convertidor Pentagrid

El convertidor pentagrid es un tipo de válvula receptora de radio ( tubo de vacío ) con cinco rejillas que se utiliza como etapa mezcladora de frecuencia de un receptor de radio superheterodino .

El pentagrid formaba parte de una línea de desarrollo de válvulas capaces de tomar una señal de radiofrecuencia entrante y cambiar su frecuencia a una frecuencia intermedia fija , que luego se amplificaba y detectaba en el resto del circuito receptor. El dispositivo se conocía genéricamente como cambiador de frecuencia o simplemente mezclador .

Los primeros dispositivos diseñados para cambiar la frecuencia de la manera descrita anteriormente parecen haber sido desarrollados por los franceses, quienes simplemente colocaron dos rejillas en lo que de otro modo habría sido una válvula triodo ordinaria (la bi-rejilla o bi-rejilla). Aunque técnicamente era un dispositivo de cuatro electrodos , ni el término tetrodo ni la válvula tetrodo tal como se conoce hoy en día habían aparecido aún. La bi-rejilla se diferenciaba del tetrodo posterior porque la segunda rejilla (exterior) estaba enrollada de forma gruesa en comparación con la rejilla de pantalla del tetrodo, que debía estar enrollada finamente para proporcionar su efecto de apantallamiento. ^{[ 1 ]} Cada rejilla podía aceptar una de las señales entrantes, y la no linealidad del dispositivo producía las frecuencias suma y diferencia. 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 prácticamente imposible evitar que la señal de una rejilla se acoplara a la otra. Al menos una referencia afirma que la bi-rejilla era autooscilante, pero esto no ha sido confirmado.

En 1918, Edwin Armstrong utilizó únicamente triodos al inventar el receptor superheterodino . Un triodo operaba en un circuito oscilador convencional. Otro triodo actuaba como mezclador, acoplando la señal del oscilador al 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 mezcladora de triodo que no solo mezclaba la señal de entrada con el oscilador local, sino que la misma válvula funcionaba también como oscilador. Esto se conoció como mezclador autodino . Los primeros prototipos presentaban dificultades para oscilar en todo el rango de frecuencias debido a que la retroalimentación del oscilador se realizaba a través del condensador de sintonización primario del primer transformador de frecuencia intermedia , que era demasiado pequeño para proporcionar una buena retroalimentación. También resultaba difícil evitar que la señal del oscilador interfiriera con el circuito de la antena .

La invención del tetrodo demostró la idea de aislar los electrodos entre sí mediante rejillas conectadas a tierra (al menos, en lo que respecta a la señal). En 1926, Philips inventó una técnica para añadir otra rejilla y así contrarrestar la emisión secundaria que sufría el tetrodo. Ya estaban presentes todos los elementos necesarios para la pentagrid.

El desarrollo de la válvula pentagrida o heptoda (de siete electrodos) representó un avance novedoso en el campo de los mezcladores. La idea era crear una sola válvula que no solo mezclara la señal del oscilador con la señal recibida y generara su propia señal de oscilador simultáneamente, sino que, lo que es más importante, realizara la mezcla y la oscilación en diferentes partes de la misma válvula.

A primera vista, la invención del dispositivo no parece ser desconocida, pero todo indica que se desarrolló tanto en Estados Unidos como en el Reino Unido, más o menos al mismo tiempo. Sin embargo, el dispositivo británico difiere de su homólogo estadounidense.

Se sabe que Donald G. Haines de RCA solicitó una patente para el pentagrid el 28 de marzo de 1933 (concedida posteriormente el 29 de marzo de 1939) bajo el número de patente estadounidense 2.148.266. El pentagrid también figuraba en una patente británica (GB426802) concedida el 10 de abril de 1935. Sin embargo, la empresa Ferranti de Gran Bretaña entró en el negocio de las válvulas con el primer pentagrid conocido fabricado en el Reino Unido, el VHT4 , a finales de 1933 (aunque debió de estar en desarrollo y sin duda habría existido como prototipo mucho antes).

El mezclador pentagrid demostró ser mucho mejor. Dado que el circuito oscilador era prácticamente autónomo, era fácil obtener una buena retroalimentación para una oscilación fiable en todo el rango de frecuencias. Algunos fabricantes que habían adoptado el mezclador autodino convirtieron algunos, si no todos, sus diseños a mezcladores pentagrid.

Las razones para desarrollar un mezclador autooscilante fiable diferían entre el Reino Unido y Estados Unidos. Los fabricantes de radio británicos debían pagar una regalía de 1 libra esterlina por cada portaválvulas a la Asociación Británica de Fabricantes de Válvulas de Radio para cubrir el uso de los derechos de patente de sus miembros. Además, estipulaban que no se podía contener más de una estructura de electrodos en una sola carcasa (lo que habría evitado la regalía, al menos en parte). Los estadounidenses parecían estar motivados por el deseo de producir un diseño de bajo coste, ahorrando hasta el último céntimo, lo que daría lugar al All American Five . Al hacer que el mezclador oscilara automáticamente, se evitaba la necesidad de una válvula osciladora independiente. El All American Five utilizó un convertidor pentagrid desde su aparición en 1934 hasta que las válvulas quedaron obsoletas con la llegada de los transistores.

En el Reino Unido, las cinco rejillas funcionaban de la siguiente manera: la rejilla 1 actuaba como oscilador junto con la rejilla 2, que actuaba como ánodo. La rejilla 4 recibía la señal entrante, mientras que las dos rejillas restantes, la 3 y la 5, estaban conectadas entre sí (generalmente internamente) y actuaban como rejillas de protección para aislar el ánodo, la rejilla 4 y la rejilla 2 entre sí. Dado que la rejilla 2 era un ánodo con fugas, ya que permitía el paso de parte del flujo de electrones modulado, el oscilador se acoplaba a la sección de mezcla de la válvula. De hecho, en algunos diseños, la rejilla 2 consistía únicamente en las varillas de soporte, omitándose el propio cable de la rejilla.

En Estados Unidos, la configuración era diferente. La rejilla 1 actuaba como rejilla osciladora, como antes, pero en este caso, las rejillas 2 y 4 estaban conectadas entre sí (generalmente internamente). La rejilla 2 funcionaba como pantalla y ánodo del oscilador; en este caso, el cable de la rejilla debía estar presente para proporcionar la pantalla. La rejilla 3 recibía la señal entrante. La rejilla 4 la protegía del ánodo, y la rejilla 5 era una rejilla supresora para suprimir la emisión secundaria. Esta configuración limitaba el diseño del oscilador a uno en el que el ánodo del oscilador se alimentaba desde el riel HT+ (B+). Esto se lograba a menudo utilizando un circuito oscilador Hartley y llevando el cátodo a la toma de la bobina.

La versión británica presentaba una emisión secundaria significativa y también una torsión en el tetrodo . Esto se aprovechó para proporcionar la no linealidad necesaria para generar buenas señales de suma y diferencia. Los dispositivos estadounidenses, si bien carecían de emisión secundaria debido a la rejilla supresora, lograban la no linealidad requerida polarizando el oscilador de manera que la válvula se sobrecargara. La versión estadounidense también era un poco más sensible porque la rejilla que recibía la señal estaba más cerca del cátodo, lo que aumentaba el factor de amplificación.

El convertidor pentagrid, en cualquiera de sus versiones, funcionaba extraordinariamente bien, pero adolecía de la limitación de que una señal fuerte podía "desviar" la frecuencia del oscilador de una señal más débil. Esto no se consideraba un problema grave en los receptores de radiodifusión, donde las señales solían ser fuertes, pero sí lo era al intentar recibir señales débiles cercanas a señales fuertes. Algunas radios de onda corta funcionaban bastante bien con estos dispositivos. Después de la Segunda Guerra Mundial, aparecieron versiones especiales de alta frecuencia para las  bandas de FM de 100 MHz. Ejemplos de ello son el 6SB7Y (1946) y el 6BA7 (1948). El efecto de desviación tenía una ventaja adicional, ya que proporcionaba cierto grado de sintonización automática.

Otra desventaja era que, a pesar de la presencia de las rejillas de protección, el haz de electrones, modulado por los electrodos del oscilador, aún tenía que pasar a través de la rejilla de señal, y el acoplamiento del oscilador al circuito de señal era inevitable. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de Estados Unidos comenzó a exigir a los fabricantes de radio que certificaran que sus productos evitaban esta interferencia, según la Parte 15 de su normativa. En el Reino Unido, el Director General de Correos (responsable de la concesión de licencias de radio en aquel entonces) estableció un conjunto de normas estrictas sobre interferencias radioeléctricas.

El hexodo (de seis electrodos) se desarrolló a partir del heptodo o pentagrid. Se desarrolló en Alemania como mezclador, pero desde el principio se diseñó para usarse con un oscilador de triodo independiente. Por lo tanto, la configuración de rejilla era la siguiente: rejilla 1, entrada de señal; rejillas 2 y 4, rejillas de pantalla (conectadas entre sí, generalmente de forma interna); y la rejilla 3, entrada del oscilador. El dispositivo no tenía rejilla supresora. Una ventaja importante era que, al usar la rejilla 1 como entrada de señal, el dispositivo era más sensible a señales débiles.

Poco después, las estructuras de triodo y hexodo se colocaron en la misma envoltura de vidrio, una idea que no era nueva. La rejilla del triodo solía estar conectada internamente a la rejilla del hexodo 3, pero esta práctica se abandonó en diseños posteriores cuando la sección de mezcla funcionaba como un amplificador de FI directo en receptores AM/FM al operar en FM, realizándose la mezcla en una sección dedicada al cambio de frecuencia de FM.

Inicialmente, los fabricantes británicos no pudieron utilizar este tipo de mezclador debido a la prohibición de la BVA sobre estructuras múltiples (y, de hecho, no estaban dispuestos a utilizar válvulas separadas debido al gravamen). Una empresa británica, MOV , logró hacer cumplir las normas del cártel contra la empresa alemana Lissen en 1934 cuando esta intentó comercializar en el Reino Unido una radio que incorporaba el mezclador triodo-hexodo.

Tras la presión ejercida por los fabricantes británicos, la BVA se vio obligada a flexibilizar la normativa y el Reino Unido comenzó a adoptar mezcladores triodo-hexodo. El Mullard ECH35 fue una opción muy popular.

Una empresa, Osram , realizó una jugada ingeniosa. Uno de sus diseños más populares de convertidores pentagrid era el MX40, comercializado inicialmente en 1934. En 1936, lanzaron al mercado el cambiador de frecuencia triodo-hexodo X41. La genialidad residía en que el X41 era un reemplazo directo, compatible con los pines del MX40. De esta forma, una radio pentagrid podía convertirse fácilmente a triodo-hexodo sin necesidad de modificar el circuito.

Estados Unidos nunca adoptó realmente el hexodo triodo y rara vez se utilizó, a pesar de que el hexodo triodo 6K8 estaba disponible para los fabricantes en 1938.

En algunos diseños, se añadió una rejilla supresora para producir otro diseño de heptodo. La válvula ECH81 de Mullard se popularizó con la transición a válvulas miniatura de nueve pines.

Aunque no es estrictamente un pentágrido (ya que tiene más de cinco rejillas), el octodo (de ocho electrodos) funciona según el principio del pentágrido. Surgió simplemente de la adición de una rejilla de pantalla extra a la versión británica del heptodo pentágrido. Esto se hizo principalmente para mejorar la separación entre la antena y el oscilador, y para reducir el consumo de energía en los receptores de radio que funcionaban con pilas, cada vez más populares.

En Norteamérica, el único octodo fabricado fue el 7A8. Introducido por Sylvania en 1939 (y utilizado principalmente por Philco ), esta válvula fue el resultado de añadir una rejilla supresora al tipo 7B8, que era la versión local del tipo 6A7. La adición de la rejilla supresora permitió a Sylvania reducir la corriente del calentador de 6,3 voltios de 320 miliamperios ^{[ 2 ]} a 150 miliamperios ^{[ 3 ]} manteniendo la misma transconductancia de conversión (550 microsiemens). Esto permitió a Philco utilizar esta válvula en todas sus líneas de radio durante la década de 1940.

El octodo Philips EK3 fue designado como un "octodo de haz". La novedad de su diseño radicaba en que las rejillas 2 y 3 se construyeron como placas formadoras de haz. Esto se hizo de tal manera que Philips afirmó que los haces de electrones del oscilador y del mezclador se separaron lo máximo posible, minimizando así el efecto de atracción. ^{[ 4 ]} No se dispone de información sobre el grado de éxito. La información del fabricante también señala que el alto rendimiento de la válvula conlleva una elevada corriente de filamento de 600 mA, el doble que la de los tipos más convencionales.

El uso de un pentodo parecería una opción improbable para un convertidor de frecuencia, ya que solo tiene una rejilla de control. Sin embargo, durante la Gran Depresión , muchos fabricantes de radio estadounidenses utilizaron pentodos de los tipos 6C6, 6D6, 77 y 78 en sus receptores de CA/CC más económicos, porque eran más baratos que los pentagrid de tipo 6A7. En estos circuitos, el supresor (rejilla 3) actuaba como rejilla osciladora, y la válvula funcionaba de manera similar a un pentagrid auténtico.

Una empresa británica, Mazda / Ediswan , fabricó un cambiador de frecuencia de triodo-pentodo, el AC/TP. Diseñado para radios de corriente alterna (CA) de bajo coste, el dispositivo se concibió deliberadamente para permitir que señales fuertes activaran el oscilador sin riesgo de que la señal del oscilador se irradiara desde la antena. El cátodo era común a ambas secciones de la válvula. El cátodo estaba conectado a una bobina secundaria en la bobina del oscilador, acoplando así el oscilador a la sección mezcladora del pentodo, y la señal se aplicaba a la rejilla 1 de la forma convencional. El AC/TP pertenecía a la gama de válvulas CA/ diseñadas para radios de bajo coste. Se consideraban duraderas para su época (incluso el cambiador de frecuencia AC/TP, que solía dar problemas). Es probable que cualquier válvula CA/ que se encuentre hoy en día sea nueva, ya que los talleres de servicio técnico almacenaban repuestos que rara vez se necesitaban.

Para distinguir entre las dos versiones del heptodo, los fabricantes suelen describirlas como "heptodo de tipo hexodo" cuando no tienen rejilla supresora, y como "heptodo de tipo octodo" cuando sí la tienen.

• tubo de deflexión de viga

• Manuales de válvulas
  • Características esenciales de General Electric , 1970
  • Manual técnico de Sylvania , 1958
• Otros libros
  • Sibley, Ludwell, "Tradiciones del metro", 1996
  • Stokes, John W., "70 años de tubos y válvulas de radio" 1997
  • Thrower, Keith, "Historia de la válvula de radio británica hasta 1940"

• Mullard FC4
• Octodo
• Hoja de datos AC/TP
• Hoja de datos 2A7
• Hoja de datos 6SA7/12SA7
• Hoja de datos 12BE6
• Hoja de datos 12BA7
• Patente del convertidor de reflejos, 12 de octubre de 1933. Archivada el 17 de septiembre de 2008 en la Wayback Machine.