Convertidor pentagrid - Pentagrid converter
El convertidor pentagrid es un tipo de válvula de recepción de radio ( tubo de vacío ) con cinco rejillas que se utilizan como etapa de mezcla de frecuencia de un receptor de radio superheterodino .
La pentagrid era parte de una línea de desarrollo de válvulas que podían tomar una señal de RF entrante y cambiar su frecuencia a una frecuencia intermedia fija , que luego se amplificaba y detectaba en el resto de los circuitos del receptor. El dispositivo se denominó genéricamente un cambiador de frecuencia o simplemente un mezclador .
Orígenes
Los primeros dispositivos diseñados para cambiar la frecuencia de la manera descrita anteriormente parecen haber sido desarrollados por los franceses, que simplemente colocaron dos rejillas en lo que de otro modo habría sido una válvula de triodo ordinaria (la bi-rejilla o bi-rejilla). Aunque técnicamente es un dispositivo de cuatro electrodos , aún no habían aparecido ni el término tetrode ni la válvula tetrode como se la conoce hoy en día. La bi-cuadrícula se diferenciaba del tetrodo posterior porque la segunda cuadrícula (exterior) estaba enrollada de forma gruesa en comparación con la cuadrícula de la pantalla del tetrodo, que tenía que ser enrollada finamente para proporcionar su efecto de pantalla. Cada cuadrícula pudo aceptar una de las señales entrantes, y la no linealidad del dispositivo produjo la suma y la diferencia de frecuencias. La válvula habría sido muy ineficiente, pero, lo más importante, el acoplamiento capacitivo entre las dos rejillas habría sido muy grande. Por lo tanto, habría sido imposible evitar que la señal de una red se acoplara a la otra. Al menos una referencia afirma que la bi-parrilla era auto-oscilante, pero esto no se ha confirmado.
En 1918, Edwin Armstrong usó solo triodos cuando inventó el receptor superheterodino . Un triodo operado en un circuito de oscilador convencional. Otro triodo actuó como mezclador acoplando la señal del oscilador en el cátodo del mezclador y la señal recibida a la rejilla. Las frecuencias de suma y diferencia estaban disponibles en el circuito del ánodo del mezclador . Una vez más, el problema del acoplamiento entre los circuitos estaría siempre presente.
Poco después de que Armstrong inventara el superheterodino, se desarrolló un diseño de etapa de mezclador triodo que no solo mezclaba la señal entrante con el oscilador local, sino que la misma válvula se duplicaba como oscilador. Esto se conocía como mezclador autodino . Los primeros ejemplos tenían dificultades para oscilar en el rango de frecuencia porque la retroalimentación del oscilador se realizaba a través del primer condensador de sintonización primario del transformador de frecuencia intermedia , que era demasiado pequeño para proporcionar una buena retroalimentación. También era difícil mantener la señal del oscilador fuera del circuito de la antena .
La invención del tetrodo demostró la idea de apantallar electrodos entre sí mediante el uso de rejillas adicionales conectadas a tierra (al menos, en lo que respecta a la señal). En 1926, Philips inventó una técnica para agregar otra rejilla para combatir la emisión secundaria que sufría el tetrodo. Todos los ingredientes para la pentagrid estaban ahora en su lugar.
Pentagrid
El desarrollo de la válvula pentagrid o heptode (siete electrodos) fue un desarrollo novedoso en la historia del mezclador. La idea era producir una sola válvula que no solo mezclara la señal del oscilador y la señal recibida y produjera su propia señal de oscilador al mismo tiempo, sino que, lo que es más importante, hiciera la mezcla y la oscilación en diferentes partes de la misma válvula.
La invención del dispositivo a primera vista no parece ser oscura, pero parece que se desarrolló tanto en Estados Unidos como en el Reino Unido, más o menos al mismo tiempo. Sin embargo, el dispositivo del Reino Unido es diferente de su homólogo estadounidense.
Se sabe que Donald G. Haines de RCA solicitó una patente para la pentagrid el 28 de marzo de 1933 (posteriormente concedida el 29 de marzo de 1939) con el número de patente estadounidense 2.148.266. La pentagrid también figuraba en una patente del Reino Unido (GB426802) concedida el 10 de abril de 1935. Sin embargo, la empresa Ferranti de Gran Bretaña entró en el negocio de las válvulas con la primera pentagrid conocida producida en el Reino Unido, la VHT4 , a finales de 1933 (aunque debe haber sido en desarrollo, y ciertamente habría existido como prototipo mucho antes de ese momento).
El pentagrid demostró ser un mezclador mucho mejor. Dado que el circuito del oscilador era más o menos autónomo, fue fácil obtener una buena retroalimentación para una oscilación confiable en todo el rango de frecuencia. Algunos fabricantes que habían adoptado el mezclador autodyne convirtieron algunos, si no todos, sus diseños en mezcladores pentagrid.
¿Cuál era el objetivo de desarrollar un mezclador auto-oscilante fiable? Las razones fueron diferir del Reino Unido a Estados Unidos. Los fabricantes de radios del Reino Unido tuvieron que pagar una regalía de £ 1 por soporte de válvula a la Asociación Británica de Válvulas para cubrir el uso de los derechos de patente de sus miembros. Además, dictaminaron que no se podía contener más de una estructura de electrodo en una sola envoltura (lo que habría evadido la regalía, al menos en parte). Los estadounidenses parecían estar impulsados por el deseo de producir un diseño de bajo costo "ahorrado en todos los gastos" que conduciría al All American Five . Al hacer que el mezclador oscile automáticamente, se evita la necesidad de proporcionar una válvula oscilante separada. El All American Five debía usar un convertidor pentagrid desde que apareció por primera vez en 1934, hasta que las válvulas se volvieron obsoletas cuando los transistores tomaron el control.
En el Reino Unido, las cinco redes funcionaron así. La cuadrícula 1 actuó como la cuadrícula del oscilador junto con la cuadrícula 2 que actuó como su ánodo. La cuadrícula 4 aceptó la señal entrante con las dos cuadrículas restantes, 3 y 5 conectadas entre sí (generalmente internamente) que actuaron como cuadrículas de pantalla para apantallar el ánodo, la cuadrícula 4 y la cuadrícula 2 entre sí. Debido a que la rejilla 2 era un ánodo con "fugas" en el sentido de que dejaba pasar parte de la corriente de electrones modulados, el oscilador se acopló a la sección de mezcla de la válvula. De hecho, en algunos diseños, la rejilla 2 consistía solo en las varillas de soporte, omitiéndose el cable de la rejilla real.
En Estados Unidos, la configuración fue diferente. La cuadrícula 1 actuó como la cuadrícula del oscilador como antes, pero en este caso, las cuadrículas 2 y 4 se conectaron juntas (nuevamente, por lo general, internamente). La cuadrícula 2 funcionaba tanto como pantalla como como ánodo oscilador; en este caso, el cable de rejilla tenía que estar presente para proporcionar el apantallamiento. La cuadrícula 3 aceptó la señal entrante. La cuadrícula 4 filtraba esto desde el ánodo y la cuadrícula 5 era una cuadrícula supresora para suprimir la emisión secundaria. Esta configuración limitaba el diseño del oscilador a uno en el que el "ánodo" del oscilador se operaba desde el riel HT + (B +). Esto a menudo se lograba mediante el uso de un circuito de oscilador Hartley y llevando el cátodo a la toma de la bobina.
La versión del Reino Unido habría tenido una emisión secundaria significativa y también habría tenido una torcedura tetrode . Esto se aprovechó para proporcionar la no linealidad necesaria para producir buenas señales de suma y diferencia. Los dispositivos estadounidenses, aunque no tenían ninguna emisión secundaria debido a la rejilla del supresor, pudieron obtener la no linealidad requerida polarizando el oscilador de tal manera que la válvula se sobrecargó. La versión americana también era un poco más sensible porque la rejilla que aceptaba la señal estaba más cerca del cátodo aumentando el factor de amplificación.
El convertidor pentagrid en cualquiera de las dos formas funcionó extremadamente bien, pero sufrió la limitación de que una señal fuerte era capaz de "tirar" de la frecuencia del oscilador de una señal más débil. Esto no se consideró un problema importante en los receptores de radiodifusión donde era probable que las señales fueran fuertes, pero se convirtió en un problema al intentar recibir señales débiles que estaban cerca de señales fuertes. Algunas radios de onda corta se manejaron bastante satisfactoriamente con estos dispositivos. Después de la Segunda Guerra Mundial aparecieron versiones especiales de alta frecuencia para las bandas de FM de 100 MHz. Algunos ejemplos son el 6SB7Y (1946) y el 6BA7 (1948). El efecto de tracción tuvo un efecto secundario beneficioso en el sentido de que proporcionó un grado de sintonización automática.
Otra desventaja era que, a pesar de la presencia de las rejillas de la pantalla, el haz de electrones, modulado por los electrodos del oscilador, todavía tenía que pasar a través de la rejilla de la señal, y el acoplamiento del oscilador en el circuito de la señal era inevitable. La Comisión Federal Estadounidense de Comunicaciones (FCC) comenzó a exigir a los fabricantes de radio que certifiquen que sus productos evitaban esta interferencia según la Parte 15 de sus reglas. En el Reino Unido, el Director General de Correos (responsable de la concesión de licencias de radio) estableció un conjunto de estrictas normas sobre interferencias de radio.
Hexode
El hexodo (seis electrodos) se desarrolló en realidad después del heptodo o pentagrid. Fue desarrollado en Alemania como mezclador, pero fue diseñado desde el principio para usarse con un oscilador de triodo separado. Por tanto, la configuración de la red era la red 1, entrada de señal; cuadrículas 2 y 4 cuadrículas de pantalla (conectadas entre sí, nuevamente, generalmente internamente) y la cuadrícula 3 fue la entrada del oscilador. El dispositivo no tenía rejilla supresora. Una ventaja importante fue que al usar la cuadrícula 1 como cuadrícula de entrada de señal, el dispositivo era más sensible a las señales débiles.
No pasó mucho tiempo antes de que las estructuras de triodo y hexodo se colocaran en el mismo sobre de vidrio, de ninguna manera una idea nueva. La cuadrícula de triodo generalmente se conectaba internamente a la cuadrícula de hexodo 3, pero esta práctica se abandonó en diseños posteriores cuando la sección del mezclador funcionaba como un amplificador de FI directo en equipos de AM / FM cuando se operaba en FM, y la mezcla se realizaba en un FM dedicado. sección de cambio de frecuencia.
Inicialmente, los fabricantes del Reino Unido no pudieron usar este tipo de mezclador debido a la prohibición de BVA sobre estructuras múltiples (y de hecho no estaban dispuestos a usar válvulas separadas debido a la tasa). Una empresa del Reino Unido, MOV , hizo cumplir con éxito las reglas del cartel contra la empresa alemana Lissen en 1934 cuando intentaron comercializar una radio en el Reino Unido que tenía el mezclador de triodo-hexodo.
Tras la presión de los fabricantes del Reino Unido, la BVA se vio obligada a flexibilizar las reglas y el Reino Unido comenzó a adoptar mezcladores de triodo-hexodo. El Mullard ECH35 fue una opción popular.
Una empresa, Osram , hizo un movimiento ingenioso. Uno de sus diseños populares de convertidores pentagrid fue el MX40 , comercializado inicialmente en 1934. En 1936 pusieron a la venta el cambiador de frecuencia de triodo-hexodo X41 . Lo inteligente fue que el X41 era un reemplazo compatible con clavijas de conexión directa para el MX40. Por lo tanto, una radio pentagrid podría convertirse fácilmente en un triodo-hexodo sin ninguna otra modificación del circuito.
Estados Unidos realmente nunca adoptó el triodo-hexode y se utiliza raramente, a pesar de que el 6K8 triodo-hexode estaba disponible para los fabricantes en 1938.
En algunos diseños, se agregó una rejilla supresora para producir otro diseño heptode. La ECH81 de Mullard se hizo popular con el cambio a válvulas de nueve clavijas en miniatura.
Octodo
Aunque no es estrictamente una pentagrid (en el sentido de que tiene más de cinco rejillas), el octodo (ocho electrodos) opera según el principio de la pentagrid. Resultó simplemente de la adición de una cuadrícula de pantalla adicional a la versión británica del pentagrid heptode. Esto se hizo principalmente para mejorar la separación antena / oscilador y reducir el consumo de energía para su uso en aparatos de radio que funcionan con baterías secas que se estaban volviendo cada vez más populares.
En América del Norte, el único octodo fabricado fue el 7A8 . Introducida por Sylvania en 1939 (y utilizada principalmente por Philco ), esta válvula fue el producto de agregar una rejilla supresora al tipo 7B8 , que era la versión loctal del tipo 6A7 . La adición del supresor permitió a Sylvania reducir la corriente del calentador de 6,3 voltios de 320 miliamperios a 150 miliamperios, manteniendo la misma transconductancia de conversión (550 microsiemens). Esto le permitió a Philco usar esta válvula en todas las líneas de radio durante la década de 1940.
El octodo Philips EK3 fue designado como "octodo de haz". La parte novedosa del diseño fue que las rejillas 2 y 3 se construyeron como placas formadoras de vigas. Esto se hizo de tal manera que Philips afirmó que el haz de electrones del oscilador y los haces de electrones del mezclador estaban separados tanto como fuera posible y, por lo tanto, se minimizaba el efecto de tracción. No se dispone de información sobre el grado de éxito. La información del fabricante también señala que el alto rendimiento de la válvula tiene el costo de una alta corriente de calentador de 600 mA, el doble que la de los tipos más convencionales.
Pentodo
El uso de un pentodo parecería una opción poco probable para un convertidor de frecuencia porque solo tiene una rejilla de control. Sin embargo, durante la Gran Depresión , muchos fabricantes de radio estadounidenses utilizaron los tipos de pentodo 6C6 , 6D6 , 77 y 78 en sus receptores de CA / CC de precio más bajo porque eran más baratos que los de tipo pentagrid 6A7 . En estos circuitos, el supresor (rejilla 3) actuaba como rejilla del oscilador y la válvula funcionaba de manera similar a una pentagrid verdadera.
Una empresa del Reino Unido, Mazda / Ediswan , produjo un cambiador de frecuencia de triodo-pentodo, el AC / TP . Diseñado para radios de CA de bajo costo, el dispositivo fue diseñado deliberadamente para permitir que las señales fuertes tiren del oscilador sin el riesgo de irradiar la señal del oscilador desde la antena. El cátodo era común a ambas secciones de la válvula. El cátodo se conectó a una bobina secundaria en la bobina del oscilador y así acopló el oscilador en la sección del mezclador de pentodo, aplicándose la señal a la rejilla 1 de la manera convencional. El AC / TP fue una de las válvulas AC / diseñadas para radios de bajo costo. Se consideraron duraderos para su tiempo (incluso el cambiador de frecuencia AC / TP, que normalmente era problemático). Es probable que cualquier válvula de aire acondicionado que se encuentre hoy en día sea nueva, ya que los talleres de servicio se abastecieron de repuestos que rara vez se requerían.
Nomenclatura
Para distinguir entre las dos versiones del heptodo, los datos de los fabricantes a menudo las describen como "heptodo del tipo hexodo" para un heptodo sin una rejilla supresora, y un "heptodo del tipo octodo", donde hay una rejilla supresora.
Ejemplos de
Verdaderas pentagrids
- 2A7 y 6A7 - La primera de las pentagrids RCA, 1933
- VHT1 - Ferranti pentagrid, 1933
- MX40 - Osram pentagrid, 1934
- 6SA7 y 6BE6 / EK90 - Pentagrids producidos por RCA, Mullard, etc.
- 6SB7Y y 6BA7 - pentagrids VHF, 1946
- 1LA6 y posterior 1L6 : pentagrid de batería para Zenith Trans-Oceanic y otras radios portátiles de onda corta de alta gama
- DK91 / 1R5 , DK92 / 1AC6 , DK96 / 1AB6 , DK192 - Pentagrids de batería
- 1C8 , 1E8 - pentagrids batería sub
Octodos (que operan según el principio pentagrid)
- EK3 - Octodo de haz producido por Philips
- 7A8 - El único octodo producido en Estados Unidos por Sylvania, 1939
Tipos de triodo / hexodo (no funcionan según el principio pentagrid)
- X41 - Triodo-hexodo de Osram, 1936; reemplazo de plug-in para MX40 arriba
- ECH35 - Triodo - hexodo Mullard
- ECH81 (Soviética 6И1П ) - Mullard triodo-heptode del tipo octode
- 6K8 - Triodo - hexodo americano, 1938
Esta lista no es de ninguna manera exhaustiva.
Ver también
Notas
Referencias
- Manuales de válvulas
- Características esenciales de General Electric , 1970
- Manual técnico de Sylvania , 1958
- Otros libros
- Sibley, Ludwell, "Tube Lore", 1996
- Stokes, john W, "70 años de válvulas y tubos de radio" 1997
- Thrower, Keith, "Historia de la válvula de radio británica hasta 1940".