Ultralineal

Los circuitos electrónicos ultralineales son aquellos que se utilizan para acoplar un tubo de vacío tetrodo o pentodo (también llamado "electronválvula") a una carga (por ejemplo, a un altavoz ).

El modo ultralineal es un caso especial de carga distribuida; una técnica de circuito patentada por Alan Blumlein en 1937 (Patente n.° 496,883), aunque el nombre «carga distribuida» probablemente se deba a Mullard . ^{[ 1 ]} En 1938 solicitó la patente estadounidense 2218902. Las ventajas particulares del funcionamiento ultralineal, y el nombre en sí, fueron publicadas por David Hafler y Herbert Keroes a principios de la década de 1950 a través de artículos en la revista «Audio Engineering» de Estados Unidos. ^{[ 2 ]} El caso especial del funcionamiento ultralineal a veces se confunde con el principio más general de carga distribuida.

Un tubo de vacío pentodo o tetrodo (válvula) configurado como un amplificador de cátodo común (donde la señal de salida aparece en la placa) puede funcionar de la siguiente manera:

• un pentodo o tetrodo, en el que la rejilla de pantalla está conectada a un voltaje CC estable de modo que no hay variaciones de señal en la rejilla de pantalla (es decir, la rejilla de pantalla tiene impreso el 0% de la señal de salida de la placa), o
• un triodo , en el que la rejilla de pantalla está conectada a la placa (es decir, la rejilla de pantalla recibe el 100% de la tensión de la señal de salida de la placa), o
• Una combinación de triodo y pentodo, en la que la rejilla de pantalla recibe un porcentaje (entre 0 % y 100 %) de la señal de salida de la placa. Este es el fundamento del circuito de carga distribuida, que generalmente se logra incorporando una toma adecuada en el devanado primario del transformador de salida al que está conectada la válvula.

La impresión de cualquier porción de la señal de salida sobre la rejilla de la pantalla puede considerarse una forma de retroalimentación, que altera el comportamiento del flujo de electrones que pasa del cátodo al ánodo .

Mediante una elección juiciosa del porcentaje de derivación de la rejilla de pantalla, se pueden obtener los beneficios tanto de los tubos de vacío de triodo como de pentodo. En un rango muy estrecho de porcentaje de derivación, se observa que la distorsión se reduce a un valor inusualmente bajo —a veces menor que para el funcionamiento de triodo o pentodo ^{[ 2 ]} — mientras que la eficiencia de potencia se reduce solo ligeramente en comparación con el funcionamiento de pentodo completo. El porcentaje de derivación óptimo para lograr un funcionamiento ultralineal depende principalmente del tipo de válvula utilizada; un porcentaje comúnmente visto es el 43 % (del número de espiras primarias del transformador en el circuito de placa), que se aplica a la KT88 , aunque muchos otros tipos de válvulas tienen valores óptimos cercanos a este. Se recomendó un valor del 20 % para las 6V6GT, aunque es posible que esto sea una relación de impedancia, en cuyo caso es lo mismo que una relación de espiras del 43 %, porque la relación de impedancia es el cuadrado de la relación de espiras. Los circuitos de Mullard, como el 5-20, especificaban una carga distribuida del 20% o del 43%, mientras que los amplificadores LEAK posteriores a 1954 utilizaban indistintamente el 25% o el 49%, aunque, de nuevo, no está claro si se trata de relaciones de espiras o de relaciones de impedancia.

Las características del circuito que hacen que la carga distribuida sea adecuada para amplificadores de potencia de audio, en comparación con un amplificador basado en triodo, tetrodo de haz o pentodo, son:

• La impedancia de salida se reduce a aproximadamente la mitad de la que se consigue con un triodo.
• La distorsión se reduce hasta aproximarse a la que se consigue con un tubo triodo, pero puede ser incluso menor en el caso de un funcionamiento ultralineal.
• La potencia de salida es superior a la de un triodo, aproximándose a la que proporciona un pentodo.
• La potencia de salida es más constante, ya que la carga distribuida es una combinación de un amplificador de transconductancia y un amplificador de voltaje.

El circuito de carga distribuida puede aplicarse tanto a circuitos amplificadores push-pull como a circuitos amplificadores de terminación simple.

Cabe señalar que el término «ultralineal» se reservó expresamente solo para la condición de punto de toma óptimo. Como escribieron Hafler y Keroes: « Nuestras reivindicaciones de patente cubren el uso de cualquier toma primaria en esta configuración de circuito. Sin embargo, hemos restringido el uso del término “ultralineal” a las condiciones en las que las curvas características dinámicas de la placa son más lineales ». ^{[ 3 ]}

El amplificador "QUAD II" de QUAD utiliza un circuito en el que se aplica una parte de la señal de salida al cátodo, un circuito que Peter Walker de QUAD denominó "carga distribuida". En Estados Unidos, McIntosh Laboratories empleó esta técnica ampliamente en sus amplificadores de potencia de válvulas. Audio Research Corp también ha utilizado un circuito similar.