Símbolo gráfico que representa un pentodo de la clase de cátodo calentado indirectamente Electrodos, enumerados de arriba a abajo: ánodo, rejilla supresora, rejilla de pantalla, rejilla de control, cátodo
Un pentodo es un dispositivo electrónico que tiene cinco electrodos . El término se aplica más comúnmente a un tubo de vacío amplificador de tres rejillas o válvula termoiónica que fue inventada por Gilles Holst y Bernhard DH Tellegen en 1926. [1] El pentodo (llamado amplificador de triple rejilla en alguna literatura [2] ) se desarrolló a partir del tubo de rejilla de pantalla o tubo de rejilla de protección (un tipo de tubo tetrodo ) mediante la adición de una rejilla entre la rejilla de pantalla y la placa. El tubo de rejilla de pantalla tenía un rendimiento limitado como amplificador debido a la emisión secundaria de electrones desde la placa. [3] La rejilla adicional se llama rejilla supresora . La rejilla supresora generalmente se opera en o cerca del potencial del cátodo y evita que los electrones de emisión secundaria de la placa alcancen la rejilla de pantalla. [4] [5] La adición de la rejilla supresora permite obtener una amplitud de señal de salida mucho mayor de la placa del pentodo en el funcionamiento del amplificador que de la placa del tubo de rejilla de pantalla con el mismo voltaje de suministro de placa. Los pentodos se fabricaron y utilizaron ampliamente en equipos electrónicos hasta los años 1960 y 1970, época en la que los transistores reemplazaron a las válvulas en los nuevos diseños. Durante el primer cuarto del siglo XXI, se han producido algunas válvulas pentodo para aplicaciones de radiofrecuencia de alta potencia, amplificadores de instrumentos musicales (especialmente guitarras), audio doméstico y mercados especializados.
Tipos de pentodos
Los pentodos ordinarios se denominan pentodos de corte brusco o de pendiente alta y tienen un tamaño de apertura uniforme en la rejilla de control. La construcción uniforme de la rejilla de control da como resultado que el factor de amplificación (mu o μ) y la transconductancia cambien muy poco con un voltaje de rejilla cada vez más negativo, lo que resulta en un corte bastante abrupto de la corriente de placa. [6] Estos pentodos son adecuados para su aplicación en diseños de amplificadores que operan en rangos limitados de señal y polarización en la rejilla de control. Algunos ejemplos incluyen: EF37A, EF86 /6267, 1N5GT, 6AU6A, 6J7GT. A menudo, pero no siempre, en el esquema de nombres de válvulas europeo para pentodos, un número par indicaba un dispositivo de corte brusco, mientras que uno impar indicaba un corte remoto; el EF37 fue una excepción a esta tendencia general, quizás debido a su historia como una actualización del EF36 ("The Mullard EF36, EF37 and EF37A" en el Museo Nacional de Válvulas).
Los pentodos de corte remoto , variable-mu , supercontrol o pendiente variable manejan voltajes de señal y polarización mucho mayores en la rejilla de control que los pentodos ordinarios, sin cortar la corriente del ánodo. La rejilla de control del pentodo variable-mu está construida de modo que resulte en un cambio incremental dado del voltaje de la rejilla de control que tiene menos efecto en el cambio de la corriente del ánodo a medida que el voltaje de la rejilla de control aumenta negativamente en relación con el cátodo. [7] La rejilla de control a menudo tiene la forma de una hélice de paso variable. [8] A medida que el voltaje de la rejilla de control se vuelve más negativo, el factor de amplificación del tubo se vuelve más pequeño. [7] [9] Los pentodos variable-mu reducen la distorsión y la modulación cruzada (intermodulación) y permiten un rango dinámico del amplificador mucho mayor que los pentodos ordinarios. [10] Los pentodos variable-mu se aplicaron por primera vez en etapas de amplificación de radiofrecuencia de receptores de radio, típicamente con control automático del volumen , y se aplican en otras aplicaciones que requieren la capacidad de operar sobre grandes variaciones de voltajes de señal y control. Los primeros pentodos variables-mu disponibles comercialmente fueron el RCA 239 en 1932 y el Mullard VP4 en 1933. [11] [12]
Pentodos de potencia o pentodos amplificadores de potencia . Los pentodos de potencia están diseñados para funcionar con corrientes, temperaturas y voltajes más altos que los pentodos ordinarios. El cátodo del pentodo de potencia está diseñado para ser capaz de emitir suficientes electrones para dar la corriente requerida a través del tubo para producir la potencia deseada en la impedancia de carga. [13] La placa o ánodo de un pentodo de potencia está diseñado para ser capaz de disipar más potencia que la de un pentodo ordinario. [14] El EL34 , EL84 , 6CL6, 6F6, 6G6, SY4307A y 6K6GT son algunos ejemplos de pentodos diseñados para la amplificación de potencia. Algunos pentodos de potencia para requisitos específicos de televisión fueron:
pentodos de salida de vídeo , p. ej. 15A6/PL83, PL802
pentodos de salida de marco o de deflexión vertical , como el PL84 y las secciones de pentodo del 18GV8/PCL85.
pentodos de salida de línea o de deflexión horizontal , como el PL36, 27GB5/PL500, PL505, etc.
Un "triodo-pentodo" es una envoltura única que contiene tanto un triodo como un pentodo, como un ECF80 o un ECL86.
Imagen de un pentodo de potencia tipo GU-81, un tubo electrónico ruso utilizado en estaciones de radio militares en los años 70 y 80
Ventajas sobre el tetrodo
El simple tetrodo o tubo de rejilla de pantalla ofrecía un factor de amplificación mayor, más potencia y una capacidad de frecuencia más alta que el triodo anterior . Sin embargo, en el tetrodo, los electrones secundarios expulsados del ánodo (placa) por los electrones del cátodo que lo golpean (un proceso llamado emisión secundaria ) pueden fluir a la rejilla de pantalla debido a su potencial relativamente alto. Esta corriente de electrones que sale del ánodo reduce la corriente neta del ánodo I a . A medida que aumenta el voltaje del ánodo V a , los electrones del cátodo golpean el ánodo con más energía, expulsando más electrones secundarios, lo que aumenta esta corriente de electrones que sale del ánodo. El resultado es que en el tetrodo se encuentra que la corriente del ánodo I a disminuye con el aumento del voltaje del ánodo V a , en parte de la curva característica . Esta propiedad (Δ V a /Δ I a < 0) se llama resistencia negativa . Puede provocar que el tetrodo se vuelva inestable, dando lugar a oscilaciones parásitas en la salida, llamadas oscilaciones de dinatrón en algunas circunstancias.
El pentodo, tal como lo introdujo Tellegen , tiene un electrodo adicional, o tercera rejilla, llamada rejilla supresora , ubicada entre la rejilla de pantalla y el ánodo, que resuelve el problema de la emisión secundaria. La rejilla supresora tiene un potencial bajo; generalmente está conectada a tierra o al cátodo. Los electrones de emisión secundaria del ánodo son repelidos por el potencial negativo de la rejilla supresora, por lo que no pueden alcanzar la rejilla de pantalla sino que regresan al ánodo. Los electrones primarios del cátodo tienen una energía cinética más alta, por lo que aún pueden pasar a través de la rejilla supresora y llegar al ánodo.
Por lo tanto, los pentodos pueden tener salidas de corriente más altas y una oscilación de voltaje de salida más amplia; el ánodo/placa puede incluso estar a un voltaje más bajo que la rejilla de la pantalla y aún así amplificar bien. [15]
Comparaciones con el triodo
Los pentodos (y tetrodos) tienden a tener una capacitancia de retroalimentación mucho menor, debido al efecto de apantallamiento de la segunda rejilla.
Los pentodos tienden a tener mayor ruido ( ruido de partición ) debido a la división aleatoria de la corriente del cátodo entre la rejilla de la pantalla y el ánodo.
Los triodos tienen una resistencia de ánodo interna más baja y, por lo tanto, un factor de amortiguamiento más alto cuando se utilizan en circuitos de salida de audio, en comparación con los pentodos, cuando no hay retroalimentación negativa . Eso también reduce la amplificación de voltaje potencial que se puede obtener de un triodo en comparación con un pentodo de la misma transconductancia y, por lo general, significa que se puede lograr una etapa de salida más eficiente utilizando pentodos, con una señal de control de potencia más baja.
Los pentodos prácticamente no se ven afectados por los cambios en el voltaje de suministro y, por lo tanto, pueden funcionar con fuentes de alimentación peor estabilizadas que los triodos.
Los pentodos y triodos (y tetrodos) tienen relaciones esencialmente similares entre el voltaje de entrada de la red (uno) y la corriente de salida del ánodo cuando el voltaje del ánodo se mantiene constante, es decir, cerca de una relación de ley cuadrada .
Los tubos pentodos se utilizaron por primera vez en receptores de radio de consumo. Un tipo de pentodo muy conocido, el EF50 , se diseñó antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial y se utilizó ampliamente en equipos de radar y otros equipos electrónicos militares. El pentodo contribuyó a la preponderancia electrónica de los Aliados.
El ordenador Colossus y el Manchester Baby utilizaron grandes cantidades de tubos pentodo EF36. [16] [17] [18] [19] Más tarde, el tubo 7AK7 se desarrolló expresamente para su uso en equipos informáticos. [20]
Después de la Segunda Guerra Mundial, los pentodos se utilizaron ampliamente en los receptores de televisión, en particular en el sucesor del EF50, el EF80. Los tubos de vacío fueron reemplazados por transistores durante la década de 1960. Sin embargo, siguen utilizándose en ciertas aplicaciones, incluidos los transmisores de radio de alta potencia y (debido a su conocido sonido de válvula ) en aplicaciones de audio de alta gama y profesionales , preamplificadores de micrófono y amplificadores de guitarra eléctrica . Las grandes reservas en los países de la ex Unión Soviética han proporcionado un suministro continuo de dichos dispositivos, algunos diseñados para otros fines pero adaptados al uso de audio, como el tubo transmisor GU-50 .
Circuitos de pentodo con triodo
Un pentodo puede tener su rejilla de pantalla (rejilla 2) conectada al ánodo (placa), en cuyo caso se convierte en un triodo común con características proporcionales (menor resistencia del ánodo, menor mu, menor ruido, mayor voltaje de excitación requerido). El dispositivo se denomina entonces "atado a triodo" o "conectado a triodo". Esto a veces se proporciona como una opción en los circuitos amplificadores de pentodo para audiófilos , para brindar las buscadas "cualidades sónicas" de un amplificador de potencia de triodo. Se puede incluir una resistencia en serie con la rejilla de pantalla para evitar exceder la potencia o el voltaje nominal de la rejilla de pantalla y para prevenir la oscilación local. La conexión a triodo es una opción útil para los audiófilos que desean evitar el gasto de los triodos de potencia "verdaderos".
^ G. Holst y BDH Tellegen, "Medios para amplificar oscilaciones eléctricas", Patente estadounidense 1945040, enero de 1934.
^ "Manual de tubos receptores RCA, 1940"; pág. 118
^ Solymar, Lazlo (2012). Electrónica física moderna. Springer Science and Business Media. pág. 8. ISBN 978-9401165075.
^ ETC Carney, Allen F. (1998). Serie de capacitación en electricidad y electrónica de la Armada, módulo 06: Introducción a las emisiones electrónicas, los tubos y las fuentes de alimentación. Pensacola, Florida: Centro de tecnología y desarrollo profesional de educación y capacitación naval. pág. 1-47.
^ Whitaker, Jerry (2016). Manual de tubos de vacío de potencia, 3.ª edición. CRC Press. pág. 87. ISBN978-1439850657.
^ Reich, Herbert J. (1941). Principios de los tubos electrónicos. Nueva York: McGraw-Hill. pág. 62.
^ Departamentos del Ejército y de la Fuerza Aérea (1952, rev. 1958). TM 11-662 Teoría básica y aplicación de los tubos electrónicos. Washington DC: USGPO. págs. 104-105.
^ Departamentos del Ejército y de la Fuerza Aérea (1952, rev. 1958). TM 11-662. pág. 41.
^ Ballantine, Stuart y Snow, HA (diciembre de 1930). "Reducción de la distorsión y la diafonía en receptores de radio mediante tetrodos de mu variable". Proc. IRE . pág. 2122.
^ Rider, John F. (1936) Control automático del volumen. Nueva York: John F. Rider, Publisher. págs. 12-17.
^ Stokes, John W. (1982). 70 años de tubos y válvulas de radio . Vestal, NY: Vestal Publishers Ltd. pág. 57.
^ Thrower, Keith R. (2009). Válvulas de radio británicas, los años clásicos: 1926-1946 . Reading, Inglaterra: Speedwell. pág. 5.
^ Departamentos del Ejército y de la Fuerza Aérea (1952, rev. 1958). TM 11-662. pág. 167.
^ Departamentos del Ejército y de la Fuerza Aérea (1952, rev. 1958). TM 11-662. pág. 168 - 169.
^ "Manual del tubo receptor RCA, 1940"; p8.
^
Tony Sale. "El proyecto de reconstrucción del Coloso"
^
Tony Sale. "El Coloso: su propósito y funcionamiento".
^ Michael Saunby. "Pentodos de audio de pequeña señal" Archivado el 13 de diciembre de 2016 en Wayback Machine .
^
B. Jack Copeland. "Colossus: Los secretos de los ordenadores de Bletchley Park que descifraban códigos".
^
Sylvania. Servicio de datos de ingeniería. 7AK7. Julio de 1953.
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con pentodos .
