Newsgroup: it.hobby.radioamatori
Titolo: X i3hev

Ho visto il tuo post sulle valvole.
Un vero capolavoro.
Mi sono permesso di copiarlo su un'altro NG, elettronica.riparazioni
Forse, grazie ed istruiti dal tuo lavoro, smetteranno di fare domande sulle
valvole alquanto fuori di testa.
Complimenti ancora.
Rimango in attesa della seconda puntata!!
Complimenti ancora.
Un SWL qualsiasi, Raimondo.
Ciao

Un SWL qualsiasi, Raimondo.
bè, visto che l'articolo sarebbe risultato interessante anche su
questo NG, perchè non lo hai postato anche qui, mentre qui hai postato
solo il ringraziamento a Mario HEV ? Tra l'altro, non so se Mario
legge ancora questo NG, quindi magari il tuo grazie resterà non letto.
Perchè non lo ringrazi sul NG dove ha pubblicato il suo scritto ?
73 de ik7jwy (Art) 
http://radioamatori.altervista.org

 
http://radioamatori.altervista.org
..ecco di seguito lo splendido post.
Hai ragione!!!
Perdonato??
;-))
MondoRAI
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Ciao a tutti!
[LE VALVOLE]: Una breve introduzione
Ciao a tutti,
con questa puntata iniziale si apre la nuova serie di chiacchierate
sui tubi elettronici a vuoto, argomento che ultimamente sembra essere
tornato di moda, anche se i motivi sono forse piu' estetici ed
affettivi che non tecnologici >:)
La serie si sviluppera' prevedibilmente nei seguenti argomenti:
- i principi fondamentali (questa puntata!), nella quale tratteremo
   dell'emissione termoionica e degli altri aspetti di base del
   funzionamento dei tubi elettronici, il diodo e le sue caratteristiche,
- il triodo ed il suo uso come amplificatore
- limiti del triodo, l'introduzione del tetrodo e del pentodo,
- le tecniche di polarizzazione dei tubi a vuoto,
- i tubi speciali.
Come sempre, navigheremo a vista, e ci soffermeremo ad approfondire
e discutere gli aspetti piu' interessanti delle questioni, dato che
proprio esser di stimolo alla discussione ed all'approfondimento e'
lo scopo unico della chiacchierata. Percio' l'ordine potra' forse
subire qualche cambiamento, ma non ce ne preoccuperemo neanche un
po'... :o)
Ricordo ancora, a chi avesse voglia di leggere queste quattro
chiacchiere, che questo non e' e non vuole essere un testo, ma solo
uno spunto per la discussione e lo scambio d'idee. Quindi, chi avesse
qualcosa da dire, e la voglia di dirlo, lo faccia! Sara', come sempre,
il benvenuto :)
----------
NOTA IMPORTANTE E DOVEROSA: LAVORANDO CON LE VALVOLE, SI INCONTRANO
TENSIONI PERICOLOSE! E' NECESSARIO USARE __SEMPRE__ LA MASSIMA
PRUDENZA E RISPETTARE PUNTUALMENTE LE REGOLE DI SICUREZZA RELATIVE
ALLA MANUTENZIONE DEGLI APPARATI CONTENENTI MEDIE ED ALTE TENSIONI.
----------
Chi si fulmina, insomma, fa pure la figura del brocco... >:)
----------
Nota tecnica: per visualizzare gli schemi delle nostre chiacchierate,
dovete aver preventivamente scaricato la libreria fidocad "IHRaM 1.4";
e, naturalmente, dovete avere installato fidocad... :)
----------
[LE VALVOLE] 1: L'emissione termoionica ed il diodo
Esaurita la breve presentazione - cosi' forse smettono i cori di
"Uffa! E taglia!" che sento da laggiu' <:) - cominciamo con la parte
interessante, ossia il principio piu' principio di tutti:
*** L'effetto termoionico ***
Come sappiamo, nei metalli gli elettroni non sono "solidamente
attaccati" agli atomi del reticolo cristallino, ma si muovono in giro
per l'intero reticolo, proprio come un gas, ed e' questo che da' al
metallo le sue caratteristiche di conducibilita' termica ed elettrica.
Questo gas e' trattenuto all'interno del metallo dalla presenza di una
barriera di potenziale, che mediamente gli elettroni non hanno
abbastanza energia da superare per poter sfuggire "evaporando" dal metallo.
In realta', poiche'â¤¨ la distribuzione dell'energia tra gli elettroni e'
statistica, quel che accade e' che qualche elettrone riesce a scappare,
lasciando il metallo leggermente carico positivamente. In pratica,
quindi, avremo un sottile strato di "vapore" di elettroni stazionante
sopra la superficie del metallo; ogni tanto, un elettrone viene
catturato dall'attrazione del  metallo, a causa della carica positiva di
quest'ultimo e di quella negativa del primo, mentre ogni tanto un altro
elettrone sfugge al metallo e si unisce allo strato di vapore.
Il meccanismo si stabilizza su un equilibrio, perche'â¤¨ se troppi
elettroni scappano via, la carica del metallo diventa grande e la
sua forza d'attrazione fa ritornare molti elettroni all'ovile, mentre
se troppi elettroni ritornano a casa, la carica positiva tende ad
essere annullata e quindi sara' piu' facile agli elettroni sfuggire
dalla superficie.
La quantita' di elettroni mediamente "assenti da casa" dipende dalla
temperatura, perche'â¤¨ maggiore e' quest'ultima, maggiore e' l'energia
media degli elettroni stessi, oltre che naturalmente dalla natura e
dalle caratteristiche fisiche del metallo. Se il metallo viene
riscaldato, l'energia media degli elettroni aumenta, aumenta quindi
la probabilita' che uno di essi possa evaporare, e come conseguenza
finale aumenta la quantita' del vapore di elettroni che sta fuori
del metallo.
La relazione tra temperatura e quantita' di elettroni emessi (legge di
Richardson-Dushman) e' piuttosto complessa (e, per la verita', l'effetto
termoionico ha ancora alcuni lati oscuri), e non ci interessa qui
approfondirla piu' di tanto - quel che ci interessa e' il fatto che
l'emissione di elettroni, che prende il nome di "emissione termoionica",
aumenta piuttosto rapidamente con la temperatura; e' suppergiu'
trascurabile a temperatura ambiente e diventa assai significativa solo a
temperature dell'ordine di svariate centinaia di gradi: per questo
motivo, per ottenere un'emissione consistente, e' necessario portare il
metallo al calore rosso, il che di solito si ottiene realizzando un
sistema riscaldante formato da un filamento incandescente, insomma una
specie di lampadina (ed e' per questo che i nostri nonni chiamavano
assai pittorescamente i tubi elettronici "lampade termoioniche").
Se il nostro metallo incandescente si trova immerso in un gas ad alta
pressione, come ad esempio e' l'aria, gli elettroni emessi possono fare
ben poca strada: dopo aver percorso un brevissimo tragitto, vanno a
sbattere su un atomo od una molecola, si fermano, e vengono ricatturati
dal campo elettrico del metallo; la nube di elettroni viene quindi
mantenuta ben vicina al metallo che l'ha prodotta, e da li' non si
scappa... ma ben diversa e' la faccenda se il metallo si trova nel vuoto!
In questo caso, infatti, si forma una nube elettronica abbastanza ampia,
formata dagli elettroni che ora possono andarsene in giro per i fatti
loro, senza trovare nulla che li arresti nel loro percorso, se non la
forza d'attrazione del campo elettrico generato dal metallo che e'
restato carico "positivamente".
Basta allora imporre un campo elettrico esterno, per riuscire ad
allontanare definitivamente gli elettroni dal metallo che li ha emessi,
formando una corrente che attraversa il vuoto sotto forma di un fascio
di elettroni liberi. Ed ecco che comincia a profilarsi la struttura del
piu' semplice dei tubi elettronici: un'ampolla, nella quale si fa il
vuoto spinto (che, be', proprio proprio vuoto non e', ma bisogna sapersi
accontentare... ne riparleremo), contenente un filamento metallico reso
incandescente in qualche modo (di solito dal passaggio di una corrente
elettrica), ed intorno, ad una certa distanza, un cilindro metallico
elettricamente accessibile mediante un contatto esterno.
Questa struttura, a titolo di cronaca, fu inventata e costruita nel 1904
da John Fleming, professore inglese che stava approfondendo le ricerche
di Thomson sugli elettroni, a loro volta stimolate dalle osservazioni di
quello che allora veniva chiamato "effetto Edison"; in realta', l'effetto
termoionico fu osservato ed identificato da un giovane collaboratore di
Edison, un ingegnere dal pressoche'â¤¨ dimenticato nome di William Hammer,
il quale aveva notato che nelle lampadine si anneriva il bulbo,
indicando una qualche forma di evaporazione; ma fu poi lo stesso Edison
a dimostrare sperimentalmente il passaggio di corrente dal filamento
riscaldato ad un elettrodo positivo inserito in una lampada, dando il
proprio nome all'effetto di emissione termoionica - anche perche'
Vanderbilt i finanziamenti li aveva dati ad lui, mica ad Hammer! >:)
Ritornando alla nostra struttura, che essendo dotata di due elettrodi fu
chiamata DIODO, immaginiamo ora di riscaldarne il filamento emittente,
usando un'apposita batteria, e di collegare tra questo e l'elettrodo
raccoglitore una seconda batteria la cui tensione sia regolabile in
valore e segno, e misuriamo la corrente che scorre nel circuito.
[FIDOCAD]
MC 105 105 1 0 450
LI 100 85 100 90
LI 100 90 105 90
LI 105 90 105 105
MC 90 85 0 0 ihram.VT00RD
LI 90 85 90 90
LI 90 90 85 90
LI 85 90 85 105
LI 85 90 55 90
LI 55 90 55 75
MC 55 55 0 0 460
LI 50 72 60 57
PP 60 57 57 60 59 61
MC 95 45 0 0 ihram.MA02
LI 95 30 95 35
LI 55 30 95 30
LI 55 55 55 30
Prima di procedere, battezziamo gli elettrodi della valvola (sarebbe
meglio dire "del tubo", ma suona cosi' male...): alla faccia delle
preesistenti convenzioni, e senza mettersi d'accordo con nessuno, a suo
tempo fu deciso di chiamare
   -  catodo: l'elettrodo che emette gli elettroni,
   -  anodo: detto anche placca, l'elettrodo che li raccoglie,
e noi a questi nomi ci adegueremo :o)
Per prima cosa, cerchiamo di capire cosa accade se riscaldiamo il catodo
ma lasciamo l'anodo scollegato: un certo numero di elettroni tra i piu'
scalmanati (o energetici, per chi ama il linguaggio domenicale) ci
andranno certamente a cadere, instaurando su di esso una certa carica
elettrica negativa; questa a sua volta sostiene un campo elettrico,
diretto verso l'anodo, che tende a respingere eventuali ulteriori
elettroni che tentassero di avvicinarsi. Si arriva rapidamente ad una
situazione stabile nella quale l'anodo e' leggermente negativo, e la
quantita' di carica depositata su di esso dipende essenzialmente
dall'energia della quale dispongono gli elettroni emessi dal catodo, ed
in definitiva dalla temperatura di quest'ultimo, e naturalmente dalla
geometria del sistema.
Se colleghiamo l'anodo al catodo, nasce una corrente che, attraverso il
circuito, va a riportare gli elettroni fuggiti al catodo stesso (che,
lo ricordiamo, e' leggermente positivo a causa della emissione termoionica);
quindi il diodo presenta una sua sia pur piccola corrente di fuga:
ricordiamocene, piu' avanti avra' la sua importanza...
Un ultimo piccolo appunto su questa corrente di fuga: l'energia che fa
muovere gli elettroni, e quindi la fa circolare, da qualche parte deve
pure venire! Essa infatti e' fornita, nel pieno rispetto dei sacri
principi della termodinamica, dal riscaldamento del catodo: l'energia
non si crea e non si distrugge! :)
Quando imponiamo una tensione tra catodo ed anodo, nello spazio tra i
due elettrodi si instaura un campo elettrico, la cui intensita' dipende
dalla tensione applicata e dalla geometria del dispositivo; in sostanza,
se non ci fosse l'emissione termoionica, si tratterebbe di un semplice
condensatore, e le leggi sarebbero dunque quelle gia' ben note. Ma quando
scaldiamo il catodo, in maniera che esso emetta intorno a se' una parte
dei suoi elettroni, le cose cambiano radicalmente: gli elettroni si
vedono immersi in un campo elettrico imposto dall'esterno, e quindi ne
vengono accelerati nella direzione del campo, ma naturalmente con verso
opposto perche' la loro carica e' negativa.
Supponiamo, per cominciare, che al catodo venga applicata una tensione
positiva rispetto all'anodo: in questo caso, il campo elettrico sara'
diretto dal catodo verso l'anodo, per cui gli elettroni saranno spinti
dal campo stesso in direzione del catodo; potra' accadere che qualche
elettrone sia uscito con tale "veemenza" dal catodo, nella sua
evaporazione, da avere l'energia necessaria a superare la barriera di
potenziale imposta dal campo elettrico, e finire dunque con il ricadere
sull'anodo; ma se anche questo accade, lo fa con tale infinitesima
frequenza che, a tutti gli effetti, la relativa corrente non e'
normalmente misurabile e quindi, a tutti gli effetti pratici, e' zero.
Dunque, se colleghiamo una batteria con il positivo connesso al catodo,
attraverso il nostro dispositivo non passa corrente.
Una curiosita' interessante e' il fatto che, per piccoli potenziali di
anodo negativi, la corrente e' sempre nello stesso verso, ma diminuisce
all'aumentare della tensione negativa, un po' come se ci fosse un
generatore extra collegato in serie al circuito ovvero, da un altro
punto di vista, come se il diodo presentasse una resistenza negativa.
Rigiriamo la frittata, pardon, la batteria, e cominciamo a far salire
gradualmente la tensione di anodo da zero a qualche centinaio di volt:
il campo elettrico che ora si instaura tende a sospingere gli elettroni
dal catodo verso l'anodo, sostenendo una corrente la cui intensita' e'
regolata dall'equilibrio tra i due fenomeni: l'attrazione degli
elettroni verso l'anodo, suscitata dal campo esterno, e quella verso il
catodo, suscitata dal fatto che questo non solo e' positivo, ma lo
diventa tanto piu' quanti piu' elettroni emette.
La carica positiva del catodo pero', contrariamente a prima, quando
avevamo lasciato l'anodo scollegato, ora viene continuamente compensata
dalla corrente che fluisce lungo il circuito, per cui l'equilibrio che
si stabilisce e' tale da consentire un significativo passaggio di
corrente dal catodo all'anodo. Per basse tensioni questa corrente cresce
dapprima lentamente (e' contrastata dal campo interno del diodo), poi
cresce molto velocemente fino a quando non arriva ad un limite che
corrisponde alla massima capacita' di emissione di elettroni da parte del
catodo; da questo punto in poi, smette di crescere e si stabilizza:
siamo arrivati alla *** saturazione *** del dispositivo!
[N.B.: nella realta' pratica, non e' detto che il tubo arrivi
         __indenne__ alla saturazione...]
[FIDOCAD]
LI 50 100 50 10
LI 45 95 145 95
PP 140 94 145 95 140 96
PP 49 15 50 10 51 15
BE 50 95 72 95 84 92 95 25
TY 134 98 5 3 0 1 0 * V
TY 136 101 5 3 0 1 0 * AK
TY 41 11 5 3 0 1 0 * I
TY 43 14 5 3 0 1 0 * A
BE 95 25 96 14 110 15 111 14
EV 45 90 55 100 1
LI 97 220 97 130
PP 96 135 97 130 98 135
TY 88 131 5 3 0 1 0 * I
TY 90 134 5 3 0 1 0 * A
LI 50 175 150 175
PP 145 174 150 175 145 176
TY 139 178 5 3 0 1 0 * V
TY 141 181 5 3 0 1 0 * AK
LI 54 98 92 167 1
PP 92 167 91 162 88 165 1
BE 50 174 111 174 129 170 148 167
TY 99 155 5 2 0 0 1 * la corrente qui e'
TY 99 160 5 2 0 0 1 * zero virgola niente...
TY 100 20 5 2 0 0 1 * saturazione: ma non e' detto
TY 100 25 5 2 0 0 1 * che il tubo ci arrivi vivo...
La corrente di saturazione dipende da vari parametri, tra i quali, oltre
come al solito la geometria del sistema, ci sono la temperatura del
catodo ed inoltre un coefficiente di emissione proprio del metallo, che
dipende dalla sua struttura fisica interna.
Per aumentare la corrente di catodo massima, le strade sono varie:
   -  se facciamo aumentare la temperatura, aumenta l'emissione
termoionica; pero', se la temperatura e' abbastanza elevata, dal metallo
cominciano ad evaporare anche un certo numero di ioni metallici, ed il
catodo si consuma rapidamente; dovremo percio' trovare un ragionevole
compromesso tra efficienza di emissione e durata della valvola. Dobbiamo
anche notare che la presenza di ioni metallici nel vuoto gia' di suo
imperfetto, non e' il massimo per il funzionamento del dispositivo...
anche questo e' un problema che dovremo affrontare, ma per fortuna c'e'
un sistema abbastanza semplice per farlo: in una zona della custodia del
dispositivo (che puo' anche essere di metallo o ceramica, ma piu' spesso
e' di vetro) si mette una "macchia", detta "getter", formata di sostanze
idonee ad adsorbire tutto quello che si trova in giro, quindi non solo
gli eventuali ioni o vapori metallici, ma anche residui gassosi
originati dalla fabbricazione del tubo, eventuali particelle di gas
filtrate attraverso piccole imperfezioni della sigillatura e via dicendo.
   -  se riduciamo la distanza tra gli elettrodi, aumenta l'intensita'
del campo elettrico, e quindi anche la corrente; pero' la distanza non
si puo' ridurre eccessivamente, perche' ad un certo punto interviene a
guastare la festa un altro fenomeno, ossia l'effetto Schottky: se un
metallo e' sottoposto ad un forte campo elettrico, un certo numero di
elettroni ne viene letteralmente "strappato via" causando un sacco di
guai, da una indebita modulazione dell'emissione, alla presenza di una
corrente anche a catodo freddo - cosa che in certi casi puo' anche
tornare utile, ma non in questa occasione :)
   -  non resta altro che selezionare i metalli che emettono di piu' e
con maggiore regolarita'; la risposta a questo problema e' data dal
tungsteno (metallo che resiste molto bene alle alte temperature, ed e'
per questo usato normalmente per la produzione di lampade) ricoperto da
uno strato di torio, metallo che a quanto pare ha tanti di quegli
elettroni da poterne emettere a bizzeffe senza stancarsi mai...
La struttura che abbiamo visto e' sostanzialmente quella di una
lampadina; come accade a tutte le lampadine, un po' alla volta il
filamento si consuma e non solo non scalda piu' altrettanto bene come
quand'era nuovo ma, quel che e' peggio, diventa meccanicamente debole e
prima o poi si rompe! Una prima precauzione per aumentare la durata
della valvola e' quella di abbassare la temperatura di emissione, il che
pero' riduce l'emissione stessa, e quindi la corrente massima
ottenibile: e' chiaro che in questa direzione non si puo' fare troppa
strada... le valvole spente durano si' a lungo, ma servono a poco! >:)
Un progresso importante lo possiamo invece fare ricoprendo il filamento
riscaldante di una copertura ("coating") che renda impossibile
l'evaporazione del metallo, e quindi impedisca che il filamento si
consumi; questa e' chiaramente un'idea eccellente, pero' il filamento
ricoperto non emette piu' niente... la soluzione e' quella di separare
la funzione riscaldante da quella di emissione termoionica, in altre
parole di utilizzare un filamento, di lunga durata e ben ricoperto, per
riscaldare un elettrodo separato fino a causarne l'emissione  termoionica.
I vantaggi di questo *** riscaldamento indiretto *** sono numerosi:
   -  prima di tutto, ci permette di separare completamente il problema
dei materiali per il filamento e per il catodo, ottimizzando cosi' la
scelta di ciascuno ed ottenendo tubi con maggiori emissioni termoioniche
e nel contempo anche maggiori durate di funzionamento;
   -  secondo, ma certo non per importanza, in questo modo i due
elementi del dispositivo sono completamente separati anche
elettricamente (salvo per una modesta capacita'), e questo ci permette
di semplificare e ridurre notevolmente molti problemi circuitali; tanto
per cominciare, potremo tranquillamente usare una corrente alternata per
riscaldare il filamento, senza che residui di questa corrente vadano a
finire nel catodo penetrando in parti del circuito dove non li vorremmo;
   -  ancora, possiamo usare un unico filamento per riscaldare piu'
catodi, e questo ci permette di realizzare facilmente tubi contenenti
piu' di un dispositivo, senza che ci siano indebite interazioni tra i
dispositivi.
Il simbolo del diodo a riscaldamento indiretto, leggermente diverso da
quello del diodo a riscaldamento diretto, evidenzia appunto il catodo
separato dal filamento:
[FIDOCAD]
MC 65 65 0 0 ihram.VT00RD
MC 80 90 1 0 450
LI 75 75 80 75
LI 80 75 80 90
LI 60 75 60 90
LI 65 75 60 75
LI 65 65 65 75
LI 75 65 75 75
SA 65 70
TY 40 65 5 2 0 0 0 * catodo (K)
TY 60 20 5 2 0 0 0 * anodo (A)
MC 130 70 0 0 ihram.VT00
MC 150 90 1 0 450
LI 145 75 150 75
LI 150 75 150 90
LI 130 75 130 90
LI 135 65 135 75
LI 145 65 145 75
LI 135 75 130 75
TY 130 20 5 2 0 0 0 * anodo (A)
TY 105 65 5 2 0 0 0 * catodo (K)
LI 130 70 105 70
LI 65 70 40 70
TY 55 100 5 2 0 0 0 * riscaldamento
TY 55 105 5 2 0 0 0 * diretto
TY 125 100 5 2 0 0 0 * riscaldamento
TY 125 105 5 2 0 0 0 * indiretto
La tensione sopportabile tra catodo e filamento ha un suo massimo da non
superare, per due ottimi motivi: prima di tutto, per quanto buono sia il
vuoto, esso non sara' mai perfetto, ed anche quel poco gas che c'e' nel
tubo puo' scaricare, se la tensione e' sufficientemente alta;
secondariamente, non va mai dimenticato il gia' citato effetto Schottky,
che permette di avere un'emissione di elettroni legata all'intensita'
del campo elettrico e quindi consente una forma di "scarica" anche nel
vuoto assoluto; infine, dobbiamo ricordarci che il catodo per
definizione emette elettroni in gran quantita', e la nuvola di elettroni
che si forma intorno ad esso agisce come l'armatura di un condensatore,
la cui altra armatura e' il filamento (osserviamo che queste cose
varranno anche per qualsiasi altra cosa mettiamo nel tubo, non solo per
il filamento) e questo, ovviamente, qualche guaio lo puo' provocare:
un'eventuale scarica tra catodo e filamento accorcerebbe drasticamente
la vita del componente, e quindi qualche precauzione bisogna pur
prenderla! Prima di tutto, sara' opportuno che lo stesso coating del
filamento sia isolante (ad esempio ceramico) e questo gia' aiuta non
poco; poi, la nuvola elettronica viene mantenuta separata dal filamento
grazie alla struttura stessa del catodo, che di solito e' un
parallelepipedo cavo al cui interno e' alloggiato il filamento: il
catodo, grazie ad opportuni trattamenti, emette molto dalla superficie
esterna ma molto meno da quella interna, e questo contribuisce a
mantenere isolato il filamento; infine, e questa e' la cosa piu'
importante di tutte, sul data sheet della valvola c'e' scritta la
tensione massima!
Chi la supera, ha evidentemente soldi da buttare... :-)
*** Il diodo a gas ***
Il diodo a gas e' un componente che al diodo a vuoto somiglia un po', ma
tutto sommato non molto... si tratta di un diodo a catodo freddo,
riempito di un gas a bassa pressione, che scarica quando la tensione
supera un certo livello; in pratica, una specie di lampada al neon
"nobile", utilizzata come stabilizzatore di tensione (in pratica una
specie di diodo zener, ma bidirezionale) nei circuiti piu' critici, come
VFO e simili. Oggi come oggi, sono praticamente introvabili (e per
questo non li staremo ad approfondire ulteriormente), ma sono
relativamente facili da sostituire con diodi a valanga.
*** Il diodo come raddrizzatore ***
Ora che abbiamo visto quali siano i principi di funzionamento del diodo,
e' tempo di vederne le applicazioni pratiche; la prima, e la piu' ovvia,
e' l'impiego come raddrizzatore (o rivelatore) di segnali alternati: il
circuito di base di un raddrizzatore (vedi sotto) e' abbastanza ovvio, e
non si discosta significativamente da quelli che siamo abituati a vedere
realizzati con i dispositivi allo stato solido - in effetti, l'unica
differenza concreta e' la necessita' di provvedere al riscaldamento del
catodo... con il conseguente spreco di potenza! :)
[FIDOCAD]
LI 45 25 45 15
LI 45 35 50 35
LI 50 35 50 20
LI 50 20 115 20
LI 115 20 115 35
LI 115 35 110 35
LI 45 15 120 15
LI 120 15 120 45
LI 45 40 70 40
LI 115 50 150 50
LI 35 25 20 25
LI 35 50 20 50
MC 20 25 2 0 000
MC 20 50 2 0 000
MC 150 50 0 0 010
LI 45 80 150 80
MC 150 80 0 0 020
MC 140 80 0 0 045
LI 45 50 45 80
SA 140 80
LI 45 110 45 100
LI 50 120 50 105
LI 50 105 115 105
LI 115 105 115 120
LI 115 120 110 120
LI 45 100 120 100
LI 120 130 110 130
LI 45 125 70 125
LI 35 110 20 110
LI 35 135 20 135
MC 20 110 2 0 000
MC 20 135 2 0 000
MC 150 135 0 0 010
LI 45 165 150 165
MC 150 165 0 0 020
MC 140 165 0 0 045
LI 45 135 45 165
SA 140 165
LI 120 45 110 45
MC 130 60 0 0 180
LI 130 80 130 70
LI 130 60 130 50
SA 130 50
SA 130 80
MC 130 145 0 0 180
LI 130 165 130 155
LI 130 145 130 135
SA 130 135
SA 130 165
LI 120 135 150 135
LI 120 100 120 135
SA 120 130
MC 35 25 0 0 IHRAM.trafo2sf
MC 35 110 0 0 IHRAM.trafo2sf
LI 45 120 50 120
MC 115 50 3 0 IHRAM.VT00
MC 110 130 3 0 IHRAM.VT00RD
L'impiego di un diodo a riscaldamento indiretto e' preferibile perche'
mantiene separati i circuiti dei due secondari, per il resto le due
configurazioni sono sostanzialmente equivalenti.
Con i raddrizzatori a valvole, in considerazione delle correnti
(relativamente) piu' modeste di quelle che si incontrano nei circuiti a
transistor (e della difficolta' di realizzare stabilizzatori per
correnti "robuste") si usavano spesso schemi di filtraggio induttivo, in
virtu' delle loro superiori caratteristiche di stabilizzazione della
tensione d'uscita; l'induttanza necessaria veniva a volte fornita da un
induttore apposito, mentre altre volte era fornita dall'induttanza di
dispersione del trasformatore di alimentazione, ed a volte addirittura
da un avvolgimento di magnetizzazione dell'altoparlante, che veniva
cosi' realizzato senza magneti permanenti - soluzione questa che, per la
verita', e' in disuso ormai da __molti__ decenni :)
[FIDOCAD]
LI 45 20 45 10
LI 50 30 50 15
LI 50 15 115 15
LI 115 15 115 30
LI 45 10 120 10
LI 120 10 120 40
LI 45 35 70 35
LI 35 20 20 20
LI 35 45 20 45
MC 20 20 2 0 000
MC 20 45 2 0 000
LI 45 45 45 75
LI 120 40 110 40
MC 125 45 0 0 130
LI 115 45 125 45
MC 165 45 0 0 010
MC 165 75 0 0 020
MC 155 75 0 0 045
SA 155 75
MC 145 55 0 0 180
LI 145 75 145 65
LI 145 55 145 45
SA 145 45
SA 145 75
LI 135 45 165 45
LI 45 75 165 75
MC 35 20 0 0 IHRAM.trafo2sf
LI 45 30 50 30
MC 115 45 3 0 IHRAM.VT00
LI 110 30 115 30
Nonostante le correnti impiegate siano relativamente modeste, la
resistenza interna del raddrizzatore a singola semionda e' elevata (tanto
piu' che la resistenza interna del diodo e' abbastanza alta!) per cui
l'estensione al raddrizzatore a doppia semionda risulta naturale;
proprio per questo, il mercato offriva una certa scelta di doppi diodi
con i catodi in comune (ma esistevano anche doppi diodi a catodi
separati), come illustrato nello schema che segue:
[FIDOCAD]
MC 30 25 0 0 IHRAM.trififas
LI 30 25 15 25
MC 15 25 2 0 000
LI 30 45 15 45
MC 15 45 2 0 000
MC 115 45 3 0 IHRAM.VT00DD
LI 40 20 70 20
LI 40 50 60 50
LI 60 50 60 35
LI 60 35 70 35
LI 45 35 45 75
MC 145 45 0 0 010
MC 145 75 0 0 020
MC 135 75 0 0 045
SA 135 75
MC 125 55 0 0 180
LI 125 75 125 65
LI 125 55 125 45
SA 125 45
SA 125 75
LI 115 45 145 45
LI 45 75 145 75
[Si noti che, per semplificare la grafica, e come d'ora in poi faremo
sempre, le connessioni dei filamenti alla relativa tensione di
alimentazione sono lasciate sottintese; in effetti, di solito vengono
esplicitate solo quando hanno qualcosa di speciale, come regolatori,
filtraggio, od altro.]
Una piccola ma interessante particolarita' dei raddrizzatori a tubi e'
il fatto che essi non soffrono del problema della sovracorrente
("spunto") iniziale all'accensione; infatti, quando il circuito viene
alimentato, la corrente di saturazione del diodo inizialmente e' molto
bassa, perche' il catodo e' ancora freddo, e cresce gradualmente nel
giro di qualche secondo, dando modo ai condensatori di filtro di
caricarsi con gradualita', il che favorisce una lunga vita sia del diodo
che dei condensatori stessi :)
*** Il diodo come rivelatore ***
L'applicazione dei diodi a vuoto come rivelatori non si discosta
significativamente da quanto abbiamo gia' visto; la frequenza massima di
utilizzo di un diodo a vuoto e' determinata da:
   - la capacita' interelettrodica, che praticamente va in parallelo al
diodo, e puo' essere di qualche picofarad od anche frazioni di
picofarad, pone un limite che dipende dal circuito nel quale il diodo e'
inserito; e' bene notare che le capacita' parassite del circuito possono
essere confrontabili, ed anche superiori a quella del tubo, e quindi e'
necessario valutare con attenzione tutti i parametri in gioco;
   - il tempo di transito, che e' il tempo necessario perche' un
elettrone possa viaggiare dal catodo all'anodo; questo tempo dipende
dall'intensita' del campo elettrico (che determina l'accelerazione della
particella) e dalla geometria del dispositivo, in particolare dalla
distanza tra catodo ed anodo (ricordiamo pero' che la geometria del
sistema determina anche la distribuzione del campo elettrico, e quindi
l'andamento della velocita' della particella, ed in conclusione il
totale tempo di volo). Ad una prima occhiata, potrebbe sembrare che, per
campo nullo, il tempo di transito fosse infinito e quindi la corrente
risultasse zero, ma dobbiamo ancora una volta ricordare che la velocita'
che un elettrone possiede appena fuoriuscito dal catodo in linea di
massima non sara' praticamente mai zero, per cui anche in assenza di
apprezzabile accelerazione una parte degli elettroni arrivera' comunque
sulla placca (in fin dei conti, e' sempre lo stesso motivo, gia' visto
in precedenza, per cui si ha una corrente anche con tensione nulla od
addirittura negativa).
*** Altri impieghi del diodo ***
Un altro uso caratteristico dei diodi era quello di "damper" (lett.
"smorzatore"), ossia soppressore degli impulsi di sovratensione generati
dall'induttanza del trasformatore EAT dei TV, utilizzo ormai del tutto
sorpassato e per il quale oggi vengono sempre impiegati diodi veloci al
silicio.
Un uso che invece e' ancora attuale e' quello di generatore di rumore:
la corrente in un diodo non e' continua ma e' costituita da tanti
singoli impulsi, uno per ciascun elettrone che colpisca l'anodo. La
situazione e' quella di una pioggia su un tetto di lamiera: ogni goccia
fa un suo piccolo rumore definito, ma l'insieme di questi impulsi di
rumore e' quel caratteristico rumore di scroscio che tutti conoscono. Le
caratteristiche di questo tipo di rumore, che in gergo tecnico si chiama
"shot", sono piuttosto interessanti: prima di tutto, e questa e' la cosa
piu' importante, lo spettro del rumore e' uniforme fino a frequenze
piuttosto elevate (tipicamente, qualche GHz), per cui il dispositivo e'
un interessante generatore di rumore bianco. Inoltre, ed anche questo e'
interessante, l'intensita' del rumore e' proporzionale al numero di
singoli impulsi, e quindi alla corrente totale che attraversa il diodo,
corrente che si puo' facilmente controllare regolando la temperatura del
catodo. Queste due caratteristiche, messe insieme, offrono la
possibilita' di realizzare in maniera assai semplice un generatore di
rumore calibrato, per accurate misure di sensibilita' e di cifra di rumore.
[Il diodo a vuoto non e' l'unico dispositivo generatore di rumore
impiegato nella pratica, ma e' senz'altro il migliore; in alternativa,
comunque, se si rinuncia ad una semplice calibrazione, si possono
utilizzare diodi, transistor ma soprattutto diodi zener.]
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Be', mi pare che per oggi basti... :)
Ciao a tutti, alla prossima!
-- 
73 es 51 de i3hev, op. mario
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- Campagna 2006 "Il Radioamatore non è uno che ascolta la radio"