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Dia 7
Una uez que mbernos cómo funcíona la uóluula y cómo se la pone en condiciones
de funcionar medinnte los sistemas d,e alimentación, podemos corlenzar a ocuParnos
de los circuitos de aplicación, o seade lasfunciones que pueden sercubiertas por lr,s
uóluulns. Algunas nociones sobre tales maiones básicasse dieron al explícar cómo tra-
bajan los diodos, triodos y pentodos, pero deb.econsiderarse que esasreferencins son
insuficientes frente a las grand.es posibiliilades que ofrecen. Las jornadas uenideras
estarán iJedicadas a los circuitos de aplicación de udluuks y, en particular, Ia presente
tratará el tema de ln amplificación que es en esencia ln más im.portante. Ya llegaremos
a estar de acuerdo en que otras funciones son deriuadas de la am'plificación y enton'
ces quedará justificada In frase anterior. Pero, mientras llegamos a esos otros ten'Las,
pensenxos que cuando escuchamos un disco pasado por un equipo ile alta fiilelidad,
estarhos comprobando que Ins uáluulas son capaces ile brindarnos todo lo que de ellas
se esperú Y ilespués de este breue preámbulo destinado a ponernos en tena, aborde'
mos h tarea d,eestudif a la uáluula ampfficando.
LA VAtVUtA AMPTIFICANDO
Cuando estudiamos el comportamiento de la
válvula triodo vimos al tratar las figuras 29 y 30
que la propiedad más importante era el efecto
amplificador, o sea que pequeñas variaciones de
tensión producidas en la grilla se traducían en
grandes variaciones de tensión en el circuito de
placa; inclusive dimos un ejemplo numérico para
demostrar ese efecto. Ahora hemos llegado al
momento de tratar el tema con mayores detalles.
Amplificación de tensión
La mención que hicimos a lo tratado en el capí
tulo 3 deja la sensaciónque la válvula puede ampli-
ficar tensiqnes y en realidad es posible amplificar
también corrientes y potencias; pero esas posibi
lidades las veremos a meüda que entremos más a
fondo en el tema. Para comenza¡ retomamos el
fenómeno de la amplificación de tensión.
No podemos seguir mostrando esquemas teó-
ricos como el de la kgura29, de modo que mostra-
mos en la figura Bl el circuito de una rálvula
triodo como amplificadora de tensión. Veamos las
funciones de los elementos que vemos en este cir-
cuito, Por lo pronto hay que alimentar o polarizar
los diferentes electrodos de la válvula V y entonces
aparece la alimentación de placa, que se conectará
a la línea del positivo general que indicamos *B, a
través del resistor de carga de placa Ra.
Para polarizar la grilla usamos el recurso ya cr
nocido de insertar en el circuito de cátodo un r,
sistor Rc y un capacitor Cc. La grilla debe unirse
Fig. 81.- Circuito de una etapaamplificadoraa válvu
triodo.
chasis para que reciba esapolarización, pero no e
forma ürecta, pues se haría un cortocircuito co
Ia señal de entrada; seintercala entonces el resist<
de carga de grilla Rg.
LA VALVULA AMPLIFICANDO J 1
La tensión de entrada o señal de entrada es e y
Ia señal o tensión de salida es E, y la tomamÁ
sobre la carga de placa; el capacitor Ca nos aíslala
señal de salida de la tensión continua presente en
la placa, de modo que, del lado derecho de Ca sólo
tendremos la señal alterna de salida.
La ganancia de la etapa amplificadora de tensión
se calcula dividiendo la tensión de salida, medible
entre extremos de Ra, por la tensión de entrada
aplicada a la grilla de la válvula. ¡.Esta cifra de
gananciaes igual aI factor de amplificación de la
válvula? No, porque, a los efectos de la circulación
de la corriente alterna por el,circuito de placa, la
resistenciainterna de la válvula queda en seriecon
la resistenciade carga Ra, y a la salidasólo pode-
mos tomar la tensión en esa carqa y no la gue
queda como caída de tensión
"tr
él ittt"tior d" l"
r,álvula.A título de ejemplo, si la cargaRa tiene el
mismo valor de resistenciaque la intJrna de la vál-
vula, la teirsión que se puede obtener a la salida es
la mitad de la máxima, y la gananciade la etapa
scrá igual a la mitad del factor de amplificación de
la valvula.
La afirmación precedenteharía pensara los lec-
tores que para tener mayor ganancia hay que
aumentar la resistenciade carga, pero esto redu-
ciría el valor'de la intensidad clrcuiante. La teoría
nos demues!,ráque el ideal es el casoque pusimos
conro ejernplo, es decir que la tendencia es hacer
que la resistenciade cargasea igual a la resistencia
interna de placa de la válvula.
La amplificación dela etapa puedeser suficiente
para los fines perseguidos o no; si no alcanzara
habría que disponer de dos etapasamplificadoras
de tcnsión como la de la figura 81. Dióho de otra
manera, si necesitamosamplificar una tensión 500
rces y una etapa nos da una ganancianeta de 25,
lray que colocar dos etapas,porque 25 x25 = 625,
algo más de lo necesario. Conviene aclaraf esto
último porque hemos multiplicado las ganancias de
cada etapa en lugar de sumarlas y eso debe ser
justificado.
Si tenemos una tensión de 2 volt, por ejemplo, y
necesit¿rmosamplificar 500 veces,es que deseamos
tener 1.000 volt. Si aplicamosesatensión de 2 volt
a la entrada de una etapa amplificadora que tiene
una ganancia neta de 25 veces. resultará una ten-
sión a la salida de: 2 x 25: 50 volt. A-hora apli-
camos esos50 volt a la entrada de otra etapa que
también tiene una ganancianeta de 25 veces,y nos
entregará una tensiión a la salida de: 50 t 25 :
1.250 volt, que es algo mayor que la cifra exacta
necesaria.Lo dicho nos demuestraque si un ampli
ficador tiene varias etapas, la ganancia total será
igual aI producto de las gananciJsparciales.
Amplificación con pentodos
Todo lo dicho para la amplificación de tensión
con una válvula triodo es válido para el casode un
pentodo, cuya aplicación como amplificador de
Cabe preguntarse cuál es el motivo de usar un
pentodo.en lugar de un triodo como amplificador
de tensión. La respuestaes obvia: si el pentodo
tiene mayor ganánciaque el triodo, podemos aho-
rrar etapas amplificadoras de tensión que empleen
triodos. Por ejemplo, podemos suponet qrrá ,rro
etapa amplificadora con pentodo equivale a dos
etapas amplificadoras con triodos, si bien en la
práctica los resultadosno son tan optimistas.
Fig. 82.. Circuito de un etapa ampiificadora a válvula pentodo.
5B APRENDAVALVULASY TUBOSEN 15 DIAS
Las consideraciones sobre ganancia neta de la
etapa que hicimos para el triodá son válidas para el
pentodo, Hay que tener en cuenta que, como en
los pentodos la resistencia interna es mayor, para
cumplir con la condición ideal de colocar una resis-
tencia de carga Ra igual a la interna seusan en los
pentodos resistencias de carga de valores más altos
que en los triodos.
Amplif icación de potencia
La mayor parte de las vecesun amplificador a
válvulas se emplea para accionar un dispositivo que
consume cncrgía. En los amplificadores de sonido,
en los receptores de radio y en cl canal de sonido
de los televisores,el amplificador debe accionar un
parlante para suministrar sonid<.¡.El sonido se
Como se necesita alto rendimiento, es común el
empleo de válvulas pentodo y en este caso aparece
un tetrodo de haces concentrados, que resulta
ideal para este trabajo. En el circuito de grilla no
hay ninguna novedad, pues tenemos la señal de
entrada proveniente de las etapas anteriores, el
resistor de carga de grilla Rg y el capacitor Cg que
aísla la tensión continua de placa de la válvula
previa. En el cátodo t¿mpoco hay novedades, pues
tenemos allí el conjunto de polarización de grilla
Rc y Cc.
Recién al encarar el circuito de placa vemos algo
nuevo, y se trata de un transformador T, cuyo
primario aparececonectado en seriecon la alimén-
tación de placa que se hace desde el *8. El secun-
dario de T se conecta a la carga que llamamos
produce mediantc prcsionesy depresionesdel aire
y para producirlas hay que ejercer presionessobre
el aire mediante el cono del parlante, lo que im-
plica un consumo de energía. La capacidad de
producir energía se llama potencia y de allí saleel
nombre dado a los amplificadores que tienen esa
finalidad.
En Electrónica la potencia se determina me-
diante el producto de la tensión por la intensidad
de la corriente, de modo que un amplificador de
potencia debe tener la propiedad de amplificar la
tensión pero soportando una fuerte corriente.
Ambos factores estarán presentes en el circuito de
carga o consumo representado, en los casos pues.
tos antes como ejemplos, por el parlante.
Veamos ahora el circuito típico de un amplifi-
cador de potencia que se muestra en la figur'a 83.
Fi6 83.-Circuitode una
etapa amplificadora de
potencia.
genéricamente Z para reconocerle que esa carga
tendrá un valor de impedancia. La tensión con-
iinu" de placa queda aislada de la carga Z por el
mismo transformador, ya que no hay conexión
cléctrica entre sus dos bobinados.
Por el primario de T circula la corriente de
placa, mezcla de la continua y la alterna de señal.
Esa corriente produce un c¿rmpomagnéüco en el
núcleo del transformador que inducirá una tensión
en el secundario; como éste está conectado sobre
la carga Z, por ella circulará una corriente alter-
nada de señal. La parte continua de la corriente
primaria no aparece en el secundario porque, al no
ten'er variaciones, no induce tensión en el secun-
dario; la parte alterna de la corriente de placa tiene
variaciones y entonces ellas son las que inducen la
tensión secundaria. Luego, en el secundario del
LA VALVULA AMPLIFICANDO S9
transformador tend¡emos una tensión inducida
que responde en forma de onda y en frecuencia a
la señal alterna que está amplificando la válvula, y
la corriente circulante por la carga tendrá también
r:sasmisrnas variaciones y frecuencia. El pmducto
de esa tensión por esa intensidad nos da una cifra
de potencia, que será absorbida por la carga.
Relación del transformador
Sabemos que la válvula como amplificadora
debetener una cargaen placa, cuyo valor esRa. La
fábrica de la válvula da el valor ideal para Ra y si se
trata de un resistor no hay ningún problema en
coloca¡ allí el valor exacto. En el caso de la fizura
TENSbN
DEGRILLA
libro, demuestran que la carga reflejada sobre el
primario es igual al producto de la carga secundaria
por el cuadrado de la relación de espiras del tran+
formador.
Pongamos un ejemplo concreto para ilustrar al
lector. Si usamos un transfo¡mador que tiene una
relación de espiras de 50, quiere decir que por cada
espira que hay en el secundario habrá 50 espiras en
el primario; si el secundario tiene 40 espiras, el
primario tendrá 40 x 50: 2.000 espiras.Ahora, si
en el circuito de la figura 83 usarnos ese translor-
mador y conect¿mos como cargaun parlante cuya
bobina móvil tenga 4 ohm de impedancia, la carga
reflejada sobre el primario se calcula multiplica,rdo
esos 4 ohm por el cuadrudo de la relación de es-
piras, o sea 50 x 50 = 2.500; multipliquemos 4 x
2.500 = f0.000 ohm. Luego, la carga Ra vale
10.000 ohm, y deberáser la ideal para la válvula V
de esecircuito. Casocontrario, hay que cambiar el
transformador por otro que tenga una relación de
espirasque permita cumplir con la condición dada
por el fabricante de válvulas al especificar la carga
de placa.
Distorsión del amplificador
Un amplificador de potencia debe entregar a Ia
carga una señal que guarde similitud absohita con
la señal aplicada a la entrada del mismo. Una onda
o señal se caracteriza por su amplitud o valor de
cresta, por su frecuencia y por la forma de Ia onda.
Intuitivarnente, nos damos cuenta que será fácil
conseguir que el amplificador nos aumente la
flamadassenoides o también sinusoides,pero en la
práctica, las ondas sonoras no tienen la-forma de
senoidespuras, pues el timbre del sonido precisa_
mente está caracterizado por Ia forma de onda.
Luego, el amplificador debe respetar la forma de
onda original, de lo contrario el sonido que repro-
duce el parlante no será igual al que próviene del
instrumento y que de alguna maneia teníamos
como señal de entrada. Si se cambia la forma de
onda se dice que hay distorsión o deforrnación.
Veamos cómo se puede producir deformación
en un amplificador, para lo cual nos ayudaremos
con la figura 84. Aparece allí la característica gri-
lla-placa del pentodo que no es una recta sino que
presenta culatura, como ocurre en la realidad. La
señal aplicada a la grilla es una senoide pura con
dos semiciclosigualesa y b y mediante la construc-
ción eráfica conocida obtenemos la forma de onda
l'ig. 84.- Gráfico que demuestrala deformación de la onda
en la corriente de placa-
fi3 no hay un resistor sino que está el primario del
transformador T. En el secundario de T tenemos
r:<rnectadala carga Z que en la práctica no esotra
('osa que la l¡obina móvil del parlante. Se ha con-
venido en tomar como impedancia de la bobina
rnóvil el valor que presenta a una señal de I.000
ciclos de frecuencia.
¿De qué manera la impedancia de la carga se
presenta en el circuito de placa de la válvula?
Ocurre que hay una transferencia de impedancia
desde el secundario hacia el primario, y se dice que
la carga refleja sobre el primario un cierto vdoide
impedancia o resistencia de carga. Estudios teó-
ricos que no podemos rcalizat aquí por salirse
t'ompletamente del tema y del nivel dado a este
60 APRENDAVALVULASY TUBOSEN T5DIAS
de la corriente alternaen placa,i[ue sondoesemi-
ciclos A y B queya no sorriguales.La curvaturade
la característicagrilla-placa-de la válvula nos ha
producido un achatamientoen el semicichoinfe_
F'ig.85.- Efecto de la deformaciónpor terceraarmónica
sobrela ondafundamentall.
Ahora conviene investigar en qué se traduce en
la práctica el cambio en tá forma de onda. Tome-
Ahora hagamos la operación inversa, que se
muestra en la figura 86. Tomemos la senoide de-
formada I y sumemos punto a punto una senoide
también deformada pero con fase opuesta o con-
tra¡ia a la I que esla 2; el resultado ei una senoide
pura, la 3. Hemos corregido la üstorsión inyec-
tando en la señal distorsionada una fracción de la
Realimentación negaüva
Acabamosde ver que unamanerade eliminarla
üstorsión, o por Io menoereducirla,ya gue en la
práctica el casode Ia figura B6 esmuy opti-l.rr,
consisteen inyectgr a la entradadel ampiificador
parte de la señalde salida,perocon faseinvertid.a.
Estatécnicasellamarealilnentaciónnegatiuayve_
remoecómo aplicarla.
.
Tomemosparaempezarunaetapaamplificadora
de potencia, figu1a BZ, la cual ia srpone-o.
"triodo parasimplificarla explicación.pénsemosun
poco; cuando la tensión de grilla aumenta hacia
valoresmásnegativos,la corriénte deplacareduce
su valor por haber mayor frenado d" l" grill" ,
cuando.la tensión-engrilla reducesuvalor négativá
la corriente de placa aumenta de valor por iabe.
Fig 87.- Aplicación de realimentaciónnegaüvadirecta_
mentedesdela placaala grilla-
menor frenado del flujo electrónico. Esto nos dice
ctaramente que a aumentos en grilla corresponden
disminuciones en placa y viceve-rsa.podemás decir
entonces que las señales en grilla y en placa están
desfasadasen medio ciclo.
LA T/ALVULA AMPLIFICANDO 6 l
C tiene la misión de aislar de la grilla la tensión
continua de placa.
Veamos un caso concreto para saber cómo se
dosifica la realimentación negativa. Supongamos
que Ia tensión de entrada a grilla sea de I0 volt, y
que el triodo tenga una ganancia efectiva de l0
veces;en placa tendremos una tensión alterna de
100 volt. Queremos aplicar tn 20% de realimen-
tación negativa, o sea que la tensión correctora
debe ser el 20% de los l0 volt de entrada, es decir
I volt. El juego divisor de tensión Rl y Rg, debe
:naritener una proporción tal que de los 100 volt a
ia salida queden 98 volt en Rl y 2 volt en Rg. Si
P.gvale 100 Kilohm, el total Rl + Rs debe valer S
llegohm, porque 100 es 50 veces2 y 5 Meghorn es
i¿mbién 50 veces100 Kilohm.
En los circuitos prácticos suele aplicarse reali-
:rentación negativa a través de más de una etapa.
l,rr ejemplo, la figura BB nos muestra cómo se
=plica a través de dos etapas.Para ello se toma la
:'nsión correctora del secundario del transfor-
nador de saliila T y se aplica parte de la tensión
rilí disponible, llue €s üstorsionada, al cátodo ile
",-1.mediante un divisor de tensión formado por
ll v R2. Aparte, en esecátodo.estáel conjunto de
'-rlarización normal formado por Rc y Cc. El capa-
citor C tiene ld misión de aislarla tensión continua
que hay en el cátodo de Vl para evitar que se
aplique al parlante. Las proporciones que deben
guardar los valores de Rl y R2 se calculan en
forma similar al casopropuesto como ejemplo; la
tensión correctora que se aplica entre extremos de
R2 queda insertada en la grilla de Vl y cumple su
misión reductora de la deformación. Un detalle
que debe cuidarse es que la tensión correctora sea
negaüua o sea que tenga fase opuesta con respecto
a la tensión de señal que hay en el lugar donde se
aplica y para ello debe tenerse en cuenta que cada
válvula y cada transformador introducen en el cir-
cuito una diferencia de fase de medio ciclo. En
nuestro caso tenemos un defasaje de tres meüos
ciclos, ya que Vl, Y2y T producen medio ciclo de
defasajecada uno; a los efectos prácticos los ciclos
enteros de defasaje no se cuentan, de modo que
tres meüos ciclos son un ciclo y medio, y descon-
tando el ciclo entero nos queda meüo ciclo. Eso es
lo que necesitábamos,u4 defasajede medio ciclo,
luego el lazo de realimentación negativa de la figu-
ra BB está bien aplicado. En los circuitos prácticos
de amplificadores se dan siemprelos valoresde los
resistores que dosifican la señal correctora y los
lugares de aplicación, de tal modo que ambos deta-
:NTRADA
Fi*- BB.-Aplicación de realimentaciónnegativadesdela cargahastael cátodo de la preamplificadora.
APRENDA VALVULAS Y TUBOSEN 15 DIAS
lles cumplen con las condiciones antes explicadas.
Amplificador simétrico
La idea de aumentar el rendimiento de los am-
plificadores de potencia hizo agazar el ingenio de
los invesügadores hasta que suigió el moitaje de-
nominado simétrico (en EE.UU. se llama puslr-
pull) que requiere dos válvulas iguales y que mos-
tramos en la figura 89. Aparecen dos transforma-
dores Tl y T2 y más adelante veremos que el
primero sepuede reemplazar por otros dispoÁitivos
más económicos, Veamos el funcionamienio.
Hay una señal de entrada e a la cual hay que
convertirla en dos señales iguales pero con fases
opuestas, las que aparecen en Ia figura como las
dos- tensiones Eg qu" se aplican a las grillas de
ambas válvtrlas. Las corrientes de placa guardarán
entre sí el mismo defasaje,y circularánlada una
por la mitad del primario del transformador T2.
Observemos que las partes continuas de es¿LSco-
rrientes de placa circulan por ese primario en sen-
tidoscontrarios, pues micntras la de Vl circula por
el bobinado en dirección hacia arriba, la de Vi lo
hace hacia abajo; la consecuenciade esto esque el
campo magnético que originan ambas corrientes
continuas en el primario de T2 tiene dos partes
iguales p"1o d" sentido contrario, que se anulan
entre sí. Primera ventaja de la disposición simé-
túca: anular el campo magnéti"o de continua, que
solo sirve para saturar el núcleo del transformaáor
y producir üstorsión.
Las corrientes alternas de ambas placas cireulan
tambión en sentidos contrarios, pero como están
defasadasde meüo ciclo entre sí, se suman, produ-
ciendo un efecto magnéüco doble. Esto lo verernos
mejor en el gráfico de la figura 90 que muestra las
fases respectivas. Por ahora digamos que las ten-
siones alternas de placa que sabemos se toman
sobre la carga de cada válvula, se suman, tenién-
dose entre extremos del primario del transfor-
mador una tr:nsión doble. Como habíamos dicho
que las corrientes también se sümaban y obtenía-
mos un efecto doble, la potencia obtenible, que se
obtiene multiplicando la tensión por la corrientc,
resulta cuatro veces mayor que con una sola vál-
vula, al menos teóricamente; ésta es la segunda
ventaja de la disposición simétrica.
Veamos ahora la tercera ventaja, tal vez la m,á{
importante. Habíamos mencionado la frgural}
que muestra las características grilla-placa de
ambas válvulas. Supongamos que la señal trae dis-
torsión por segunda armónica, o sea que tiene
mezclada una cierta señal de frecuencia'doblc.
Luego a ambas grillas se aplican las señalesmezcla-
das, pero sabemosque entre ellas,las de Vl y V2,
debe haber un defasajede nredio ciclo. Este de{a-
saje se logra en los gráficos desplazando las curvas
medio ciclo, pero observamos que al desplazar la
curva grande de medio ciclo, la chica, la de segun-
da armónica, queda igual que antes. Luego, al
obtener las corrientes de placa de ambasválvulas,
las señales fundamentales cumplirán el proceso de
Fig. 89.- Circuito básicode una etapa amplificadora en disposiciónsimétrica.
63LA VALI/ULA AIWPLIFICANDO
cirrular en sentidos conharios por las mitades de
T2 y sumar sus efectos por estar defasadas en
medio ciclo; pero las segundasarmónicas de ambas
elimina directamente toda la deformación por
armónicas pares y para las impares nos quedá el
efecto benéfico de la realiment¿ción negátiva. Se
siónd.e/cse, puestoque la segundatensiónquese
obtiene tiene faseinvertida con respectoa la de
entrada.
La figura 91 muestrael sistemamáscomún de
inversión de fase a válvula. La válvula Vl es la
amplificadora de tensión que existenormalmente
e¡rel amplificadory que entregaseñala la válvula
superior ¿s l¿ disposiciónsimétricaV3. Del cir-
cuito de gilla de éstasetoma una deúvaciónenla
FUNDAMENTAI Vl
VALVUIAVT
VALVULAV2
2eARI¡ONIC^ V1
FONDAT{ENTAL V2
Fig. 90.- En este gráfico
se demuestra la elimina-
ción de armónicas pares
en una etapa simétrica,
2e ARMOT¡|CAVZ
dos señales iguales; ahora veamos las fases de la
mismas, Sabemos que entre el circuito de entrada
y el de salida de una válvula hay un defasaje de
medio ciclo, o seahay oposición de fase, pues ya
lo explicamos en el párrafo de realimentación
negativa; luego, como la tensión para la grilla de
V2 la tomamos del circuito de salidade Vl. tendrá
su fase opuesta con la tensión a la en"trada de Vl
que eslo que queríamos.
La figura 92 nos muestra un sistema inversor de
fase más económico, pues se usa la misma váIvula
preamplificadora; se llama catodino y consiste en
agregar al cátodo de la válvula una resistencia R
igual a la R que forma la carga de placa de la
válvula" Aparte tenemos la carga de grilla Rg y l"
ES
comprende que en los amplificadores de potencia
modernos no se use otro montaje que el simétrico
en las etapasde salida.
Inversión de fase
Dijimos que el monta.ie simétrico para amplifi-
cadoresde potencia requería convertir a la señal de
entrada en dos tensiones iguales pero con fases
opuestas" Para lograrlo, en la figura 89 vimos que
se usaba un transformador, pero advertimos que se
podía usar otro sistema;laraz6n de evitar el trans.
formador es que es costoso y además, introduce
deformación por saturación magnética. El proce-
dimiento para lograr lo que se dijo se llarna inuer-
64 APRENDA VALVULAS Y TUBOSEN ]5 DIAS
VI
rt
V¡
t
L
+B
R5Vz
r=7 v4
IB
+B
Fig 91.- Ci¡cuito de un inversor de fase que toma tensión de la carga de grilla de la etapa final
resistencia de polarización catodica Rc que son
normales. El único detalle es Sue Rg debe conec-
tarse al punto de unión de Rc y R porque la grilla
se polariza por Rc solamente. Ahora bien, como ia
corriente de placa circula por la earga de placa y
por el circuito de cátodo, pasará por las dos resis.
tencias iguales R y tendremos en ellas dos ten-
siones iguales. Veamos ahora las fases de esasdos
tensiones. En el moemnto que la corriente de placa
tiende a aumentar, siguiendo el ciclo de alterna, se
produce un aumento de caída de tensión en la R
de placa, o sea que la tensión entre extremos de
esa R disminuye; al mismo tiempo, la caída de
tensión en la R de cátodo aumenta. Osea que en el
mismo momento se produce una üsminución de ia
tensión instantánea en placa y un aumento de la
tensión instantánea en cátodo. Esto quiere decir
que esasdos tensiones están en oposición de faseo
que tienen la fase invertida, Ya tenemos nuestro
inversor de fase. El inconveniente de este sistema
es que reduce la ganancia de la etapa por tener que
usarse resistores R de valor bajo y además,la r:arga
de grilla Rg no retorna a chasis, lo que obliga a
colocar un capacitor a la entada.
La figura 93 nos muestra otro tipo de inversor
de fase que emplea una váIvula triodo para esefin;
mejor dicho, sewa una doble triodo, una de cuyas
secciones esla preamplificadora normal y la otra el
inversor de fase. En el cátodo común o unión de
ios dos cátodos se intercala un resistor R, además.
del de polarización Rc. La señal de entrada se
apüca al triodo de la izquierda y el de la derecha
tiene su grilla a masa para la señal a través del
capacitor C. La señal para este segundo triodo se
to¡na del resistor R y como éste forma parte del
circuito de placa, esa tensión estará en oposición
de fase con la señal de grilla del tríodo de la iz-
quierda. En consecuencia las señales marcadas
como I y 2 estarán en oposición de {ase.
LA VALVULA AMPLIFICANDO o5
Clasesde ampüficaciiinsimétrica
El sistemade amplificaciónsimétricaquevimos
en la figura 89 no aclarabaun detallemuy impor-
tante que sé refiere a esteprocedimiento,y que
l'ig. 92.- Circuito básico del inversor de fase tlel tipo ca-
. todino.
ahora veremos con ayuda de la figura 94. Como
tenemos dos válvulas amplificadoras, podemos
hacer que cada una nos entreguesolamentemedio
ciclo de la señal de salida o podemos hacer que
entreguen el ciclo entero. Veantos las particulari-
dadesde ambossistemas.
Primero, consideremos que cada válvula trabaja
durante todo el ciclo, y en este caso tenemos lo
oue se llama clnse A. En erilla tenemos una señal
ün ciclo completo; el puñto de trabajo está en la
mitad de la parte recta de la característica grilla-
placa de la váIvula y la polarización para la grilla
está dada por el punto L, con valor OL. El ciclo de
la corriente de placa es completo. Esto mismo lo
podemos übujar para la otra válvula, solo que la
fase de la curva seráinvertida. Este sistema claseA
de amplificación se usa para amplificadores de
audio de muy buena calidad pero de no muy alto
rendimiento,
Veainos ahora la clase B en la misma figam 94.
La polaizaciín de grilla está dadapor el punto M,
con valor OM y lleva la válvula al corte; luego, solo
habrá corriente de placa durante medio ciclo de la
señalen grilla. El otro medio ciclo lo provee la otra
válvula y reproducimos en el transformador de
salida el ciclo completo. La amplituil de la señal en
auüo de alta ganancia y no tan buena calidad,
como sería el caso de los moduladores para trans
misión de la palabra.
Advertimos que hay amplificación simétrica de
clasesintermedias, llamadasclaseAB, en la cual la
válvula trabaja un poco más de meüo ciclo pero
ho el ciclo entero. Dentro de ella se distingue la
que trabaja con corriente de grilla, como clnseAB2
y la que no tiene corriente ile grilla, como cl¿se
,48t. Todo 'esto pertenece al campo de los diseños
de amplificadores, y por ende escapaal objeto de
estelibro.
(
Fig, 93.- Circuito básicodel inversorde fasede acopla-
miento catódico.
Por último, veamos la llamada claseC, que tene'
mos en Ia misma figura 94 y que corresponde al
caso en el cual la polarización de grilla selleva más
allá del corte, punte N, con valor ON. La válvula
no trabaja ni siquiera en medio ciclo de plaea, por
{
SEÑAL1
66 APRENDA VALVULAS Y TUBOSEN ]5 DIAS
+
CLASEA
CLASEE
CLASEC
Fig 94,- Gráfico que pemite clasificu las diferentes clasesde amplificación.
lo que la curva no esm€dia senoide, sino una curva
especial. Este tipo de amplificación se usa sola-
mente en señalesde R.F., es decir frecuenciasele-
vadas para transmisión, donde la forma de la onda
no nos preocupa. El rendimiento lógicamente es
superior, ya que mantenemos la amplitud de la
señal en placa con menor superficie de la curva, lo
que nos dice que tendremos una misma amplitud
de salida con menor valor de corriente circulante.
Acoplamientos entre etapas
Hemos dicho que Ia válvula como amplificadora
podía trabajar con señales de alta o de baja fre-
cuencia, más concicidas como señales de raüo fre-
cuencia (R.F.) y audio frecuencia (A.F.); también
üjimos que muchas veces no era suficiente una
sola etapa amplificadora y había que colocar dos o
más Inclusive tuvimos oportunidad de ver en la
figura 88 un amplificador de dos et¿pas Veamos
ahora las modalidades que adopta el acoplamiento
entre etapassegún el destino del amplificador.
En primer lugar tenemos lo que sellama acopla-
miento a resistencia y capaciilad o simphmente
acoplnmiento RC. Es el más común y lo vemos cn
la figura 95, que nos resulta conocida por ser sirni-
lar a la que ya vimos. Este tipo de acoplamiento cs
típico en amplificadores de tensión para audiofrc-
cuencia. La ventaja es su simplicidad y el inconve-
niente es la presencia del capacitor C de acopla-
miento, por el hecho de que el mismr.¡ tiene una
impedancia que depende de la frecuencia y las
señales de audio tienen frecuencias variables desde
unos 30 hasta unos f6.000 ciclos por segundo.
Luego, como C quede en serie con la señal, se
producirá una pérdida de amplificación en las seña-
les de frecuencias bajas, puesto que para ellas au-
menta la impedancia de C.
Veamos ahora el acoplamiento sintonizado qut.
muestra la figura 96. Cuando un amplificador tra-
baja con señales de frecuencia fija, puede aumen-
tarse el rendimiento del mismó usando como carsa
de placa un circuito sintonizado a la frecuencia Jc
trabajo. La ventaja que se obtiene es que la impr:-
dancia de un circuito sintonizado es máxima a la
frecuencia de sintonía y al ser máxima la cargadc
placa se logra una tensión mayor de salida. Otra
LA VALVULA AMPLIFICANDO 67
lentaja es que si se mezclan con la señal otras de
frecuencia üférente, estas serán atenuadas, por
reducirse mucho la impedancia del circuito sintoni-
zado a frecuencias distintas a las de sintonía.
f-omo vemos en la figura, este efecto se mejora
todavía haciendo sintonizada la carga de grilla de
la etapa siguiente. Este tipo de acoplamiento, que
.¿ llama doble sintonizado, es típico en los amplifi
,adores llamados de frecuencia intermedia (t'.I.)
-n los receptoressuperheterodinos.
La figura 97 nos muestra un circuito de acopla-
¡riento simple sintonizado que tiene propiedades
,¡milareS al anteúor. Se emplea cuando debe reto-
";'ne la sintonía, para cuyo objeto el capacitor C
uele ser variable. La carga en grilla de la etapa
Fig. 95.- Esquemade e-
tapasamplificadorasaco
pladas a resistenciá-
capacidad.
I
siguienteesel resistorRgya conocidoy apareceel
capacitorCg deacoplamientoparaaislarlá tensión
continua de la placa de la primer válvulay evitar
que quedeaplicadáa la grilla de V2. Esretipo de
acoplamiento se encuentra en amplificadoresde
F.I. de video en televisores,en etapasamplifica-
dorasdetransmisores,etcétera.
$ay más tipos de acoplamiento,y por ejemplo
en la figura 89 vimos el quesellamao nanifornn-
dor, que se empleapoco por razoneseconómicas
en auüo, pero queseusafrecuentementeen hans,
misores,ya que los transformadoresp'araR.F. no
llevan núcleo de hierro y no son otra cosaqueun
par de bobinasacopladas.
Fig. 96,- Esquema {e etapas amplificadoras acopladas a transformador doble sintonizado.
óB APRENDAI/ALVULASY TUBOSEN 15 DIAS
Fig, 97.- Esquema de etapas amplificadoras acopladas a circuito sintonizado.

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Valvulas amplificadores

  • 1. Dia 7 Una uez que mbernos cómo funcíona la uóluula y cómo se la pone en condiciones de funcionar medinnte los sistemas d,e alimentación, podemos corlenzar a ocuParnos de los circuitos de aplicación, o seade lasfunciones que pueden sercubiertas por lr,s uóluulns. Algunas nociones sobre tales maiones básicasse dieron al explícar cómo tra- bajan los diodos, triodos y pentodos, pero deb.econsiderarse que esasreferencins son insuficientes frente a las grand.es posibiliilades que ofrecen. Las jornadas uenideras estarán iJedicadas a los circuitos de aplicación de udluuks y, en particular, Ia presente tratará el tema de ln amplificación que es en esencia ln más im.portante. Ya llegaremos a estar de acuerdo en que otras funciones son deriuadas de la am'plificación y enton' ces quedará justificada In frase anterior. Pero, mientras llegamos a esos otros ten'Las, pensenxos que cuando escuchamos un disco pasado por un equipo ile alta fiilelidad, estarhos comprobando que Ins uáluulas son capaces ile brindarnos todo lo que de ellas se esperú Y ilespués de este breue preámbulo destinado a ponernos en tena, aborde' mos h tarea d,eestudif a la uáluula ampfficando. LA VAtVUtA AMPTIFICANDO Cuando estudiamos el comportamiento de la válvula triodo vimos al tratar las figuras 29 y 30 que la propiedad más importante era el efecto amplificador, o sea que pequeñas variaciones de tensión producidas en la grilla se traducían en grandes variaciones de tensión en el circuito de placa; inclusive dimos un ejemplo numérico para demostrar ese efecto. Ahora hemos llegado al momento de tratar el tema con mayores detalles. Amplificación de tensión La mención que hicimos a lo tratado en el capí tulo 3 deja la sensaciónque la válvula puede ampli- ficar tensiqnes y en realidad es posible amplificar también corrientes y potencias; pero esas posibi lidades las veremos a meüda que entremos más a fondo en el tema. Para comenza¡ retomamos el fenómeno de la amplificación de tensión. No podemos seguir mostrando esquemas teó- ricos como el de la kgura29, de modo que mostra- mos en la figura Bl el circuito de una rálvula triodo como amplificadora de tensión. Veamos las funciones de los elementos que vemos en este cir- cuito, Por lo pronto hay que alimentar o polarizar los diferentes electrodos de la válvula V y entonces aparece la alimentación de placa, que se conectará a la línea del positivo general que indicamos *B, a través del resistor de carga de placa Ra. Para polarizar la grilla usamos el recurso ya cr nocido de insertar en el circuito de cátodo un r, sistor Rc y un capacitor Cc. La grilla debe unirse Fig. 81.- Circuito de una etapaamplificadoraa válvu triodo. chasis para que reciba esapolarización, pero no e forma ürecta, pues se haría un cortocircuito co Ia señal de entrada; seintercala entonces el resist< de carga de grilla Rg.
  • 2. LA VALVULA AMPLIFICANDO J 1 La tensión de entrada o señal de entrada es e y Ia señal o tensión de salida es E, y la tomamÁ sobre la carga de placa; el capacitor Ca nos aíslala señal de salida de la tensión continua presente en la placa, de modo que, del lado derecho de Ca sólo tendremos la señal alterna de salida. La ganancia de la etapa amplificadora de tensión se calcula dividiendo la tensión de salida, medible entre extremos de Ra, por la tensión de entrada aplicada a la grilla de la válvula. ¡.Esta cifra de gananciaes igual aI factor de amplificación de la válvula? No, porque, a los efectos de la circulación de la corriente alterna por el,circuito de placa, la resistenciainterna de la válvula queda en seriecon la resistenciade carga Ra, y a la salidasólo pode- mos tomar la tensión en esa carqa y no la gue queda como caída de tensión "tr él ittt"tior d" l" r,álvula.A título de ejemplo, si la cargaRa tiene el mismo valor de resistenciaque la intJrna de la vál- vula, la teirsión que se puede obtener a la salida es la mitad de la máxima, y la gananciade la etapa scrá igual a la mitad del factor de amplificación de la valvula. La afirmación precedenteharía pensara los lec- tores que para tener mayor ganancia hay que aumentar la resistenciade carga, pero esto redu- ciría el valor'de la intensidad clrcuiante. La teoría nos demues!,ráque el ideal es el casoque pusimos conro ejernplo, es decir que la tendencia es hacer que la resistenciade cargasea igual a la resistencia interna de placa de la válvula. La amplificación dela etapa puedeser suficiente para los fines perseguidos o no; si no alcanzara habría que disponer de dos etapasamplificadoras de tcnsión como la de la figura 81. Dióho de otra manera, si necesitamosamplificar una tensión 500 rces y una etapa nos da una ganancianeta de 25, lray que colocar dos etapas,porque 25 x25 = 625, algo más de lo necesario. Conviene aclaraf esto último porque hemos multiplicado las ganancias de cada etapa en lugar de sumarlas y eso debe ser justificado. Si tenemos una tensión de 2 volt, por ejemplo, y necesit¿rmosamplificar 500 veces,es que deseamos tener 1.000 volt. Si aplicamosesatensión de 2 volt a la entrada de una etapa amplificadora que tiene una ganancia neta de 25 veces. resultará una ten- sión a la salida de: 2 x 25: 50 volt. A-hora apli- camos esos50 volt a la entrada de otra etapa que también tiene una ganancianeta de 25 veces,y nos entregará una tensiión a la salida de: 50 t 25 : 1.250 volt, que es algo mayor que la cifra exacta necesaria.Lo dicho nos demuestraque si un ampli ficador tiene varias etapas, la ganancia total será igual aI producto de las gananciJsparciales. Amplificación con pentodos Todo lo dicho para la amplificación de tensión con una válvula triodo es válido para el casode un pentodo, cuya aplicación como amplificador de Cabe preguntarse cuál es el motivo de usar un pentodo.en lugar de un triodo como amplificador de tensión. La respuestaes obvia: si el pentodo tiene mayor ganánciaque el triodo, podemos aho- rrar etapas amplificadoras de tensión que empleen triodos. Por ejemplo, podemos suponet qrrá ,rro etapa amplificadora con pentodo equivale a dos etapas amplificadoras con triodos, si bien en la práctica los resultadosno son tan optimistas. Fig. 82.. Circuito de un etapa ampiificadora a válvula pentodo.
  • 3. 5B APRENDAVALVULASY TUBOSEN 15 DIAS Las consideraciones sobre ganancia neta de la etapa que hicimos para el triodá son válidas para el pentodo, Hay que tener en cuenta que, como en los pentodos la resistencia interna es mayor, para cumplir con la condición ideal de colocar una resis- tencia de carga Ra igual a la interna seusan en los pentodos resistencias de carga de valores más altos que en los triodos. Amplif icación de potencia La mayor parte de las vecesun amplificador a válvulas se emplea para accionar un dispositivo que consume cncrgía. En los amplificadores de sonido, en los receptores de radio y en cl canal de sonido de los televisores,el amplificador debe accionar un parlante para suministrar sonid<.¡.El sonido se Como se necesita alto rendimiento, es común el empleo de válvulas pentodo y en este caso aparece un tetrodo de haces concentrados, que resulta ideal para este trabajo. En el circuito de grilla no hay ninguna novedad, pues tenemos la señal de entrada proveniente de las etapas anteriores, el resistor de carga de grilla Rg y el capacitor Cg que aísla la tensión continua de placa de la válvula previa. En el cátodo t¿mpoco hay novedades, pues tenemos allí el conjunto de polarización de grilla Rc y Cc. Recién al encarar el circuito de placa vemos algo nuevo, y se trata de un transformador T, cuyo primario aparececonectado en seriecon la alimén- tación de placa que se hace desde el *8. El secun- dario de T se conecta a la carga que llamamos produce mediantc prcsionesy depresionesdel aire y para producirlas hay que ejercer presionessobre el aire mediante el cono del parlante, lo que im- plica un consumo de energía. La capacidad de producir energía se llama potencia y de allí saleel nombre dado a los amplificadores que tienen esa finalidad. En Electrónica la potencia se determina me- diante el producto de la tensión por la intensidad de la corriente, de modo que un amplificador de potencia debe tener la propiedad de amplificar la tensión pero soportando una fuerte corriente. Ambos factores estarán presentes en el circuito de carga o consumo representado, en los casos pues. tos antes como ejemplos, por el parlante. Veamos ahora el circuito típico de un amplifi- cador de potencia que se muestra en la figur'a 83. Fi6 83.-Circuitode una etapa amplificadora de potencia. genéricamente Z para reconocerle que esa carga tendrá un valor de impedancia. La tensión con- iinu" de placa queda aislada de la carga Z por el mismo transformador, ya que no hay conexión cléctrica entre sus dos bobinados. Por el primario de T circula la corriente de placa, mezcla de la continua y la alterna de señal. Esa corriente produce un c¿rmpomagnéüco en el núcleo del transformador que inducirá una tensión en el secundario; como éste está conectado sobre la carga Z, por ella circulará una corriente alter- nada de señal. La parte continua de la corriente primaria no aparece en el secundario porque, al no ten'er variaciones, no induce tensión en el secun- dario; la parte alterna de la corriente de placa tiene variaciones y entonces ellas son las que inducen la tensión secundaria. Luego, en el secundario del
  • 4. LA VALVULA AMPLIFICANDO S9 transformador tend¡emos una tensión inducida que responde en forma de onda y en frecuencia a la señal alterna que está amplificando la válvula, y la corriente circulante por la carga tendrá también r:sasmisrnas variaciones y frecuencia. El pmducto de esa tensión por esa intensidad nos da una cifra de potencia, que será absorbida por la carga. Relación del transformador Sabemos que la válvula como amplificadora debetener una cargaen placa, cuyo valor esRa. La fábrica de la válvula da el valor ideal para Ra y si se trata de un resistor no hay ningún problema en coloca¡ allí el valor exacto. En el caso de la fizura TENSbN DEGRILLA libro, demuestran que la carga reflejada sobre el primario es igual al producto de la carga secundaria por el cuadrado de la relación de espiras del tran+ formador. Pongamos un ejemplo concreto para ilustrar al lector. Si usamos un transfo¡mador que tiene una relación de espiras de 50, quiere decir que por cada espira que hay en el secundario habrá 50 espiras en el primario; si el secundario tiene 40 espiras, el primario tendrá 40 x 50: 2.000 espiras.Ahora, si en el circuito de la figura 83 usarnos ese translor- mador y conect¿mos como cargaun parlante cuya bobina móvil tenga 4 ohm de impedancia, la carga reflejada sobre el primario se calcula multiplica,rdo esos 4 ohm por el cuadrudo de la relación de es- piras, o sea 50 x 50 = 2.500; multipliquemos 4 x 2.500 = f0.000 ohm. Luego, la carga Ra vale 10.000 ohm, y deberáser la ideal para la válvula V de esecircuito. Casocontrario, hay que cambiar el transformador por otro que tenga una relación de espirasque permita cumplir con la condición dada por el fabricante de válvulas al especificar la carga de placa. Distorsión del amplificador Un amplificador de potencia debe entregar a Ia carga una señal que guarde similitud absohita con la señal aplicada a la entrada del mismo. Una onda o señal se caracteriza por su amplitud o valor de cresta, por su frecuencia y por la forma de Ia onda. Intuitivarnente, nos damos cuenta que será fácil conseguir que el amplificador nos aumente la flamadassenoides o también sinusoides,pero en la práctica, las ondas sonoras no tienen la-forma de senoidespuras, pues el timbre del sonido precisa_ mente está caracterizado por Ia forma de onda. Luego, el amplificador debe respetar la forma de onda original, de lo contrario el sonido que repro- duce el parlante no será igual al que próviene del instrumento y que de alguna maneia teníamos como señal de entrada. Si se cambia la forma de onda se dice que hay distorsión o deforrnación. Veamos cómo se puede producir deformación en un amplificador, para lo cual nos ayudaremos con la figura 84. Aparece allí la característica gri- lla-placa del pentodo que no es una recta sino que presenta culatura, como ocurre en la realidad. La señal aplicada a la grilla es una senoide pura con dos semiciclosigualesa y b y mediante la construc- ción eráfica conocida obtenemos la forma de onda l'ig. 84.- Gráfico que demuestrala deformación de la onda en la corriente de placa- fi3 no hay un resistor sino que está el primario del transformador T. En el secundario de T tenemos r:<rnectadala carga Z que en la práctica no esotra ('osa que la l¡obina móvil del parlante. Se ha con- venido en tomar como impedancia de la bobina rnóvil el valor que presenta a una señal de I.000 ciclos de frecuencia. ¿De qué manera la impedancia de la carga se presenta en el circuito de placa de la válvula? Ocurre que hay una transferencia de impedancia desde el secundario hacia el primario, y se dice que la carga refleja sobre el primario un cierto vdoide impedancia o resistencia de carga. Estudios teó- ricos que no podemos rcalizat aquí por salirse t'ompletamente del tema y del nivel dado a este
  • 5. 60 APRENDAVALVULASY TUBOSEN T5DIAS de la corriente alternaen placa,i[ue sondoesemi- ciclos A y B queya no sorriguales.La curvaturade la característicagrilla-placa-de la válvula nos ha producido un achatamientoen el semicichoinfe_ F'ig.85.- Efecto de la deformaciónpor terceraarmónica sobrela ondafundamentall. Ahora conviene investigar en qué se traduce en la práctica el cambio en tá forma de onda. Tome- Ahora hagamos la operación inversa, que se muestra en la figura 86. Tomemos la senoide de- formada I y sumemos punto a punto una senoide también deformada pero con fase opuesta o con- tra¡ia a la I que esla 2; el resultado ei una senoide pura, la 3. Hemos corregido la üstorsión inyec- tando en la señal distorsionada una fracción de la Realimentación negaüva Acabamosde ver que unamanerade eliminarla üstorsión, o por Io menoereducirla,ya gue en la práctica el casode Ia figura B6 esmuy opti-l.rr, consisteen inyectgr a la entradadel ampiificador parte de la señalde salida,perocon faseinvertid.a. Estatécnicasellamarealilnentaciónnegatiuayve_ remoecómo aplicarla. . Tomemosparaempezarunaetapaamplificadora de potencia, figu1a BZ, la cual ia srpone-o. "triodo parasimplificarla explicación.pénsemosun poco; cuando la tensión de grilla aumenta hacia valoresmásnegativos,la corriénte deplacareduce su valor por haber mayor frenado d" l" grill" , cuando.la tensión-engrilla reducesuvalor négativá la corriente de placa aumenta de valor por iabe. Fig 87.- Aplicación de realimentaciónnegaüvadirecta_ mentedesdela placaala grilla- menor frenado del flujo electrónico. Esto nos dice ctaramente que a aumentos en grilla corresponden disminuciones en placa y viceve-rsa.podemás decir entonces que las señales en grilla y en placa están desfasadasen medio ciclo.
  • 6. LA T/ALVULA AMPLIFICANDO 6 l C tiene la misión de aislar de la grilla la tensión continua de placa. Veamos un caso concreto para saber cómo se dosifica la realimentación negativa. Supongamos que Ia tensión de entrada a grilla sea de I0 volt, y que el triodo tenga una ganancia efectiva de l0 veces;en placa tendremos una tensión alterna de 100 volt. Queremos aplicar tn 20% de realimen- tación negativa, o sea que la tensión correctora debe ser el 20% de los l0 volt de entrada, es decir I volt. El juego divisor de tensión Rl y Rg, debe :naritener una proporción tal que de los 100 volt a ia salida queden 98 volt en Rl y 2 volt en Rg. Si P.gvale 100 Kilohm, el total Rl + Rs debe valer S llegohm, porque 100 es 50 veces2 y 5 Meghorn es i¿mbién 50 veces100 Kilohm. En los circuitos prácticos suele aplicarse reali- :rentación negativa a través de más de una etapa. l,rr ejemplo, la figura BB nos muestra cómo se =plica a través de dos etapas.Para ello se toma la :'nsión correctora del secundario del transfor- nador de saliila T y se aplica parte de la tensión rilí disponible, llue €s üstorsionada, al cátodo ile ",-1.mediante un divisor de tensión formado por ll v R2. Aparte, en esecátodo.estáel conjunto de '-rlarización normal formado por Rc y Cc. El capa- citor C tiene ld misión de aislarla tensión continua que hay en el cátodo de Vl para evitar que se aplique al parlante. Las proporciones que deben guardar los valores de Rl y R2 se calculan en forma similar al casopropuesto como ejemplo; la tensión correctora que se aplica entre extremos de R2 queda insertada en la grilla de Vl y cumple su misión reductora de la deformación. Un detalle que debe cuidarse es que la tensión correctora sea negaüua o sea que tenga fase opuesta con respecto a la tensión de señal que hay en el lugar donde se aplica y para ello debe tenerse en cuenta que cada válvula y cada transformador introducen en el cir- cuito una diferencia de fase de medio ciclo. En nuestro caso tenemos un defasaje de tres meüos ciclos, ya que Vl, Y2y T producen medio ciclo de defasajecada uno; a los efectos prácticos los ciclos enteros de defasaje no se cuentan, de modo que tres meüos ciclos son un ciclo y medio, y descon- tando el ciclo entero nos queda meüo ciclo. Eso es lo que necesitábamos,u4 defasajede medio ciclo, luego el lazo de realimentación negativa de la figu- ra BB está bien aplicado. En los circuitos prácticos de amplificadores se dan siemprelos valoresde los resistores que dosifican la señal correctora y los lugares de aplicación, de tal modo que ambos deta- :NTRADA Fi*- BB.-Aplicación de realimentaciónnegativadesdela cargahastael cátodo de la preamplificadora.
  • 7. APRENDA VALVULAS Y TUBOSEN 15 DIAS lles cumplen con las condiciones antes explicadas. Amplificador simétrico La idea de aumentar el rendimiento de los am- plificadores de potencia hizo agazar el ingenio de los invesügadores hasta que suigió el moitaje de- nominado simétrico (en EE.UU. se llama puslr- pull) que requiere dos válvulas iguales y que mos- tramos en la figura 89. Aparecen dos transforma- dores Tl y T2 y más adelante veremos que el primero sepuede reemplazar por otros dispoÁitivos más económicos, Veamos el funcionamienio. Hay una señal de entrada e a la cual hay que convertirla en dos señales iguales pero con fases opuestas, las que aparecen en Ia figura como las dos- tensiones Eg qu" se aplican a las grillas de ambas válvtrlas. Las corrientes de placa guardarán entre sí el mismo defasaje,y circularánlada una por la mitad del primario del transformador T2. Observemos que las partes continuas de es¿LSco- rrientes de placa circulan por ese primario en sen- tidoscontrarios, pues micntras la de Vl circula por el bobinado en dirección hacia arriba, la de Vi lo hace hacia abajo; la consecuenciade esto esque el campo magnético que originan ambas corrientes continuas en el primario de T2 tiene dos partes iguales p"1o d" sentido contrario, que se anulan entre sí. Primera ventaja de la disposición simé- túca: anular el campo magnéti"o de continua, que solo sirve para saturar el núcleo del transformaáor y producir üstorsión. Las corrientes alternas de ambas placas cireulan tambión en sentidos contrarios, pero como están defasadasde meüo ciclo entre sí, se suman, produ- ciendo un efecto magnéüco doble. Esto lo verernos mejor en el gráfico de la figura 90 que muestra las fases respectivas. Por ahora digamos que las ten- siones alternas de placa que sabemos se toman sobre la carga de cada válvula, se suman, tenién- dose entre extremos del primario del transfor- mador una tr:nsión doble. Como habíamos dicho que las corrientes también se sümaban y obtenía- mos un efecto doble, la potencia obtenible, que se obtiene multiplicando la tensión por la corrientc, resulta cuatro veces mayor que con una sola vál- vula, al menos teóricamente; ésta es la segunda ventaja de la disposición simétrica. Veamos ahora la tercera ventaja, tal vez la m,á{ importante. Habíamos mencionado la frgural} que muestra las características grilla-placa de ambas válvulas. Supongamos que la señal trae dis- torsión por segunda armónica, o sea que tiene mezclada una cierta señal de frecuencia'doblc. Luego a ambas grillas se aplican las señalesmezcla- das, pero sabemosque entre ellas,las de Vl y V2, debe haber un defasajede nredio ciclo. Este de{a- saje se logra en los gráficos desplazando las curvas medio ciclo, pero observamos que al desplazar la curva grande de medio ciclo, la chica, la de segun- da armónica, queda igual que antes. Luego, al obtener las corrientes de placa de ambasválvulas, las señales fundamentales cumplirán el proceso de Fig. 89.- Circuito básicode una etapa amplificadora en disposiciónsimétrica.
  • 8. 63LA VALI/ULA AIWPLIFICANDO cirrular en sentidos conharios por las mitades de T2 y sumar sus efectos por estar defasadas en medio ciclo; pero las segundasarmónicas de ambas elimina directamente toda la deformación por armónicas pares y para las impares nos quedá el efecto benéfico de la realiment¿ción negátiva. Se siónd.e/cse, puestoque la segundatensiónquese obtiene tiene faseinvertida con respectoa la de entrada. La figura 91 muestrael sistemamáscomún de inversión de fase a válvula. La válvula Vl es la amplificadora de tensión que existenormalmente e¡rel amplificadory que entregaseñala la válvula superior ¿s l¿ disposiciónsimétricaV3. Del cir- cuito de gilla de éstasetoma una deúvaciónenla FUNDAMENTAI Vl VALVUIAVT VALVULAV2 2eARI¡ONIC^ V1 FONDAT{ENTAL V2 Fig. 90.- En este gráfico se demuestra la elimina- ción de armónicas pares en una etapa simétrica, 2e ARMOT¡|CAVZ dos señales iguales; ahora veamos las fases de la mismas, Sabemos que entre el circuito de entrada y el de salida de una válvula hay un defasaje de medio ciclo, o seahay oposición de fase, pues ya lo explicamos en el párrafo de realimentación negativa; luego, como la tensión para la grilla de V2 la tomamos del circuito de salidade Vl. tendrá su fase opuesta con la tensión a la en"trada de Vl que eslo que queríamos. La figura 92 nos muestra un sistema inversor de fase más económico, pues se usa la misma váIvula preamplificadora; se llama catodino y consiste en agregar al cátodo de la válvula una resistencia R igual a la R que forma la carga de placa de la válvula" Aparte tenemos la carga de grilla Rg y l" ES comprende que en los amplificadores de potencia modernos no se use otro montaje que el simétrico en las etapasde salida. Inversión de fase Dijimos que el monta.ie simétrico para amplifi- cadoresde potencia requería convertir a la señal de entrada en dos tensiones iguales pero con fases opuestas" Para lograrlo, en la figura 89 vimos que se usaba un transformador, pero advertimos que se podía usar otro sistema;laraz6n de evitar el trans. formador es que es costoso y además, introduce deformación por saturación magnética. El proce- dimiento para lograr lo que se dijo se llarna inuer-
  • 9. 64 APRENDA VALVULAS Y TUBOSEN ]5 DIAS VI rt V¡ t L +B R5Vz r=7 v4 IB +B Fig 91.- Ci¡cuito de un inversor de fase que toma tensión de la carga de grilla de la etapa final resistencia de polarización catodica Rc que son normales. El único detalle es Sue Rg debe conec- tarse al punto de unión de Rc y R porque la grilla se polariza por Rc solamente. Ahora bien, como ia corriente de placa circula por la earga de placa y por el circuito de cátodo, pasará por las dos resis. tencias iguales R y tendremos en ellas dos ten- siones iguales. Veamos ahora las fases de esasdos tensiones. En el moemnto que la corriente de placa tiende a aumentar, siguiendo el ciclo de alterna, se produce un aumento de caída de tensión en la R de placa, o sea que la tensión entre extremos de esa R disminuye; al mismo tiempo, la caída de tensión en la R de cátodo aumenta. Osea que en el mismo momento se produce una üsminución de ia tensión instantánea en placa y un aumento de la tensión instantánea en cátodo. Esto quiere decir que esasdos tensiones están en oposición de faseo que tienen la fase invertida, Ya tenemos nuestro inversor de fase. El inconveniente de este sistema es que reduce la ganancia de la etapa por tener que usarse resistores R de valor bajo y además,la r:arga de grilla Rg no retorna a chasis, lo que obliga a colocar un capacitor a la entada. La figura 93 nos muestra otro tipo de inversor de fase que emplea una váIvula triodo para esefin; mejor dicho, sewa una doble triodo, una de cuyas secciones esla preamplificadora normal y la otra el inversor de fase. En el cátodo común o unión de ios dos cátodos se intercala un resistor R, además. del de polarización Rc. La señal de entrada se apüca al triodo de la izquierda y el de la derecha tiene su grilla a masa para la señal a través del capacitor C. La señal para este segundo triodo se to¡na del resistor R y como éste forma parte del circuito de placa, esa tensión estará en oposición de fase con la señal de grilla del tríodo de la iz- quierda. En consecuencia las señales marcadas como I y 2 estarán en oposición de {ase.
  • 10. LA VALVULA AMPLIFICANDO o5 Clasesde ampüficaciiinsimétrica El sistemade amplificaciónsimétricaquevimos en la figura 89 no aclarabaun detallemuy impor- tante que sé refiere a esteprocedimiento,y que l'ig. 92.- Circuito básico del inversor de fase tlel tipo ca- . todino. ahora veremos con ayuda de la figura 94. Como tenemos dos válvulas amplificadoras, podemos hacer que cada una nos entreguesolamentemedio ciclo de la señal de salida o podemos hacer que entreguen el ciclo entero. Veantos las particulari- dadesde ambossistemas. Primero, consideremos que cada válvula trabaja durante todo el ciclo, y en este caso tenemos lo oue se llama clnse A. En erilla tenemos una señal ün ciclo completo; el puñto de trabajo está en la mitad de la parte recta de la característica grilla- placa de la váIvula y la polarización para la grilla está dada por el punto L, con valor OL. El ciclo de la corriente de placa es completo. Esto mismo lo podemos übujar para la otra válvula, solo que la fase de la curva seráinvertida. Este sistema claseA de amplificación se usa para amplificadores de audio de muy buena calidad pero de no muy alto rendimiento, Veainos ahora la clase B en la misma figam 94. La polaizaciín de grilla está dadapor el punto M, con valor OM y lleva la válvula al corte; luego, solo habrá corriente de placa durante medio ciclo de la señalen grilla. El otro medio ciclo lo provee la otra válvula y reproducimos en el transformador de salida el ciclo completo. La amplituil de la señal en auüo de alta ganancia y no tan buena calidad, como sería el caso de los moduladores para trans misión de la palabra. Advertimos que hay amplificación simétrica de clasesintermedias, llamadasclaseAB, en la cual la válvula trabaja un poco más de meüo ciclo pero ho el ciclo entero. Dentro de ella se distingue la que trabaja con corriente de grilla, como clnseAB2 y la que no tiene corriente ile grilla, como cl¿se ,48t. Todo 'esto pertenece al campo de los diseños de amplificadores, y por ende escapaal objeto de estelibro. ( Fig, 93.- Circuito básicodel inversorde fasede acopla- miento catódico. Por último, veamos la llamada claseC, que tene' mos en Ia misma figura 94 y que corresponde al caso en el cual la polarización de grilla selleva más allá del corte, punte N, con valor ON. La válvula no trabaja ni siquiera en medio ciclo de plaea, por { SEÑAL1
  • 11. 66 APRENDA VALVULAS Y TUBOSEN ]5 DIAS + CLASEA CLASEE CLASEC Fig 94,- Gráfico que pemite clasificu las diferentes clasesde amplificación. lo que la curva no esm€dia senoide, sino una curva especial. Este tipo de amplificación se usa sola- mente en señalesde R.F., es decir frecuenciasele- vadas para transmisión, donde la forma de la onda no nos preocupa. El rendimiento lógicamente es superior, ya que mantenemos la amplitud de la señal en placa con menor superficie de la curva, lo que nos dice que tendremos una misma amplitud de salida con menor valor de corriente circulante. Acoplamientos entre etapas Hemos dicho que Ia válvula como amplificadora podía trabajar con señales de alta o de baja fre- cuencia, más concicidas como señales de raüo fre- cuencia (R.F.) y audio frecuencia (A.F.); también üjimos que muchas veces no era suficiente una sola etapa amplificadora y había que colocar dos o más Inclusive tuvimos oportunidad de ver en la figura 88 un amplificador de dos et¿pas Veamos ahora las modalidades que adopta el acoplamiento entre etapassegún el destino del amplificador. En primer lugar tenemos lo que sellama acopla- miento a resistencia y capaciilad o simphmente acoplnmiento RC. Es el más común y lo vemos cn la figura 95, que nos resulta conocida por ser sirni- lar a la que ya vimos. Este tipo de acoplamiento cs típico en amplificadores de tensión para audiofrc- cuencia. La ventaja es su simplicidad y el inconve- niente es la presencia del capacitor C de acopla- miento, por el hecho de que el mismr.¡ tiene una impedancia que depende de la frecuencia y las señales de audio tienen frecuencias variables desde unos 30 hasta unos f6.000 ciclos por segundo. Luego, como C quede en serie con la señal, se producirá una pérdida de amplificación en las seña- les de frecuencias bajas, puesto que para ellas au- menta la impedancia de C. Veamos ahora el acoplamiento sintonizado qut. muestra la figura 96. Cuando un amplificador tra- baja con señales de frecuencia fija, puede aumen- tarse el rendimiento del mismó usando como carsa de placa un circuito sintonizado a la frecuencia Jc trabajo. La ventaja que se obtiene es que la impr:- dancia de un circuito sintonizado es máxima a la frecuencia de sintonía y al ser máxima la cargadc placa se logra una tensión mayor de salida. Otra
  • 12. LA VALVULA AMPLIFICANDO 67 lentaja es que si se mezclan con la señal otras de frecuencia üférente, estas serán atenuadas, por reducirse mucho la impedancia del circuito sintoni- zado a frecuencias distintas a las de sintonía. f-omo vemos en la figura, este efecto se mejora todavía haciendo sintonizada la carga de grilla de la etapa siguiente. Este tipo de acoplamiento, que .¿ llama doble sintonizado, es típico en los amplifi ,adores llamados de frecuencia intermedia (t'.I.) -n los receptoressuperheterodinos. La figura 97 nos muestra un circuito de acopla- ¡riento simple sintonizado que tiene propiedades ,¡milareS al anteúor. Se emplea cuando debe reto- ";'ne la sintonía, para cuyo objeto el capacitor C uele ser variable. La carga en grilla de la etapa Fig. 95.- Esquemade e- tapasamplificadorasaco pladas a resistenciá- capacidad. I siguienteesel resistorRgya conocidoy apareceel capacitorCg deacoplamientoparaaislarlá tensión continua de la placa de la primer válvulay evitar que quedeaplicadáa la grilla de V2. Esretipo de acoplamiento se encuentra en amplificadoresde F.I. de video en televisores,en etapasamplifica- dorasdetransmisores,etcétera. $ay más tipos de acoplamiento,y por ejemplo en la figura 89 vimos el quesellamao nanifornn- dor, que se empleapoco por razoneseconómicas en auüo, pero queseusafrecuentementeen hans, misores,ya que los transformadoresp'araR.F. no llevan núcleo de hierro y no son otra cosaqueun par de bobinasacopladas. Fig. 96,- Esquema {e etapas amplificadoras acopladas a transformador doble sintonizado.
  • 13. óB APRENDAI/ALVULASY TUBOSEN 15 DIAS Fig, 97.- Esquema de etapas amplificadoras acopladas a circuito sintonizado.