diodos de vacío

7/25/2019 Diodos de Vaco

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Diodos de vaco. Caldeo directo, caldeo indirecto

Vlvulas de vaco

Las vlvulas o tubos de vaco parten del principio de la emisin termoinica:

emisin de electrones por elevacin de temperatura.

Vlvulas de caldeo directo:

El filamento eleva su temperatura al ser recorrido por una corriente elctrica, al

elevarse su temperatura emite electrones (emisin termoinica).

Vlvulas de caldeo indirecto:

El filamento, al ser recorrido por una corriente elctrica, eleva su temperatura y

eleva la temperatura del ctodo. El ctodo emite electrones por emisin

termoinica.

Diodo de caldeo directo

Electrodos:

ilamento

!laca

Estructura bsica y smbolo:

uncionamiento:

El filamento eleva su temperatura al ser atravesado por una "fil, cuando se le

aplica una Vfil. #i a la placa le aplicamos una tensin positiva respecto al

filamento, los electrones liberados por el filamento (emisin termoinica) son

atrados por la placa, establecindose una corriente "p. #i a la placa le aplicamos

una tensin ne$ativa respecto al filamento, los electrones liberados por elfilamento no son atrados por la placa, en estas condiciones no %ay corriente de


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placa ("p&').

plicacin:

eniendo en cuenta su comportamiento (e*iste circulacin de corriente entre

filamento y placa cuando la placa es positiva respecto al filamento, no e*iste

circulacin de corriente entre filamento y placa cuando la placa es ne$ativa

respecto al filamento), el diodo puede ser utili+ado como elemento rectificador.

Rectificadores con diodos de caldeo directo

ectificador de media onda sin filtro - ectificador de onda completa (con doble

diodo) sin filtro

ectificador de media onda (filtro ) - ectificador de onda completa (filtro )

ectificador de media onda (filtro en pi) - ectificador de onda completa (filtro

en pi)


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Diodo de caldeo indirecto

Electrodos:

ilamento

todo

!laca


uncionamiento:

El filamento eleva su temperatura al ser atravesado por una "fil, cuando se le

aplica una Vfil.

El ctodo, cilindro /ue rodea al filamento, eleva su temperatura al ser caldeado

por el filamento.

#i a la placa le aplicamos una tensin positiva respecto al ctodo, los electrones

liberados por el ctodo (emisin termoinica) son atrados por la placa,

establecindose una corriente "p. #i a la placa le aplicamos una tensin ne$ativa

respecto al ctodo, los electrones liberados por el ctodo no son atrados por la

placa, en estas condiciones no %ay corriente de placa ("p&').

Rectificadores con diodos de caldeo indirecto

ectificador de media onda sin filtro - ectificador de onda completa (con doblediodo) sin filtro


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ectificador de media onda (filtro ) - ectificador de onda completa (filtro )

ectificador de media onda (filtro en pi) - ectificador de onda completa (filtro

en pi)

Medidas en rectificadores

ectificacin de media onda

ectificacin sin filtro

ectificacin con filtro mediante , en vaco


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ectificacin con filtro mediante , con ri+ado apreciable

Triodo

Triodo de caldeo directo

Electrodos:

ilamento

e0illa

!laca


uncionamiento:

El filamento eleva su temperatura al ser recorrido por una "fil, cuando se le aplica

una Vfil.

La re0illa, con una V ne$ativa respecto al filamento, controla el flu0o de

electrones /ue puede lle$ar desde el filamento (emisin termoinica) %asta la

placa.

La placa, con una V positiva respecto al filamento, reco$e a/uellos electrones

emitidos por el filamento /ue lo$ran atravesar la re0illa.


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La corriente de placa depende (para una determinada temperatura del filamento)

de la tensin re0illa1filamento y de la tensin placa1filamento.

Triodo de caldeo indirecto

Electrodos:ilamento

todo

e0illa

!laca


uncionamiento:

El filamento eleva su temperatura al ser recorrido por una "fil, cuando se le aplica

una Vfil.

El ctodo, cilindro /ue rodea al filamento, eleva su temperatura al ser caldeado

por el filamento.

La re0illa, con una V ne$ativa respecto al ctodo, controla el flu0o de electrones

/ue puede lle$ar desde el ctodo (emisin termoinica) %asta la placa.

La placa, con una V positiva respecto al ctodo, reco$e a/uellos electronesemitidos por el ctodo /ue lo$ran atravesar la re0illa.

La corriente de placa depende (para una determinada temperatura del ctodo) de

la tensin re0illa1ctodo y de la tensin placa1ctodo.

Curvas caractersticas

enemos dos con0untos de $rficas /ue representan los valores tomados por la

corriente de placa:

a) "p & f (Vp) con V$ como parmetrob) "p & f (V$) con Vp como parmetro

a) orma tpica de la familia de curvas "p&f(Vp) con V$ como parmetro:


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b) orma tpica de las curvas "p&f(V$) con Vp como parmetro:

Parmetros

esistencia interna (ri):

"ncremento de Vp - "ncremento "p, con V$ constante

E0emplo:


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actor de amplificacin (2):

"ncremento de Vp - "ncremento de V$, con "p constante

E0emplo:

ransconductancia ($m):

"ncremento de "p - "ncremento de V$, con Vp constante

E0emplo:

Etapa amplificadora bsica


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Recta de carga esttica

En ausencia de se3al de entrada podemos reducir el circuito a la

disposicin si$uiente:

Ecuacin de la recta de car$a esttica:

V4&p5"!6V!7685"!&V!76(p68)"!

epresentacin $rfica de la recta de car$a esttica sobre la familia de

curvas de placa del triodo:

!ara "!&', V4&V!7

!ara V!7&', "!&V4-(p68)

E0emplo para V4&9''V, p68&;,7&


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aracterstica de transferencia i!&f(v?7), obtenida por proyecciones

desde la recta de car$a:

@eterminacin $rfica del punto de traba0o A (V!7(A), "!(A)):

La interseccin de la recta de polari+acin de re0a con la curva de

transferencia nos da el valor de "!(A).

ecta de polari+acin de re0a:

V?7&V?1V7V?7&'1V7&1V7

V?7&&185"!

E0emplo para V4&9''V B p&;,7


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Recta de carga dinmica

La recta de car$a dinmica pasa por el punto A (punto de traba0o en

reposo, sin se3al de entrada).

!ara determinar la pendiente de la recta de car$a dinmica, comen+amos

por obtener el circuito e/uivalente para corriente alterna de la malla de

salida.

Es/uema de partida:

Calla de salida en corriente alterna:

#obre este circuito e/uivalente:

"ncremento v!7 & 1DL5"ncremento i!

siendo DL & p -- L

En nuestro e0emplo vamos a suponer /ue L & pB por tanto:

DL & p -- L & ;,


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"ncremento i! - "ncremento v!7 & 1= - DL

"ncremento i! - "ncremento v!7 & 1= - =,97

aracterstica de transferencia en corriente alterna (ct), obtenida a partir de

la recta de car$a dinmica (rd)

Cediante ct y rd podemos determinar $rficamente las variaciones /ue

sufren i! y vE cuando se aplica una determinada se3al de entrada ve


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!ara determinar la $anancia de tensin (?V):

?V & vspp - vepp &


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DL & p -- L & ;,< 8 -- ;,< 7 & =,9 7

rc & ri -- DL & 7 -- =,9 7 & >,= 7

vs & 1$m5v$85rc & 19 (m - V)5ve5>,= 7

?V & vs - ve & 19 (m - V)5>,= 7 & 1=9,9>

GEl si$no H1H indica la oposicin de fase e*istente entre vs y veI

ircuito e/uivalente para pe/ue3a se3al (con fuente de tensin)

ransformamos la fuente de corriente del caso anterior en una fuente de

tensin. Esto es lo mismo /ue partir de los parmetros 2 y ri:

2 & actor de amplificacin ("ncremento de Vp - "ncremento de V$, con "p

constante)

ri & esistencia interna ("ncremento de Vp - "ncremento "p, con V$

constante)

En el e0emplo:

2 & =;

ri & 7

p & ;,< 7

L & ;,< 7

DL & p -- L & ;,< 8 -- ;,< 7 & =,9 7

vs & 125v$85DL - (DL6ri) & 1=;5ve5=,9 7 - (=,9 7 6 7)?V & vs - ve & 1=; 5 =,9 7 - (=,9 7 6 7) & 1=9,9>

GEl si$no H1H indica la oposicin de fase e*istente entre vs y veI

En los e0emplos anteriores %emos considerado la e*istencia de una L de

ba0o valor (i$ual a p), para /ue se apreciara claramente la diferencia entre

la recta de car$a esttica y la dinmicaB a%ora consideraremos el caso de

una L elevada, /ue podra corresponder a la $ de otra etapa

amplificadora:

E0emplo:

$m & 9 m - V


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ri & 7

p & ;,< 7

L & F'' 7

DL & p -- L & ;,< 8 -- F'' 7 & F,>> 7

rc & ri -- DL & 7 -- F,>> 7 & J,= 7

vs & 1$m5v$85rc & 19 (m - V)5ve5J,= 7?V & vs - ve & 19 (m - V)5J,= 7 & 1=


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ircuito e/uivalente en corriente alterna, para se3ales dbiles, teniendo en

cuenta las distintas capacidades presentes:

#i %acemos un anlisis del comportamiento de este circuito en el dominio

de la frecuencia,

podemos obtener la $rfica ?V & f (frec.)

E0emplo,para :

= & 9

& =' n$ & L

& F'' 7

$8 &,; p

p$ &

pp8 &

9,; p

8 & ='

up &

;,< 7

$m & 9m - V

ri & 7

!coplamiento entre etapas amplificadoras

coplamiento


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coplamiento L

coplamiento mediante transformador de 4

El triodo como detector por re"a

Es/uema tpico:

!rincipio de funcionamiento:

a) #upuesto ideal


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onsiderando /ue el circuito re0a1ctodo se comporta del modo ideal /ue

si$ue:#i la re0a tiende a %acerse positiva con respecto al ctodo,el circuito re0a1ctodo se comporta como un circuito

cerrado:

%ay circulacin de corriente con una cada de tensinnula.

#i la re0a es ne$ativa con respecto al ctodo,

el circuito re0a1ctodo se comporta como un circuito

abierto:no %ay circulacin de corriente.

El circuito re0a1ctodo del triodo se comportacomo un diodo rectificador, %aciendo /ue la V en e*tremos del

condensador si$a los valores de la envolvente de vC

(estando convenientemente ele$ida la constante de tiempo $5$).La V re0a1ctodo (v$8 & vC 1 v$) tiene unas crestas positivas

/ue limitan con el nivel 'V, mientras /ue la envolvente de las crestas

ne$ativas tiene una amplitud pico a pico doble de la amplitud de laenvolvente de las crestas de vC.

La V re0a1ctodo (v?7) controla la intensidad deplaca (i!).

Kaciendo uso de la caracterstica de transferencia

dinmica,podemos determinar la forma de onda de i!, a partir

de v?7.


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La componente alterna de de i! circula a travs de p,

/ue supone para ella prcticamente un cortocircuito.

La componente continua y la componente alterna de 4,al encontrar una $ran oposicin en p, circulan a travs de pB

siendo, pues, ip i$ual al valor medio de i!

(suponemos despreciable la corriente de salida, is&').La cada de tensin en e*tremos del con0unto p, p,

ser i$ual al producto de p por ip.

v! ser i$ual a 6V41vp.

El condensador s impide el paso a la salida de lacomponente continua de v!B de este modo aparece en la salida,

como vs, la componente alterna de v!, componente /ue se

corresponde con la 4 moduladora.

etrodo

Tetrodo de caldeo directo


!laca

e0illa pantalla

e0illa


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ilamento

Tetrodo de caldeo indirecto


!laca

e0illa pantalla

e0illa

todo

ilamento

#uncionamiento

Emisin termoinica

etrodo de caldeo directo: El filamento emite electrones al

elevarse su temperatura cuando es recorrido por una

corriente elctrica.

etrodo de caldeo indirecto: El ctodo emite electrones al

elevarse su temperatura por su pro*imidad con el filamento,


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recorrido ste por una corriente elctrica de caldeo.

e0illa (normal o de control): on una V ne$ativa respecto al

electrodo emisor termoinico, controla el flu0o de electrones

/ue puede lle$ar a la re0illa pantalla y a la placa.

e0illa pantalla: on una V positiva respecto al electrodo

emisor termoinico, acelera el flu0o de electrones en su

recorrido %acia la placa. na parte de esos electrones es

captada por la propia re0illa pantalla, dando lu$ar a una

corriente de re0illa pantalla. El apantallamiento /ue

proporciona este electrodo disminuye la capacidad

interelectrdica placa1re0illa normal.

!laca: on una V positiva respecto al electrodo emisor

termoinico, reco$e los electrones /ue %an atravesado la

re0illa de control y la re0illa pantalla, apareciendo as un

corriente de placa.


"p & f (Vp), con Vpant. constante y V$ como parmetro

Emisin secundaria

!ara ciertos valores de la V de placa (dentro de la +ona

correspondiente a una V de placa menor /ue la V de re0illa

pantalla), tenemos una +ona de resistencia ne$ativa en las$rficas "p&f(Vp). Esta resistencia ne$ativa se debe a /ue los

electrones /ue lle$an a la placa provocan en su c%o/ue con

ella la salida de electrones de este electrodoB %ay, as, una

emisin secundaria de electrones /ue es captada por la re0illa

pantalla, ori$inando una disminucin de la corriente de placa

y un aumento de la corriente de re0illa pantalla ("$p). !ara


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valores de Vp superiores a V$p vuelve a aumentar "p con losaumentos de Vp, al tiempo /ue disminuye "$p.

Tetrodo de $aces dirigidos

En el tetrodo de %aces diri$idos se

consi$ue disminuir los efectos de laemisin secundaria sin necesidad de

recurrir a una tercera re0illa (la re0illa

supresora empleada en el pentodo).Las espiras /ue forman la re0illa pantalla

se encuentran alineadas con las /ue

forman la re0illa de control. La

disposicin de las re0illas y la presenciade dos electrodos deflectores, conectados

al ctodo, %acen /ue los electrones sediri0an desde el ctodo %acia la placa en

forma de %aces, de a% la denominacin

del tubo como Htetrodo de %aces

diri$idosH.La distribucin de potencial entre re0illa

pantalla y placa es tal /ue se forma una

+ona de potencial mnimo en el espaciointermedio, actuando esta +ona como un

ctodo virtual /ue minimi+a la emisinsecundaria.

Curvas caractersticas de un tetrodo de $aces dirigidos


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Etapas de salida de %# con vlvulas de $aces dirigidos

a) #alida simple

b) #alida en pus%1pull


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!entodro

Pentodo de caldeo directo


!laca

e0illa supresora

e0illa pantalla

e0illa

ilamento

Pentodo de caldeo indirecto


!laca

e0illa supresora

e0illa pantalla

e0illa


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todo

ilamento

#uncionamiento

Emisin termoinica!entodo de caldeo directo: El filamento emite electrones al

elevarse su temperatura cuando es recorrido por una

corriente elctrica.

!entodo de caldeo indirecto: El ctodo emite electrones al

elevarse su temperatura por su pro*imidad con el filamento,

recorrido ste por una corriente elctrica de caldeo.

e0illa (normal o de control): on una V ne$ativa respecto al

electrodo emisor termoinico, controla el flu0o de electrones

/ue puede lle$ar a la re0illa pantalla y a la placa (atravesandola re0illa supresora).

e0illa pantalla: on una V positiva respecto al electrodo

emisor termoinico, acelera el flu0o de electrones en su

recorrido %acia la placa. na parte de esos electrones es

captada por la propia re0illa pantalla, dando lu$ar a una

corriente de re0illa pantalla.El apantallamiento /ue

proporciona este electrodo disminuye la capacidad

interelectrdica placa1re0illa normal.

e0illa supresora: onectada al potencial del ctodo, impide

la emisin secundaria /ue se produce, para ciertos valores de

Vp, en la vlvula tetrodo.

!laca: on una V positiva respecto al electrodo emisor

termoinico, reco$e los electrones /ue %an atravesado la

re0illa de control, la re0illa pantalla y la re0illa supresora,


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apareciendo as un corriente de placa.


"p & f (Vp), con V$pant. constante y V$ como parmetro

Etapa amplificadora bsica

La polari+acin re0a1ctodo se obtiene

mediante la resistencia dectodo (8).

En reposo: &'( )

*R+-(

El condensador de ctodo(8) %ace /ue el ctodo se

encuentre

directamente conectado a

masa para las se3alesalternas,

evitando /ue 8

introdu+ca una

realimentacin ne$ativa/ue disminuya la $anancia

de la etapa.

La V de re0a pantalla

(V?!) se obtiene, a partir

de 64, mediante $p: &'P ) % * Rgp-'P

El condensador de re0a

pantalla ($p) evita /ueapare+ca,

superpuesta a la V

continua de re0a pantalla,

cuando e*iste ve,una componente alterna

/ue disminuira la


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$anancia,al tener un efecto sobre la

corriente de placa opuesto

al de la se3al de entrada

aplicada a la re0a decontrol.

@urante el intervalo de tiempo t' a t=, no e*iste se3al

aplicada en la entrada.La etapa se encuentra en reposo, con las corrientes y

tensiones de alimentacin en continua.

Entre t= y t aplicamos un ciclo de se3al senoidal en

la entrada.La V de ctodo a masa se mantiene siempre

constante, ya /ue el condensador 8

sirve de cortocircuito para las componentes alternas

de i! /ue aparecen a partir de t=.Entre t= y t9, el semiciclo positivo de ve %ace /ue la

re0a sea menos ne$ativa con respecto al ctodo.

l ser menos ne$ativa v?7, aumenta la corriente deplaca i!, aumenta la cada de tensin en p

y disminuye la V de placa con respecto a masa.

La disminucin de v! da lu$ar a /ue apare+ca en la

salida un semiciclo ne$ativo de vs(s blo/uea el paso de la componente continua de v!

a la salida).

Entre t9 y t, el semiciclo ne$ativo de ve %ace /ue la

re0a sea ms ne$ativa con respecto al ctodo.l ser ms ne$ativa v?7, disminuye la corriente de

placa i!, disminuye la cada de tensin en p

y aumenta la V de placa con respecto a masa.

El aumento de v! da lu$ar a /ue apare+ca en la salidaun semiciclo positivo de vs

(s blo/uea el paso de la componente continua de v!

a la salida).

Etapa amplificadora de R#

La se3al de se aplica ala entrada a travs

de un transformador de

con sintona en elsecundario (=).

La polari+acin re0a1

ctodo se obtiene:

por una parte mediante laresistencia de ctodo (8)B

por otra parte, mediante la

lnea del ontrol

utomtico de ?anancia(?), /ue aplica una

tensin ne$ativa adicional

a la re0a.

La se3al de de salida se


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obtiene en el secundario

sintoni+ado

de un transformador de (9), cuyo primario ocupa

el lu$ar de la car$a deplaca del pentodo.

Los dos condensadoresvariables tienen un e0e

comMn,

para variar al mismo

tiempo la frecuencia deresonancia de los dos

secundarios.

Etapa amplificadora de #-

La se3al de se aplica ala entrada a travs

de un transformador de "

doblemente sintoni+ado.

La polari+acin re0a1ctodo se obtiene:

por una parte mediante la

resistencia de ctodo (8)B

por otra parte, mediante lalnea del ontrol

utomtico de ?anancia

(?), /ue aplica una

tensin ne$ativa adicionala la re0a.

La se3al de de salida se

obtiene en el secundario

de un transformador de (9) doblemente

sintoni+ado.

En los dos devanados de

cada uno de lostransformadores

encontramos

condensadores de a0uste

para alinear la etapaamplificadora.

Pentodo de pendiente variable

La pendiente de una vlvula (pendiente de la curva

caractertica "p & f (V$), para Vp & cte.), est condicionada

por construccin por la distancia entre la re0illa de control y

el ctodo y por la distancia entre espiras de la propia re0illa

de control.


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na re0illa de control muy pr*ima al ctodo ycon las espiras muy 0untas da lu$ar a una

elevada pendiente y a una tensin de corte (valor

de V$ /ue anula "p) ba0a.

na re0illa de control ale0ada del ctodo y conlas espiras muy separadas entre s da lu$ar a una

ba0a pendiente y a una tensin de corte elevada.

na re0illa de control con una combinacin de

las dos estructuras anteriores permite obteneruna vlvula con pendiente variable. s, si

disponemos de una re0illa de control con las

espiras muy 0untas en los e*tremos y ms

ale0adas entre s en el centro, conse$uimos unacaracterstica "p&v(V$), con Vp&cte., en la /ue

la pendiente es ba0a para tensiones ne$ativas dere0illa elevadas y alta para ba0as tensionesne$ativas de re0illa.

Pendiente, punto de traba"o / ganancia

La pendiente de una vlvula influye directamente en la

$anancia /ue se puede conse$uir con ella en una etapa

amplificadora. uanto mayor sea la pendiente, mayor ser la

variacin de "p para una misma variacin de V$ y, por tanto,

mayor ser la $anancia conse$uida.

#i tenemos una etapa amplificadora con una pentodo de

pendiente variable, podemos controlar su $anancia

modificando el punto de traba0o de la vlvula. uanto ms

ne$ativa %a$amos a la re0a de control con respecto al ctodo,

ms nos despla+aremos con el punto de traba0o %acia una

+ona de la caracterstica "p&f(V$) de menor pendiente, y

menor ser la $anancia de la etapa.

Control !utomtico de 'anancia

En un receptor super%eterodino tpico, la polari+acin de la


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re0a de control de las vlvulas amplificadoras de alta y media

frecuencia se obtiene a partir de la lnea del ? (ontrol

utomtico de ?anancia). uando aumenta el nivel medio

de la se3al de " /ue lle$a al detector, aumenta la tensin

ne$ativa del ?, llevando a las vlvulas amplificadoras aun punto de traba0o correspodiente a menor pendiente y, por

tanto, menor $ananciaB por el contrario, cuando disminuye el

nivel medio de la se3al de " /ue lle$a al detector, disminuye

la tensin ne$ativa del ?, llevando a las vlvulas

amplificadoras a un punto de traba0o correspondiente a

mayor pendiente y, por tanto, mayor $anancia. @e este modo,

se tiende a i$ualar el nivel con el /ue lle$an a la deteccin

se3ales /ue %an entrado por la antena con amplitudes muy

distintas.


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Diodo*Pentodo

Detectora*Preamplificadora de %#

!odemos encontrarnos

con frecuencia con unavlvula diodo1pentodo

usada como detectora y

preamplificadora de 4.La parte diodo, atacada

desde el se$undo

transformador de ", seencar$a de la deteccin.

La parte pentodo recibe

en su re0a de control lase3al de 4, desde el

potencimetro de control

de volumen. La se3al de4 amplificada por elpentodo se enva a travs

de un condensador, /ue

impide el paso de lacomponente continua, a

la etapa amplificadora

final de 4. Laresistencia de re0a de

control puede estar

conectada directamente

a masa o a un potencialli$eramente ne$ativo

respecto a masa, para la

adecuada polari+acinde la vlvula.

En al$unos casos, la re0a

pantalla puede estarunida directamente a la


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placa, siendo usado el

pentodo como triodo.

!mplificadora final de %#

@isposicin bsica:

La vlvula pentodo

amplificadora de potenciade 4 se acopla al altavo+

mediante un transformador

adaptador de impedancias.

na resistencia de ctodoproporciona la polari+acin

necesaria de la re0a de

control. n condensador enparalelo con la resistencia de

ctodo evita la aparicin de

una realimentacin ne$ativa

/ue disminuira la $ananciade la etapa. La re0a pantalla

se une directamente alpositivo 64.

!mplificadora final con E012

ircuito de

prueba.omo car$a,

en sustitucin

del altavo+, se%a usado una

resistencia de; o%mios F N.

V@ medidarespecto a

masa, en

reposo:V7 & J,=F V

V?= & '

V?9 & 9F' VV! & 9


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J,=FV-',=F7

& Jm

!ara una se3al de entrada senoidal de > Vpp, = 7K+:

ve

> Vpp

v7

Valor medio o

de

componentecontinua: J,=F

V

Valor decomponente

alterna: =''

mVpp

v!

Valor medio:9 N

urva de respuesta en frecuencia, ve: > Vpp


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frecuencias de

corte a 1d4:

frecuencia de

corte inferior:=;' K+

frecuencia de

corte superior:; 7K+

diodos de vacío

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