TWI680486B - 類比放大用真空管及真空管 - Google Patents

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龍田和典
Kazunori Tatsuda
前田忠己
Tadami Maeda
山中美沙
Misa YAMANAKA
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日商則武伊勢電子股份有限公司
Noritake Itron Corporation
日商則武股份有限公司
Noritake Co., Limited
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Abstract

本發明目的在於提供一種，接近於廉價且容易獲取的螢光顯示管之構造，且動作成為類比放大器的真空管。本發明之對象的真空管，係具備：燈絲，係被拉張成直線狀，放出熱電子；和陽極，係與燈絲平行配置；和柵極，係在燈絲與陽極之間，與陽極對向而被配置。然後，本發明的特徵係為，燈絲與柵極之間隔為0.2mm以上0.6mm以下。

Description

類比放大用真空管及真空管
本發明係有關於動作成為類比放大器的真空管。
作為有關真空管的技術係有螢光顯示管為人所知，例如專利文獻1(日本實公昭49-5240號公報)、專利文獻2(日本特開2007-42480號公報)所揭露的構造已經為人知。在專利文獻1中，以所定以上之溫度放出熱電子的拉張成直線狀的燈絲，被稱為「加熱器H」。然後，具備：與燈絲平行配置的陽極(專利文獻1的「陽極4」)、和在燈絲與陽極間，與陽極呈對向而配置的柵極(參照專利文獻1的第1圖、第2圖)。專利文獻2的基本構造也是和專利文獻1相同。又，作為專利文獻1、2所揭露的螢光顯示管的控制方法係有：參考文獻1(NORITAKE伊勢電子株式會社、“螢光顯示管(VFD)全般 應用上的注意點 驅動方法-驅動方式”、〔平成26年12月19日檢索〕，網際網路 <https：//www.noritake-itron.jp/cs/appnote/apf100_vfd/apf201_houshiki.html>.)所揭露的驅動方式，為人所知。
由於來自以音樂業界為中心而喜好真空管之特性的使用者的需求，而有作為類比放大器而使用的真空管之需要，可作為類比放大器使用的真空管係為存在。可是，大部分的一般的類比放大器中係使用電晶體或功率放大器等之半導體，因此作為類比放大器使用的真空管之製造量係減少，而有價格上揚或獲取困難的課題。另一方面，屬於真空管的一種、廉價且普及的螢光顯示管，係由參考文獻1所揭露的驅動方式也可得知係為數位之控制，並非作為作為類比放大器使用，因此難以使用於類比放大用。
本發明目的在於提供一種，接近於廉價且容易獲取的螢光顯示管之構造，且容易使其動作成為類比放大器的真空管。
本發明之對象的真空管，係具備：燈絲，係被拉張成直線狀，放出熱電子；和陽極，係與燈絲平行配置；和柵極，係在燈絲與陽極之間，與陽極對向而被配置。然後，本發明的特徵係為，燈絲與柵極之間隔為0.2mm以上0.6mm以下。
若依據本發明的真空管之特徵，則可使從燈 絲往陽極的電子之流動，隨著柵極之電位而呈類比性變化，因此容易作為類比放大器來使用。
100‧‧‧真空管
110‧‧‧燈絲
111‧‧‧燈絲支持構件
112‧‧‧熔接點
114‧‧‧燈絲固定部
115‧‧‧錨
116‧‧‧錨本體
117‧‧‧板簧
118‧‧‧燈絲固定部
120‧‧‧陽極
120-1、120-2‧‧‧陽極
121-1、121-2‧‧‧陽極端子
125‧‧‧玻璃基板
126‧‧‧絕緣層
127-1、127-2‧‧‧陽極用開口部
128-1、128-2‧‧‧端子用開口部
130‧‧‧柵極
130-1、130-2‧‧‧柵極
132-1、132-2‧‧‧柵極支持構件
140‧‧‧吸氣座
142‧‧‧吸氣座屏蔽
150‧‧‧排氣孔栓
151‧‧‧排氣孔
180‧‧‧箱體
190‧‧‧端子
200‧‧‧真空管
242‧‧‧吸氣座支持構件
310‧‧‧直流電壓源
320‧‧‧陽極電壓源
[圖1]實施例1的真空管之平面圖。
[圖2]實施例1的真空管之正面圖。
[圖3]實施例1的真空管之側面圖。
[圖4]圖1的IV-IV線上的剖面圖。
[圖5]將陽極與絕緣層形成在玻璃基板上之樣子的圖示。
[圖6]陽極被形成在玻璃基板上之樣子的圖示。
[圖7]絕緣層之形狀的圖示。
[圖8]錨的三面圖(平面圖、正面圖、側面圖)。
[圖9]柵極的形狀之例子的圖示。
[圖10]吸氣座的圖示。
[圖11]使用到真空管的放大電路之例子的圖示。
[圖12]將螢光顯示管中的陽極電壓Va與電流Ip之關係按照柵極的每種電壓而圖示。
[圖13]將陽極與柵極之間隔設成0.3mm左右，燈絲與柵極之間隔係為0.4mm左右時的陽極電壓Va與電流Ip之關係，按照柵極的每種電壓而圖示。
[圖14]變形例的真空管之平面圖。
[圖15]圖14的XV-XV線上的剖面圖。
以下，針對本發明的實施形態，詳細說明。 此外，對具有相同機能的構成部係標示相同號碼，並省略重複說明。
[實施例1]
圖1係圖示實施例1的真空管之平面圖，圖2係圖示正面圖，圖3係圖示側面圖，圖4係圖示圖1的IV-IV線上的剖面圖。此外，圖4係為了容易瞭解構造，而將圖朝上下方向拉長。圖2與圖4中上下方向與左右方向之比例雖然不同，但實際上是相同的。真空管100係具備：以所定以上之溫度放出熱電子的被拉張成直線狀的燈絲110；和與燈絲110平行配置的陽極120-1、120-2；和在燈絲110與陽極120-1之間與陽極對向配置的柵極130-1；和在燈絲110與陽極120-2之間與陽極對向配置的柵極130-2。然後，燈絲110與柵極130-1、130-2之間隔係為0.2mm以上0.6mm以下，為(第1)特徵。再者，陽極120-1、120-2與柵極130-1、130-2之間隔係為0.15mm以上0.35mm以下，亦可作為第2特徵。燈絲110，係固有振動之基本頻率為3kHz以上，亦可作為第3特徵。又，陽極120-1、120-2，係被形成在平面基板上也就是玻璃基板125之同一面；陽極120-1與柵極130-1之間隔，係與陽極120-2與柵極130-2之間隔相同。此外，在圖1 中為了看到陽極120-1、120-2之位置，而不記載柵極130-1、130-2之一部分。在實際的真空管100中，在陽極120-1、120-2之上有篩網狀之柵極130-1、130-2(圖9參照)存在，因此是難以看見陽極120-1、120-2的狀態。
接著，說明用來實現上記特徵所需之構造的具體例。圖5係圖示，將陽極120-1、120-2與絕緣層形成在玻璃基板上的樣子。圖6係陽極120-1、120-2被形成在玻璃基板上之樣子的圖，圖7係為絕緣層之形狀的圖示。玻璃基板125係具有排氣孔151。陽極120-1、120-2係被形成在玻璃基板125之一方的面上。對陽極120-1、120-2係連接有陽極端子121-1、121-2。陽極120-1、120-2，係只要用例如鋁的薄膜來形成即可。絕緣層126，係只要使用例如低熔點玻璃即可，具有陽極用開口部127-1、127-2和端子用開口部128-1、128-2。真空管100，係將箱體180與玻璃基板125予以封裝，從排氣孔151抽掉空氣而使內部變成真空。然後，在排氣孔151中，係以排氣孔栓150塞住。雖然圖5中未圖示，但與玻璃基板125的箱體180接觸的部分，係亦可還配置有封裝用的低熔點玻璃。又，與外部的電性接觸係藉由端子190而為之。
燈絲110係為直接型的陰極。例如，燈絲110係為了使其一旦通過直流電流而加熱至650度左右就會放出熱電子，而亦可施以氧化鋇的鍍層。在此例子中，上記的「所定以上之溫度」係為650度，但並非限定於650度。圖8中圖示用來對燈絲110給予張力所需之錨115的 三面圖(平面圖、正面圖、側面圖)。在錨本體116的一部分係配置有板簧117的一端，板簧117的另一端係為燈絲固定部118。錨115係只要採用SUS(不鏽鋼材)等即可。錨115係被安裝在燈絲支持構件111，燈絲110係對錨115的燈絲固定部118藉由熔接等而被固定。圖4中的112，係表示熔接點。燈絲110與陽極120-1、120-2之間隔係由燈絲支持構件111的長度所決定，燈絲110的張力係可藉由錨115的板簧117而調整。
圖9中圖示柵極的形狀之例子。柵極130係為篩網狀，可用SUS等來形成。如上述，在圖1中係為了清楚圖示陽極120-1、120-2而省略柵極130的一部分之記載。實際的柵極130-1、130-2，係為圖9所示的柵極130。又，柵極130-1、130-2係被固定在柵極支持構件132-1、132-2。藉由柵極支持構件132-1、132-2之板厚，陽極120-1、120-2與柵極130-1、130-2之間隔、燈絲110與柵極130-1、130-2之間隔，會被決定。
亦即，在真空管100中，陽極120-1、120-2與柵極130-1、130-2之間隔係為0.15mm以上0.35mm以下這件事情，是藉由柵極支持構件132-1、132-2來實現。然後，燈絲110與柵極130-1、130-2之間隔係為0.2mm以上0.6mm以下這件事情，係藉由燈絲支持構件111與柵極支持構件132-1、132-2來實現。又，燈絲110的固有振動之基本頻率係為3kHz以上這件事情，係藉由燈絲110的材質、粗細、熔接點112間的長度、調整錨 115所給予之張力，即可加以實現。此外，基本頻率係越高越理想，若能調整到10kHz以上，則燈絲之振動所致之雜音就可讓人聽不出來。
圖10中圖示吸氣座140。吸氣座140，係藉由高頻感應加熱而予以閃火，藉由使箱體180內的一部分被蒸鍍金屬鋇膜，而具有提高真空度或保持真空度的效果。吸氣座屏蔽142，係用來將吸氣座140對燈絲110、柵極130-1、130-2、陽極120-1、120-2進行遮蔽所需的構件。若為螢光顯示管的情況，則吸氣座係即使對每一箱體內做配置，對顯示器之特性的影響係仍可忽視，因此不需要從特性的觀點來考慮吸氣座的位置。可是，若將2組的陽極120-1、120-2與柵極130-1、130-2，當作立體聲訊號用的擴大機來使用時，已知為了要使2組擴大機之特性一致，吸氣座140之影響就無法忽視。因此，為了使2組擴大機之特性一致，吸氣座140係配置成距離柵極130-1、130-2之每一者為等距離而為理想。
圖11中圖示使用到真空管100的放大電路之例子。燈絲110係被連接直流電壓源310(例如0.7V)，被加熱至會放出熱電子的所定之溫度(例如650度)。對陽極120-1、120-2係隔著電阻330-1、330-2而被施加陽極電壓源320。然後，例如，被附加有所定之偏壓的立體聲之左聲道之訊號vL係被輸入至柵極130-1，被附加有相同偏壓的立體聲之右聲道之訊號vR係被輸入至柵極130-2。此情況下，陽極端子121-1的電壓VL係為左聲道之輸 出，陽極端子121-2的電壓VR係為右聲道之輸出。
接著，說明本發明的特徵之必要性。一般的螢光顯示管也是具備：燈絲，係被拉張成直線狀，以所定以上之溫度而放出熱電子；和陽極，係與燈絲平行配置；和柵極，係在燈絲與陽極之間，與陽極對向而被配置。但是，若為一般的螢光顯示管，則陽極與柵極之間隔係為0.5mm左右以上，燈絲與柵極之間隔係為1.0mm左右以上。又，沒有考慮燈絲的固有振動之基本頻率。在螢光顯示管的情況下，由於進行ON、OFF之控制，因此在使柵極的電壓改變時，無可避免地，會有隱約的電流流過。於是，設計成如上記的寸法。在圖12中，將螢光顯示管中的陽極電壓Va與電流Ip之關係按照柵極的每種電壓而圖示。圖12的線的旁邊所示的數值，係為柵極的電壓(伏特)。此實驗中所使用的螢光顯示管，係陽極與柵極之間隔為0.5mm左右，燈絲與柵極之間隔為1.0mm左右。陽極電壓Va為10V的情況下，在柵極的電壓為4V附近會有隱約的電流流動，但若柵極的電壓為3V以下則為OFF，若為5V以上則為ON。又，即使令柵極的電壓在4V附近做變化，能夠獲得線性的範圍仍被認為很窄，可知難以利用於類比放大用。此外，使陽極電壓Va高於30V的領域中，可能有會得到線性的領域存在。可是，為了作為類比放大器來利用，必須要一直施加陽極電壓，因此若考慮到熱膨脹之影響，就無法提高陽極電壓Va。另外補充說明的是，作為螢光顯示管來使用的情況下，係也 會利用到人眼的視覺殘留，因此不需要一直施加陽極電壓。亦即，無法提高陽極電壓這件事情，也是作為類比放大器之利用會比作為螢光顯示管之利用還要困難的原因。
圖13中，將陽極與柵極之間隔設成0.3mm左右，燈絲與柵極之間隔係為0.4mm左右時的陽極電壓Va與電流Ip之關係，對柵極的每種電壓而圖示。由該圖可知，若將偏壓電壓設成3V，將輸入訊號之振幅的最大值設成1V，則陽極電壓Va為4V左右以上之範圍內，可以獲得大致為線性的放大特性。因此，可容易當作類比放大用之真空管來利用。本案中所示的實驗例係只有圖13，但若燈絲110與柵極130-1、130-2之間隔為0.2mm以上0.6mm以下，則相較於使用圖12所說明的一般的螢光顯示管，就可變成容易當作類比放大用來利用的真空管。亦即，若依據本發明的真空管的(第1)特徵，則可使從燈絲往陽極的電子之流動，隨著柵極之電位而呈類比性變化，因此容易作為類比放大器來使用。
又，在陽極120-1、120-2與柵極130-1、130-2之間隔超過0.35mm的情況下，必須要將柵極支持構件132-1、132-2予以彎曲而成形。另一方面，若陽極與柵極之間隔為0.15mm以上0.35mm以下，則柵極支持構件132-1、132-2係只需要將平板進行沖孔加工就可構成之。此情況下，陽極與柵極之間隔係僅由柵極支持構件的板厚來決定，因此可精度佳地形成間隔。又，在將柵極支持構件132-1、132-2予以彎曲而形成的情況下，柵極也會容 易振動而變成雜訊的來源。將柵極支持構件132-1、132-2進行平板沖孔加工的情況下，係可抑制柵極之振動，可變成容易當作類比放大用來利用的真空管。
如上述，若依據本發明的真空管的第3特徵，則由於燈絲的振動之影響係高於人耳容易聽見的頻率，因此容易當作用來放大音響訊號的類比放大器來使用。此外，若在真空管的外部具備去除燈絲110之振動之影響的機能，則即使只有第1特徵，仍可構成可使用於音響訊號的類比放大器。
〔變形例〕
圖14中圖示變形例的真空管之平面圖，圖15中圖示圖14的XV-XV線上的剖面圖。此外，圖15係為了容易瞭解構造，而朝上下方向拉長。真空管200，係陽極120與柵極130之組只有1組這點、吸氣座140之位置、燈絲110之固定方法，是與真空管100不同。在圖14中也是，為了容易瞭解陽極120之位置，而僅記載柵極130的一部分，但柵極130係和圖9相同。在真空管200中，由於陽極120與柵極130之組係只有1組，因此不需要為了調整特性而限制吸氣座140之位置。於是，吸氣座140係以在靠近真空管200之端部被吸氣座支持構件242所保持的狀態，而被設置。
在真空管200中，錨115係僅被安裝至一方的燈絲支持構件111。未被安裝錨115的燈絲支持構件 111的情況下，燈絲110係藉由熔接等而被固定在燈絲支持構件111的燈絲固定部114即可。此外，即使在真空管100中也是可以像這樣只有單方有安裝錨115，而即使在真空管200中也是可以雙方都安裝錨115。
雖然是與真空管100共通的記載，但真空管200也是具備有：燈絲110，係被拉張成直線狀，以所定以上之溫度而放出熱電子；和陽極120，係與燈絲110平行配置；和柵極130，係在燈絲110與陽極120之間，與陽極對向而被配置。然後，燈絲110與柵極130之間隔係為0.2mm以上0.6mm以下，為第1特徵。然後，陽極120與柵極130之間隔係為0.15mm以上0.35mm以下，為第2特徵。再者，燈絲110，係固有振動之基本頻率為3kHz以上，為第3特徵。所得的效果，係和實施例1相同。

Claims (12)

  1. 一種類比放大用真空管，其特徵為，具備：燈絲，係被拉張成直線狀，放出熱電子；和陽極，係與前記燈絲平行配置；和柵極，係在前記燈絲與前記陽極之間，與前記陽極對向而被配置；前記燈絲與柵極之間隔係為0.2mm以上且未滿0.6mm。
  2. 如請求項1記載之類比放大用真空管，其中，前述陽極與前述柵極之組係被設置2組；雙方的前述陽極，係形成於平面基板上之同一面；前述陽極與前述柵極的間隔，係2組皆為相同。
  3. 一種類比放大用真空管，其特徵為，具備：燈絲，係被拉張成直線狀，放出熱電子；和陽極，係與前記燈絲平行配置；和柵極，係在前記燈絲與前記陽極之間，與前記陽極對向而被配置；前記燈絲與柵極之間隔係為0.2mm以上0.6mm以下；前記陽極與柵極之間隔係為0.15mm以上0.35mm以下。
  4. 如請求項3記載之類比放大用真空管，其中，前記陽極與前記柵極之組係被設置2組；雙方的前記陽極，係被形成在平面基板上之同一面；前記陽極與前記柵極之間隔，係2組皆為相同。
  5. 如請求項2或4記載之類比放大用真空管，其中，還具備：吸氣座，係用來保持該當真空管內的真空度；和吸氣座屏蔽，係用來對前記燈絲、前記柵極、前記陽極，遮蔽前記吸氣座；前記吸氣座，係被配置成距離前記柵極之每一者為等距離。
  6. 如請求項2或4記載之類比放大用真空管，其中，前述陽極的雙方係相同大小。
  7. 如請求項2或4記載之類比放大用真空管，其中，前述陽極與前述柵極之組，係任一皆為對於1個柵極設置1個陽極。
  8. 如請求項1至4之任一項所記載之類比放大用真空管，其中，前記燈絲，係固有振動之基本頻率為3kHz以上。
  9. 一種真空管，其特徵為，具備：燈絲，係被拉張成直線狀，放出熱電子；和陽極，係與前記燈絲平行配置；和柵極，係在前記燈絲與前記陽極之間，與前記陽極對向而被配置；和吸氣座，係用來保持該當真空管內的真空度；和吸氣座屏蔽，係用來對前記燈絲、前記柵極、前記陽極，遮蔽前記吸氣座；前記陽極與前記柵極之組係被設置2組；前記陽極的雙方，係被形成在平面基板上之同一面；前記陽極與前記柵極之間隔，係2組皆為相同；前記吸氣座，係被配置成距離前記柵極之每一者為等距離。
  10. 一種真空管，其特徵為，具備：燈絲，係被拉張成直線狀，放出熱電子；和陽極，係與前記燈絲平行配置；和柵極，係在前記燈絲與前記陽極之間，與前記陽極對向而被配置；前述陽極與前述柵極之組係被設置2組；前述陽極的雙方，係以相同大小形成於平面基板上之同一面；前述陽極與前述柵極的間隔，係2組皆為相同。
  11. 一種真空管，其特徵為，具備：燈絲，係被拉張成直線狀，放出熱電子；和陽極，係與前記燈絲平行配置；和柵極，係在前記燈絲與前記陽極之間，與前記陽極對向而被配置；前述陽極與前述柵極之組係被設置2組；前述陽極的雙方，係形成於平面基板上之同一面；前記陽極與前記柵極之間隔，係2組皆為相同；前述陽極與前述柵極之組，係任一皆為對於1個柵極設置1個陽極。
  12. 如請求項9至11之任一項所記載之真空管，其中，該真空管係類比放大用。
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