¿Cómo funciona un amplificador de tubo de vacío?

Un triodo de tubo de vacío es un dispositivo de transconductancia; un voltaje controla una corriente.

Esencialmente, dentro de una bombilla de vacío, un cátodo se calienta (directa o indirectamente) de manera que los electrones se "queman" ( emisión termoiónica ).

Rodeando el cátodo hay un cilindro de metal llamado placa. Si se conecta una batería (o una fuente de alimentación de CC a través del cátodo y la placa (de modo que la placa sea más positiva), los electrones que rodean el cátodo se dibujarán a través del espacio para colisionar con la placa.

Los electrones fluyen desde la placa a través de la batería hasta el cátodo y se establece una corriente.

Si se coloca una malla metálica entre el cátodo y la placa y se conecta un voltaje, negativo respecto al cátodo, a través de la rejilla y el cátodo, la corriente de la placa se puede reducir e incluso apagar por completo.

Ahora, coloca una resistencia en serie con la placa. A medida que la corriente de la placa varía según la tensión de la red-cátodo aplicada, la tensión a través de la resistencia cambia en proporción.

Por lo tanto, un cambio de voltaje de la red y el cátodo relativamente pequeño puede causar un cambio de voltaje relativamente grande en la resistencia de la placa; el triodo puede amplificar .

Estos son los conceptos básicos. Para más información, el sitio de ingeniería eléctrica sería más apropiado.

Finalmente, este video del ejército de los EE. UU. con fecha un poco anticuado puede ser útil.

Un tubo de vacío es un tubo pequeño del que se ha eliminado todo el aire. Los primeros tubos de vacío tenían solo dos elementos, un calentador (o filamento) y una placa, y se denominaban diodos. Ellos rectificaron AC a DC. El filamento se calienta con una pequeña tensión de CA, por ejemplo, 6.3v o 12.6v, y emite electrones que son atraídos por la placa.

En 1907, De Forest inventó el triode . Añadió un cátodo que rodeaba el filamento. El cátodo es calentado por el filamento y fue una mejor fuente de electrones. También agregó una rejilla de control en forma de espiral de cables o una malla abierta (para que los electrones puedan pasar) entre el cátodo y la placa. Si la tensión aplicada a la rejilla de control se reduce por debajo de la del cátodo, se reduce la cantidad de corriente desde el cátodo a la placa.

Tengaencuentaqueesteefecto,quevaríalasalidaatravésdeunvoltaje,essimilaracómosecontrolanlosMOSFETalvariarelvoltajeenlacompuerta.Estocontrastaconlostransistoresdeuniónbipolar(BJT),queutilizanunacorrientevariableatravésdelabaseparacontrolarlasalida.

Parahacerunamplificador,seaplicaunagrantensiónpositiva(varioscientosdevoltios)alaplacaatravésdealgúntipodecarga.Luego,unaseñalde se envía a la red de control . Una cantidad relativamente pequeña de cambio en el voltaje de la red provoca un cambio mucho mayor en el voltaje a través de la carga.

Enla imagen a continuación , es probablemente tan simple como un amplificador de un solo tubo que es Es posible, pero ilustra todos los conceptos básicos. El orador actúa como la carga.

Enuncircuito"real", por lo general hay una resistencia entre el cátodo y la tierra, por lo que la tensión del cátodo se desvía sobre la tierra, y habría otra resistencia (y / o condensador en el circuito de entrada que conduce a la red).

Los triodos funcionaron bien para las frecuencias de audio, pero surgieron algunos problemas cuando se aplicaban a las frecuencias de radio (RF). Para mejorar el triodo, se agregaron grillas adicionales. Primero se agregó una rejilla de pantalla entre la rejilla de control y la placa, luego una rejilla supresora, hasta que finalmente se inventó un tubo de cinco rejillas llamado pentagrid. Se hizo muy popular y se usó en la mayoría de las radios AM fabricadas desde la década de 1940 hasta que las radios transistorizadas comenzaron a reemplazarlos.

También hay tubos de vacío con dos triodos en ellos. El filamento se comparte entre ambas mitades, pero nada más. Se usarían en amplificadores de dos etapas como este. Cada mitad del triodo dual se dibuja como si estuviera separada, pero las líneas de puntos indican que los dos lados pertenecen a un sobre.

El 12AX7 es uno de los duales más populares los triodos se producen y se estima que dos millones por año todavía se producen en Rusia y China (los tubos de vacío ya no se fabrican en los EE. UU.). La mayoría de los nuevos 12AX7 se utilizan en amplificadores de guitarra.

Los triodos dobles también jugaron un papel en las primeras computadoras electrónicas, que tenían miles de ellas. 6,550 de los 18,800 tubos en la computadora ENIAC (alrededor de 1946) eran 6SN7GTs . Cada tubo representaba un bit, un lado el 1 y el otro el 0. No es de extrañar que las computadoras llenaran toda una habitación.