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Tipologia delle Valvole: Triodo Termoionico

Triodo Termoionico: introduzione

Il triodo deriva il suo nome dal numero di elettrodi presenti al suo interno (Anodo, catodo, griglia).
La griglia è, nei tubi più recenti realizzata con del filo sottile avvolto fra due montanti come si vede nella figura sottostante.
Nella figura è mostrato il simbolo circuitale del triodo e il relativo disegno meccanico semplificato.
Da notare che il filamento inserito all’interno del catodo nel caso di catodo a riscaldamento indiretto è isolato da esso mentre non lo è nel caso di riscaldamento diretto.
La griglia è posta in prossimità del catodo e geometricamente molto più vicina al catodo che all’anodo (per migliorare l’amplificazione del triodo).
Il triodo è nato come naturale evoluzione del diodo al quale è stato aggiunto un elettrodo denominato griglia di controllo posto in prossimità del catodo.
In definitiva la griglia di controllo ha un potenziale più negativo rispetto al catodo, quindi gli elettroni emessi da quest’ultimo vengono respinti dalla griglia.
Aumentando il potenziale negativo della griglia si arriva ad una tensione detta di interdizione per cui non passano più elettroni, quindi il triodo non conduce.
Variando il potenziale applicato alla griglia si ottiene una proporzionale variazione della corrente anodica.
La griglia di controllo durante il normale funzionamento non diviene mai positiva rispetto al catodo, e questo evita che vi sia una corrente di griglia, quindi questo elettrodo non è dimensionato per sopportare una eventuale corrente.

Disegno costruttivo del triodo termoionico

Triodo simbolo circuitale Triodo composione meccanica

Simbolo circuitale del Triodo.
Si tratta di un triodo a riscaldamento indiretto.

Disegno meccanico del triodo.
In questo disegno sono rispettate le distanze che ci possono essere dal punto di vista geometrico fra il catodo, la griglia e l'anodo.
Come si può notare la griglia è molto vicina al catodo, quindi l'influenza del campo elettrico della griglia di controllo sugli elettroni emessi è molto grande.

Triodo esploso meccanico

Disegno esploso dei componenti interni del triodo.

Rilevamento delle caratteristiche anodiche del triodo termoionico

Misura delle caratteristiche anodiche di un triodo termoionico

Sopra il circuito che ci permette di rilevare le caratteristiche anodiche del triodo termoionico.
La batteria B1 serve per generare la tensione di polarizzazione anodica mentre B2 serve per generare la tensione negativa di polarizzazione della griglia controllo.
R1 ed R2 sono dei reostati che ci permettono di variare il valore di dette tensioni di polarizzazione.
Vg è un voltmetro che rileva la tensione applicata alla griglia di controllo mentre Va e mA rilevano la tensione anodica e la corrente anodica.
La misura va effettuata, come per tutte le valvole termoioniche, dopo un periodo di riscaldamento/stabilizzazione della valvola alimentando il filamento alla esatta tensione di targa e facendo passare una corrente anodica tale da portare la valvola ad almeno il 50% della potenza massima dissipabile.
Questo soprattutto se la valvola è nuova o è stata spenta per molto tempo. Serve per fare in modo che il getter assorba eventuali molecole di gas presenti all'interno.

Triodo Ecc81

Nella foto sopra un doppio Triodo Ecc81.

Caratteristiche anodiche triodo ecc81
Schema circuitale doppio triodo ecc81

Schema del triodo Ecc81.
L'unico punto che hanno in comune le due valvole è il piedino Fc che sta per filamento-comune.

Nella foto sopra si può osservare un doppio triodo tipo Ecc81 usato come amplificatore di tensione.
Si notano i corpi distinti dei due triodi presenti all’interno della valvola (si notano soprattutto gli anodi di colore grigio in quanto gli altri elettrodi, griglia e catodo sono all’interno dell’anodo) e i relativi supporti di mica che li mantengono solidali con il bulbo.
Si notano anche i collegamenti fra i piedini della valvola e gli elettrodi interni alla valvola.
Sopra al centro: caratteristiche anodiche di un triodo ecc81.
Si noti la curva di massimo carico posta alla potenza di 2,5Watt che evidenzia il limite massimo di funzionamento in funzione della massima potenza dissipabile dalla valvola in esame.

Particolare del collegamento dei pin con gli elettrodi in un triodo particolare del serraggio dei due semigusci di cui è composto l'anodo, bloccati insieme da una piccola ripiegatura del metallo. Foto realizzate con microscopio ottico

A sinistra sopra un particolare del collegamento dei piedini con gli elettrodi in un triodo.
A destra sopra particolare del serraggio dei due semigusci di cui è composto l'anodo, bloccati insieme da una piccola ripiegatura del metallo.
Foto realizzate con microscopio ottico.

Evoluzioni del Triodo

triodo 6c33c-b triodo 6c33c-b

Sopra un triodo 6c33c-b, valvola militare nata per essere impiegata come regolatore di tensione negli alimentatori stabilizzati in dispositivi mobili e sovente utilizzata in amplificatori audio.
Questa valvola è stata prodotta fino all'inizio degli anni 90' e rappresenta il massimo sviluppo della valvola termoionica triodo.
Ha l'anodo in grafite, i componenti interni mantengono la rispettiva simmetria anche in presenza di sollecitazioni meccaniche perché sono saldamente ancorati alla parte superiore in cui i montanti, che bloccano i il tutto, sono annegati nello stesso vetro che compone l'involucro.
Per queste protuberanze superiori viene anche detta volgarmente "valvola cornuta".
E' comunemente usata nei finali mono-triodo (single-ended) come valvola finale di potenza, oppure negli amplificatori OTL in virtù della sua relativamente bassa resistenza interna, unita alla capacità di sopportare notevoli correnti.

Vantaggi del Triodo

Il triodo produce molto meno rumore delle altre valvole in virtù della mancanza del fenomeno di ripartizione statistica della corrente fra l'anodo e la griglia schermo, che nel triodo (non avendo ovviamente la griglie schermo) è assente.
In virtù di questa caratteristica trova impiego laddove il segnale da amplificare è più basso come nei preamplificatori in genere e phono in particolare.
Per una trattazione più esauriente consultare il paragrafo relativo al rumore.

Limiti del Triodo

Il principale limite del Triodo termoionico è costituito dalla capacità interelettrodica, ovvero la capacità parassita fra i suoi elettrodi.
La capacità fra griglia ed anodo in particolare forma un accoppiamento fra il circuito anodico e quello di griglia e determina all’aumentare della frequenza una retroazione che riduce progressivamente l’amplificazione di suddetta valvola.
Per ovviare a questo inconveniente è stato inventato il tetrodo.
Questo inconveniente si presenta in misura trascurabile nell'ambito audio.

Capacità parassite triodo

Nell'immagine sopra il triodo ha gli elettrodi che costituiscono le armature di un condensatore parassita.
In particolare le capacità parassite formate in questo modo sono tre come si nota dalla figura a sinistra.
In ogni caso in ambito audio queste capacità hanno una scarsa influenza, viste le frequenze (basse).

Altra cosa su cui è bene riflettere è che il condensatore parassita è grande in proporzione alla dimensione fisica delle sue armature, quindi una valvola preamplificatrice di piccole dimensioni, risentirà meno di questo problema, rispetto ad una valvola di potenza che ha degli elettrodi molto più grandi.

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