Delovanje tetrode
Tetroda se redko uporablja in o njej govorimo le zato, ker je stopnica med triodo in pentodo. Če gledamo statične karakteristike tetrode ob spremenljivi anodni napetosti in ob konstantni napetosti krmilne in zaščitne mrežice ter merimo anodni tok, bomo videli, da teče skoraj ves tok v zaščitno mrežico dokler ima višji potencial kot anoda.
Katodna prednapetost za tetrodo se dobi enako kot pri triodi s to razliko, da je pri tetrodi katodni tok vsota anodnega toka in toka zaščitne mrežice. Napetost krmilne mrežice g1 varira odvisno od vhodnega signala in povzroča spremembe anodnega toka. Tako kot anodni, tudi tok zaščitne mrežice g2 varira v odvisnosti od krmilne mrežice. Variranje napetosti zaščitne mrežice g2 je odpravljeno s kondenzatorjem vezanim med g2 in maso. Ta drži zaščitno mrežico g2 na konstantni enosmerni napetosti.
Tetrodo uporabimo kadar potrebujemo večje ojačenje. Amplituda anodne napetosti je zelo velika. Če zaradi tega pade anodna napetost pod vrednost napetosti na zaščitni mrežici g2, efekt sekundarne emisije povzroči popačenje izhodnega signala. Za preprečevanje tega mora biti anodna napetost zelo visoka, tako da je višja od napetosti zaščitne mrežice tudi ob največjem izhodnem signalu. Ta nenormalno visoka anodna napetost je slaba lastnost tetrode. Videli bomo kako pentoda odpravi to pomanjkljivost.
Odprava efekta sekundarne emisije
Pentoda doseže to z dodatkom tretje mrežice med anodo in zaščitno mrežico g2. Mrežica g3 se imenuje zavorna mrežica. Običajno jo vežemo na potencial katode in je vedno zelo negativna v odnosu na anodo. Odbiti elektroni, ki se najdejo v prostoru med g3 in anodo, so odbiti nazaj na anodo. Rezultat je ta, da sekundarna emisija nima vpliva na delovanje pentode.
Kako deluje pentoda?
Spomnimo se, da triodi zmanjšanje negativne mrežne napetosti povzroči porast anodnega toka in padec anodne napetosti. Sprememba anodne napetosti je večja kot sprememba mrežne napetosti. Ta pojav smo poimenovali ojačenje. Drži tudi, da ima sprememba anodne napetosti vpliv na anodni tok. Mrežna napetost ima več kot 20x večji vpliv na anodni tok kot anodna napetost. To pomeni, da je zgornja mejna vrednost ojačenja cevi približno 20. Ko elektronka doseže ta maksimalni faktor ojačenja, anodni tok preneha rasti.
Pri pentodi zavorna mrežica g3 in anodna napetost nimata vpliva na anodni tok, ker ju zaščitna mrežica obdaja in s tem ločuje od katode. Kot v tetrodi je tudi tu zaščitna mrežica g2 postavljena na nekoliko višjo pozitivno vrednost in samo spremembe na krmilni mrežici g1 vplivajo na anodni tok.
Pentoda z usmerjenim elektronskim snopom
Pri teh pentodah je spiralasta zavorna mrežica g3 zamenjana s plaščem, ki ima spredaj in zadaj odprtini skozi kateri teče elektronski snop. Prednost tega sistema se pokaže v večji izhodni moči pentode ob istem katodnem vložku energije.
Anodni tok pentode je zelo konstanten preko zelo širokega razpona anodne napetosti cca. 100 – 300V. Seveda ne govorimo o zasičenju elektronke, temveč o linearnem delovanju. Razlog da anodni tok ne niha je ta, da zavorna mrežica g3 z oklepom ločuje anodni od katodnega delovnega prostora. Pri nizki anodni napetosti se tok seveda spremeni (Ua < 100 V). Čeprav celotni tok elektronke ostaja enak je veliko več elektronov pritegnjenih na zaščitno mrežico, ki je sedaj pozitivnejša od anode.
Ojačevalnik z enojno stopnjo
Seznanili smo se že z večino komponent, ki sestavljajo to stopnjo. Upor 1M vezan na krmilno mrežico, jo obremenjuje in preprečuje vpliv naključnih motenj. 12k upor in kondenzator 25 µF določata prednapetost za delovno točko elektronke. 270k upor v anodnem krogu je bremenski upor. Kondenzator 10 nF in upor 1M sta RC povezava v naslednjo ojačevalno stopnjo.
Povratni vpliv in rešitev problema
Naslednje vezje prikazuje dve dodatni komponenti. Anodni upor 270k ima v seriji še dodatni upor 25k in kondenzator 8 µF vezan na maso. Slednja tvorita filter za preprečevanje povratnega vpliva med ojačevalnimi stopnjami. Povratni vpliv zaslišimo kot brnenje nizke frekvence podoben zvoku motornega čolna. Povratni vpliv se lahko pojavi med vezji, ki delujejo na isti frekvenci in imajo skupni povratni vod oziroma maso. Če ojačevalnik vsebuje več ojačevalnih stopenj bodo vse napajane s skupno anodno napetostjo. Notranja upornost napajalnika do delovala kot skupna impedanca za vsa ojačevalna vezja.
Ob priklopu vhodnega signala se bodo anodni tokovi ojačevalnih stopenj razlikovali odvisno od jakosti signala. Kot dodatek enosmerni komponenti skozi skupni vod imamo sedaj še izmenične komponente anodnih tokov. Nekateri od teh bodo v fazi z drugimi in drugi bodo obrnjeni za 180 stopinj ali inverzni. Večino problemov povzročajo tokovi, ki so si v fazi.
Fazno enaki tokovi se seštevajo med seboj in proizvedejo napetostno variranje preko skupnega voda mase ter se vrnejo preko anodnih uporovna vhode ojačevalnih stopenj. To se ponavlja, ojačuje in na koncu proizvede močan motilni brneč zvok v zvočniku.
Izmenični komponenti anodnega toka se lahko prepreči dostop do skupnega napajalnega voda. Naloga odvajalnega filtra je zagotoviti pot nizke kapacitivne upornosti mimo napajalnega voda in pot visoke Ohmske upornosti za izmenični tok preko katere se priključi napajalna napetost. Na ta način se izmenični tok, ki še vedno dospe do skupnega napajalnega voda tako oslabi, da ne povzroča več povratnih pojavov.
Vrednost filtrskega kondenzatorja mora biti dovolj velika, da je njegova reaktanca veliko manjša kot skupna upornost upora in notranje impedance napajalnega vezja. V prikazanem tipu ojačevalnika je vrednost filterskega upora cca 1/5 vrednosti anodnega bremenilnega upora. Vrednost kondenzatorja se giblje od 0,25 do 8 µF.
Kako povečati ojačenje?
Če potrebujemo napetostno ojačenje 50 ali manj, bo v ojačevalniku zadostovala ena elektronka. Zelo pogosto pa so potrebna ojačenja 10000 ali celo več. Takrat potrebujemo več elektronk v enem ojačevalniku.
Cevi so vezane tako, da se anodne spremembe ene pelje na krmilno mrežico druge in tako naprej do končne stopnje ojačevalnika. Če je ojačenje vsake elektronke 50, bomo na izhodu druge elektronke dobili signal ojačan s faktorjem 2500, na izhodu tretje elektronke bo ojačevalni faktor že 2500 x 50 = 125000.
