La griglia schermo e il pentodo

Trova il componente colpevole, che in realtà non è affatto un componente.

1. Con una valvola triodo fuori circuito e fredda, misura la capacità tra anodo e griglia con un LCR meter.
2. Registrala: sarà di pochi picofarad.
3. Ora calcola quanto questa capacità appare in ingresso, moltiplicata per il guadagno dello stadio più uno.

Alcuni picofarad di capacità anodo-griglia si comportano come decine o centinaia di picofarad ai capi dell'ingresso, perché l'anodo oscilla in direzione opposta rispetto alla griglia e di un'ampiezza molto maggiore. Questa moltiplicazione è l'effetto Miller, e significa che la capacità di ingresso di un amplificatore dipende dal proprio guadagno.

Ne derivano immediatamente due conseguenze, entrambe gravi. L'enorme capacità di ingresso effettiva scorda e smorza il circuito accordato che alimenta lo stadio. E poiché il percorso di retroazione esiste, con lo sfasamento giusto lo stadio oscillerà da solo.

Installare una tetrodo e ripetere ogni misura.

1. Costruire lo stesso stadio amplificatore usando un tetrodo, con la griglia schermo collegata a un'alimentazione positiva stabile e disaccoppiata a terra da un buon condensatore.
2. Misurare di nuovo la capacità anodo-griglia di controllo.
3. Misurare il guadagno dello stadio.
4. Provare a farlo oscillare aumentando l'impedenza di carico.

La capacità anodo-griglia scende di un fattore di centinaia, il guadagno sale di un fattore di decine, e lo stadio è molto più difficile da far oscillare. La griglia schermo svolge due funzioni contemporaneamente: elettrostaticamente è uno schermo a terra tra i due elettrodi, ed elettricamente accelera gli elettroni oltre la griglia di controllo, così che la tensione di anodo quasi non influisce affatto sulla corrente.

Il condensatore di bypass non è facoltativo. La griglia schermo deve trovarsi a potenziale di terra per i segnali, anche se è a un'alta tensione continua. Se non viene disaccoppiato, la griglia schermo oscilla con il segnale, la schermatura svanisce e ci si ritrova con un triodo costoso.

Il tetrodo ha introdotto un nuovo guasto, e la sua forma sulla curva ti dice esattamente di cosa si tratta.

1. Traccia la corrente di anodo in funzione della tensione di anodo a una tensione di griglia di controllo fissa, facendo variare l'anodo da zero verso l'alto.
2. Presta molta attenzione alla regione in cui la tensione di anodo è inferiore alla tensione di schermo.
3. Segna qualsiasi regione in cui la corrente FALLS mentre la tensione RISES.

C'è un avvallamento — una regione di resistenza negativa — in cui aumentare la tensione di anodo diminuisce la corrente di anodo. La causa è l'emissione secondaria: gli elettroni arrivano all'anodo abbastanza velocemente da strappare altri elettroni dalla sua superficie, e mentre l'anodo si trova a un potenziale inferiore rispetto allo schermo, questi elettroni strappati vengono raccolti dallo SCREEN invece di tornare indietro. La corrente che avrebbe dovuto andare all'anodo finisce allo schermo, quindi la corrente di anodo diminuisce.

Una regione a resistenza negativa non è semplicemente disordinata. Può sostenere da sola un'oscillazione — l'oscillatore dynatron è stato costruito deliberatamente su questo effetto — e distorce gravemente un amplificatore il cui segnale oscilla in quella regione.

Risolvi il problema dell'emissione secondaria con una terza griglia, e capisci perché è a terra.

1. Costruisci lo stesso stadio con un pentodo, con la sua griglia soppressore collegata al catodo.
2. Ripeti la prova della corrente di anodo in funzione della tensione di anodo.
3. Confronta la curva con quella del tetrodo.

La gobba è scomparsa; la curva sale e poi si appiattisce in un lungo plateau orizzontale. Il soppressore si trova tra schermo e anodo al potenziale del catodo — negativo rispetto a entrambi — quindi respinge gli elettroni secondari lenti strappati dall'anodo e li riporta sull'anodo, mentre gli elettroni primari veloci provenienti dal catodo attraversano direttamente.

Vale la pena soffermarsi sul plateau piatto: la corrente di anodo è ora quasi indipendente dalla tensione di anodo. Si tratta di una sorgente di corrente quasi costante controllata dalla griglia, che è esattamente ciò che serve a un amplificatore — un enorme guadagno di tensione e uno stadio il cui comportamento dipende a malapena dal carico.

Fai lavorare il pentodo nel compito che il triodo non riusciva a sostenere.

1. Costruisci uno stadio amplificatore RF sintonizzato usando il pentodo, con un circuito sintonizzato ad alto Q come carico di placca.
2. Misura il guadagno e verifica il Q del circuito sintonizzato con lo stadio in funzione.
3. Aumenta progressivamente l'impedenza di carico e osserva quanto puoi spingere il guadagno prima che compaia l'instabilità.
4. Ripeti l'intero test con un triodo in un circuito equivalente.

Il pentodo offre un guadagno molto maggiore prima di oscillare e carica il circuito sintonizzato molto meno, quindi la selettività si mantiene. Questa combinazione è ciò che ha reso pratici gli stadi FI a più stadi e, di conseguenza, ciò che ha reso il supereterodina realizzabile come prodotto di massa anziché come curiosità da laboratorio.