Un tetrodo de haz , a veces llamado tubo de potencia de haz , es un tipo de tubo de vacío o válvula termoiónica que tiene dos rejillas y forma el flujo de electrones desde el cátodo en múltiples haces parcialmente colimados para producir una región de carga espacial de bajo potencial entre el ánodo y la rejilla de pantalla para devolver los electrones de emisión secundaria del ánodo al ánodo cuando el potencial del ánodo es menor que el de la rejilla de pantalla. [1] [2] Los tetrodos de haz se utilizan generalmente para la amplificación de potencia , desde frecuencia de audio hasta radiofrecuencia . El tetrodo de haz produce una mayor potencia de salida que un triodo o pentodo con el mismo voltaje de suministro de ánodo. [3] El primer tetrodo de haz comercializado fue el Marconi N40, introducido en 1935. [4] [5] Los tetrodos de haz fabricados y utilizados en el siglo XXI incluyen el 4CX250B, KT66 y variantes del 6L6.
En los circuitos amplificadores, la región útil de operación de voltaje de ánodo - corriente de ánodo del tubo tetrodo convencional estaba limitada por el efecto perjudicial de la emisión secundaria del ánodo a potenciales de ánodo menores que el de la rejilla de pantalla. [6] El efecto perjudicial de la emisión secundaria del ánodo fue resuelto por Philips / Mullard con la introducción de una rejilla supresora , que dio como resultado el diseño de pentodo . Dado que Philips tenía una patente sobre este diseño, otros fabricantes estaban interesados en producir tubos de tipo pentodo sin infringir la patente. En el Reino Unido, tres ingenieros de EMI (Isaac Shoenberg, Cabot Bull y Sidney Rodda) presentaron una patente sobre un diseño alternativo en 1933. [7] Su diseño tenía las siguientes características (en comparación con el pentodo normal):
El diseño se conoce hoy como tetrodo de haz, pero históricamente también se conocía como tetrodo sin torceduras , ya que tenía el mismo número de rejillas que el tetrodo convencional pero sin la torcedura de resistencia negativa en las curvas características de corriente de ánodo vs voltaje de ánodo de un tetrodo verdadero. Algunos autores, en particular fuera del Reino Unido, sostienen que las placas de haz constituyen un quinto electrodo. [12] [13]
El diseño EMI tenía las siguientes ventajas sobre el pentodo:
El nuevo tubo se presentó en la Exposición de las Sociedades Física y Óptica en enero de 1935 como Marconi N40. [4] Se produjeron alrededor de mil tetrodos de salida N40, pero la empresa MOV ( Marconi-Osram Valve ), bajo la propiedad conjunta de EMI y GEC , consideró que el diseño era demasiado difícil de fabricar debido a la necesidad de una buena alineación de los cables de la rejilla. [5] Como MOV tenía un acuerdo de diseño compartido con RCA of America, el diseño se pasó a esa empresa. RCA tenía los recursos para producir un diseño viable, lo que resultó en el 6L6 . No mucho después, el tetrodo de haz apareció en una variedad de ofertas, incluido el 6V6 en diciembre de 1936, el MOV KT66 en 1937 y el KT88 en 1956, diseñado específicamente para audio y muy apreciado por los coleccionistas en la actualidad.
Después de que la patente de Phillips sobre la rejilla supresora expirara, muchos tetrodos de haz fueron denominados "pentodos de potencia de haz". Además, hubo algunos ejemplos de tetrodos de haz diseñados para funcionar en lugar de pentodos. El omnipresente EL34 , aunque fabricado por Mullard/Phillips y otros fabricantes europeos como un verdadero pentodo, también fue producido por otros fabricantes (a saber, GE, Sylvania y MOV) como un tetrodo de haz en su lugar. El 6CA7 fabricado por Sylvania y GE es un tetrodo de haz de reemplazo directo para un EL34, y el KT77 es un diseño similar al 6CA7 fabricado por MOV.
Una familia de tetrodos de haz ampliamente utilizada en los EE. UU. comprendía los modelos 25L6 , 35L6 y 50L6, y sus versiones en miniatura 50B5 y 50C5. Esta familia no debe confundirse con el 6L6 a pesar de las designaciones similares. Se utilizaron en millones de receptores de radio AM All American Five . La mayoría de estos usaban un circuito de fuente de alimentación sin transformador. En los receptores de radio estadounidenses con fuentes de alimentación de transformador, fabricados entre 1940 y 1950, se usaban con mucha frecuencia los tetrodos de haz 6V6, 6V6G, 6V6GT y el 6AQ5 en miniatura.
En el ámbito militar, los modelos 807 y 1625, con disipaciones de ánodo nominales de 25 vatios y que funcionaban con una fuente de alimentación de hasta 750 voltios, se utilizaban ampliamente como amplificador final en transmisores de radiofrecuencia de hasta 50 vatios de potencia de salida y en aplicaciones push-pull para audio. Estos tubos eran muy similares a los 6L6, pero tenían una disipación de ánodo nominal algo mayor y el ánodo estaba conectado a la tapa superior en lugar de a un pasador en la base. Se comercializaron en grandes cantidades después de la Segunda Guerra Mundial y fueron ampliamente utilizados por radioaficionados en los EE. UU. y Europa durante las décadas de 1950 y 1960.
En la década de 1950, se desarrolló el circuito amplificador de audio ultralineal para tetrodos de haz. [16] Este circuito amplificador vincula las rejillas de la pantalla a las tomas del transformador de salida y proporciona una distorsión de intermodulación reducida .
El tetrodo de haz elimina la región dinatrón o la curvatura del tetrodo del tubo de rejilla de pantalla al desarrollar una región de carga espacial de bajo potencial entre la rejilla de pantalla y el ánodo que devuelve los electrones de emisión secundaria del ánodo al ánodo. La característica del ánodo del tetrodo de haz es menos redondeada a voltajes de ánodo más bajos que la del pentodo de potencia, lo que da como resultado una mayor salida de potencia y una menor distorsión del tercer armónico con el mismo voltaje de suministro del ánodo. [17]
En los tetrodos de haz, las aberturas de la rejilla de control y la rejilla de pantalla están alineadas. Los cables de la rejilla de pantalla están alineados con los de la rejilla de control de modo que la rejilla de pantalla se encuentra a la sombra de la rejilla de control. Esto reduce la corriente de la rejilla de pantalla, lo que contribuye a una mayor eficiencia de conversión de energía del tubo. La alineación de las aberturas de la rejilla concentra los electrones en haces densos en el espacio entre la rejilla de pantalla y el ánodo, lo que permite colocar el ánodo más cerca de la rejilla de pantalla de lo que sería posible sin la densidad del haz. [18] La intensa carga espacial negativa de estos haces desarrollada cuando el potencial del ánodo es menor que el de la rejilla de pantalla impide que los electrones secundarios del ánodo alcancen la rejilla de pantalla.
En los tetrodos de haz de tipo receptor, se introducen placas de confinamiento del haz fuera de la región del haz para restringir los haces de electrones a ciertos sectores del ánodo que son secciones de un cilindro. [19] Estas placas de confinamiento del haz también establecen una región de bajo potencial electrostático entre la rejilla de la pantalla y el ánodo y devuelven los electrones secundarios del ánodo desde fuera de la región del haz al ánodo.
En los tetrodos de haz que tienen simetría cilíndrica completa, se puede lograr una característica sin torceduras sin la necesidad de placas de confinamiento del haz. [2] [20] Esta forma de construcción generalmente se adopta en tubos más grandes con una potencia nominal del ánodo de 100 W o más. El Eimac 4CX250B (con una potencia nominal de disipación del ánodo de 250 W) es un ejemplo de esta clase de tetrodo de haz. Tenga en cuenta que se adopta un enfoque radicalmente diferente para el diseño del sistema de soporte para los electrodos en estos tipos. El fabricante del 4CX250B lo describe como un "tetrodo de potencia de haz radial", lo que llama la atención sobre la simetría de su sistema de electrodos.
Los circuitos de aplicación de tetrodos de haz a menudo incluyen componentes para evitar oscilaciones espurias, suprimir voltajes transitorios y suavizar la respuesta de frecuencia. [21] [22] [23] En aplicaciones de radiofrecuencia, se requiere blindaje entre los componentes del circuito de placa y los componentes del circuito de rejilla. [24]
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