Pentodo

Un pentodo es un dispositivo electrónico con cinco electrodos . El término se aplica más comúnmente a un tubo de vacío amplificador de tres rejillas o válvula termoiónica inventada por Gilles Holst y Bernhard DH Tellegen en 1926. ^{[ 1 ]} El pentodo (denominado amplificador de triple rejilla en algunas publicaciones ^{[ 2 ]} ) se desarrolló a partir del tubo de rejilla de pantalla o tubo de rejilla de blindaje (un tipo de tubo tetrodo ) mediante la adición de una rejilla entre la rejilla de pantalla y la placa. El rendimiento del tubo de rejilla de pantalla como amplificador estaba limitado debido a la emisión secundaria de electrones de la placa. ^{[ 3 ]} La rejilla adicional se denomina rejilla supresora . La rejilla supresora suele operar al potencial del cátodo o cerca de él, impidiendo que los electrones de emisión secundaria de la placa lleguen a 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 operación de amplificador que de la placa del tubo de rejilla de pantalla con el mismo voltaje de alimentación de placa. Los pentodos se fabricaron y utilizaron ampliamente en equipos electrónicos hasta las décadas de 1960 y 1970, durante las cuales los transistores reemplazaron a los tubos en los nuevos diseños. Durante el primer cuarto del siglo XXI, algunos tubos pentodo se han producido para aplicaciones de radiofrecuencia de alta potencia, amplificadores de instrumentos musicales (especialmente guitarras), audio doméstico y mercados de nicho.

• Los pentodos ordinarios se denominan pentodos de corte abrupto o de pendiente alta y tienen un tamaño de apertura uniforme en la rejilla de control. La construcción uniforme de la rejilla de control hace 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 son: EF37A, EF86 /6267, 1N5GT, 6AU6A, 6J7GT. A menudo, pero no siempre, en el esquema de nomenclatura de válvulas europeo para pentodos, un número par indicaba un dispositivo de corte abrupto, mientras que un número 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" at the National Valve Museum ).
• Los pentodos de corte remoto , de mu variable , de supercontrol o de 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 de mu variable está construida de manera que un cambio incremental dado en el voltaje de la rejilla de control tenga un efecto menor en el cambio de la corriente del ánodo a medida que el voltaje de la rejilla de control aumenta negativamente con respecto al 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 menor. ^{[ 7 ] [ 9 ]} Los pentodos de mu variable reducen la distorsión y la intermodulación y permiten un rango dinámico de amplificación mucho mayor que los pentodos ordinarios. ^{[ 10 ]} Los pentodos de mu variable se aplicaron por primera vez en etapas de amplificación de radiofrecuencia de receptores de radio, típicamente con control automático de volumen , y se aplican en otras aplicaciones que requieren la capacidad de operar con grandes variaciones de voltajes de señal y control. Los primeros pentodos de mu variable disponibles comercialmente fueron el RCA 239 en 1932 y el Mullard VP4 en 1933. ^{[ 11 ] [ 12 ]}
• Pentodos de potencia , pentodos de salida o pentodos amplificadores de potencia . Los pentodos de potencia están diseñados para operar con corrientes, temperaturas y voltajes más altos que los pentodos comunes. El cátodo del pentodo de potencia está diseñado para emitir suficientes electrones y proporcionar la corriente necesaria 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 diseñada para disipar más potencia que la de un pentodo común. ^{[ 14 ]} Los pentodos EL34 , EL84 , 6CL6, 6F6, 6G6, SY4307A y 6K6GT son algunos ejemplos de pentodos diseñados para amplificación de potencia. Algunos pentodos de potencia para requisitos específicos de televisión fueron:
  • pentodos de salida de vídeo , por ejemplo 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 sola envoltura que contiene tanto un triodo como un pentodo, como por ejemplo un ECF80 o un ECL86.

El tetrodo simple 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 hacia 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 observa que la corriente del ánodo I _a disminuye al aumentar el voltaje del ánodo V _a , en parte de la curva característica . Esta propiedad (Δ V _a /Δ I _a < 0) se llama resistencia negativa . Esto puede provocar la inestabilidad del tetrodo, lo que da lugar a oscilaciones parásitas en la salida, denominadas oscilaciones de dinatrón en determinadas 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. A la rejilla supresora se le aplica 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 y regresan al ánodo. Los electrones primarios del cátodo tienen una energía cinética mayor, por lo que aún pueden atravesar 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 pantalla y aun así amplificar bien. ^{[ 15 ]}

• Los pentodos (y los tetrodos) tienden a tener una capacitancia de retroalimentación mucho menor, debido al efecto de apantallamiento de la segunda rejilla.
• Los pentodos tienden a tener un ruido mayor ( ruido de partición ) debido a la división aleatoria de la corriente del cátodo entre la rejilla de pantalla y el ánodo,
• Los triodos presentan una menor resistencia interna del ánodo y, por lo tanto, un mayor factor de amortiguación en comparación con los pentodos cuando se utilizan en circuitos de salida de audio, en ausencia de retroalimentación negativa . Esto también reduce la amplificación de voltaje potencial que se puede obtener de un triodo en comparación con un pentodo de la misma transconductancia, y generalmente implica que se puede lograr una etapa de salida más eficiente utilizando pentodos, con una señal de excitación de menor potencia.
• Los pentodos prácticamente no se ven afectados por los cambios en la tensión de alimentación y, por lo tanto, pueden funcionar con fuentes de alimentación menos estabilizadas que los triodos.
• Los pentodos y triodos (y tetrodos) tienen relaciones esencialmente similares entre el voltaje de entrada de la rejilla (uno) y la corriente de salida del ánodo cuando el voltaje del ánodo se mantiene constante, es decir, cerca de una relación de ley cuadrática .

Los tubos pentodo se utilizaron por primera vez en receptores de radio de uso doméstico. Un tipo de pentodo muy conocido, el EF50 , fue diseñado antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial y se utilizó ampliamente en radares y otros equipos electrónicos militares. El pentodo contribuyó a la superioridad electrónica de los Aliados.

La computadora Colossus y la Manchester Baby utilizaron un gran número de tubos pentodo EF36. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} Posteriormente, el tubo 7AK7 se desarrolló expresamente para su uso en equipos informáticos. ^{[ 20 ]}

Tras la Segunda Guerra Mundial, los pentodos se utilizaron ampliamente en receptores de televisión, especialmente el sucesor del EF50, el EF80. Los transistores sustituyeron a las válvulas de vacío durante la década de 1960. Sin embargo, siguen utilizándose en ciertas aplicaciones, como transmisores de radio de alta potencia y (debido a su característico sonido de válvulas ) en equipos de audio profesionales y de alta gama , preamplificadores de micrófono y amplificadores de guitarra eléctrica . Las grandes reservas en los países de la antigua Unión Soviética han garantizado un suministro constante de estos dispositivos, algunos diseñados para otros fines pero adaptados al audio, como la válvula transmisora ​​GU-50 .

Un pentodo puede tener su rejilla de pantalla (rejilla 2) conectada al ánodo (placa), en cuyo caso se convierte en un triodo ordinario con características similares (menor resistencia del ánodo, menor mu, menor ruido, mayor voltaje de excitación requerido). En ese caso, se dice que el dispositivo está "conectado en serie con triodo" o "conectado en serie con triodo". Esta opción se ofrece a veces en circuitos de amplificadores de pentodo para audiófilos , para proporcionar las cualidades sonoras deseadas 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 y prevenir la oscilación local. La conexión en serie con triodo es una opción útil para los audiófilos que desean evitar el costo de los triodos de potencia "auténticos".

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