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Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo delle Valvole Termoioniche

Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo delle Valvole Termoioniche.

Cos'è la polarizzazione grid-leak della griglia di controllo delle valvole termoioniche?
E' un tipo di polarizzazione che prevede che passi della corrente nella griglia di controllo dovuta alla polarizzazione positiva della stessa ad opera del segnale in ingresso.
Si tratta di una applicazione fuori standard ma interessante dal punto di vista concettuale e impiegata in genere nella alimentazione delle valvole standard adattate a lavorare a bassa tensione anodica.
Questo tipo di polarizzazione automatica in genere non è utilizzato in campo audio se non quando si ricercano delle caratteristiche che fanno passare in secondo piano la distorsione e la impedenza d'ingresso asimmetrica come ad esempio in alcuni effetti per chitarra e basso elettrico.

Schema Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo delle Valvole Termoioniche.

Schema tipico di uno stadio preamplificatore con griglia controllo polarizzata con il sistema grid-leak.
Si può notare che il catodo è direttamente collegato a massa, quindi la griglia nel momento iniziale è a potenziale zero.

Nell'immagine sotto, quando viene posto un segnale in ingresso, in questo caso un segnale sinusoidale la valvola si comporta nel seguente modo:
Durante la semionda positiva del segnale la griglia diviene positiva, intercetta una parte degli elettroni che fluiscono verso l'anodo e da luogo ad una corrente di griglia.
La corrente passa attraverso il condensatore circolando nella Ru (che è la resistenza di uscita dell'apparato precedente).
Quindi quando il segnale in ingresso seguendo il suo andamento ritorna a zero il condensatore rimane carico per un tempo dipendente da C1xRg.

Schema Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo delle Valvole Termoioniche.


Questo rende la griglia negativa,fino a che il condensatore scaricandosi attraverso Rg non ritorna a potenziale zero.
Questo non succede mai fino a che c'è segnale in ingresso e se Rg ha un valore abbastanza alto.
Praticamente abbiamo dato un potenziale negativo alla griglia pari al valore di picco della sinusoide del segnale in ingresso.

Schema Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo delle Valvole Termoioniche.

Quando alla griglia giunge la semionda negativa questa si somma alla tensione con cui si è caricato il condensatore.
Praticamente se Ru è molto minore di Rg il condensatore è carico al valore di cresta della semionda positiva del segnale in ingresso e quando giunge la semionda negativa se il segnale è simmetrico la tensione della griglia può giungere a zero in corrispondenza del valore di picco della semionda negativa.
La tensione presente su C1 determinerà il punto di lavoro della valvola che inseguirà il valore di picco della tensione di ingresso.

Sotto il circuito equivalente di ingresso in caso di polarizzazione della griglia grid-leak.
Rgk è la resistenza griglia catodo della valvola.
La valvola, quando la griglia è positiva conduce, la griglia fa le veci dell'anodo quindi il sistema griglia-catodo si può rappresentare come un diodo.
Quando la griglia è positiva la resistenza d'ingresso dello stadio vista dallo stadio precedente subisce una notevole riduzione. Per RG -> +∞ il valore di tensione ai capi di C1 si stabilizza sul valore di picco positivo del segnale e l'impedenza di ingresso dopo il momento iniziale, a regine, tende a +∞ quindi ci approssimiamo al funzionamento standard con griglia negativa. Diventa problematico determinare il valore ottimale di Rc in quanto la polarizzazione di griglia è variabile, quindi non potremo mai ottenere una tensione ai capi di Rc pari a 1/2 Vcc che è il requisito per avere in uscita un segnale amplificato che sfrutta la massima elongazione in funzione della tensione di alimentazione. In altre parole il segnale in uscita se di grande ampiezza potrebbe avere una distorsione notevole.

Schema Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo delle Valvole Termoioniche.


Quindi la resistenza d'ingresso dello stadio è fortemente influenzata dal segnale in ingresso, questo genera una distorsione, proporzionale al valore di Ru.
Se Ru<<Rgk la distorsione è trascurabile, aumentando il valore di Ru mano a mano aumenta la distorsione.

Schema Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo delle Valvole Termoioniche.

Effetto della variazione dell'impedenza di ingresso della valvola dovuta alla polarizzazione positiva della griglia di controllo con conseguente passaggio di corrente di griglia.

Polarizzazione grid-leak della Griglia Controllo: considerazioni finali

La tensione di polarizzazione della griglia di controllo è dipendente dell'ampiezza del segnale in ingresso, quindi il punto di funzionamento della valvola può spostarsi dovunque, la valvola può lavorare in qualsiasi classe e passare dalla classe "A" a quella "AB" alla "C".
Per avere un funzionamento prevedibile come amplificatore audio occorre conoscere in fase di progetto l'ampiezza del segnale in ingresso.
Occorre calcolare esattamente il tempo di scarica (con riferimento al disegno sopra) dato da C1xRg che determina la velocità con cui la polarizzazione di griglia insegue il valore di picco del segnale in ingresso. Tale valore non può essere troppo alto specie se la dinamica del segnale è molto elevata perché in conseguenza di un picco accentuato la polarizzazione di griglia potrebbe essere tale da interdire la valvola che rimarrebbe interdetta per un tempo troppo lungo prima di ritrovare una polarizzazione corretta.
Inoltre essendo un filtro passa alto deve soddisfare il requisito di avere una frequenza di taglio abbastanza bassa da non attenuare il segnale in ingresso.
Tali considerazioni hanno una valenza parziale qualora il nostro obbiettivo sia quello di progettare un distorsore per chitarra o basso elettrico.

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