El convertidor pentagrid es un tipo de válvula receptora de radio ( tubo de vacío ) con cinco rejillas que se utiliza como etapa mezcladora de frecuencia de un receptor de radio superheterodino .
La pentagrid formaba parte de una línea de desarrollo de válvulas capaces de tomar una señal de RF entrante y cambiar su frecuencia a una frecuencia intermedia fija , que luego se amplificaba y detectaba en el resto del circuito del receptor. El dispositivo se conocía genéricamente como cambiador de frecuencia o simplemente mezclador .
Los primeros dispositivos diseñados para cambiar la frecuencia de la manera descrita anteriormente parecen haber sido desarrollados por los franceses, quienes simplemente pusieron dos rejillas en lo que de otro modo habría sido una válvula de triodo común (la bi-rejilla o bi-grid). Aunque técnicamente era un dispositivo de cuatro electrodos , ni el término tetrodo ni la válvula tetrodo como se los conoce hoy en día habían aparecido todavía. La bi-grid se diferenciaba del tetrodo posterior porque la segunda rejilla (externa) estaba enrollada de manera gruesa en comparación con la rejilla de pantalla del tetrodo, que tenía que estar enrollada de manera fina para proporcionar su efecto de apantallamiento. [1] Cada rejilla podía aceptar una de las señales entrantes, y la no linealidad del dispositivo producía las frecuencias de suma y diferencia. La válvula habría sido muy ineficiente, pero, lo que es más importante, el acoplamiento capacitivo entre las dos rejillas habría sido muy grande. Por lo tanto, habría sido bastante imposible evitar que la señal de una rejilla se acoplara a la otra. Al menos una referencia afirma que la bi-rejilla era autooscilante, pero esto no ha sido confirmado.
En 1918, Edwin Armstrong utilizó únicamente triodos cuando inventó el receptor superheterodino . Un triodo funcionaba en un circuito oscilador convencional. Otro triodo actuaba como mezclador acoplando la señal del oscilador al cátodo del mezclador y la señal recibida a la rejilla. Las frecuencias de suma y diferencia estaban entonces disponibles en el circuito del ánodo del mezclador . Una vez más, el problema del acoplamiento entre los circuitos estaría siempre presente.
Poco después de que Armstrong inventara el superheterodino, se desarrolló un diseño de etapa mezcladora de triodo que no solo mezclaba la señal entrante con el oscilador local, sino que la misma válvula hacía las veces de oscilador. Esto se conocía como mezclador autodino . Los primeros ejemplos tenían dificultades para oscilar en todo el rango de frecuencias porque la retroalimentación del oscilador se producía a través del primer condensador de sintonización primario del transformador de frecuencia intermedia , que era demasiado pequeño para proporcionar una buena retroalimentación. Mantener la señal del oscilador fuera del circuito de la antena también era difícil.
La invención del tetrodo demostró la idea de aislar los electrodos entre sí mediante el uso de rejillas adicionales conectadas a tierra (al menos en lo que respecta a la señal). En 1926, Philips inventó una técnica para añadir otra rejilla para combatir la emisión secundaria que sufría el tetrodo. Todos los ingredientes para la pentared estaban ahora en su lugar.
El desarrollo de la válvula pentagrid o heptoda (de siete electrodos) fue un avance novedoso en la historia de los mezcladores. La idea era producir una válvula única que no solo mezclara la señal del oscilador y la señal recibida y produjera su propia señal de oscilador al mismo tiempo, sino que, lo que es más importante, hiciera la mezcla y la oscilación en diferentes partes de la misma válvula.
A primera vista, la invención del dispositivo no parece extraña, pero parece que se desarrolló tanto en Estados Unidos como en el Reino Unido, más o menos al mismo tiempo. Sin embargo, el dispositivo británico es diferente de su homólogo estadounidense.
Se sabe que Donald G. Haines de RCA solicitó una patente para la pentagrid el 28 de marzo de 1933 (posteriormente concedida el 29 de marzo de 1939) bajo la patente estadounidense número 2.148.266. La pentagrid también figuraba en una patente del Reino Unido (GB426802) concedida el 10 de abril de 1935. Sin embargo, la empresa Ferranti de Gran Bretaña entró en el negocio de las válvulas con la primera pentagrid conocida producida en el Reino Unido, la VHT4 , a finales de 1933 (aunque debe haber estado en desarrollo y seguramente habría existido como prototipo mucho antes de esa fecha).
El mezclador pentagrid resultó ser mucho mejor. Dado que el circuito oscilador era más o menos autónomo, era fácil obtener una buena retroalimentación para una oscilación confiable en todo el rango de frecuencias. Algunos fabricantes que habían adoptado el mezclador autodino convirtieron algunos, si no todos, sus diseños a mezcladores pentagrid.
¿Cuál era el objetivo de desarrollar un mezclador autooscilante fiable? Las razones eran diferentes en el Reino Unido y en Estados Unidos. Los fabricantes de radio del Reino Unido tenían que pagar una regalía de 1 libra por cada soporte de válvula a la Asociación Británica de Válvulas para cubrir el uso de los derechos de patente de sus miembros. Además, dictaron que no se podía contener más de una estructura de electrodo en un solo sobre (lo que habría evadido la regalía, al menos en parte). Los estadounidenses parecían estar impulsados por el deseo de producir un diseño de bajo costo "en el que se escatimaran todos los gastos" que conduciría al All American Five . Al hacer que el mezclador oscile por sí mismo, se evita la necesidad de proporcionar una válvula osciladora separada. El All American Five iba a utilizar un convertidor pentagonal desde su primera aparición en 1934, hasta que las válvulas se volvieron obsoletas cuando los transistores tomaron el control.
En el Reino Unido, las cinco rejillas funcionaban de la siguiente manera: la rejilla 1 actuaba como rejilla osciladora junto con la rejilla 2, que actuaba como su ánodo. La rejilla 4 aceptaba la señal entrante y las dos rejillas restantes, la 3 y la 5, estaban conectadas entre sí (normalmente de forma interna), y actuaban como rejillas de protección para aislar entre sí el ánodo, la rejilla 4 y la rejilla 2. Como la rejilla 2 era un ánodo "con fugas" porque dejaba pasar parte del flujo de electrones modulado, el oscilador estaba acoplado a la sección de mezcla de la válvula. De hecho, en algunos diseños, la rejilla 2 constaba únicamente de las varillas de soporte, omitiendo el propio cable de la rejilla.
En Estados Unidos, la configuración era diferente. La rejilla 1 actuaba como rejilla del oscilador como antes, pero en este caso, las rejillas 2 y 4 estaban conectadas entre sí (de nuevo, normalmente de forma interna). La rejilla 2 funcionaba como pantalla y como ánodo del oscilador; en este caso, el cable de la rejilla tenía que estar presente para proporcionar el apantallamiento. La rejilla 3 aceptaba la señal entrante. La rejilla 4 la apantallaba del ánodo y la rejilla 5 era una rejilla supresora para suprimir la emisión secundaria. Esta configuración limitaba el diseño del oscilador a uno en el que el "ánodo" del oscilador se operaba desde el riel HT+ (B+). Esto se lograba a menudo utilizando un circuito oscilador Hartley y llevando el cátodo a la toma de la bobina.
La versión del Reino Unido habría tenido una emisión secundaria significativa y también habría tenido un pliegue de tetrodo . Esto se aprovechó para proporcionar la no linealidad necesaria para producir buenas señales de suma y diferencia. Los dispositivos estadounidenses, aunque no tenían emisión secundaria debido a la rejilla supresora, pudieron obtener la no linealidad requerida polarizando el oscilador de modo que la válvula se sobreexigiera. La versión estadounidense también era un poco más sensible porque la rejilla que aceptaba la señal estaba más cerca del cátodo, lo que aumentaba el factor de amplificación.
El convertidor pentagrid en cualquiera de sus formas funcionaba extremadamente bien, pero sufría la limitación de que una señal fuerte podía "alejar" la frecuencia del oscilador de una señal más débil. Esto no se consideraba un problema importante en los receptores de radiodifusión donde era probable que las señales fueran fuertes, pero se convirtió en un problema al intentar recibir señales débiles que estaban cerca de señales fuertes. Algunas radios de onda corta se las arreglaron bastante satisfactoriamente con estos dispositivos. Después de la Segunda Guerra Mundial aparecieron versiones especiales de alta frecuencia para las bandas de FM de 100 MHz. Algunos ejemplos son el 6SB7Y (1946) y el 6BA7 (1948). El efecto de atracción tuvo un efecto secundario beneficioso, ya que proporcionó un grado de sintonización automática.
Otra desventaja era que, a pesar de la presencia de las rejillas de protección, el haz de electrones, modulado por los electrodos del oscilador, todavía tenía que pasar a través de la rejilla de señal, y el acoplamiento del oscilador al circuito de señal era inevitable. La Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos (FCC) comenzó a exigir a los fabricantes de radio que certificaran que sus productos evitaban esta interferencia según la Parte 15 de sus normas. En el Reino Unido, el Director General de Correos (que era responsable de las licencias de radio en ese momento) estableció un conjunto de normas estrictas sobre interferencias de radio.
El hexodo (de seis electrodos) se desarrolló después del heptodo o pentagrama. Se desarrolló en Alemania como mezclador, pero desde el principio se diseñó para usarse con un oscilador de triodo separado. Por lo tanto, la configuración de la rejilla era rejilla 1, entrada de señal; rejillas 2 y 4 rejillas de pantalla (conectadas entre sí, nuevamente, generalmente internamente) y la rejilla 3 era la entrada del oscilador. El dispositivo no tenía rejilla supresora. Una ventaja importante era que al usar la rejilla 1 como rejilla de entrada de señal, el dispositivo era más sensible a las señales débiles.
No pasó mucho tiempo hasta que las estructuras de triodo y hexodo se colocaron en la misma envoltura de vidrio, lo que no es una idea nueva. La rejilla de triodo generalmente estaba conectada internamente a la rejilla de hexodo 3, pero esta práctica se abandonó en diseños posteriores cuando la sección de mezclador funcionó como un amplificador de FI directo en equipos AM/FM cuando funcionaban en FM, y la mezcla se llevó a cabo en una sección dedicada de cambio de frecuencia FM.
Al principio, los fabricantes del Reino Unido no podían utilizar este tipo de mezclador debido a la prohibición de la BVA sobre las estructuras múltiples (y, de hecho, no estaban dispuestos a utilizar válvulas separadas debido al impuesto). Una empresa del Reino Unido, MOV , logró aplicar las normas del cártel contra la empresa alemana Lissen en 1934 cuando intentaron comercializar una radio en el Reino Unido que tenía el mezclador triodo-hexodo.
Tras la presión de los fabricantes británicos, la BVA se vio obligada a relajar las normas y el Reino Unido empezó a adoptar mezcladores triodo-hexodo. El Mullard ECH35 fue una opción popular.
Una empresa, Osram , hizo un movimiento ingenioso. Uno de sus populares diseños de convertidores pentagrid fue el MX40, comercializado inicialmente en 1934. La empresa puso a la venta en 1936 el cambiador de frecuencia triodo-hexodo X41. Lo ingenioso fue que el X41 era un reemplazo compatible con pines enchufables directos para el MX40. De esta manera, una radio pentagrid podía convertirse fácilmente en una triodo-hexodo sin ninguna otra modificación del circuito.
Estados Unidos nunca adoptó realmente el triodo-hexodo y rara vez se utilizó, a pesar de que el triodo-hexodo 6K8 estuvo disponible para los fabricantes en 1938.
En algunos diseños se agregó una rejilla supresora para producir otro diseño de heptodo. El ECH81 de Mullard se hizo popular con la transición a válvulas en miniatura de nueve pines.
Aunque no es estrictamente una pentagrama (ya que tiene más de cinco rejillas), el octódo (ocho electrodos) funciona según el principio de la pentagrama. Surgió simplemente de la adición de una rejilla de pantalla adicional a la versión británica del heptodo pentagrama. Esto se hizo principalmente para mejorar la separación entre antena y oscilador y para reducir el consumo de energía para su uso en aparatos de radio que funcionaban con baterías de celdas secas que se estaban volviendo cada vez más populares.
En Norteamérica, el único octode fabricado fue el 7A8. Introducido por Sylvania en 1939 (y usado principalmente por Philco ), esta válvula fue el producto de agregar una rejilla supresora al tipo 7B8, que era la versión local del tipo 6A7. Agregar el supresor le permitió a Sylvania reducir la corriente del calentador de 6,3 voltios de 320 miliamperios [2] a 150 miliamperios [3] mientras mantenía la misma transconductancia de conversión (550 microsiemens). Esto le permitió a Philco usar esta válvula en cada línea de radio a lo largo de la década de 1940.
El octode Philips EK3 fue designado como "octode de haz". La novedad del diseño fue que las rejillas 2 y 3 se construyeron como placas formadoras de haz. Esto se hizo de tal manera que, según Philips, el haz de electrones del oscilador y el del mezclador estaban lo más separados posible y, por lo tanto, se minimizaba el efecto de tracción. [4] No hay información disponible sobre el grado de éxito. La información del fabricante también señala que el alto rendimiento de la válvula se produce a costa de una alta corriente de calentamiento de 600 mA, el doble que los tipos más convencionales.
El uso de un pentodo parecería una opción poco probable para un convertidor de frecuencia porque solo tiene una rejilla de control. Sin embargo, durante la Gran Depresión , muchos fabricantes de radio estadounidenses utilizaron pentodos de los tipos 6C6, 6D6, 77 y 78 en sus receptores de CA/CC de menor precio porque eran más baratos que el tipo 6A7 de pentagrama. En estos circuitos, el supresor (rejilla 3) actuaba como rejilla del oscilador y la válvula funcionaba de manera similar a una pentagrama verdadera.
Una empresa del Reino Unido, Mazda / Ediswan , fabricó un cambiador de frecuencia triodo-pentodo, el AC/TP. Diseñado para radios AC de bajo coste, el dispositivo fue diseñado deliberadamente para permitir que señales fuertes atrajeran el oscilador sin el riesgo de irradiar la señal del oscilador desde la antena. El cátodo era común a ambas secciones de la válvula. El cátodo estaba conectado a una bobina secundaria en la bobina del oscilador y, por lo tanto, acoplaba el oscilador a la sección del mezclador de pentodo, aplicándose la señal a la rejilla 1 de la manera convencional. El AC/TP era una de las válvulas de la gama AC/ diseñadas para radios de bajo coste. Se consideraban duraderas para su época (incluso el cambiador de frecuencia AC/TP, que normalmente era problemático). Es probable que cualquier válvula AC/ que se encuentre hoy en día sea completamente nueva, ya que los talleres de servicio se abastecían de repuestos que rara vez se necesitaban.
Para distinguir entre las dos versiones del heptodo, los datos de los fabricantes a menudo los describen como "heptodo del tipo hexodo" para un heptodo sin rejilla supresora, y un "heptodo del tipo octodo", donde está presente una rejilla supresora.
Esta lista no es de ninguna manera exhaustiva.
