Ultra-lineal

Los circuitos electrónicos ultralineales son aquellos utilizados para acoplar un tubo de vacío tetrodo o pentodo (también llamado "válvula electrónica") a una carga (por ejemplo, a un altavoz ).

'Ultra-lineal' es un caso especial de 'carga distribuida'; una técnica de circuito patentada por Alan Blumlein en 1937 (Patente No. 496,883), aunque el nombre 'carga distribuida' probablemente se deba a Mullard . ^[1] En 1938 solicitó la patente estadounidense 2218902. Las ventajas particulares del funcionamiento ultra-lineal, y el nombre en sí, fueron publicados por David Hafler y Herbert Keroes a principios de la década de 1950 a través de artículos en la revista "Audio Engineering" de los EE. UU. ^[2] El caso especial de funcionamiento 'ultra-lineal' a veces se confunde con el principio más general de carga distribuida.

Un tubo de vacío (válvula) pentodo o tetrodo configurado como amplificador de cátodo común (donde la señal de salida aparece en la placa) puede funcionar como:

• un pentodo o tetrodo, en el que la rejilla de la pantalla está conectada a un voltaje de CC estable, de modo que no hay variaciones de señal en la rejilla de la pantalla (es decir, la rejilla de la pantalla tiene el 0 % de la señal de salida de la placa impresa en ella), o
• un triodo, en el que la rejilla de la pantalla está conectada a la placa (es decir, la rejilla de la pantalla tiene el 100% del voltaje de la señal de salida de la placa impreso en ella), o
• Una combinación de triodo y pentodo, en la que la rejilla de pantalla tiene impreso sobre ella un porcentaje (entre 0% y 100%) de la señal de salida de la placa. Esta es la base del circuito de carga distribuida y normalmente se logra incorporando una "toma" adecuada en el devanado primario del transformador de salida al que está conectado el tubo de vacío (válvula).

La impresión de cualquier porción de la señal de salida sobre la rejilla de la pantalla puede verse como una forma de retroalimentación que altera el comportamiento del flujo de electrones que pasa del cátodo al ánodo.

Mediante una elección juiciosa del porcentaje de toma de la rejilla de pantalla, se pueden obtener los beneficios de los tubos de vacío de triodo y pentodo. En un rango muy estrecho de porcentaje de toma, se encuentra que la distorsión cae a un valor inusualmente bajo, a veces menor que para el funcionamiento de triodo o pentodo ^[2] , mientras que la eficiencia energética solo se reduce ligeramente en comparación con el funcionamiento de pentodo completo. El porcentaje de toma óptimo para lograr un funcionamiento ultralineal depende principalmente del tipo de válvula utilizada; un porcentaje visto comúnmente es el 43% (del número de vueltas primarias del transformador en el circuito de placas) que se aplica al KT88, aunque muchos otros tipos de válvulas tienen valores óptimos cercanos a este. Se recomendó un valor del 20% para los 6V6GT. Los circuitos Mullard como el 5-20 también usaron una carga distribuida del 20% (pero no lograron un funcionamiento ultralineal), mientras que los amplificadores LEAK usaron el 50%.

Las características del circuito que hacen que la carga distribuida sea adecuada para amplificadores de potencia de audio, en comparación con un amplificador basado en triodo, haz, tetrodo o pentodo, son:

• La impedancia de salida se reduce a aproximadamente la mitad de la que se logra con un triodo.
• La distorsión se reduce hasta aproximarse a la lograda con un tubo triodo, pero puede ser incluso menor para un funcionamiento ultra lineal.
• La potencia de salida es mayor que la de un triodo, aproximándose a la entregada por un pentodo.
• La potencia de salida es más constante ya que la carga distribuida es una combinación de un amplificador de transconductancia y un amplificador de voltaje.

El circuito de carga distribuida se puede aplicar a circuitos amplificadores push-pull o de un solo extremo.

Obsérvese que el término "ultra lineal" se reservó expresamente sólo para la condición de punto de toma óptimo. Como escribieron Hafler y Keroes: " Nuestras reivindicaciones de patente cubren el uso de cualquier toma primaria en esta disposición de circuito. Sin embargo, hemos restringido el uso del término "ultra lineal" a las condiciones en las que las curvas características de la placa dinámica son más lineales ". ^[3]

El amplificador "QUAD II" de QUAD utiliza un circuito en el que se aplica una parte de la señal de salida al cátodo, y Peter Walker de QUAD lo denominó "carga distribuida". En los Estados Unidos, McIntosh Laboratories utilizó ampliamente esta técnica en sus amplificadores de potencia a válvulas de vacío. Audio Research Corp también ha utilizado un circuito similar.