Válvula Triodo / Tubo de Vácuo: Operação, Teoria, Fórmulas
A válvula triodo ou tubo de vácuo triodo pode ser usado em uma variedade de projetos de circuitos eletrônicos diferentes como um amplificador, retificador ou para fornecer uma variedade de outras funções.
________________________________________
Tubo de Vácuo / Válvulas Termiônicas Inclui:
Noções Básicas | Como funciona um tubo | Eletrodos de tubo de vácuo | Válvula de diodo / tubo | Triodo | Tetrodo | Tetrodo de Feixe | Pentodo | Equivalentes | Conexões de pinos | Sistemas de numeração | Soquetes / bases de válvulas | Tubo de onda viajante
_______________________________
A tecnologia da válvula termiônica ou tubo de vácuo surgiu quando se descobriu que a válvula triodo poderia ser usada para amplificar sinais eletrônicos.
Como o nome indica, a válvula triodo ou tubo de vácuo triodo usa três eletrodos, o cátodo e o ânodo como no diodo e um terceiro eletrodo chamado grade colocado entre o ânodo e o cátodo.
A adição do terceiro eletrodo no tubo de vácuo do triodo abre sua operação, tornando-o um dispositivo consideravelmente mais funcional.
Noções básicas de válvula triodo
A válvula triodo ou tubo de vácuo triodo leva o conceito básico do diodo e o move em um estágio significativo adiante. Um terceiro eletrodo chamado grade ou, mais corretamente, grade de controle é colocado entre o cátodo e o ânodo do diodo básico e, aplicando um potencial à grade, é possível repelir ou atrair os elétrons emitidos do cátodo e, assim, afetam o fluxo entre o cátodo e o ânodo do tubo de vácuo triodo.
Quando não há tensão na grade da válvula triodo ou tubo de vácuo triodo, a corrente entre o cátodo e o ânodo estará no máximo. Colocar uma tensão negativa na grade terá o efeito de repelir alguns elétrons de volta ao cátodo e, assim, reduzir o número de elétrons que viajam para o ânodo.
Variar o viés negativo na grade modulará a corrente que flui em direção ao ânodo.
Quando uma válvula triodo é usada em um circuito, um resistor é colocado no circuito anódico. A corrente de áudio modulada entre o ânodo e o cátodo aparecerá neste resistor como uma grande réplica de sinal amplificado, mas 180° fora de fase com a entrada.
Grade de controle de triodo
A grade de controle normalmente consiste em um fio helicoidal que é colocado entre o cátodo e o ânodo. Em alguns casos, uma malha pode ser usada. A construção real e a ‘densidade’ da grade de controle dependem do desempenho e das características exigidas do tubo de vácuo triodo.
A grade de controle na válvula triodo ou tubo triodo serve como uma blindagem eletrostática imperfeita permitindo que parte, mas não todo o fluxo eletrostático do ânodo vaze para o cátodo.
A válvula/tubo triodo irá operar normalmente em condições limitadas de carga de espaço. Nessas circunstâncias, o número de elétrons que atingem o ânodo, ou seja, a corrente do ânodo, é quase exclusivamente determinado pelo campo eletrostático no espaço da grade do cátodo.
Uma vez que os elétrons passam pela grade, eles viajam tão rapidamente em direção ao ânodo que qualquer efeito de carga espacial na região do ânodo da grade pode ser virtualmente desprezado.
Desta forma, a tensão negativa na grade atua como uma tensão de controle que controla a quantidade de corrente que flui no circuito do ânodo.
Válvula triodo típica / circuito de tubo
O circuito de uma válvula ou amplificador valvulado muito simples usando um triodo é mostrado abaixo.
Neste circuito, o resistor R3 serve para manter a rede no potencial de terra. Valores típicos para isso podem ser em torno de 100kΩ. O resistor R2 no cátodo desenvolverá uma tensão através dele como resultado da corrente que flui no circuito cátodo – ânodo. Como a grade está no potencial de terra, a tensão em R2 será a quantidade pela qual a grade é negativa em relação ao cátodo.
O resistor no circuito anódico, R1, desenvolve uma tensão variável através dele conforme a corrente através da válvula triodo varia.
O capacitor C1 fornece acoplamento na entrada e o capacitor C2 fornece acoplamento para o sinal AC na saída, bloqueando o DC que provavelmente está alto.
O capacitor C3 atua como um capacitor de desvio CA através do resistor catódico R2. Isso aumenta o ganho CA do circuito, mantendo as condições de polarização CC necessárias.
Aspectos do projeto da válvula triodo
Ao projetar, reparar ou fazer manutenção em circuitos de válvula triodo/tubo de vácuo triodo, é muito útil ter uma compreensão da teoria e o que significam as diferentes especificações de desempenho.
As relações de tensão e corrente no triodo, tanto para o ânodo quanto para a grade, são importantes, juntamente com valores como o fator de amplificação do triodo, o ânodo ou a resistência da placa e a transcondutância.
Tudo isso fornece uma compreensão do desempenho de uma válvula triodo específica ou tubo de vácuo triodo.
Relações de tensão e corrente do triodo
Uma das relações importantes em uma válvula triodo é a ligação entre a tensão e a corrente no dispositivo.
O número de elétrons que atingem o ânodo de uma válvula triodo ou tubo de vácuo sob condições limitadas de carga espacial é governado principalmente pelo campo eletrostático na região da grade do cátodo.
Depois que os elétrons passam pela grade, eles viajam em direção ao ânodo muito rapidamente e os efeitos da carga espacial podem normalmente ser ignorados, especialmente para uma primeira aproximação que normalmente é boa o suficiente para a maioria dos cálculos.
A área crítica da válvula triodo está dentro do espaço da grade do cátodo. É aqui que a teoria precisa ser examinada para determinar sua operação.
Na área cátodo-grade, o campo eletrostático é determinado tanto pela grade quanto pelo ânodo ou placa.
A teoria da blindagem eletrostática mostra que o campo eletrostático na vizinhança do cátodo de um triodo é proporcional a (E c + E b /µ), onde E c e E b são as tensões da grade e do ânodo, respectivamente. As tensões são medidas em relação ao cátodo. µ é o fator de amplificação da válvula.
Fator de amplificação de triodo µ
O valor µ é a constante conhecida como fator de amplificação da válvula ou tubo de vácuo – aplica-se a triodos e não é realmente aplicável a tetrodos ou pentodos. É independente das tensões na grade e no ânodo e é determinado pelas geometrias dos elementos dentro da válvula. Normalmente, a grade é colocada perto do cátodo, o que lhe dará um alto fator de amplificação. Para a maioria dos triodos, o fator de amplificação fica na região de 10 a 100.
O fator de amplificação µ de uma válvula de triodo/tubo de vácuo é uma medida da eficácia relativa da grade e das tensões do ânodo na produção de campos eletrostáticos na superfície do cátodo.
Em termos mais práticos, o fator de amplificação µ de um triodo pode ser considerado o ganho teórico máximo que pode ser obtido. O fator de amplificação é baseado na variação da tensão do ânodo para a tensão da rede, mas é medido com a corrente do ânodo mantida constante.
Onde:
µ = fator de amplificação
ΔVa = mudança na tensão do ânodo
ΔVg = mudança na tensão da rede
Curvas características do triodo
O desempenho e as características das válvulas triodo ou tubos de vácuo são frequentemente representados por uma série de gráficos detalhando seu desempenho.
As curvas ou gráficos característicos são normalmente plotados para a relação da tensão da rede e a corrente anódica ou da placa, e para a relação da tensão anódica ou da placa e a corrente correspondente.
As várias curvas da tensão da rede contra a corrente do ânodo têm todas aproximadamente a mesma forma, diferindo principalmente no deslocamento umas das outras. Isso resulta do fato de que a corrente anódica é determinada pela equação (E c + E b /µ).
Da mesma forma que as curvas para tensão de rede e corrente anódica são semelhantes, também são semelhantes as de tensão e corrente anódica, embora possa ser visto que as curvas para tensão de rede positiva são bastante diferentes.
Resistência do ânodo
A resistência do ânodo ou resistência da placa é descrita mais exatamente como o ânodo dinâmico ou resistência da placa. Representa a resistência que o circuito do ânodo oferece a uma pequena mudança na tensão.
Portanto, quando um pequeno incremento na tensão do ânodo ΔE b produz uma pequena mudança na corrente do ânodo ΔI b , a resistência do ânodo pode ser calculada da seguinte forma:
Onde:
rp = resistência dinâmica do ânodo
Triodo condutância mútua ou transcondutância
A transcondutância ou condutância mútua g m de um triodo é definida como a taxa de variação da corrente anódica em relação à tensão da rede.
É possível expressar isso como uma equação simples:
Onde:
µ = condutância mútua / transcondutância
rp; = resistência do ânodo
A transcondutância ou condutância mútua é uma forma de condutância, ou seja, o inverso de Ohms. Como resultado, as unidades em que foram citados eram mhos (Ohm escrito ao contrário). Hoje em dia a unidade de condutância é o Siemens (S), mas para válvulas/tubos ainda se usa a unidade mho.
Para válvulas, os números eram normalmente citados em µmhos, portanto, esteja ciente, pois isso tornaria os números de ganho enormes se o µ fosse perdido.
Em cálculos muito posteriores associados a válvulas, os valores de ganho começaram a ser dados em termos de mA/V, onde a tensão (V) era aplicada à rede e a corrente (mA) era a variação da corrente da placa para uma variação de 1V de corrente de rede.
____________________________
Retorne ao menu Componentes Eletrônicos
A Raisa distribui equipamentos para soldagem e para teste e medição há mais de 30 anos! Considere explorar algumas das nossa principais categorias através do menu abaixo:
0 Comentários