La rejilla de control es un electrodo que se utiliza en la amplificación de válvulas termoiónicas (tubos de vacío) como el triodo , el tetrodo y el pentodo , que se utiliza para controlar el flujo de electrones desde el cátodo al electrodo ánodo (placa). La rejilla de control suele consistir en una pantalla cilíndrica o hélice de alambre fino que rodea el cátodo, y está rodeada a su vez por el ánodo. La rejilla de control fue inventada por Lee De Forest , quien en 1906 añadió una rejilla a la válvula Fleming ( diodo termoiónico ) para crear el primer tubo amplificador de vacío, el Audion ( triodo ).
En una válvula, el cátodo caliente emite electrones cargados negativamente , que son atraídos y capturados por el ánodo, al que se le aplica un voltaje positivo mediante una fuente de alimentación. La rejilla de control entre el cátodo y el ánodo funciona como una "puerta" para controlar la corriente de electrones que llega al ánodo. Un voltaje más negativo en la rejilla repelerá los electrones hacia el cátodo, por lo que serán menos los que lleguen al ánodo. Un voltaje menos negativo o positivo en la red permitirá el paso de más electrones, lo que aumentará la corriente del ánodo. Un cambio dado en el voltaje de la red causa un cambio proporcional en la corriente de la placa, por lo que si se aplica un voltaje variable en el tiempo a la red, la forma de onda de la corriente de la placa será una copia del voltaje de la red aplicado.
Una variación relativamente pequeña del voltaje en la red de control provoca una variación significativamente grande en la corriente del ánodo. La presencia de una resistencia en el circuito del ánodo provoca que aparezca una gran variación de voltaje en el ánodo. La variación en el voltaje del ánodo puede ser mucho mayor que la variación en el voltaje de la red que la causó y, por lo tanto, el tubo puede amplificarse y funcionar como un amplificador .
La rejilla de la primera válvula triodo consistía en un trozo de alambre en zigzag colocado entre el filamento y el ánodo. Esto evolucionó rápidamente hasta convertirse en una hélice o pantalla cilíndrica de alambre fino colocada entre un filamento de un solo hilo (o más tarde, un cátodo cilíndrico) y un ánodo cilíndrico. La rejilla suele estar hecha de un alambre muy delgado que puede resistir altas temperaturas y no es propenso a emitir electrones por sí mismo. Con frecuencia se utiliza una aleación de molibdeno con un baño de oro . Está enrollado sobre postes laterales de cobre blando , que están estampados sobre los devanados de la rejilla para mantenerlos en su lugar. Una variación de los años 50 es la rejilla del marco, que enrolla un alambre muy fino sobre un marco rígido de metal estampado. Esto permite mantener tolerancias muy estrechas, por lo que la rejilla se puede colocar más cerca del filamento (o cátodo).
Al colocar la rejilla de control más cerca del filamento/cátodo en relación con el ánodo, se obtiene una mayor amplificación . Este grado de amplificación se denomina en las hojas de datos de las válvulas factor de amplificación o "mu". También da como resultado una mayor transconductancia , que es una medida del cambio de corriente del ánodo versus el cambio de voltaje de la red. La figura de ruido de una válvula es inversamente proporcional a su transconductancia; Una mayor transconductancia generalmente significa una menor figura de ruido. Reducir el ruido puede ser muy importante a la hora de diseñar un receptor de radio o televisión.
Una válvula puede contener más de una rejilla de control. El hexodo contiene dos rejillas de este tipo, una para una señal recibida y otra para la señal de un oscilador local. La no linealidad inherente de la válvula hace que no sólo aparezcan ambas señales originales en el circuito del ánodo, sino también la suma y diferencia de esas señales. Esto puede explotarse como cambiador de frecuencia en receptores superheterodinos .
Una variación de la rejilla de control consiste en producir la hélice con un paso variable. Esto le da a la válvula resultante una característica no lineal distintiva. [1] Esto a menudo se explota en amplificadores de RF donde una alteración de la polarización de la red cambia la conductancia mutua y, por tanto, la ganancia del dispositivo. Esta variación generalmente aparece en la forma pentodo de la válvula, donde luego se llama pentodo mu variable o pentodo de corte remoto.
Una de las principales limitaciones de la válvula triodo es que existe una capacitancia considerable entre la rejilla y el ánodo (Cag ) . Un fenómeno conocido como efecto Miller hace que la capacitancia de entrada de un amplificador sea el producto de C ag y el factor de amplificación de la válvula. Esto, y la inestabilidad de un amplificador con entrada y salida sintonizadas cuando C ag es grande, pueden limitar severamente la frecuencia operativa superior. Estos efectos pueden superarse añadiendo una rejilla de pantalla ; sin embargo, en los últimos años de la era de los tubos, se desarrollaron técnicas de construcción que hicieron que esta "capacitancia parásita" fuera tan baja que los triodos que operaban en las bandas superiores de muy alta frecuencia (VHF) se convirtieron en posible. El Mullard EC91 operaba hasta 250 MHz. La capacitancia de la red anódica del EC91 se cita en la literatura del fabricante como 2,5 pF, que es más alta que la de muchos otros triodos de la época, mientras que muchos triodos de la década de 1920 tenían cifras estrictamente comparables, por lo que no hubo avances en esta área. Sin embargo, los primeros tetrodos de rejilla de pantalla de la década de 1920 tenían un C ag de sólo 1 o 2 fF, alrededor de mil veces menos. Los pentodos 'modernos' tienen valores comparables de C ag . Se utilizaron triodos en amplificadores VHF en configuración de "rejilla conectada a tierra", una disposición de circuito que evita la retroalimentación de Miller.
