาศความผิดพลาดจากการผลิตมีโอกาสเกิดได้สูงมากหลอดที่กำลังต่ำกับหลอดที่กำลังสูงอัตราจะต่างกันมาก             แต่การปรับค่าให้ดีที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจรมากที่สุดว่าแรงดันจะขับเคลื่อนกำลังได้เท่าไหร่
            ในการกำหนดกระแสแคโทดโดยไม่เกิดความเสียหายขึ้นอยู่กับกระแสแคโทดที่สูงสุด และค่า Duty cycle ด้วยอีกจุดหนึ่งคือความเสียหายที่จะเกิดกับไส้หลอดในกระบวนการทำงานต้องเผื่อแรงดันไว้ประมาณ ไม่น้อยกว่า10%และก็ไม่มากไปกว่า 10% นั่นคือหลอดสามารถทำงานได้มากถึง 110% เลยทีเดียว แต่อายุการใช้งานหลอดจะลดลง และถ้าหลอดทำงานที่90% คุณสมบัติของหลอดก็จะทำงานได้ไม่เต็มที่ ดังนั้นกระแสที่แคโทรดจึงจะเป็นตัวกำหนดอายุการใช้ของหลอดได้อีกด้วย

1.13 Tube Life
            ถ้าเราพูดถึงอายุการใช้งานของหลอด ก็จะมองไปที่กระแสที่เพลตที่ไหลผ่านหลอดในอัตราที่หลอดรับได้ ผู้เขียนไม่สามารถกำหนดได้ว่าหลอดจะทนทานได้นานที่สุดเท่าไหร่ จึงไม่มีสูตรการคำนวณ ในการออกแบบวงจร Class A จะมีหลอดจะกินพลังงานกระแสที่สูงมาก แต่บางทีในการออกแบบไว้ที่พลังงานต่ำ ก็เป็นไปได้ว่าเสียงอาจจะดี การออกแบบวงจรจะดีหรือไม่อยู่ที่การทำให้หลอดไม่ร้อนเกินไปเพื่อยืดอายุการใช้งาน
            ในการกำหนดแรงดันที่แตกต่างกันระหว่างแคโทดกับไส้หลอดไม่สามารถรู้ได้ว่าจะมีความเครียดเท่าไหร่เช่นแรงดันที่ 100V และกระโดดไปที่ 200V จุดสูงสุดในทันที แต่ที่ทางผู้เขียนได้ออกแบบวงจรหลอดไว้แรงดันที่แตกต่างกันจะให้อยู่ที่ประมาณ 150V เท่านั้น
            เพลตสามารถทนต่อกำลังได้มากเท่าไหร่ สกรีนกริดที่เพนโทรดจะเป็นตัวกำหนดกำลัง กำลังที่ได้สามารถคำนวนได้จากแรงดันที่ตกคร่อมเล้วมีกระแสไหลผ่าน สกรีนก็คือขดลวดที่พันไว้และจะเกิดการพลังงานความร้อนมากขึ้นถ้าสกรีนใช้เป็นแผ่นโลหะ
            กริดไม่สามารถออกแบบอย่างตายตัวได้โดยเพราะว่าแรงดันไบอัสที่เป็นลบที่กริดจะไม่มีกระแสไหลผ่านเลย ถ้ากริดเป็นบวกกระแสถึงจะเริ่มไหลผ่านแล้วก็จะไปจุดพลังงานความร้อนที่กริดต่อไป…


อ้างอิง
(1) Electronic Circuit Action Series Amplifier Circuit
By Thomas M. Adams, Captain, U.S. Navy, Retired
(2) Radiotron Designer’s Handbook
By F. Langford-Smith
(3) Beginner’s Guide to Tube Audio Design First Edition
By Bruce Rozenblit

[BenQ]

เราผ่านเลยขั้นพื้นฐานมาแล้ว มาคราวนี้เราจะพูดกันถึงเรื่องราวของการเข้าใจเบสิกของการออกแบบให้มากขึ้น ลึกซึ้งและก้าวล่วงถึงขึ้นพื้นฐานกันเลย ฉะนั้นนับแต่ก้าวนี้ต่อไปเราจะทำให้ทุกๆท่านที่ติดตามอ่านผลงานของเรา สามารถที่จะมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้ง ถ่องแท้ และทำเองได้อย่างไม่ยากเย็น เรามองเห็นนิสัยของคนในประเทศเราอย่างหนึ่งคือ ไม่ชอบเบสิก แต่ถึงไม่ชอบยังไงเราต้องศึกษาให้รู้จริง วันข้างหน้ามันจะก่อเกิดประโยชน์อย่างมหาศาล หากเราคิดจะสร้างบ้าน แต่ลงเสาเข็มไม่ดี อย่างหวังว่าบ้านจะแข็งแรงได้เลยครับ...

Single-Stage Basic พื้นฐานของวงจรแบบสเตทเดียว

           ในงานด้านเสียง เครื่องเสียงหลอดจะถูกใช้สำหรับการขยายสัญญาณเสียง เราสามารถใช้มันเป็นเครื่องขยายกำลังสัญญาณสำหรับนำไปต่อเพื่อขยายเสียงของเครื่องเล่น CD หรือ เครื่องเล่นเทป หรือใช้เครื่องขยายสัญญาณนี้ขับพลังเสียงให้กับลำโพง มีสิ่งที่เป็นไปได้หลายเหตุผลที่ในการออกแบบวงจร ก่อนที่จะทำการสร้างไม่ว่าจะเป็นวงจรเครื่องขยายสัญญาณเสียงตัวใดก็ตาม เราจะต้องเข้าใจโครงสร้างหัวใจหลักการทำงานของหลอดสุญญากาศในการขยายสัญญาณไฟฟ้าก่อน ว่าหลอดทำหน้าที่ขยายสัญญาณเสียงได้อย่างไร
           หลอดสุญญากาศถูกนำมาใช้นานมากแล้ว นำมาใช้เป็นส่วนประกอบของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และยังมีส่วนประกอบอื่นๆอีกเช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ และหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งทั้งหมดนี้จะถูกนำมาเชื่อมต่อเข้ากับหลอดสุญญากาศจนเป็นวงจรเครื่องขยายสัญญาณเสียง ผู้เขียนจะอธิบายในส่วนของโครงสร้างก่อนเริ่มจากส่วนแรกที่ง่ายที่สุดก่อน อธิบายวงจรเป็นการทำงานของแต่ละชิ้นๆไปและให้ผู้อ่านเข้าใจได้ง่ายมากที่สุด

2.01 Single-Stage Triode Amplifiers วงจรขยายไตรโอดแบบสเตทเดียว

           กระแสไฟฟ้าการไหลของอิเล็กตรอนภายในหลอดสุญญากาศนั้นเริ่มที่ขาแคโทดแล้วจึงวิ่งไปยังแผ่นเพลต ถึงจุดนี้ผู้อ่านต้องไม่ลืมว่า นานมาแล้วเมื่อประมาณ200ปีที่ผ่านมา ได้มีตำราเขียนถึงการเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปขั้วลบ ในความเป็นจริงแล้วไม่ถูกต้องเสมอไป อิเล็กตรอนจะมีสภาพทางขั้วไฟฟ้าเป็นประจุลบและจะออกมาจากแหล่งกำเนิดขั้วประจุลบซึ่งนั่นก็คือแคโทดหรือขั้วประจุลบในแบตเตอรี่ และกระแสไฟฟ้าที่มีประจุบวกอยู่นั้นจะไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม ในทางการคำนวณ ทั้งสองประจุจะต้องสมดุลกัน ดังนั้นแนวความคิดที่ว่ากระแสไฟฟ้าจะเริ่มเคลื่อนที่จากแรงดันไฟฟ้าที่เป็นบวกแล้วจึงวิ่งลงกราวด์ เช่น จากแผ่นเพลตวิ่งไปหาแผ่นแคโทด ถึงจุดนนี้ผู้เขียนไม่ได้ต้องการให้เกิดความสับสนแต่เราไม่มีวิธีที่ดีไปกว่าการอธิบายการทำงานของหลอดแบบนี้แล้ว

ตามรูปที่ 2.1 ซึ่งอาจไม่ใช่วงจรที่สมบูรณ์ของวงจรขยายสัญญาณ RL เป็นแผ่นเพลตที่โหลดของตัวต้านทาน โหนด1 ต่อกับด้านสัญญาณเอาท์พุต (จุดโหนดนี้จะวางไว้ที่ตำแหน่งใดที่มีการเชื่อมต่อถึงกันก็ได้) เมื่อทำการวิเคราะห์สภาพของไฟฟ้าจะไม่มีสัญญาณของเสียงแสดงออกมาแต่จะต่อเข้ากับพาวเวอร์ซัพพลายจ่ายแรงดัน 300V มีกระแสวิ่งผ่านตัวต้านทาน RL และหลอดสุญญากาศด้วย และด้วยการไบอัสแรงดันไฟฟ้าไปที่ขากริด เราจะสามารถกำหนดการไหลของกระแสได้ ซึ่งเป็นความสัมพันธ์กันของ ตัวต้านทาน RL กับ แรงดันไฟฟ้าที่โหนด 1 แสดงให้เห็นว่ากระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานจะทำให้แรงดันและกระแสตกลงเมื่อผ่านตัวต้านทาน
           ตามรูปที่ 2.2 ถ้าหลอดไทรโอดถูกทำให้นิ่งชั่วขณะ กระแสที่ผ่านหลอดก็จะสามารถควบคุมการไหลได้โดยการกำหนดค่า RL ตามนี้


300V/30,000 Ohm = 10mA

           ตามกฎของโอมนี้ แรงดันที่จุดโหนด 1 จะมีค่าเป็น 0 เพราะว่าหลอดถูกทำให้หยุดทำงานลง ด้วยการให้แรงดันประจุลบเข้าไปที่ขากริดเป็นจำนวนมากทำให้กระแสไม่สามารถไหลผ่านหลอดไปได้ วีธีการนี้เรียกว่า การคัตท์ออฟ (Cut-Off) แรงดันที่โหนด1 จะมีค่าเท่ากับ 300V จากความสัมพันธ์ของกราฟในรูปที่ 2.2 นี้ แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ของแรงดันที่โหนด1 กับกระแสที่ไหลผ่านหลอด เรียกว่า โหลดไลน์ (Load-Line) แรงดันเอาท์พุตของไทรโอดก็ผ่านเส้นนี้เช่นกัน

ตัวอย่างเช่น แรงดันที่ขากริดมีค่าเท่ากับ -12 กระแสที่ไหลผ่านเท่ากับ 2.5mA จากข้อมูลเมื่อพิจารณาตามกราฟแล้วแรงดันที่เพลตจะมีค่าเท่ากับ 225V ที่แหล่งจ่าย 300V แรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานจะต้องมีค่าเท่ากับ 75V เพราะว่า เมื่อนำมาบวกกันแล้ว 75V+225V =300V ถ้ากราฟนี้ถูกต้องแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานที่เกิดจากกระแสที่ไหลผ่านมีค่าเท่ากับ 75V สามารถตรวจได้จากการคำนวณนี้


30,000 Ohm X 2.5 mA = 75V


แล้วการคำนวณทั้งสองนี้โหลดไลน์จะบอกถึงช่วงของแรงดันไฟฟ้าที่หลอดสามารถผลิตได้ ขึ้นอยู่กับกระบวนการทำงานของหลอดว่าค่าความต้านทานที่ขากริดจะมีค่าเท่ากับเท่าไหร่


           2.02 Set the Bias การตั้งค่าไบอัส
           จากคำถามที่ว่า Load Line เกี่ยวกับ Gain ได้อย่างไร เราจะต้องทำการเลือกกำหนดพื้นฐานของกระบวนการนี้ก่อน ด้วยการกำหนดค่า Bias เช่นเรากำหนดค่า Bias ให้เท่ากับ -6V กระแสที่แผ่นเพลตเท่ากับ 5mA และแรงดันที่แผ่นเพลตกับ 160V แล้วเมื่อวางลงในการทำงานของหลอดแล้วโดยให้ Load Line อยู่ตรงกลาง ตรงจุดนี้เป็นการกำหนดเลือกของผู้เขียนเองถ้าแรงดันที่ ขากริดถูกเพิ่มขึ้นเป็น -4V จะเกิดอะไรขึ้นกับเอาท์พุต คำตอบคือ ตาม Load line เราจะพบว่าเกิดการตัดผ่าน -4V กันที่ขากริด และจากจุดนี้เองค่าแรงดันที่แผ่นเพลตที่ถูกต้องนั่นคือ 132V
           นั่นแสดงว่าแรงดันที่เปลี่ยนแปลง 2V ในการควบคุมสัญญาณจะถูกสร้างโดยประจุ 28V ที่เอาท์พุต ทำให้ค่า Gain เท่ากับ 14 เท่า แต่ถ้าเราต้องการอีกวิธีการหนึ่งโดยให้แรงดันที่ขากริดเท่ากับ -8V แรงดันที่แผ่นเพลตเท่ากับ 185V ก็จะได้ประจุ 2V ที่ขากริดก่อให้เกิดแรงดันที่เอาท์พุตเท่ากับ 25V หรือ 12.5 เท่านั่นเอง
แล้วทำไมค่า Gain ถึงไม่เท่ากัน ไม่มีกฎเกณฑ์ที่แน่นอนว่าทำไมค่า Gain การทำงานของหลอดสุญญากาศนั้นไม่มีค่าที่แน่นอนในการกำหนดช่วงของค่าต่าง นั่นคือคุณลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของหลอดสุญญากาศ ถ้าเราทบทวนการทดลองใหม่อีกครั้งโดยคราวนี้กำหนดให้แรงดันที่ขากริดเปลี่ยนแปลงอีกเท่ากับ 0.5V คุณค่อนข้างจะแน่ใจได้เลยว่าจะไม่มีทางได้ค่า Gain ที่ต่างไปจากเดิมแน่นอน มันเป็นเรื่องยากที่เราจะสามารถดูตารางด้วยการเปลี่ยนแปลงของค่าแรงดันที่ขากริดเพียงน้อยนิด
           จากบทความทางการทดลองที่ผ่านมานั้นบอกว่าแรงดันที่เอาท์พุตจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามด้วยการควบคุมของแรงดัน ดังเช่นแรงดันที่ขากริดจะมีค่ามากกว่าแรงดันที่เอาท์พุต ในทางกลับกัน แรงดันที่ขากริดลดลง แต่แรงดันที่เอาท์พุตเพิ่มมากขึ้น ทุกสิ่งทุกอย่างจะวิ่งไปในทิศทางบวกหรือที่เรียกว่า การกลับเปลี่ยนของเฟส (Phase inversion) ทุกๆครั้งที่สัญญาณเสียงผ่านในส่วนของภาคขยาย Gain Stage คุณสมบัติทางขั้วไฟฟ้าหรือ เฟส จะเกิดการเปลี่ยนแปลงกระแสที่แผ่นเพลตผ่านค่าความต้านทางที่แผ่นเพลต นั่นก็คือค่าความต้านทานที่แผ่นเพลตสำหรับค่า Gain ที่ถูกแทนที่

2.03 Gain Stage
           จากรูปที่ 2.3 แสดงให้เห็นถึงการทำงานที่สมบูรณ์แบบของ Gain Stage ที่มีตัวต้านทาน Rg กับ Rk และตัวเก็บประจุ C1 กับ C2 ได้ถูกเพิ่มเข้ามา ผู้เขียนยังพบสิ่งที่น่าประหลาดใจอีกว่าส่วนประกอบเพียงชิ้นเล็กเท่านั้นแต่สามารถทำให้การทำงานของหลอดสุญญากาศเป็นไปอย่างสมบูรณ์แบบ ที่จุดโหนด 2 ไม่มีแรงดันไบอัสแสดงไว้บนขากริด ต้องไม่ลืมว่าสภาพทางขั้วนั้นจะมีความสัมพันธ์กันอยู่ตลอดเวลา ที่ขากริดอาจจะมีสภาพขั้วประจุเป็นลบโดยจะเกี่ยวข้องกับแคโทรด เราสามารถกำหนดค่าต่างๆได้ถ้าเราทำให้แคโทรดมีสภาพทางขั้วเป็นบวกซึ่งก็จะเกี่ยวข้องกับขากริดอีกเช่นกัน
           ตัวต้านทาน Rk จึงได้ถูกนำมาใช้ ให้กระแสที่เพลตเท่ากับ 2.5mA ไหลผ่านตัวต้านทาน Rk ตามรูปที่ 2.1 แรงดันไบอัสจะมีค่าเท่ากับ -6V และด้วยการแบ่งแรงดันที่ที่ขากริดโดยกระแสที่เพลตนี้ เราจึงจะได้ค่าความต้านทานของ Rk เท่ากับ 1200 Ohm (โอห์ม) ตามที่กระแสที่เพลตได้ไหลผ่านตัวต้านทาน Rk แรงดันที่จุดโหนด 3 จะเพิ่มขึ้นเป็น +6V ส่วนขากริดที่โหนด 2 จะมีค่าเป็น 0V โดยการเพิ่มแรงดันที่แคโทรดเป็น +6V เราก็จะได้ค่าไบอัสของหลอดด้วยการทำให้แรงดันที่ขากริดเป็นลบ ส่วนRk ถูกเรียกว่าตัวต้านทานที่แคโทรดนั่นเอง
           ตัวต้านทาน Rg ก็มีความจำเป็นเหมือนกันเพราะว่าขากริดจะต้องถูกต่อลงกราวด์ ซึ่งตัวต้านทานนี้จะช่วยให้สัญญาณไม่เกิดการสั่นไหว แต่ถ้าเราไม่ต่อลงกราวด์ ที่หลอดไทรโอดก็จะไม่มีแรงดันที่ขากริดไปยังแผ่นเพลตหรือแคโทดเลย ซึ่งค่าความต้านทานที่ขากริดนี้จะต้องมีค่าที่สูงมาก ตั้งแต่ 100k ไปจนถึง 1000k Ohm (กิโลโอห์ม)

ในการเลือกค่าที่จะเอาไปใช้จะต้องกำหนดโดยการรั่วที่เกิดขึ้นของกระแสที่ขากริดในหลอดสุญญากาศ เมื่อหลอดทำงาน จะมีกระแสรั่วไหลออกมาเพียงเล็กน้อยที่บริเวณขากริด การรั่วนี้จะมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับการใช้งานหนักของหลอดมากเท่าใดและอายุการใช้หลอดด้วย
           สภาพทางขั้วไฟฟ้าของแรงดันได้เกิดคร่อมตัวต้านทานที่ขากริดเพราะกระแสที่รั่วจะเป็นตัวขัดขวางหรือเป็นตัวลดแรงดันไบอัสนั่นเอง ซึ่งสาเหตุที่เกิดนี้เป็นเพราะหลอดได้รับกระแสมากเกินไปและรั่วไหลบริเวณขากริด ทำให้เกิดความร้อนขึ้นที่หลอด แต่เมื่อทิ้งไว้สักพักหลอดสุญญากาศจะเริ่มเข้าสู่ภาวะปกติ เรียกว่า การเกิด Thermal Runaway หลอดสุญญากาศจะต้องมีการกำหนดคุณสมบัติไว้ว่าต้องมีค่าความต้านทานที่ขากริดมากที่สุดได้เท่าไหร่ เพื่อป้องกันการเสียหายขึ้นกับหลอด จากปรากฏการณ์นี้ทำให้เราสามารถนำมาใช้กำหนดค่าเอาท์พุตของหลอดได้ แต่ก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบของผู้ออกแบบด้วย
           ตัวเก็บประจุ C1 ก็มีความจำเป็นบ้างเช่นกัน ที่โหนด 1 กำหนดไว้ให้เท่ากับ 160V แรงดันที่เอาท์พุดก็จะมีค่าเท่ากับ 160V เช่นเดียวกัน C1 ถูกใช้สำหรับการป้องกันการไหลผ่านของกระแสไฟตรง ตรงจุดนี้เราเรียกตัวเก็บประจุนี้ว่า AC coupling ถ้าวงจรนี้ได้ถูกเชื่อมต่อกับหลอดในภาควงจรถัดไปที่มีความต้องการแรงดันเท่ากับ 160V ตัวเก็บประจุก็อาจจะไม่มีความจำเป็นที่จะต้องนำมาใช้เสมอไป ตัวอย่างเช่นการใช้วิธี direct coupling
           ตัวเก็บประจุ C2 เป็นอีกตัวเลือกหนึ่งที่จะทำให้ ค่าความต้านทาน Rk ของ Gain ลดลงในวงจร ด้วยวิธีการแบ่งค่าความต้านทาน Rk ค่าความต้านทาน Rk ก็จะค่อยๆถูกทำให้น้อยลงจนหายไปเมื่อมีสัญญาณเสียงเข้ามา จนกว่าค่าอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุจะมีค่าต่ำที่สุดกว่า Rk และจะเห็นได้ว่ามีการลัดวงจรเกิดขึ้น เมื่อไม่มี ตัวต้านทาน Rk วงจรนี้ก็จะถูกเรียกว่า degenerated feedback และการออกแบบวงจรจะต้องทำการคำนวณให้แน่ใจเสียก่อน หนทางที่จะสร้างวงจรหลอดได้สำเร็จนั้นจะต้องเริ่มทำความเข้าใจไปอย่างช้าๆ


2.04 Triode Models
           ในรูปที่ 2.4 แสดงให้เห็นถึงวงจรของ ภาคขยาย Gain Stage จากรูปที่ 2.3 ค่าตัวต้านทาน RL คือค่าตัวต้านโหลดที่เพลต ซึ่งตัวต้านทานโหลดนี้จะถูกเชื่อมต่อจากแผ่นเพลตสู่กราวด์ ในรูปที่ 2.3 เชื่อมต่อที่เพลตมีโวลเตจพาวเวอร์ซัพพลายเท่ากับ 300V เราจะต้องไม่ลืมว่าพาวเวอร์ซัพพลายนี้จะไม่มีสัญญาณเสียงผ่านและจะต้องต่อลงกราวด์ด้วย โดยอุปกรณ์นี้จะบอกได้ว่านั่นคือ AC Grounding เพราะว่าแหล่งจ่ายไฟจะมีค่าอิมพิแดนซ์ต่ำที่สุดของสัญญาณเสียง มีหน่วยเป็นโอห์ม

ในการเกิดคลื่น sine-wave เป็นผลมาจาก แรงดันที่กำเนิดขึ้นมา และเป็นวิธีในการออกแบบหลอดอีกด้วย จากคุณสมบัติที่ไม่มีค่าอิมพีแดนซ์นี้เอง Eg จึงถูกกำหนดเป็นค่าแรงดันของสัญญาณอินพุตที่เข้าสู่ขากริด โดยที่ช่วงความกว้างของแรงดันจะถูกสร้างโดย Eg ที่อัตราคูณภาคขยาย factor (?)
           ในส่วนของ rp นี้คือค่าไดนามิคของค่าความต้านทานที่แผ่นเพลตในหลอด โดยที่ความต้านทานที่เพลตกับแรงดันที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นภายในหลอด นอกจากนั้นจะเกิดขึ้นนอกหลอดทั้งหมด แรงดันเอาท์พุต Vout จะตกคร่อมที่ตัวต้านทานขาเพลตเช่นเดียวกับแรงดันจากเพลตลงสู่กราวด์
           วงจรนี้จึงเป็นวงจรวงปิด closed loop เพราะแรงดันทั้งหมดที่ถูกสร้างขึ้นมาข้างในจะวนเวียนอยู่จนกว่าจะถูกนำมาใช้ ดังนั้นค่า rp และ RL จะต้องทำให้ค่าแรงดันที่ถูกสร้างโดยแหล่งกำเนิดหมดสิ้นไป และการคำนวนก็ไม่ได้ยากเสมอไปแล้วคำตอบทั้งหมดก็ถูกจะเปิดเผย

2.05 Simple Algebra
           จากสมการที่ 1 แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์กันอย่างง่ายของ แรงดันที่ถูกสร้างขึ้นมากับแรงดันที่ถูกทำให้หมดไป กระแส ip จะคูณกับผลรวมค่าอิมพีแดนซ์ rp และค่า RL หาได้จากแรงดันที่มีค่าเท่ากับแรงดันที่แหล่งกำเนิดตามกฎของโอม
           จากสมการที่ 2 ก็คือสมการที่1 ที่ได้หาค่า ip แล้ว แสดงให้เห็นว่ากระแสที่วนอยู่ในอุปกรณ์จะมีผลต่อส่วนอื่นด้วยเช่นกัน
           จากสมการที่ 3 แสดงถึงแรงดันเอาท์พุตที่ก่อให้เกิดกระแสวิ่งวนผ่านตัวต้านทานที่เพลต
           จากสมการที่ 4 ก็เช่นเดียวกันกับสมการที่3 ค่าที่ดีที่สุดของ ip จะถูกแทนที่ลงในสมการที่2 และ
           จากสมการที่ 5 ใช้ในการหาค่าแรงดัน Gain โดยที่แยกในส่วนของอินพุตและเอาท์พุต
           จากสมการที่ 6 เหมือนกันกับสมการที่ 5 Vout มาจากสมการที่4 จึงได้ค่า Gain ที่ Triode ตามสมการข้างล่างนี้

[BenQ]

เมื่อถึงจุดนี้แล้ว เราก็ลองกำหนดค่า RL เท่ากับ 30,000 Ohm factor (?) เท่ากับ 14, rp เท่ากับ 10,000 Ohm (โอห์ม) ดังนั้นค่า Gain ที่เราจะได้จึงมีค่าเท่ากับ 10.5 times
           ถ้าเราทำการเปลี่ยนค่าความต้านทานของโหลดให้เป็น 100,000 Ohm (โอห์ม) ค่า Gain ก็จะเพิ่มขึ้นเป็น 12.7 times ด้วยเหตุผลนี้เองขนาดของตัวต้านทานที่แผ่นเพลตจะเกี่ยวข้องกับ rp ควบคุมแรงดันที่เอาท์พุตด้วยเช่นกัน ค่าความต้านทานที่เพลตมากค่า Gain ก็จะมากตามไปด้วย
           ค่าความต้านทานไดนามิคที่เพลตจะคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ของสัญญาณเอาท์พุต ตัวอย่างเช่นค่าความต้านทานโหลด 30,000 Ohm (โอห์ม) rp จะมีค่าเท่ากับ 33% ที่เพลตโหลด ในตัวอย่างที่สองนี้ค่า Gain จะมากที่สุด เมื่อกำหนดให้ตัวต้านทานโหลดเท่ากับ 100,000 Ohm (โอห์ม) และ rp เท่ากับ 10% ที่เพลตโหลด ในตัวอย่างที่สองนี้ค่า Gain จะมากที่สุดก็เพราะว่าเปอร์เซนต์ที่มากกว่าของแรงดันที่เกิดขึ้น ที่คร่อม RL อยู่นั่นเอง แรงดันที่เกิดขึ้นจะไม่มีค่ามากเท่าไหร่ แต่จะมีเปอร์เซ็นต์ที่สูงมากตรงเอาท์พุตก็จะทำให้ค่าความสูญเสียที่เอาท์พุตต่ำลงด้วย เป็นเพราะว่าค่า rp ที่มีอยู่นั้นทำให้ค่า Gain ไม่สามารถมีค่าเท่ากับ factor (?)ได้แต่จะหาได้ถ้า rp มีค่าเป็นศูนย์ในสมการที่ 6 ค่า factor (?) จะเท่ากับค่า Gain แต่ก็หลอดทุกหลอดก็ไม่มีค่า rp เสมอไป

2.06 Adding a cathode resistor
           ในรูปที่ 2.5 แสดงให้เห็นถึงวงจรของภาคขยายส่วนของ Triode กับความต้านทานที่แคโทด วงจรนี้มาจากรูปที่2.3 ที่ตัวเก็บประจุ C2 ได้ถูกเอาออกไป เราก็จะเริ่มได้คำตอบทีละนิดแล้ว โครงสร้างวงจรจะเหมือนกับรูปที่ 2.4

ในสมการที่ 7 แสดงถึงแรงดันที่ถูกสร้างโดยตัวกำเนิดสัญญาณหมดไปโดยค่าอิมพีแดนซ์ในวงจร และ Eg จะแทนที่โดย (Eg – ip*Rk)
           ไฟฟ้ากระแสตรงถูกใช้บริเวณขากริดและแคโทดเพื่อใช้ในการควบคุมการเกิดของสัญญาณดูได้จากรูปที่2.3 นั่นก็คือแรงดันที่ขากริด เพราะว่าแคโทรดที่ถูกเชื่อมต่อไปยังกราวด์มี C2 กั้นอยู่ ด้วยตัวต้านทานที่แคโทรดในวงจรนี้เอง เราจึงได้เห็นผลที่เกิดขึ้นกับแรงดันที่ขากริดด้วย กระแสจะไหลผ่านตัวต้านทานเพลตไปยังตัวต้านทานที่แคโทรดทั้งหมด กระแสนี้จะไปตกคร่อมที่ Rk ซึ่งมีขั้วที่เหือนกันและแรงดันที่มีค่าน้อยที่ขากริด ทำให้แรงดันที่ขากริดลดลง การลดลงนี้แทนด้วย ip*Rk ดังนั้นเราจึงสามารถหาค่าแรงดันที่อยู่ระหว่างกริดกับแคโทรดได้ด้วยการลบแรงดันที่ตกคร่อม Rk จากแรงกันขากริด จึงได้สมการนี้ขึ้นมา (Eg – ip*Rk)
           ในสมการที่8หาได้จากการคำนวณค่า ip, จากสมการที่7 สมการที่ 9และ 10 ใช้คำนวณหาค่าแรงดันเอาท์พุตที่ผ่านตัวต้านทานกริด และ ip มาจากสมการที่ 8, ในสมการที่11 เหมือนกับสมการที่5, สมการที่12 ใช้คำนวณค่า Gain ในวงจร
           มีเพียงสิ่งเดียวที่แตกต่างกันระหว่างสมการที่6 และ 12 นั่นคือตัวหารในการคำนวณ Gain นี่คือส่วนเพิ่มเติมของ Rk(?+1) จุดนี้สำคัญมากเพราะแสดงถึงเมื่อตัวต้านทานที่แคโทรดถูกนำมาใช้ ค่าความต้านทานไดนามิกที่เพลต rp จะเพิ่มขึ้นเท่ากับ Rk(?+1) ตรงจุดนี้คือผลกระทบของการลดการ feedback
           ด้วยวิธีการใส่ค่าตัวต้านทานที่ใช้จริงสำหรับเพลตและแคโทรด เราสามารถทดลองให้เห็นได้ว่า Gain ได้ลดลงไปเท่าไหร่ ด้วยการใช้ 30,000โอม สำหรับ RL และ 1,200k Ohm (กิโลโอห์ม) สำหรับ Rk ค่า factor (?) เท่ากับ 14 เราจะหาค่า Gain ได้เท่ากับ 7.2 เท่า ซึ่งลดลงไปจากเดิม 25%
           และด้วยการใช้ 100,000 Ohm (โอห์ม) ที่ตัวต้านทานเพลตในวงจรนี้เอง ที่ทำให้ค่า Gain ลดลงเท่ากับ10.9 ซึ่งลดลงไป14% เราจึงสรุปได้ว่าการเพิ่มค่าความต้านทานที่เพลตจะมีผลทำให้การ feedback กลับลดลงที่ตัวต้านทานแคโทรด ข้อดีของการทำให้ Gain ลดลงนั่นก็คือค่าความต้านทานที่แคโทรดจะค่อยๆเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นการลดสัญญาณกวนด้วย
           นักออกแบบวงจรจะต้องพิจารณาถึงสองสิ่งนี้นั่นก็คือเมื่อทำการออกแบบวงจรภาคขยายเดียว ค่าอินพุตและเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ และยังมีค่าของตัวเก็บประจุเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย

2.07 Input Impedance
           ในวงจรขยายสัญญาณจะมีสิ่งที่พิเศษนั่นก็คือ อินพุตอิมพีแดนซ์ ที่เสมือนเป็นตัวใช้กระแสที่แรงดันขากริด อินพุตอิมพีแดนซ์มีส่วนประกอบอยู่สองส่วนนั่นก็คือ ค่าความต้านและค่าของประจุ เท่านั้นเอง โดยที่ตัวต้านทานสามารถดูได้จากรูปที่2.3แสดงถึงค่าตัวต้านทานที่ขากริด Rg ที่มีค่าเท่ากับ 100k Ohm (กิโลโอห์ม) โดยต่อขนานไปกับตัวเก็บประจุ ค่าความต้านทานระหว่างขากริดกับแคโทรดและระหว่างขากริดกับแผ่นเพลตเป็นส่วนสำคัญอย่างหนึ่ง ค่าความต้านทานระหว่างกริดกับแค่โทรดจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของหลอด ส่วนค่าความต้านทานระหว่างจากกริดกับแผ่นเพลตจะไม่มีการกำหนดค่าที่แน่นอนไว้ แต่จะทำการคูณค่า Gain ในภาคขยายสัญญาณ หรือที่เรียกว่า Miller Effect

จากรูปที่2.6 แสดงให้เห็นการทำงานของวงจรขยายไทรโอดที่ย่านความถี่สูงส่งผลกระทบไปยังค่าอินพุตอิมพีแดนซ์โดยตรง ไม่ใช่เอาท์พุตอิมพีแดนซ์ ค่าความต้านทานมีค่าเป็น Cgp’ คือค่าผลกระทบระหว่างขากริดและแผ่นเพลต แรงดันเอาท์พุตจะมีค่าดีที่สุดเนื่องมาจาก Gain ที่เปลี่ยนไป เพราะว่าเมื่อแรงดันตกคร่อมที่ตัวเก็บประจุเพิ่มมากขึ้นกระแสที่ไหลผ่านจะส่งผลต่อแหล่งกำเนิดด้วยจาก Eg เปลี่ยนเป็นค่าตัวเก็บประจุ Cgp’ แทน ซึ่งนั่นทำให้มีค่ามากที่สุดเท่าที่เป็น
           ถ้าแรงดันบนแผ่นเพลตมีค่าเท่ากับ Eg (ภาคขยาย Gain ที่1) ค่าความต้านทานขากริดถึงเพลตที่เริ่มกำหนดมาโดยคุณสมบัติแล้ว จะทำให้เพิ่มค่า Gain มากขึ้นจึงเป็นสาเหตุที่ต้องใช้ค่าตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ ไม่ใช่มีขนาดรูปร่างใหญ่ แต่เก็บประจุได้มาก แรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานเป็นสาเหตุทำให้ค่า Gain ต้องการกระแสในระดับที่พอดี และกระแสก็จะเข้าสู่ Eg ต่อไป การเพิ่มกระแสนั้นจะมีผลโดยตรงกับตัวเก็บประจุที่มีขนาดใหญ่ระหว่างขากริดและแผ่นเพลต อย่างไรก็ตามค่าความต้านทานจากขากริดไปยังแผ่นแพลตจะมีค่าเพิ่มมากขึ้นด้วยการกระทำของค่า Gain ในวงจร ตามสูตรข้างล่างนี้

Miller Effect = Cgp(gain +1)

           ในสมการที่ 13 แสดงถึงความสัมพันธ์กันระหว่างค่าความต้านทานที่ขากริดถึงแผ่นเพลต และในสมการที่14บอกถึงการผลกระทบของความต้านทานที่เพิ่มมากขึ้นจากขากริดไปถึงแคโทรด ในสมการที่15บอกถึงค่าอิมพีแดนซ์ของการปรับค่าความถี่ตัวเก็บประจุ
           ในการคำนวณค่าอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุสิ่งแรกจะต้องเลือกย่านความถี่ที่เราต้องการ ในสมการที่16 แสดงถึงค่าอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุที่ต่อขนานกันกับตัวเก็บประจุที่ขากริด
           จากการใช้ค่าวงจรทดลองจริงในรูปที่2.3 เราจะสามารถหาผลตอบสนองของ Miller Effect ได้ค่าความต้านทานระหว่างกริดกับเพลต และระหว่างกริดกับแคโทรดมีค่าเท่ากับ 1.6pF ค่า Gain ที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้คือ 10.5 ผลที่ได้ก็คือค่าของตัวเก็บประจุกริดมีค่าดังนี้

1.6pF(10.5 + 1) = 18.4pF

           ค่าอิมพีแดนซ์ที่ได้นี้เป็นของตัวเก็บประจุที่ 20 kHz เท่ากับ 433K Ohm (กิโลโอม) เมื่อทำการรวมผลของอิมพีแดนซ์ที่ตัวต้านทานกริดกับอิมพีแดนซ์จะได้เท่ากับ 81k Ohm (กิโลโอม) นั่นคืออินพุตอิมพีแดนซ์ลดลงไป 19%ในย่านความถี่ต่ำ ซึ่งอาจเพียงพอสำหรับค่าที่เราต้องการแล้ว ถ้าภาคขยาย Gain ถูกเพิ่มขึ้นมาถึง 100 เท่าค่าอิมพีแดนซ์จะตกลงไปเป็น 33k Ohm (กิโลโอห์ม) ที่ 20kHz นั้นคือลดลงถึง67% ทำให้ประสิทธิภาพลดลงตามไปด้วย แล้วจะรู้ดิอย่างไรว่าประสิทธิภาพลดลงไปเท่าไหร่ เมื่อมาถึงจุดนี้ เราก็ต้องพิจารณาถึงในส่วนของเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ต่อไป

2.08 Output Impedance
           ค่าเอาท์พุดอิมพีแดนซ์ (Zout) หาได้โดยง่ายดูตามรูปที่2.4 ค่าเอาท์พุตอิมพีแดนซ์จะถูกดูเป็นสิ่งสุดท้ายซึ่งเชื่อมต่อกับแผ่นเพลตแรงดันที่เกิดขึ้นจะไม่มีค่าอิมพีแดนซ์เกิดขึ้นตามมาด้วยดังนั้นเราจึงสามารถใช้แทนลัดวงจรไม่ต้องนำมาคิดเมื่อทำการคำนวณค่าอิมพีแดนซ์ ตัวต้านทานที่ขากริดจะต่อขนานกับตัวต้านทานที่เพลตเช่นเดียวกัน ในการทดลองนี้เราเลือกใช้ ค่าความต้านทานที่เพลต 30k Ohm (กิโลโอห์ม) และ rp เท่ากับ 10k Ohm (กิโลโอห์ม) ดังนั้นค่าเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ที่ได้จะมีค่าเท่ากับ

(10,000x30,000)/(10,000+30,000) = 7,500 Ohm (โอห์ม)

           เมื่อค่าความต้านทานทั้งสองตัวนี้ R1 และ R2 ต่อขนานกันจึงต้องใช้สูตรคำนวณผลรวมตามนี้ (R1xR2)/(R1 + R2) แต่ถ้า R1ต่ออนุกรมกับR2 ก็ใช้สูตรคำนวณผลรวม R1+R2
           ค่าเอาท์พุตอิมพีแดนซ์จะมีค่าน้อยกว่าค่าความต้านทานที่เพลตเสมอ เช่นตัวต้านทานที่เพลตที่เพิ่มขึ้น Zout จะมีค่าใกล้เคียง rp แต่จะไม่มีทางเท่ากันแน่นอน ถ้าใช้ตัวต้านทานที่เพลตเท่ากับ 100k Ohm (กิโลโอห์ม) Zout ก็จะมีค่าเป็น 9,090 โอห์ม
           เมื่อตัวต้านทานแคโทรดถูกบายพาสไปจะส่งผลกระทบกับเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ ค่าความต้านทานที่เพลตก็จะเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกันตามสูตร Rk(? + 1) โดย ? มีเท่ากับ10.5 และ rp มีค่าเท่ากับ10k Ohm (โอห์ม) ตัวต้านทานที่แคโทดจะเท่ากับ 1,200 Ohm (โอห์ม) ทำให้ rp เพิ่มมากขึ้นเป็น 23,800 Ohm (โอห์ม) เอาท์พุตอิมพีแดนซ์จะมีค่าเท่ากับ 30,000 Ohm (โอห์ม) แต่ค่าความต้านทานที่ เพลตจะเท่ากับ 13,300 Ohm (โอห์ม)
           เอาท์พุตอิมพีแดนซ์มีความสำคัญเช่นกัน ผลที่ได้จะเป็นอย่างไรแล้วจะเป็นวงจรชนิดไหนหรือเราจะสามารถต่อโหลดลงในวงจรได้ไหม การออกแบบโครงสร้างเราจึงต้องศึกษาด้วยเช่นกัน

2.09 Circuit Interfaces
           จากรูปที่ 2.7 แสดงการเชื่อมต่อกันระหว่างเอาท์พุตของวงจรหนึ่งไปยังภาคอินพุตของวงจรถัดไป สัญลักษณ์ E แสดงให้เห็นถึงแรงดันเอาท์พุตที่ไม่ได้ทำการต่อกับวงจร Zout สามารถคำนวณได้จากเอาท์พุตอิมพีแดนซ์และ Zin ก็คำนวณจากอินพุตอิมพีแดนซ์ด้วยเช่นเดียวกันตามรูปวงจร เมื่อพิจารณาวงจรตัวอย่างในรูปที่2.3แล้ว วงจรทั้งสองโดยที่ ค่าตัวต้านทานที่เพลตเท่ากับ 30k Ohm (กิโลโอห์ม) และตัวต้านทานที่แคโทรดต่อบายพาสโดย C2 ทำให้ Zout มีค่าเท่ากับ 7,500 Ohm (โอห์ม) อินพุตอิมพีแดนซ์ที่ 20kHz จะมีค่าเท่ากับ 81k Ohm (กิโลโอห์ม) ความสัมพันธ์ของ Zout และ Zin จะมีความคล้ายกันมากขึ้นอยู่กับ rp และตัวต้านทานที่เพลตเท่านั้นเมื่อทำการคำนวณหาค่า Gain เพราะว่า Zout ที่ได้ Vout จะไม่มีทางเท่ากันกับ E แรงดันที่เอาท์พุตจึงมีค่าเป็นสัดส่วนกับ E เสมอ ทำให้เปอร์เซ็นต์สูงขึ้น การคำนวนในสมการที่20 ได้สัดส่วนเท่ากับ 0.91E นั่นหมายความว่า 91% ของแรงดันเอาท์พุตที่เกิดขึ้นเพียงสำหรับการส่งไปยังภาคขยายในวงจรถัดไปที่ 20kHz เช่นเดียวกัน
           ที่ย่านความถี่ต่ำตัวต้านทานกริดมีความสำคัญเช่นเดียวกัน และอินพุตอิมพีแดนซ์ของภาคขยายนี้จะมีค่าเท่ากับ 100,000 ทำให้ได้ค่า Gain ที่ย่านความถี่ต่ำประมาณ 93% ของ E การคลัปปลิ้งกันสองวงจรนี้ C1 จะเป็นตัวลดค่า Gain ที่ย่านความถี่ต่ำและจะลดลงไปประมาณ 2% ที่ปลายสุดของสเปกตรัมของเสียง วิธีการนี้อาจจะดีแต่ก็ยังไม่สมบูรณ์แบบมากที่สุด
           จากวิธีการที่กล่าวมานี้เป็นการทดลองที่ไม่ได้ทำการต่อแคโทรดบายพาสกับ C2 อาจทำให้ค่าสูญเสียสูงขึ้นตามไปด้วยที่ย่านความถี่สูง Zout ที่ได้จึงมีค่าเท่ากับ 13,300 Ohm (โอห์ม) ทำให้แรงดัน E ที่เกิดใหม่ลดลงเหลือประมาณ 86% ที่ย่านความถี่สูง
           ถ้าเราเพิ่มค่า Gain ของวงจรที่สองเป็น100เท่า Zin จะลดลงเป็น 33k Ohm (กิโลโอห์ม) ที่ 22 kHz ค่าสูญเสียของ Gain จะมีค่าประมาณ 19% หลังจากที่บายพาสผ่านตัวต้านทานที่แคโทรดแล้ว และตัวต้านทานแคดโทรดที่ไม่ได้บายพาสยังคงมีปัญหาอยู่และจะทำให้ค่า Gain ลดลงไป 71% สำหรับ E อีกด้วย
           จากความสัมพันธ์กันตรงจุดนี้เองอินพุตและเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ในแต่ละภาคขยายจะอยู่ในภาวะสูงสุดจึงบอกว่าได้ว่าค่า Gain ที่ได้ถือว่าดีมากแล้วและจะตอบสนองต่อย่านความถี่ตามที่เราได้ออกแบบไว้ด้วย

2.10 Pentode Model
           จากข้อมูลที่ได้กล่าวไปแล้วนั้นเป็นแนวคิดที่จะนำมาใช้กับหลอดเพนโทรดทั้งสิ้นเมื่อ Transconductance แทนที่ด้วย ? และกระแสที่เกิดขึ้น (gm) ถูกแทนที่ด้วยแรงดันจากตัวก่อกำเนิด ค่าไดนามิคอิมพีแดนซ์ที่เพลตของหลอดเพนโทรดจะมีค่าสูงมากค่า Gain จึงหาได้จากสูตรนี้ gm x RL ตรงนี้คือคำตอบดีที่สุดแล้ว ค่าตัวเก็บประจุอินพุตค่าต่ำ (เพราะถูกหุ้มด้วยตัวกันสัญญาณรบกวนตรงสกรีนกริดแล้ว) นั่นคือ Miller’s Effect ที่ไม่เป็น Factor นั่นเอง
           เพราะว่าเมื่อ rp อิมพีแดนซ์สูง ค่าตัวเก็บประจุเอาท์พุตจะมาแทนในย่านความถี่สูงทันที กระบวนการจุดนี้ของหลอด เพนโทรดจึงขับเคลื่อนด้วยแรงดันกริด กระแสและแรงดันที่สกรีนกริด กระแสและแรงดันที่เพลตทั้งหมด โดยทั้งหมดนี้จะมีผลในตัวของมันเองเพราะว่าสามารถปรับค่าได้อีก
           ผู้เขียนได้พบว่าการไบอัสหลอดเพนโทรดที่ดีที่สุดนั้นคนออกแบบจะต้องกำหนดช่วงของค่าให้ดีจึงจะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
           สกรีนที่กริดที่อยู่ในหลอดเพนโหนดจะมีช่วงที่ไม่สามารถกำหนดได้ขึ้นอยู่กับแรงดันที่เลือกเหมือนกับการโยนหินถามทางการคำนวณก็ทำได้แทนอาจจะยากไปสักนิดใน บทต่อไปเราจะศึกษาการออกแบบแรงดันขยายสัญญาณที่หลอดเพนโทรด

2.11 Summary
           เราจะมีอยู่ห้าพารามิเตอร์ที่จะต้องพิจารณาเป้นพิเศษในการออกแบบวงจรขยายสัญญาณนั่นก็คือ อิมพีแดนซ์ที่อินพุต อิมพีแดนซ์ที่เอาท์พุต Gain แบนวิธ และช่วงความกว้างของคลื่นสัญญาณถ้าเราเปลี่ยนสิ่งสิ่งหนึ่งก็จะมีผลต่อพารามิเตอร์ค่าอื่นด้วยเช่นกัน
           ในการออกแบบที่ดีนั้นไม่ว่าใครก็สามารถทำได้โดยการกำหนดค่าพารามิเตอร์ให้สมดุลมากที่สุดโดยให้ได้รับประสิทธิภาพสูงที่สุด

อ้างอิง
(1) Electronic Circuit Action Series Amplifier Circuit
By Thomas M. Adams, Captain, U.S. Navy, Retired
(2) Radiotron Designer’s Handbook
By F. Langford-Smith
(3) Beginner’s Guide to Tube Audio Design First Edition
By Bruce Rozenblit

[hot]

 

[hot]

เอาวงจรมาลองหน่อย อยากทำ

[speeddiy]

ในนี้ เยอะแยะ
http://www.htg2.net/index.php?board=13.0       

[Brake]

เยี่ยมมากครับ ขอบคุ
ณครับ

[ting0846900590]

อยากได้วงจร แอมป์หลอดของกีตาร์ ใครมีมั่ง

[zeroshi]

แล่วพี่เบนซ์พอมีวิธาการวัดหรือดูว่าหลอกเสียรึปล่าวครับ

[kof]

แล่วพี่เบนซ์พอมีวิธาการวัดหรือดูว่าหลอกเสียรึปล่าวครับ

คงจะยากนะ.....มีแต่ ลองวัตที่  ใส้หลอด ดู      ง่ายๆเลยลองหาเบอร์หลอด แล้วดูว่าเบอร์อะไร มันจะมีค่าบอกว่า มันใช้ไฟเท่าใหลจุดใช้หลอด   เช่น 12AX7  ก็ DC  12v       6DJ8  ก็DC 6v เป็นต้น ...ลองทำที่ทดสอบหลอดโดยใช้ไฟ จุดใส้หลอด ดู ถ้าสว่าง ก็ลองใช้ในแอมป์เลย    หากมันมีเสียงออกมาเบา  คือมันใกล้จะ เสื่อมแล้ว   (หากใส้หลอดจุดเป็นสีม่วง    โยนทิ้งใด้เลย)   หลอดเสีย จะมีเขมาสีขาวเป็นฝ่า  ในหลอด ..  อิกอยาง  หลอดเอาร์พุทนะ หากลองต่อลำโพงแล้ว  มีเสียงดัง   อืดดดดดดดดด  อาจเป็นหลอดเสียและ  ทรานพรอมเมอร์ เอาร์พุท  พังงงง             ควรต่อลำโพงทุกครั้งนะ(เพราะหากไม่ต่อลำโพง  เอาร์พุทจะพัง    

[kof]

ซ้อม ซ้างแอมป์หลอดง่าย...แต่ระวังไฟดูด

[ken]

มีเวลาว่างนิดหน่อย เลยลองพันดูว่ามันจะเป็นยังไง....ตามมาดูเลย
 1. output   2.25k/150w

[ken]

1.bobin ขนาด 38*60 mm  ทำจากกระดาษแข็งทนความร้อน ไม่มีขอบข้าง

[ken]

แล้วก็พันให้เต็ม อย่าให้ลวดมันขี่กันน่ะเรียงให้เป็นระเบียบแล้วก็ทาด้วยน้ำยาวานิช เพื่อมิให้ลวดสั่น

[ken]

พอน้ำยาวานิชแห้งหมาดๆ ก็เอากระดาษพันทับลงไป 1 ชั้น...แล้วก็พันชั้นต่อไป

[ken]

ดังรูปข้างบน  แล้วก็พันชั้นต่อไป

[sreekung]