УРЛАГ
ГОО САЙХАН БА ЭРҮҮЛ МЭНД
ГАРААР ХИЙСЭН
СОЁЛ БА ТҮҮХ
ҮЗВЭР НААДАМ
БАЙГАЛЬ ОРЧИН
ХООЛ БА УНДАА
УРВУУ ИНЖЕНЕРЧЛЭЛ
ШИНЖЛЭХ УХААН
СПОРТ
ТЕХНОЛОГИ
ӨМСДӨГ ХЭРЭГСЭЛ
The Screen Grid and the Pentode
Ed

Зохиогч

Ed

27. Наймдугаар сар 2026FI
48
0
0
0
0

The Screen Grid and the Pentode

The triode amplifies, but it has a defect that gets worse the higher the frequency: a small capacitance exists between its anode and its grid, simply because they are two conductors close together. That capacitance couples the output back to the input, and since the output is large and inverted, the feedback is substantial. At audio it is a nuisance; at radio frequencies it turns every triode amplifier into an accidental oscillator, which is why early sets needed neutralising circuits that had to be trimmed by hand. The screen grid solves it geometrically rather than electrically: insert a second grid between control grid and anode, hold it at a steady voltage, and it acts as an electrostatic shield. The anode can no longer see the control grid. Gain rises enormously and the circuit stops trying to oscillate — and then a new problem appears that requires a third grid to fix.
Дээд шат
5 hours

Зааварчилгаа

1

Measure the capacitance that causes the trouble

Find the offending component, which is not a component at all.

  1. With a triode valve out of circuit and cold, measure the capacitance between anode and grid with an LCR meter.
  2. Record it — it will be a few picofarads.
  3. Now compute what that capacitance appears as at the input, multiplied by the stage gain plus one.

A few picofarads of anode-grid capacitance behaves like tens or hundreds of picofarads across the input, because the anode swings in the opposite direction to the grid and by a much larger amount. This multiplication is the Miller effect, and it means the input capacitance of an amplifier depends on its own gain.

Two consequences follow immediately, and both were serious. The huge effective input capacitance detunes and damps the tuned circuit feeding the stage. And because the feedback path exists at all, with the right phase shift the stage will oscillate on its own.

Neutralisation was the pre-1926 workaround: deliberately feed back an equal and opposite signal through a small adjustable capacitor to cancel the unwanted path. It works, and it must be re-trimmed for every valve, every frequency and every replacement. That fragility is what made the screen grid worth inventing.

Энэ алхмын материал:

Триод электрон хоолойТриод электрон хоолой1 багц
Электрон хоолойн залгуурЭлектрон хоолойн залгуур1 багц
Конденсаторын багцКонденсаторын багц1 багц

Шаардлагатай багаж:

Ширээний LCR хэмжигчШирээний LCR хэмжигч
Лабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметрЛабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметр
Дижитал штангенциркуль 6 инчДижитал штангенциркуль 6 инч
Тунгалаг хамгаалалтын нүдний шилТунгалаг хамгаалалтын нүдний шил
2

Add a screen grid and shield the anode from the grid

Fit a tetrode and repeat every measurement.

  1. Build the same amplifier stage using a tetrode, with the screen grid connected to a steady positive supply and bypassed to earth by a good capacitor.
  2. Measure anode-to-control-grid capacitance again.
  3. Measure the stage gain.
  4. Try to make it oscillate by increasing the load impedance.

Anode-grid capacitance falls by a factor of hundreds, gain rises by a factor of tens, and the stage is far harder to provoke into oscillating. The screen is doing two jobs at once: electrostatically it is an earthed shield between the two electrodes, and electrically it accelerates electrons past the control grid so the anode voltage barely influences the current at all.

The bypass capacitor is not optional. The screen must be at earth potential for signals even while sitting at a high DC voltage. Leave it unbypassed and the screen swings with the signal, the shielding evaporates, and you have an expensive triode.

This is a genuinely elegant kind of fix — the problem was geometric, so the solution is a piece of geometry rather than a compensating circuit. Compare it with neutralisation, which cancels a fault rather than removing it, and note which one survived.

Энэ алхмын материал:

Тетрод электрон хоолойТетрод электрон хоолой1 багц
Электрон хоолойн залгуурЭлектрон хоолойн залгуур1 багц
Конденсаторын багцКонденсаторын багц1 багц
Эсэргүүцлийн иж бүрдэлЭсэргүүцлийн иж бүрдэл1 багц
Нүхтэй самбар / загварын самбарНүхтэй самбар / загварын самбар1 ширхэг
63/37 давирхайн цөмтэй гагнуурын утас63/37 давирхайн цөмтэй гагнуурын утас1 reel

Шаардлагатай багаж:

Ширээний LCR хэмжигчШирээний LCR хэмжигч
ОсциллографОсциллограф
Дохио үүсгүүрДохио үүсгүүр
Лабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметрЛабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметр
Тохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэрТохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэр
Гагнуурын станцГагнуурын станц
Тунгалаг хамгаалалтын нүдний шилТунгалаг хамгаалалтын нүдний шил
3

Find the kink, where the tetrode misbehaves

The tetrode introduced a new fault, and its shape on the curve tells you exactly what it is.

  1. Plot anode current against anode voltage at a fixed control-grid voltage, sweeping the anode from zero upward.
  2. Pay close attention to the region where anode voltage is below the screen voltage.
  3. Mark any region where current FALLS as voltage RISES.

There is a dip — a region of negative resistance — where increasing the anode voltage decreases the anode current. The cause is secondary emission: electrons arrive at the anode fast enough to knock further electrons out of its surface, and while the anode is at a lower potential than the screen, those knocked-out electrons are collected by the SCREEN instead of returning. Current that should have gone to the anode goes to the screen, so anode current falls.

A negative-resistance region is not merely untidy. It can sustain oscillation on its own — the dynatron oscillator was built deliberately on this effect — and it badly distorts an amplifier whose signal swings into that region.

So the tetrode traded one instability for another. Worth noting as a pattern: a fix that introduces a new mechanism usually introduces a new failure mode with it, and the second one is often discovered later and in service.

Энэ алхмын материал:

Эсэргүүцлийн иж бүрдэлЭсэргүүцлийн иж бүрдэл1 багц
Нүдэлсэн цаасНүдэлсэн цаас1 pad

Шаардлагатай багаж:

ОсциллографОсциллограф
Лабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметрЛабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметр
Тохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэрТохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэр
Дохио үүсгүүрДохио үүсгүүр
Тунгалаг хамгаалалтын нүдний шилТунгалаг хамгаалалтын нүдний шил
4

Add a suppressor grid and get the pentode

Fix the secondary-emission problem with a third grid, and understand why it is at earth.

  1. Build the same stage with a pentode, its suppressor grid connected to the cathode.
  2. Repeat the anode current against anode voltage sweep.
  3. Compare the curve with the tetrode’s.

The kink is gone; the curve rises and then flattens into a long horizontal plateau. The suppressor sits between screen and anode at cathode potential — negative relative to both — so it repels the slow secondary electrons knocked out of the anode and returns them to the anode, while the fast primary electrons from the cathode sail straight through.

The flat plateau is worth dwelling on: anode current is now almost independent of anode voltage. That is very nearly a constant-current source controlled by the grid, which is exactly what an amplifier wants — enormous voltage gain, and a stage whose behaviour barely depends on its load.

Reverse-engineering note: the beam tetrode reaches the same result differently, using beam-forming plates to create a dense space charge between screen and anode that repels secondaries without a third grid. Two mechanisms, one goal — and both are still in production for audio amplifiers, where their different distortion characters are argued over to this day.

Энэ алхмын материал:

Пентод лаазПентод лааз1 багц
Электрон хоолойн залгуурЭлектрон хоолойн залгуур1 багц
Эсэргүүцлийн иж бүрдэлЭсэргүүцлийн иж бүрдэл1 багц
Конденсаторын багцКонденсаторын багц1 багц
Нүдэлсэн цаасНүдэлсэн цаас1 pad

Шаардлагатай багаж:

ОсциллографОсциллограф
Лабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметрЛабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметр
Тохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэрТохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэр
Дохио үүсгүүрДохио үүсгүүр
Гагнуурын станцГагнуурын станц
Тунгалаг хамгаалалтын нүдний шилТунгалаг хамгаалалтын нүдний шил
5

Build a stable RF amplifier and prove the point

Put the pentode to work in the job the triode could not hold.

  1. Build a tuned RF amplifier stage using the pentode, with a high-Q tuned circuit as its anode load.
  2. Measure gain and check the tuned circuit’s Q with the stage running.
  3. Increase the load impedance progressively and see how far you can push gain before instability appears.
  4. Repeat the whole test with a triode in an equivalent circuit.

The pentode gives far more gain before oscillating, and it loads the tuned circuit far less, so selectivity survives. That combination is what made multi-stage IF strips practical — and therefore what made the superheterodyne buildable as a mass-market product rather than a laboratory curiosity.

Layout matters more than the schematic here. At radio frequencies a centimetre of wire is an inductor and two parallel wires are a capacitor, so a screen-grid valve carefully shielded internally can still oscillate if input and output wiring run side by side on the board. The metal cans, chassis partitions and short direct leads in old radios are not tidiness — they are the parts of the circuit that do not appear on the diagram.

Энэ алхмын материал:

Пааландсан зэс утасПааландсан зэс утас10 m
Конденсаторын багцКонденсаторын багц1 багц
Эсэргүүцлийн иж бүрдэлЭсэргүүцлийн иж бүрдэл1 багц
Хөнгөн цагаан хуудасХөнгөн цагаан хуудас1 хуудас

Шаардлагатай багаж:

ОсциллографОсциллограф
Дохио үүсгүүрДохио үүсгүүр
Спектр анализатор / FFT программСпектр анализатор / FFT программ
Ширээний LCR хэмжигчШирээний LCR хэмжигч
Лабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметрЛабораторийн зэрэглэлийн дижитал мультиметр
Тохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэрТохируулгатай ширээний тэжээлийн эх үүсвэр
Гагнуурын станцГагнуурын станц
Гилбэрийн иж бүрдэлГилбэрийн иж бүрдэл
Тунгалаг хамгаалалтын нүдний шилТунгалаг хамгаалалтын нүдний шил

Материал

11

Шаардлагатай багаж

10

Холбоотой загварууд

Эдгээр загварууд мэдлэг хуваалцдаг — арга техник, материал эсвэл зарчим

CC0 Нийтийн домэйн

Энэ загвар CC0 дор гаргагдсан. Та зөвшөөрөл авахгүйгээр хуулах, өөрчлөх, түгээх, ашиглах боломжтой.

Загвараар дамжуулан бүтээгдэхүүн худалдаж авч Бүтээгчийг дэмжээрэй Бүтээгчийн шимтгэл Борлуулагчаар тогтоосон, эсвэл энэ загварын шинэ хувилбар үүсгэж орлогоо хуваахын тулд өөрийн загварт холбоос болгон оруулна уу.

Хэлэлцүүлэг

(0)

Нэвтрэх хэлэлцүүлэгт нэгдэхийн тулд

Сэтгэгдлүүдийг ачаалж байна...