¿Qué es un tubo de vacío?: Válvula termoiónica parte 3

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Mensaje  Euro-Audio el Jue 27 Jun 2019 - 12:48

Válvula triodo / tubo de vacío
        La válvula de triodo o el tubo de vacío de triodo se pueden usar como un amplificador y también se usa ocasionalmente como un rectificador.      



La tecnología de la válvula termiónica entró en vigencia cuando se descubrió que la válvula de triodo podía usarse para amplificar señales electrónicas.

Como su nombre lo indica, la válvula de triodo usan tres electrodos, el cátodo y el ánodo como en el diodo y un tercer electrodo llamado rejilla colocada entre el ánodo y el cátodo.

La adición del tercer electrodo en el tubo de vacío triodo abre su funcionamiento, lo que lo convierte en un dispositivo considerablemente más funcional.

Fundamentos valvula triodo

La válvula de triodo toma el concepto básico del diodo y lo mueve en una etapa aún más significativa. Un tercer electrodo llamado rejilla o, más correctamente, una rejilla de control se coloca entre el cátodo y el ánodo del diodo básico y, al aplicar un potencial a la rejilla, es posible repeler o atraer los electrones que se emiten desde el cátodo y de esta manera afecta el flujo entre el cátodo y el ánodo.



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Cuando no hay voltaje en la rejilla de la válvula triodo , la corriente entre el cátodo y el ánodo será máxima. La colocación de un voltaje negativo en la relilla tendrá el efecto de repeler algunos electrones al cátodo y, por lo tanto, reducirá el número de electrones que viajan al ánodo.

La variación de la polarización negativa en la relilla modulará la corriente que fluye hacia el ánodo.

Cuando se utiliza una válvula de triodo dentro de un circuito, se coloca una resistencia en el circuito del ánodo. La corriente de audio modulada entre el ánodo y el cátodo aparecerá a través de esta resistencia como una gran señal de réplica amplificada, pero 180 ° fuera de fase con la entrada.

Cuadrícula de control de triodo

La rejilla de control generalmente consiste en un cable helicoidal que se coloca entre el cátodo y el ánodo. En algunos casos se puede utilizar una malla. La construcción real y la "densidad" de la rejilla de control dependen del rendimiento y las características que se requieren del tubo de vacío de tríodo.

La rejilla de control en la válvula triodo sirve como un escudo electroestático imperfecto que permite que parte, pero no todo el flujo electrostático desde el ánodo, se escape al cátodo.

La válvula / tubo triodo normalmente funcionará bajo condiciones limitadas de carga espacial. En estas circunstancias, el número de electrones que llegan al ánodo, es decir, la corriente del ánodo, está determinado casi exclusivamente por el campo electrostático en el espacio del cátodo.

Una vez que los electrones pasan a través de la rejilla, viajan tan rápidamente hacia el ánodo que cualquier efecto de carga espacial en la región del ánodo de la rejilla puede ser prácticamente ignorado.

De esta manera, la tensión negativa en la rejilla actúa como una tensión de control que controla la cantidad de corriente que fluye en el circuito del ánodo.

La rejilla de control generalmente consiste en un cable helicoidal que se coloca entre el cátodo y el ánodo. En algunos casos se puede utilizar una malla. La construcción real y la "densidad" de la rejilla de control dependen del rendimiento y las características que se requieren del tubo de vacío de tríodo.

La rejilla de control en la válvula triodo o el tubo triodo sirve como un escudo electroestático imperfecto que permite que parte, pero no todo el flujo electrostático desde el ánodo, se escape al cátodo.

La válvula / tubo triodo normalmente funcionará bajo condiciones limitadas de carga espacial. En estas circunstancias, el número de electrones que llegan al ánodo, es decir, la corriente del ánodo, está determinado casi exclusivamente por el campo electrostático en el espacio de la cuadrícula del cátodo.

Una vez que los electrones pasan a través de la rejilla, viajan tan rápidamente hacia el ánodo que cualquier efecto de carga espacial en la región del ánodo de la rejilla puede ser prácticamente ignorado.

De esta manera, la tensión negativa en la red actúa como una tensión de control que controla la cantidad de corriente que fluye en el circuito del ánodo.

Circuito de válvula / tubo de triodo típico

El circuito de una válvula muy simple o un amplificador de tubo que utiliza un triodo se muestra a continuación.


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En este circuito, la resistencia R3 sirve para mantener la rejilla a potencial de tierra. Los valores típicos para esto pueden ser alrededor de 100kΩ. La resistencia, R2 en el cátodo desarrollará un voltaje a través de él como resultado de la corriente que fluye en el circuito del cátodo-ánodo. Como la rejilla está a un potencial de tierra, el voltaje a través de R2 será la cantidad en que la red es negativa con respecto al cátodo.

La resistencia en el circuito del ánodo, R1, desarrolla un voltaje variable a través de él a medida que varía la corriente a través de la válvula.

El condensador C1 proporciona acoplamiento en la entrada y el condensador C2 proporciona acoplamiento para la señal de CA en la salida, bloqueando la DC que probablemente sea alta.

El condensador C3 actúa como un condensador de derivación de CA a través de la resistencia del cátodo R2. Esto aumenta la ganancia de CA del circuito, mientras que la retención requiere condiciones de polarización de CC.


Válvula triodo / Fórmulas y teoría.

El factor de amplificación, ánodo o resistencia de la placa; y la transconductancia son algunos de los factores clave asociados con la teoría y las fórmulas de válvulas / tubos de tríodo.

Al diseñar, reparar o reparar circuitos de válvulas de triodo, es muy útil tener una comprensión de la teoría y lo que significan las diferentes especificaciones de rendimiento.

Las relaciones de voltaje y corriente en el triodo para ánodo y rejilla son importantes junto con figuras como el factor de amplificación del triodo, la resistencia del ánodo o placa y la transconductancia.

Todo esto permite comprender el rendimiento de un tubo de vacío triodo en particular.

Tensión de triodo y relaciones de corriente.

El número de electrones que llegan al ánodo de una válvula de triodo en condiciones limitadas de carga espacial se rige principalmente por el campo electrostático en la región del cátodo.

Una vez que los electrones han pasado a través de la rejilla, viajan hacia el ánodo muy rápidamente y los efectos de carga espacial normalmente pueden ignorarse, especialmente a una primera aproximación que normalmente es lo suficientemente buena para la mayoría de los cálculos.

El área crítica de la válvula de triodo está dentro del espacio de la rejilla del cátodo. Es aquí donde se debe examinar la teoría para determinar su funcionamiento.

En el área de la rejilla de cátodo, el campo electrostático está determinado tanto por la rejilla como por el ánodo o la placa.

La teoría del blindaje electrostático muestra que el campo electrostático en la vecindad del cátodo de un triodo es proporcional a (E c + E b / µ), donde E c y E b son las tensiones de la rejilla y del ánodo, respectivamente. Los voltajes se miden con respecto al cátodo. µ es el factor de amplificación de la válvula.
Factor de amplificación triodo µ

El valor µ es la constante conocida como el factor de amplificación de la válvula o el tubo de vacío: se aplica a los triodos y no es realmente aplicable a los tetrodos o pentodos. Es independiente de los voltajes en la rejilla y el ánodo y está determinado por las geometrías de los elementos dentro de la válvula. Normalmente, la rejilla se coloca cerca del cátodo, lo que le dará un alto factor de amplificación. Para la mayoría de los triodos, el factor de amplificación cae dentro de la región de 10 a 100.

El factor de amplificación µ de una válvula triodo


El valor µ es la constante conocida como el factor de amplificación de la válvula o el tubo de vacío: se aplica a los triodos y no es realmente aplicable a los tetrodos o pentodos. Es independiente de los voltajes en la rejilla y el ánodo y está determinado por las geometrías de los elementos dentro de la válvula. Normalmente, la rejilla se coloca cerca del cátodo, lo que le dará un alto factor de amplificación. Para la mayoría de los triodos, el factor de amplificación cae dentro de la región de 10 a 100.

El factor de amplificación µ de una válvula triodo es una medida de la efectividad relativa de la rejilla y los voltajes del ánodo en la producción de campos electrostáticos en la superficie del cátodo.

En términos más prácticos, el factor de amplificación, µ de un triodo se puede considerar como la ganancia máxima teórica que se puede obtener. El factor de amplificación se basa en la variación del voltaje del ánodo al voltaje de la red, pero se mide con la corriente del ánodo mantenida constante.

µ = Δ Va / Δ Vsolµ=ΔVuna/ΔVsol

Donde:

   µ = factor de amplificación
   ΔVa = cambio en la tensión del ánodo
   ΔVg = cambio en la tensión de la red

Curvas caracteristicas del triodo:

El rendimiento y las características de las válvulas de triodo o los tubos de vacío a menudo se representan mediante una serie de gráficos que detallan su rendimiento.

Las curvas o gráficos característicos se representan normalmente para la relación de la tensión de rejilla y la corriente de ánodo o placa, y para la relación de la tensión de ánodo o placa y la corriente correspondiente.


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Las diversas curvas de voltaje de la rejilla contra la corriente del ánodo tienen aproximadamente la misma forma, y ​​difieren principalmente en el desplazamiento entre sí. Esto se debe al hecho de que la corriente del ánodo está determinada por la ecuación (E c + E b / µ).


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De manera similar, las curvas para el voltaje de la rejilla y la corriente del ánodo son similares, también lo son las del voltaje y la corriente del ánodo, aunque se puede ver que las curvas para el voltaje positivo de la rejilla son bastante diferentes.

Resistencia del ánodo

La resistencia del ánodo o la resistencia de la placa se describe más exactamente como la resistencia dinámica del ánodo o la placa. Representa la resistencia que ofrece el circuito de ánodo a un pequeño cambio de voltaje.

Por lo tanto, cuando un pequeño incremento en la tensión del ánodo ΔE b produce un pequeño cambio en la corriente del ánodo ΔI b, la resistencia del ánodo se puede calcular de la siguiente manera:

rp = Δ Eb / Δ Ib = δ Eb / δ Isegundo

Donde:

   rp = resistencia dinámica del ánodo

Conductancia mutua triodo o transconductancia.

La transconductancia o conductancia mutua g m de un triodo se define como la velocidad de cambio de la corriente del ánodo con respecto a la tensión de rejilla.

Es posible expresar esto como una simple ecuación:

Δ yob = Δ Ec ⋅ gmΔyosegundo=ΔCE⋅gm

gm = δ Ib / δ Ec = µ / rpgm=δyosegundo/δmido=µ/rp

Donde:

   µ = conductancia mutua / transconductancia
   rp; = resistencia del ánodo

La transconductancia o conductancia mutua es una forma de conductancia, es decir, la inversa de los ohmios. Como resultado, las unidades en las que se citaron fueron mhos (Ohm escritas al revés). Hoy en día, la unidad de conductancia es la Siemens (S), pero para válvulas / tubos la unidad mho todavía se usa.

Para las válvulas, las cifras se pusieron normalmente en µmhos, así que tened en cuenta que esto haría que las cifras de ganancia fueran enormes si se omitiera el µ.

En cálculos muy posteriores asociados con válvulas, las cifras de ganancia comenzaron a darse en términos de mA / V, donde se aplicó el voltaje (V) a la rejilla, y la corriente (mA) fue el cambio de la corriente de la placa para un cambio de 1V de la rejilla.

Continuara.... Un saludo

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Mensaje  Mistic0 el Jue 27 Jun 2019 - 23:30

Interesantísimo, sigo cada entrega...

Muchas gracias

Mistic0

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