En la 1era y 2da parte de este escrito habíamos visto como funcionan loa amplificadores según las clases y disposiciones en que se opere, veamos ahora que tipo de válvulas se pueden utilizar y en que etapas precisamente.-
Triodos: En audio se los utilizan como amplificadores de tensión en etapas previas, excitadores (drivers), inversores de fase y potencia.-
Tetrodos y Pentodos: En audio también se los utilizan como amplificadores de tensión en etapas previas, excitadores (drivers), y potencia.-
Triodos:
Al principio de la electrónica, el desarrollo del triodo implicó que estos fueran multipropósito, pero al ir avanzando en el estudio y técnica de materiales, junto a nuevos requerimientos, hizo posible que los triodos se desarrollaran y especializaran para un uso determinado, lográndose con esto un aprovechamiento óptimo de la válvula para cada circuito específico.-
Los triodos para su uso en audiofrecuencia se pueden clasificar en 2 grandes grupos.-
1) Válvulas Triodos amplificadoras de tensión: estas a su vez se clasifican en 3 subgrupos.-
a) Bajo coeficiente de amplificación.-
b) Mediano coeficiente de amplificación.-
c) Alto coeficiente de amplificación.-
2) Válvulas triodos de potencia.-
Los triodos en general poseen bajo coeficiente de amplificación, esto debido a la “Carga de Espacio” , el cátodo que es el emisor de electrones, al perderlos se torna positivo intrínsecamente, entonces muchos electrones emitidos vuelven nuevamente atraídos por el cátodo, de estos algunos llegan, pero otros son repelidos por los nuevos que se emiten, de esta manera se forma una nube de electrones que quedan confinados, en el caso específico de los triodos en el espacio interelectródico entre el cátodo y la grilla, más precisamente alrededor y muy cerca del cátodo, si el valor de polarización de grilla (g1) es 0, el triodo se comportará como un diodo y habrá que aumentar la tensión + de placa hasta vencer la carga de espacio para que comience a haber corriente de placa; si el valor de polarización de grilla (g1) es Positivo, la grilla captará electrones (corriente de grilla) reduciendo la carga de espacio, pero en detrimento de la corriente de placa, dado que llegarán menos electrones hacia ella porque son captados por la grilla positiva; si la polarización de grilla (g1) es negativa y generalmente es negativa para cumplir su función de control, y dado la naturaleza de esta carga negativa tiende a formar una pequeña carga de espacio alrededor de ella misma que se sumará a la carga de espacio formada alrededor del cátodo, de esta manera solo una parte de los electrones emitidos por el cátodo escapan de la cargas de espacio y alcanzan la placa, motivo por el cual en los triodos solo se aprovecha +- 15 % de la carga positiva de la placa para amplificar, y el 85 % restante de la carga positiva de placa es utilizada y perdida para repeler y neutralizar los efectos de la cargas de espacio, a esto se debe el “Bajo Coeficiente o Factor de Amplificación de los Triodos”.-
Otro efecto indeseado en los triodos es su inestabilidad y propensión a oscilar a altas frecuencias, en audio frecuencia es raro, pero sucede en algunos casos si no se toman medidas adecuadas, sobretodo más allá de los 10 KHZ, esto es debido a la alta capacitancia interelectródica propia de los triodos, si tomamos a los electrodos (cátodo, grilla, placa), como las armaduras de un capacitor, tendremos 3 capacitores, el formado por la placa y el cátodo (Cpk), el formado por la grilla y el cátodo (Cgk), y el formado por la grilla y la placa (Cgp), la capacidad interelectródica que más interesa es esta última (Cgp), como la carga del circuito anódico se refleja sobre el circuito de grilla, genera dos efectos importantes, el primer efecto, es el aumento de la capacitancia aparente ofrecida al generador, y el segundo efecto es, la transferencia de energía del circuito de grilla al de placa, donde la carga de placa es capacitiva, o del circuito de placa al de grilla, donde la carga de placa es inductiva, estos inconvenientes son los causantes de oscilaciones no deseadas, cuando la corriente es puramente capacitiva el resultado es el aumento de la capacitancia de entrada aparente, si dicha corriente tiene una componente en fase con la tensión de grilla (eg) aparece una resistencia positiva entre grilla y cátodo, en cambio cuando hay una componente en fase con la tensión de placa (ep), entonces aparece una resistencia negativa, o sea que a un aumento de intensidad de corriente originará una disminución de la caída de tensión.-
A este aumento de la capacidad de entrada de grilla de un triodo que funcione en clase A con carga resistiva de lo conoce como efecto Miller.-
Veamos el siguiente ejemplo gráfico
Antiguo Triodo tipo 6J5
En el gráfico observamos las curvas características medias de placa de un triodo típico 6J5, en función de la tensiones (Eb) y corrientes (Ib) de placa para distintas tensiones de polarización de grilla (Ec), obsérvese que al aumentar la tensión negativa de polarización de grilla (Ec), y para mantener la misma corriente de placa (Ib), es necesario aumentar la tensión de placa (Eb).-
Más adelante compararemos estas curvas del triodo con las curvas del pentodo.-
Tetrodos.
Con el fin se superar el inconveniente de la alta capacitancia grilla-placa y reducir las causas y efectos de la carga de espacio que presentaban los triodos, se desarrolló el Tetrodo, agregando otra grilla entre la grilla control (g1) y la placa, denominada grilla pantalla o simplemente pantalla (g2), la pantalla (g2) se conecta a +B, “generalmente” con un resistor de caída que reduce el valor de la tensión por debajo de la tensión de placa, la pantalla (g2) con potencial positivo y estando entre la grilla (g1) y la placa, reduce y disipa la carga de espacio, liberando y atrayendo los electrones antes atrapados hacia ella, algunos pocos irán hacia ella (corriente de pantalla), pero aprovechando la acción aceleradora de la pantalla (g2) y el mayor potencial positivo anódico, la mayoría de los electrones irán hacia la placa, lográndose mayor corriente anódica y con ello mayor factor de amplificación, por otro lado también se solucionó el problema de la alta capacitancia grilla-placa de los triodos, si se toma a la grilla y la placa como las 2 armaduras de un condensador y al colocar en el medio de ellas la grilla pantalla (g2) o sea una 3ra armadura, se reduce significativamente la capacitancia grilla-placa de la válvula, debido a que ahora en vez de un capacitor formado por grilla-Placa, hay 2 formados por grilla-pantalla- placa y como están conectados en serie su capacidad se reduce.-
Sin embargo el tetrodo presentó un nuevo inconveniente que hizo que fueran muy poco usados en recepción y audio, el defecto que presentaba tenía que ver con la acción aceleradora de la pantalla (g2), los electrones acelerados y atraídos hacia la placa, chocaban en ella a alta velocidad, algunos rebotando y otros arrancando los electrones periféricos de esta, generando un nuevo fenómeno conocido como “emisión secundaria”, y muchos de estos electrones irán hacia la pantalla, teniendo como resultado un aumento de la corriente de pantalla (g2) y una importante disminución de la corriente placa, provocando menor amplificación, inestabilidad, y alinealidad.-
Esta situación se da generalmente cuando la tensión de placa es menor que la tensión de pantalla (g2).-
Veamos el siguiente ejemplo gráfico:
Antiguo Tetrodo tipo 24
El gráfico muestra las curvas características medias de placa de un antiguo tetrodo tipo 24, con una de tensión de Pantalla (g2) de 90 VCC, y variando la tensión de grilla control (g1)
desde 0 VCC hasta – 6 VCC, se puede apreciar que para tensiones de placa de 0 VCC a 90VCC, todos los valores de la corriente de placa sufren una abrupta caída, zona comprendida desde el eje de corriente de placa y el eje A donde los valores se mantienen inestables, ocasionando alinealidad , oscilaciones no deseadas y menor amplificación , “esta abrupta caída se conoce como rulo o retuerzo (kink en inglés) y es típico en los tetrodos”; una vez que la tensión de placa se eleva por encima del valor de 90VCC el gráfico se normaliza.-
Se puede decir con total seguridad que no se conocen tetrodos netos modernos usados y/o desarrollados para audiofrecuencia.-
Pentodos
Para corregir el defecto de los tetrodos, que era por efecto de la emisión secundaria y que traía por consecuencia una caída abrupta de la corriente de placa, se desarrolló el Pentodo, agregando una nueva grilla a la válvula, interpuesta entre la grilla Pantalla (g2) y la Placa, y que se denominó grilla Supresora (g3), o simplemente Supresora, esta lleva potencial negativo, generalmente está conectada al cátodo (k), y como el cátodo es negativo con respecto a la placa, esta será siempre negativa, rechazando y repeliendo los electrones producidos por la emisión secundaria y haciéndolos volver a la placa, de esta forma se logra corregir el efecto indeseado por la emisión secundaria, normalizando la corriente de placa.-
De esta manera se pudo incrementar la sensibilidad y el factor de amplificación sin los efectos no deseados de los triodos y tetrodos.-
Veamos el siguiente ejemplo gráfico
Antiguo Pentodo tipo 6SJ7
Se puede apreciar en el gráfico del Pentodo, que ya no presenta el rulo (kink) o la caída abrupta de la corriente de placa para tensiones de placa menores a la tensión de pantalla.-
Si comparamos este Gráfico del Pentodo con el del Triodo expuesto más arriba, veremos que en el Pentodo se llega más rápido a la saturación o corriente máxima de placa, y esto es debido a la acción aceleradora de la pantalla ( g2 ), todas las curvas poseen un tramo horizontal superior más prolongado y donde se llega con menores tensiones de placa que en el Triodo.-
Es observable también que para mayores tensiones negativas de grilla ( g1 ), para iguales tensiones de placa, las corrientes de placa son menores.-
Para hacer una comparativa valedera entre un triodo y un pentodo, se tendría que partir de una base que sea común, por eso se ha elegido en el gráfico del triodo a la 6J5 y en el gráfico del pentodo a la 6SJ7, si tuviésemos las dos válvulas a mano, notaríamos que el cátodo (k) y la grilla de control (g1) de ambas válvulas son iguales, y que la pantalla (g2) del pentodo 6SJ7 tiene el mismo diámetro que la placa del triodo 6J5; como lo que sucede en el espacio cátodo (k) / pantalla del pentodo 6SJ7 no tiene nada que ver con la placa, ni con la supresora (g3), entonces en principio la acción de la grilla de control (g1) es la misma en las dos válvulas, por ende la transconductancia de los pentodos tiene que ser parecida al de los triodos, si tienen igual cátodo (k) e igual grilla de control (g1), siempre y cuando la placa sea del mismo diámetro que la pantalla (g2) y se operen al mismo potencial.-
Si el pentodo 6SJ7 se opera como triodo (uniendo g2 y g3 a la placa ), sus características son casi iguales al triodo 6j5.-
Triodo 6J5 : μ20 – Gm 2600 μmhos – rp 7700 Ω - eb 250 VCC – eg1 -8 VCC .-
Pentodo 6SJ7 (como triodo) : μ19 – Gm 2500 μmhos – rp 7600 Ω - eb 250 VCC – eg1 -8,5 VCC.-
Pentodo 6SJ7 : μ1650 (## ver más abajo) – Gm 1650 μmhos – rp +- 1 MΩ - eb 250- eg1 -3 VCC – eg2 100 VCC.-
Como es de notar, cuando el pentodo 6SJ7 es conectado como triodo prácticamente tiene las mismas características que el triodo 6J5 referidas a μ, Gm y rp, pero cuando opera como pentodo, que es lo que es, su rp (+- 1 MΩ) y su coeficiente de amplificación μ (+- 1650 ) son superlativamente mayores que el triodo 6J5.
( ## ) : debido al alto coeficiente de amplificación de los pentodos, se prefiere generalmente en los manuales omitir ese dato y publicar su rp y Gm, si necesitamos conocer su μ, basta con aplicar la ecuación de Barkhausen : μ = Gm • rp .-
En definitiva el pentodo tiene un poder de amplificación mayor que los triodos, se usan para cuando se requiere alta ganancia, en cambio se usan los triodos cuando lo que interese sea guardar mayor proporcionalidad entre las variaciones de grilla ( g1) y la corriente de placa, cosa que con el pentodo esa proporcionalidad no es tan buena.-
Lo explicado hasta aquí muestra el comportamiento del triodo, el tetrodo, y el pentodo en forma general, y más bien para el uso como amplificadores de tensión.-
Ejemplos de “ Triodos para amplificadores de tensión y/o inversión de fase “ para audio que más se utilizan y “ que se fabrican actualmente” y son a saber :
6SL7 zócalo octal - doble triodo alto mu (70) ; 6SN7 zócalo octal - doble triodo mediano mu (20) ; 12AX7/7025/ECC83/ECC803/ E83CC miniatura zócalo noval – doble triodo alto mu (100) ; 12AU7/ECC82/ECC802 miniatura zócalo noval – doble triodo mediano mu (17) ; 12AT7/ECC81 miniatura zócalo noval – doble triodo alto mu (60) ; 12DW7/ ECC832 miniatura zócalo noval – doble triodo combinado, 1 mediano mu (17), 1 alto mu (100) ; 6DJ8/E88CC/ECC88 miniatura base noval – doble triodo mediano mu (33), 6EU7 miniatura zócalo noval – doble triodo alto mu (100) ; etc., etc..-
Ejemplos de “ Pentodos para amplificadores de tensión y/o drivers “ para audio que más se utilizan, y son a saber :
Nuevas, fabricadas actualmente y nuevas stock viejo, N.O.S. (New Old Stock): EF86 miniatura zócalo noval - Gm 2000 μmhos ; EF806S miniatura zócalo noval – Gm 2000 μmhos.-
Nuevas stock Viejo, N.O.S ( New Old Stock ) : 6CB6A/6CF6 miniatura zócalo 7 pines – Gm 8000 μmhos ; 5879 miniatura zócalo noval – Gm 1000 μmhos ; EF83 miniatura zócalo noval – Gm 1600 μmhos ; 6J7 zócalo octal – Gm 1225 μmhos ; 6AU6 zócalo octal – Gm 5200 μmhos ; etc. , etc..-
Ejemplos de “válvulas combinadas Triodo/ Pentodo para amplificadores de tensión e inversión de fase” para audio que más se utilizan y son a saber :
Actualmente la única que se fabrica y también se consigue N.O.S es la 7199 miniatura zócalo noval ; únicamente se consiguen N.O.S : ECF80/6BL8 miniatura zócalo noval ; ECF86/6HG8 miniatura zócalo noval ; 6U8A/6KD8 miniatura zócalo noval ; 6GH8A miniatura zócalo noval ; 6AN8 miniatura zócalo noval ; 6AU8 miniatura zócalo noval ; etc. , etc..-
Para terminar con este tema, vamos a ver lo que nos falta, que a saber son los Triodos de potencia, los Pentodos de potencia y los Tetrodos/Pentodos de potencia por haces dirigidos :
Triodos de potencia para audio :
Como habíamos dicho en párrafos anteriores, los triodos en general poseen bajo coeficiente de amplificación, para los triodos de potencia para audio esta característica empeora aún más, y esto es debido a que como la estructura de un triodo de potencia debe poseer un poderoso cátodo para emitir suficientes cantidades de electrones para permitir una intensa corriente electrónica hacia la placa, la cual también debe ser de robusta construcción para soportar dicha corriente, y para que esta corriente electrónica no sea entorpecida, la grilla de control debe ser de espiras bien abiertas y estar más alejada del cátodo que sus congéneres para pequeña señal, y necesita altos valores de tensión de excitación de grilla de control (g1), se dice entonces que los triodos de potencia poseen
“ baja sensibilidad a potencia “ , “ bajo rendimiento de placa” y “ relativa baja distorsión “.-
Los triodos de potencia para audio más conocidos y usados fueron: tipo 45; tipo 2A3, tipo 6AC5; tipo 6A3; etc. , etc,.-
Si bien los triodos de potencia para audio fueron superados por los pentodos de potencia y por los pentodos/tetrodos de potencia por haces, allí promediando la década del 30 del siglo pasado y conviviendo con ellos por más o menos una década más, nunca dejaron de existir, hoy en día se siguen fabricando por ejemplo la “2A3” por JJ electronics (eslovaca) y Sino (china), y como si esto fuera poco hay una nueva tendencia, que es la de los puristas del audio, ( que aclaro por las dudas : no es mi caso ), pero no por ello interesante de mencionar, que es utilizar triodos de potencia para transmisión en audio, JJ electronics y Shuguang producen actualmente la 300B; PSVANE, Shuguang y Sino producen actualmente también la 845 y la 211/ VT4C, y hay una empresa Checa “ Kr audio “ que fabrica estos triodos de transmisión para audio, y diseña, desarrolla y fabrica nuevos triodos, según ellos, todos de altísima calidad, he visitado la página y por lo menos a la vista resultan robustos y bien construidos, pueden visitar en :
Tubes
Pentodos de Potencia para audio
Caben para ellos los conceptos generales para pentodos de pequeña señal descriptos más arriba pero con la diferencia que también se hizo para con los triodos de potencia con respecto a los triodos de pequeña señal, es decir, un cátodo más poderoso para que pueda emitir gran cantidad de electrones y obtener una fortísima corriente electrónica hacia la placa, aquí también la grilla de control (g1) es de espiras abiertas para facilitar la corriente electrónica, la grilla pantalla (g2) y la grilla supresora (g3) deben ser también de espiras abiertas, y su placa debe ser grande, sólida, y robusta para aguantar el intenso bombardeo electrónico; como habíamos visto anteriormente que con el agregado de la 2da grilla (pantalla) se anulan o morigeran los efectos indeseados de la carga de espacio de los triodos y más el agregado de la 3ra grilla (supresora) se anula o morigera los efectos indeseados de la emisión secundaria de placa de los tetrodos; esto hace posible que los pentodos de potencia obtengan mayor potencia de salida con menor tensión de excitación de grilla control (g1), las tensiones de placa pueden ser iguales o incluso más baja que la tensión de pantalla sin pérdida notable sobre la ganancia de entrada, se dice entonces que los pentodos de potencia poseen
“ alta sensibilidad a potencia “ , “alto rendimiento de placa” y “ relativa alta distorsión “.-
Todos los pentodos de potencia para audio, llevan su grilla supresora (g3) conectada internamente al cátodo (k), por ende la grilla supresora (g3) lleva el mismo potencial que el cátodo (k), que generalmente es 0.-
Características media de placa tipo 6BQ5/EL84
Pentodos de potencia para audio, que más se usan en la actualidad:
Se fabrican hoy en día:
6BQ5/EL84; EL844; EL34; E34L; etc.-
Se consiguen N.O.S (new old stock) :
6F6; 6BQ5; 6CA7; EL84; EL34; etc.-
Pentodos/tetrodos de Potencia por haces electrónicos dirigidos ( Beam Power )
Las dos acepciones son correctas, se los puede nombrar pentodos o tetrodos, de potencia por haces electrónicos dirigidos.-
Las fábricas que los producen actualmente los denominan Beam Power Pentode .-
Los pentodos de potencia por haces dirigidos se diferencian de los pentodos de potencia tradicionales, por la forma en que controlan y neutralizan los efectos indeseados de la emisión secundaria de placa, y por no poseer grilla supresora (g3) y sí poseer en cambio 2 placas formadoras y confinadoras de haces, aparte de otras ventajas relativas que veremos después.-
Como ya vimos, los pentodos de potencia tradicionales controlan y neutralizan la emisión secundaria de placa con la grilla supresora (g3), en cambio, los pentodos de potencia por haces electrónicos dirigidos controlan y neutralizan la emisión secundaria por efecto de
supresión por carga de espacio.-
Veamos el siguiente gráfico:
Disposición de los electrodos de un pentodo de potencia por haces electrónicos dirigidos
En el gráfico se ven los 5 electrodos, el cátodo (k), la grilla de control (g1), la grilla pantalla (g3), las 2 placas formadoras del haz (beam plates) que integran un solo electrodo dado que abajo forma un solo cuerpo, y por último la placa.-
Pueden ver que no hay grilla supresora (g3) como en los pentodos de potencia tradicionales, pero en su lugar hay 2 placas formadoras del haz, que se encuentran enfrentadas a 180° una de otra y que integra un solo cuerpo en su base, la cual está siempre conectada internamente al cátodo (k), por ende las placas formadoras del haz llevan el mismo potencial que el cátodo, que generalmente es 0.-
Se aprecia también en el gráfico que los electrodos del pentodo están construidos bien espaciados uno de otro, y sobre todo al no poseer una grilla supresora real del tipo espiralado, hace que haya suficiente y bastante distancia entre la grilla pantalla (g2) y la placa, de esta manera la emisión secundaria de la placa es suprimida por efecto de la carga de espacio entre la grilla pantalla (g2) y la placa; la carga de espacio es producida por la disminución de electrones que se dirigen desde una pantalla (g2) sometida a alta tensión, hacia una placa que opera a menor tensión.-
Esta situación genera un sector de baja velocidad y la carga de espacio que se produce, alcanza para rechazar los electrodos secundarios emitidos por la placa y que estos retornen hacia ella; si agregamos a esto, la función de las placas formadoras del haz que tienen el mismo potencial del cátodo por estar conectadas a el, que colaboran a provocar efectos de guía del haz electrónico y evitan que electrones parásitos migren desde la placa y retornen hacia grilla pantalla (g2) pero externamente al haz, esto hace una característica notable de los pentodos de potencia por haces, que es su muy baja corriente de pantalla, sobre todo si lo comparamos con el pentodo de potencia tradicional; otra ventaja importante es la siguiente, la grilla de control (g1) y la grilla pantalla (g2) están construidas de manera tal que, la cantidad de espiras de una y otra son las mismas y que las espiras de una con respecto de la otra están alineadas en un mismo plano ( las espiras de una son espejos de la otra y viceversa), esto hace que haya un camino libre de obstáculos para el flujo electrónico desde el cátodo hacia la placa, formándose los haces de la forma que describe el gráfico, y que muy pocos electrones sean atrapados por la grilla pantalla (g2).-
La muy efectiva supresión por carga de espacio, la baja corriente de grilla pantalla (g2) propia de este tipo de válvulas y el intenso flujo electrónico formado por los haces, hace que se diga que Los Pentodos/ tetródos de Potencia por Haces Electrónicos Dirigidos posean
“ alta sensibilidad a potencia “ , “ elevado rendimiento de placa “ y “ elevada potencia de salida”.-
Características media de placa tipo 6V6GT
Pentodos/tetrodos de Potencia por Haces Electrónicos Dirigidos para audio, que más se utilizan en la actualidad :
Se fabrican hoy en día:
6V6; 6L6GC; 6973; 7868; 7591; 7027A; 5881; 6550; KT66; KT77; KT88; KT90; KT120; KT150.-
Se consiguen N.O.S ( new old stock ) :
6AQ5; 6V6/GT/G; 6L6/GC/GB/G; 6973; 7027/A; 5881; 6550; KT66; KT77; KT88.-
Había pensado que con esta 3ra parte terminaba el texto
, pero evidentemente me equivoqué
, esto lleva mucho material, tiempo, y se hizo mas largo de lo que pensaba
.-
Así que esto continúa
, y habrá una 4ta parte para más adelante
, mientras tanto, continuo con el armado de los preamplificadores de control de tonos.-
Saludos Cordiales
Gustavo