Articulo de referencia

Transmisores de válvulas

Tubo transmisor Eimac 2C39A Un transmisor de válvula generalmente se refiere a un dispositivo fabricado que se utiliza en la automatización industrial para convertir señales rel...

Tubo transmisor Eimac 2C39A

Un transmisor de válvula generalmente se refiere a un dispositivo fabricado que se utiliza en la automatización industrial para convertir señales relacionadas con el funcionamiento de una válvula (como posición, presión o nivel) en una señal de salida estandarizada para fines de monitoreo o control. También puede referirse a un amplificador transmisor construido con válvulas o tubos de vacío, específicamente en telegrafía y radiocomunicaciones . [ 1 ]

La mayoría de los amplificadores transmisores de alta potencia son de construcción a válvulas debido a la alta potencia requerida. [ 2 ]

Circuitos de ánodo

Dado que las válvulas están diseñadas para funcionar con cargas resistivas mucho mayores que los dispositivos de estado sólido , el circuito de ánodo más común es un circuito LC sintonizado donde los ánodos están conectados en un nodo de voltaje . Este circuito se conoce a menudo como circuito tanque de ánodo .

Circuitos de rejilla

Red activa (o sintonizada)

Diseño sencillo basado en tetrodos que utiliza una entrada de rejilla sintonizada

Un ejemplo de esto, utilizado en VHF/ UHF, podría ser el 4CX250B; un ejemplo de tetrodo doble sería el QQV06/40A. El tetrodo tiene una rejilla de pantalla ubicada entre el ánodo y la primera rejilla. Esta está conectada a tierra a la frecuencia de operación, pero mantiene un potencial de CC, normalmente entre el 10 y el 50 % de la tensión de placa. La rejilla de pantalla sirve para aumentar la ganancia de la etapa y, al mismo tiempo, proporciona blindaje, lo que incrementa la estabilidad del circuito al reducir la capacitancia efectiva entre la primera rejilla y el ánodo.

En circuitos de muy alta ganancia, el efecto de apantallamiento de la pantalla puede no ser suficiente para evitar el acoplamiento completo de la placa a la rejilla. Incluso una pequeña cantidad de retroalimentación puede causar dificultades de sintonización e incluso autooscilación. El acoplamiento de energía de la salida a la entrada también puede ocurrir debido a un diseño deficiente del circuito. Por lo tanto, a menudo es necesario agregar un circuito de neutralización, que realimenta parte de la señal de salida a la entrada con la amplitud adecuada y fase opuesta para cancelar los efectos indeseables mencionados anteriormente.

Al igual que en los tres diseños básicos que se muestran aquí, el ánodo de la válvula está conectado a un circuito LC para sintonizar el circuito de placa a la resonancia . La alimentación puede acoplarse a la antena mediante un enlace inductivo adicional, como se muestra. Más comúnmente, los circuitos modernos utilizan una red Pi para hacer resonar el circuito de placa y adaptarlo a la antena, reduciendo además los armónicos.

Cómo funciona

Para un voltaje de ánodo fijo, la corriente de ánodo de un triodo se puede describir mediante la siguiente ecuación.

Ianorteodmi=K1(migramoridnorte1)+K2(migramorid2norte2)+K3(migramorid3norte3) {\displaystyle I_{\mathsf {anode}}=K_{1}\cdot \left(E_{\mathsf {grid}}-N_{1}\right)+K_{2}\cdot \left(E_{\mathsf {grid}}^{2}-N_{2}\right)+K_{3}\cdot \left(E_{\mathsf {grid}}^{3}-N_{3}\right)\ \ldots }

Para un tetrodo, la ecuación será:

Ianorteodmi= K1 gramorid1(migramorid1norte1 gramorid1)+K2 gramorid1(migramorid12norte2 gramorid1)+K3 gramorid1(migramorid13norte3 gramorid1) + K1 gramorid2(migramorid2norte1 gramorid2)+K2 gramorid2(migramorid22norte2 gramorid2)+K3 gramorid1(migramorid23norte3 gramorid2) {\displaystyle {\begin{aligned}I_{\mathsf {ánodo}}=&~K_{1\ {\mathsf {rejilla}}1}\cdot \left(E_{{\mathsf {rejilla}}1}-N_{1\ {\mathsf {rejilla}}1}\right)+K_{2\ {\mathsf {rejilla}}1}\cdot \left(E_{{\mathsf {rejilla}}1}^{2}-N_{2\ {\mathsf {rejilla}}1}\right)+K_{3\ {\mathsf {rejilla}}1}\cdot \left(E_{{\mathsf {rejilla}}1}^{3}-N_{3\ {\mathsf {rejilla}}1}\right)\ \ldots \\+&~K_{1\ {\mathsf {grid}}2}\cdot \left(E_{{\mathsf {grid}}2}-N_{1\ {\mathsf {grid}}2}\right)+K_{2\ {\mathsf {grid}}2}\cdot \left(E_{{\mathsf {grid}}2}^{2}-N_{2\ {\mathsf {grid}}2}\right)+K_{3\ {\mathsf {grid}}1}\cdot \left(E_{{\mathsf {grid}}2}^{3}-N_{3\ {\mathsf {grid}}2}\right)\ \ldots \end{aligned}}}

Tenga en cuenta que, debido a que la segunda rejilla está más alejada del cátodo , los valores de las constantes K para la segunda rejilla serán menores que los de la primera rejilla.

Dado que la segunda rejilla (rejilla de pantalla) en un tetrodo se mantiene a un potencial constante, la ecuación para el tetrodo se puede reducir a la del triodo siempre que la rejilla de pantalla se mantenga al mismo potencial.

En resumen, la corriente del ánodo se controla mediante el potencial eléctrico (voltaje) de la primera rejilla. Se aplica una polarización de CC a la válvula para asegurar que se utilice la parte de la ecuación de transferencia más adecuada para la aplicación requerida.

La señal de entrada puede perturbar (cambiar) el potencial de la rejilla, lo que a su vez modifica la corriente del ánodo . En una válvula, el ánodo también se conoce como placa , por lo que en muchos diseños la corriente del ánodo se denomina corriente de placa.

En los diseños de RF que se muestran en esta página, entre el ánodo y la fuente de alta tensión (conocida por convención como B+) se encuentra un circuito sintonizado . Este circuito sintonizado ha alcanzado la resonancia y, en un diseño de clase A, puede considerarse como una resistencia. Esto se debe a que una carga resistiva está acoplada al circuito sintonizado. En los amplificadores de audio , la carga resistiva ( altavoz ) se acopla al amplificador mediante un transformador. En resumen, la carga formada por el altavoz, alimentado a través del transformador, puede considerarse como una resistencia conectada entre el ánodo de las válvulas y B+.

Dado que la corriente que fluye a través de la conexión del ánodo está controlada por la red eléctrica, la corriente que fluye a través de la carga también está controlada por la red eléctrica.

Una de las desventajas de una rejilla sintonizada en comparación con otros diseños de RF es que requiere neutralización.

Red pasiva

Diseño sencillo basado en tetrodos que utiliza una entrada de rejilla pasiva

Un ejemplo de rejilla pasiva utilizada en frecuencias VHF/ UHF es el 4CX250B ; un ejemplo de tetrodo doble sería el QQV06/40A. El tetrodo cuenta con una rejilla de pantalla ubicada entre el ánodo y la primera rejilla. La función de la rejilla de pantalla es aumentar la estabilidad del circuito al reducir la capacitancia entre la primera rejilla y el ánodo. La combinación de los efectos de la rejilla de pantalla y la resistencia de amortiguación permite, a menudo, el uso de este diseño sin necesidad de neutralización.

Las señales ingresan al circuito a través de un condensador y se aplican directamente a la primera rejilla de la válvula. El valor de la resistencia de rejilla determina la ganancia de la etapa amplificadora. Cuanto mayor sea la resistencia, mayor será la ganancia, menor el efecto de amortiguación y mayor el riesgo de inestabilidad. Con este tipo de etapa, un buen diseño es menos crucial.

El diseño de rejilla pasiva es ideal para equipos de audio, ya que estos deben tener un ancho de banda mayor que los equipos de radiofrecuencia (RF). Un dispositivo de RF podría tener que operar en el rango de 144 a 146 MHz (1,4 % de una octava), mientras que un amplificador de audio podría tener que operar en el rango de 20 Hz a 20 kHz, un rango de tres órdenes de magnitud.   

Ventajas

  • Estable, normalmente no requiere neutralización.
  • Carga constante en el emocionante escenario

Desventajas

  • Baja ganancia, se requiere mayor potencia de entrada.
  • Menor ganancia que la rejilla sintonizada
  • Menor filtrado que una rejilla sintonizada (mayor ancho de banda), por lo tanto, la amplificación de señales espurias fuera de banda, como armónicos, de un excitador es mayor.

Red eléctrica puesta a tierra

Diseño sencillo basado en triodo con entrada de cátodo

Este diseño utiliza un triodo. La corriente de rejilla que consume este sistema es mayor que la requerida para los otros dos diseños básicos. Por este motivo, válvulas como la 4CX250B no son adecuadas para este circuito. Este diseño de circuito se ha utilizado a 1296  MHz con válvulas de triodo de disco sellado , como la 2C39A.

La rejilla se mantiene a potencial de tierra y la excitación se aplica al cátodo a través de un condensador. La alimentación del filamento debe aislarse cuidadosamente del cátodo, ya que, a diferencia de otros diseños, el cátodo no está conectado a tierra de RF. El cátodo puede estar al mismo potencial de CC que la rejilla si se utiliza una válvula como la 811A (triodo de polarización cero); de lo contrario, el cátodo debe ser positivo con respecto a la rejilla para proporcionar la polarización adecuada. Esto se puede lograr colocando un diodo Zener entre el cátodo y tierra, o conectando una fuente de alimentación adecuada al cátodo.

Ventajas

  • Estable, normalmente no se requiere neutralización
  • Parte de la energía de la etapa de excitación aparece en la salida (sin inversión de fase).

Desventajas

  • Ganancia muy baja, se requiere mucha más potencia de entrada.
  • El calentador debe estar aislado de tierra con bobinas de choque.

Referencias

  1. Wittje, Roland (18 de febrero de 2025). La era de la electroacústica: transformando la ciencia y el sonido . MIT Press. pág.  107. ISBN 978-0-262-55406-0. Consultado el 26 de agosto de 2025 .
  2. Beauchamp, KG (2001). Historia de la telegrafía . IET. pág. 319. ISBN  978-0-85296-792-8. Consultado el 26 de agosto de 2025 .