tetrodo de haz

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 del 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 audiofrecuencia hasta radiofrecuencia . El tetrodo de haz produce una mayor potencia de salida que un triodo o pentodo con el mismo voltaje de alimentación del 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, el KT66 y variantes del 6L6.

En los circuitos amplificadores, la región útil de operación de voltaje y corriente de ánodo del tubo tetrodo convencional estaba limitada por el efecto perjudicial de la emisión secundaria del ánodo a potenciales de ánodo inferiores al de la rejilla de pantalla. ^{[ 6 ]} Philips / Mullard resolvió el efecto perjudicial de la emisión secundaria del ánodo con la introducción de una rejilla supresora , lo que dio como resultado el diseño del pentodo . Dado que Philips poseía 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):

• Las aberturas de las rejillas de control y de la pantalla se alinearon, ^{[ 8 ]} enrollando las rejillas con el mismo paso (las rejillas del pentodo usaban pasos diferentes).
• Mayor distancia entre la rejilla de pantalla y el ánodo que en un tetrodo o pentodo ordinario. ^{[ 9 ]}
• Una estructura de electrodo auxiliar en o cerca del potencial del cátodo y sustancialmente fuera del flujo de electrones, para establecer una región de bajo potencial electrostático entre la rejilla de pantalla y el ánodo, limitar el ángulo incluido del haz y evitar que los electrones secundarios del ánodo fuera de la región del haz lleguen a la pantalla ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 8 ]} (el pentodo tiene una rejilla supresora en el flujo de electrones).

El diseño se conoce hoy como tetrodo de haz, pero históricamente también se le conocía como tetrodo sin inflexión , ya que tenía el mismo número de rejillas que el tetrodo convencional, pero sin la inflexión de resistencia negativa en las curvas características de corriente de ánodo frente a voltaje de ánodo de un verdadero tetrodo. Algunos autores, sobre todo fuera del Reino Unido, sostienen que las placas del haz constituyen un quinto electrodo. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

El diseño EMI presentaba las siguientes ventajas sobre el pentodo:

• El diseño produjo más potencia de salida que un pentodo de potencia similar. ^{[ 4 ]}
• La transconductancia fue mayor que la de un pentodo de potencia similar. ^{[ 14 ]}
• La resistencia de la placa fue menor que la de un pentodo de potencia similar. ^{[ 14 ]}
• La corriente de la rejilla de pantalla era aproximadamente del 5 al 10 % de la corriente del ánodo, en comparación con aproximadamente el 20 % para el pentodo, por lo que el tetrodo de haz era más eficiente energéticamente.
• El diseño produjo menos distorsión de tercer armónico en operación de clase A que un pentodo de potencia comparable. ^{[ 15 ]}

El nuevo tubo se presentó en la Exposición de Sociedades Físicas y Ópticas en enero de 1935 como el Marconi N40. ^{[ 4 ]} Se produjeron alrededor de mil tetrodos de salida N40, pero la compañía 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 de Estados Unidos, el diseño se transfirió a esa compañía. RCA tenía los recursos para producir un diseño funcional, que resultó en el 6L6 . Poco después, el tetrodo de haz apareció en una variedad de ofertas, incluyendo 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.

Tras la expiración de la patente de Philips sobre la rejilla supresora, muchos tetrodos de haz pasaron a denominarse "pentodos de potencia de haz". Además, existían algunos ejemplos de tetrodos de haz diseñados para funcionar en lugar de pentodos. El omnipresente EL34 , aunque fabricado por Mullard/Philips y otros fabricantes europeos como un pentodo propiamente dicho, también fue producido por otros fabricantes (como GE, Sylvania y MOV) como un tetrodo de haz. El 6CA7, fabricado por Sylvania y GE, es un tetrodo de haz que sustituye directamente al EL34, y el KT77, fabricado por MOV, presenta un diseño similar al del 6CA7.

Una familia de tetrodos de haz muy utilizada en EE. UU. comprendía los modelos 25L6 , 35L6 y 50L6, y sus versiones en miniatura, el 50B5 y el 50C5. Esta familia no debe confundirse con la 6L6, a pesar de tener designaciones similares. Se utilizaron en millones de receptores de radio AM All American Five . La mayoría de estos receptores utilizaban un circuito de alimentación sin transformador. En los receptores de radio estadounidenses con transformador, fabricados entre 1940 y 1950 aproximadamente, se utilizaban con mucha frecuencia los tetrodos de haz 6V6, 6V6G, 6V6GT y el modelo en miniatura 6AQ5.

En equipos militares, las válvulas 807 y 1625, con disipaciones de ánodo nominales de 25 vatios y que funcionaban con una tensión 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. Estas válvulas eran muy similares a las 6L6, pero tenían una disipación de ánodo ligeramente superior y el ánodo estaba conectado a la tapa superior en lugar de a un pin en la base. Tras la Segunda Guerra Mundial, se comercializaron en grandes cantidades y fueron ampliamente utilizadas por radioaficionados en Estados Unidos 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 conecta las rejillas de pantalla a tomas en el transformador de salida y proporciona una distorsión de intermodulación reducida .

El tetrodo de haz elimina la región de dinatrón o torsión del tetrodo del tubo de rejilla de pantalla mediante el desarrollo de 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 resulta en una mayor potencia de salida y una menor distorsión del tercer armónico con el mismo voltaje de alimentación del ánodo. ^{[ 17 ]}

En los tetrodos de haz, las aberturas de la rejilla de control y la rejilla de pantalla están alineadas. Los hilos de la rejilla de pantalla se alinean con los de la rejilla de control de manera que la rejilla de pantalla quede 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 potencia 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 que se desarrolla 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 de 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 de haz también establecen una región de bajo potencial electrostático entre la rejilla de pantalla y el ánodo, y devuelven los electrones secundarios del ánodo desde fuera de la región del haz hacia el ánodo.

En los tetrodos de haz que tienen simetría cilíndrica completa, se puede lograr una característica sin torsión sin necesidad de placas confinadoras de haz. ^{[ 2 ] [ 20 ]} Esta forma de construcción se adopta generalmente en tubos más grandes con una potencia nominal de ánodo de 100 W o más. El Eimac 4CX250B (clasificado en 250 W de disipación de ánodo) es un ejemplo de esta clase de tetrodo de haz. Nótese que se adopta un enfoque radicalmente diferente para el diseño del sistema de soporte para los electrodos en estos tipos. El 4CX250B es descrito por su fabricante como un 'tetrodo de potencia de haz radial', llamando la atención sobre la simetría de su sistema de electrodos.

Los circuitos de aplicación de tetrodos de haz a menudo incluyen componentes para prevenir oscilaciones espurias, suprimir voltajes transitorios y suavizar la respuesta en 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 ]}

• Archivo de datos de tubos, miles de hojas de datos de tubos
• Tetrodo de haz: información adicional y gráficos.