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COMO AMPLIFICA UNA VÁLVULA TRIODO
La comprensión de la forma en que un triodo logra la
amplificación de una señal se logra disponiendo de los siguientes datos:
1.0) La curva característica estática de
dicha válvula, que ya se estudió en el triodo
y que sirve para relacionar los valores de
Ia y Vg
para una determinada tensión de placa Va.
2°) La resistencia que se coloca en la
válvula, en serie con la placa (ánodo).
Para que amplifique un triodo hay que conectar entre el
ánodo y la fuente de alimentación que lo
polariza una resistencia llamada «de carga»,
de cuyo valor dependerá la amplificación.
3.°) La tensión continua que alimenta la placa
de la válvula y con la que debemos tener construida la curva característica
del primer apartado.
4°) La tensión negativa que
constantemente tiene aplicada la rejilla.
La corriente la circula por la
válvula y luego por la resistencia de carga, que en el ejemplo de la
figura es de 1.000Ω,
y después de pasar por la pila de 100V que alimenta la placa regresa
de nuevo al cátodo a través de tierra. En la pila la corriente
penetra por el polo positivo y sale por el negativo. Los 100 V de
alimentación están aplicados a la válvula y a la resistencia de carga RC,
que por estar en serie se reparten ese potencial, cumpliendo la siguiente
ecuación:
100 V = Valv + Vres = Va + Vr
La tensión de salida del
circuito es la de la válvula, o sea, la que existe entre ánodo y
cátodo, y puesto que este último electrodo está a tierra ó 0 V,
la tensión de salida será la del ánodo, que se representa por Va.
La tensión que absorbe la
resistencia de carga Vr no se aprovecha, disipándose la potencia en
forma de calor, siendo su valor, según la ley de Ohm,
Vr = la x Re = la x 1.000
Se puede deducir de lo expuesto que
la tensión de salida viene dada por la siguiente expresión:
Va + Vr = 100 ; Va = 100 - Vr = 100 - Ia x 1000
En la figura, parte b, se
aprecia que la rejilla de control está polarizada con una tensión
fija de 3 V, con objeto de que el triodo trabaje aproximadamente en
la parte central de la curva característica, habiéndose elegido una tensión
que es casi la mitad que la de corte, que en este ejemplo vale - 7 V.
Supongamos que a la rejilla de control, además de la tensión fija de
-3 V, se le aplica una señal para que sea amplificada por la válvula.
En la figura, parte b, esta señal está representada por una
sinusoide de 1 V de valor de pico.
Se trata de calcular cuánto y cómo varía la
tensión de salida del amplificador al hacerlo la tensión de entrada, que es
la que se aplica a la rejilla de control, junto con la polarización fija
correspondiente al punto de reposo.
La relación entre la variación de la
tensión de salida, que es la de ánodo, y la correspondiente de la tensión de
entrada, que es la de rejilla, nos dará el número de veces que amplifica la
tensión este circuito, dato para cuyo cálculo se necesita conocer los puntos
de trabajo del circuito: el primero de ellos será cuando la válvula trabaja
en «reposo», es decir, cuando la única
tensión existente en la rejilla de control son los
- 3 V producidos por la polarización fija; el segundo, cuando
además de los 3 V se le aplica una tensión cualquiera, por ejemplo cuando
se introduce 1 V positivo que coincide con
el valor de pico de la señal que se desea amplificar en el ejemplo de la
figura, b.
A) Funcionamiento del circuito en el punto de
reposo.
Tensión de entrada, Ve = 0 V.
Tensión de la rejilla de control, Vg = 3 V.
Intensidad que circula por el ánodo en este punto,
la = 40 mA (figura, a). Este dato se obtiene consultando la curva
característica y comprobando que a una tensión de rejilla de - 3 V le
corresponde una la = 40 mA.
Tensión en la resistencia de carga, Vr = la x 1.000 = 0,040 x 1.000 = 40
V.
Tensión de salida o de ánodo, Va = 100 - Vr = 100 - 40 =60V.
B) Funcionamiento del circuito con una señal de
entrada de 1 V positivo
Tensión de entrada, Ve = + 1 V.
Tensión de rejilla de control, Vg = 3 + 1 = 2 V.
Intensidad que circula por el ánodo en este punto,
la = 50 mA (curva).
Tensión en la resistencia de carga, Vr = la x 1.000
= 0,050 x 1.000 = 50 V.
Tensión de salida o de ánodo, Va = 100 - 50 = 50 V.
Cálculo de la amplificación del circuito:
La amplificación de tensión
del circuito se halla dividiendo la variación de la tensión de salida por la
correspondiente de la tensión de entrada, entre dos puntos de funcionamiento
del circuito, como los que antes se han calculado.
Amplificación = Variación de la tensión de salida (ánodo) / Variación de
la tensión de entrada (rejilla) = ∆Va / ∆Vg
Restando los valores obtenidos en los dos puntos de trabajo analizados: ∆Va
= 60 - 50 = 10 V y ∆Vg= -3 - (-2) = -1 V.
Amplificación = ∆Va / ∆Vg = 10/1 = 10 veces.
Con el resultado obtenido
se sabe que cualquier variación de tensión que se produzca en la entrada del
amplificador da en su salida una variación de tensión 10 veces mayor. Nótese
que el incremento de Vg es de - 1 V y, por tanto, si no considerásemos el
valor absoluto de la amplificación, ésta tendría signo negativo. Este dato
significa que la variación de tensión en la salida o en el ánodo es
contraria a la de rejilla, o sea, si ésta eleva su tensión en 1 V positivo,
la placa reduce su tensión de 60 a 50 V. La señal de salida es reproducción
de la de entrada, pero diez veces mayor y desfasada 180° o invertida
respecto a la primera, como lo muestra la figura. Los cálculos realizados no
son exactos y sólo se han efectuado para aclarar la forma en que se consigue
la amplificación; hay que tener en cuenta que al producirse variaciones de
la la tensión del ánodo Va varía y la curva característica usada, que en el
ejemplo era para tensión de placa de 100 V, ya no sirve. |
