O greseala frecventa in electronica tuburilor vidate

O greşeală frecventă în electronică

O greşeală tipică care se face în electronică (mai ales atunci când electronistul amator încearcă să treacă de la schemele electronice cu tranzistoare bipolare, la schemele cu tuburi electronice) este aceea de a se aplica cele trei tipuri de configuraţii ale tranzistorului (emitor comun / bază comună / colector comun) la schemele de conectare ale tuburilor. Astfel electronistul amator neavizat, are tendinţa să utilizeze noţiunile (inexistente la tuburi) de „catod comun / grilă comună / anod comun”.

Pentru a evita astfel de confuzii, electronica tuburilor vidate trebuie studiată după sursele bibliografice ale epocii în care s-au stabilit aceste noțiuni. Ele, au ramas până astăzi aceleaşi, datorită faptului că între circuitele echivalente de semnal mic ale tranzistoarelor bipolare şi cele ale tuburilor electronice cu vid, există unele deosebiri fundamentale.

Astfel, configuraţiile de bază ale tranzistoarelor bipolare pot fi studiate din surse bibliografice precum cea care se poate întalni pe internet, la adresa web: https://www.physics-and-radio-electronics.com/electronic-devices-and-circuits/transistors/bipolarjunctiontransistor/commonemitterconfiguration.html, şi care se pot sintetiza în acest articol prin porţiunea încadrată cu roşu a ataşamentului 1. Este doar un exemplu. Utilizatorul de internet interesat de electronică, poate găsi o multitudine de surse bibliografice, unde va întalni fără excepție aceeaşi terminologie, în ceea ce priveşte tranzistoarele bipolare.

În ataşamentul 2, s-au reprezentat schemele aplicative ale amplificatoarelor de tensiune şi schemele echivalente de semnal mic ale celor trei tipuri de conexiuni definite în ataşamentul 1, pe care le-am reprodus dupa documentul de la adresa web: http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/Etaje-cu-tranzistoare-bipolare75367.php.

Pentru configurațiile de bază ale tuburilor electronice, se poate studia spre exemplu sursa bibliografică de la adresa web: http://www.tubebooks.org/Books/landee_1957_electronic-designers-handbook_%281e%29.pdf, care este binecunoscută de electronistii amatori de tuburi electronice. Deoarece documentul pdf citat are 1050 de pagini, şi este greu de utilizat în acest caz simplu, am ataşat o imagine dintr-un document pdf, pe care l-am găsit întamplator pe internet şi a cărui adresă web este: http://www.radau5.ch/pdf_files/radio_1.pdf. Ceea ce reiese însă din textul de la pagina 30 a acestui document, are o aplicație generalizată la toate sursele bibliografice provenind din teoria tuburilor şi a circuitelor cu tuburi electronice. Se poate vedea în ataşamentul 3, că atunci când este vorba de tuburi, nu se mai vorbeşte despre configuraţii „catod comun / grilă comună / anod comun”, ci despre configuraţiile „catod la masă / grilă la masă / anod la masă”.

Cei care au o experienţa suficienta, pot observa şi deosebirile esenţiale între configuraţiile schemelor cu tranzistoare bipolare şi cu tuburi electronice (triode) cu vid.

Cei care vor întalni parteneri de discuţie care folosesc configuraţiile tranzistoarelor bipolare pentru a desemna sau caracteriza circuite cu tuburi electronice, pot fi siguri că aceştia, dacă nu sunt începători, atunci cu siguranţă încearcă să impresioneze audienţa cu vastele lor cunoştinţe despre tuburi, ei necunoscând în realitate terminologia de bază a acestor circuite. Interesant de ştiut ar fi, dacă cei care fac asemenea confuzii, au realizat şi practic montaje cu tuburi în configuraţia pe care o „declamă” – spre exemplu „... VAS (Voltage Amplifier Stage) în configuraţie catod comun ...”?!

Ataşamentul 1 – Terminologiea configuraţiilor schemelor cu tranzistoare bipolare

Ataşamentul 2 – Terminologiea configuraţiilor schemelor cu tranzistoare bipolare, schemele aplicative ale amplificatoarelor de tensiune şi schemele echivalente de semnal mic

În esenţă, se poate observa că la schemele echivalente ale tranzistoarelor bipolare, între intrare şi masă (respectiv ieşire şi masă) există legaturi galvanice, din punctul de vedere al curenţilor continui de polarizare.

Ataşamentul 3 – Terminologia configuraţiilor schemelor cu tuburi electronice, schemele de conectare şi schemele echivalente de semnal mic

La schemele echivalente ale tuburilor, aceste legaturi galvanice nu există, deoarece curentii care iau naştere între diferiţii electrozi ai unui tub electronic, nu sunt curenti de conductie, ci curenţi produşi de deplasarea liberă a sarcinilor electrice în vid. Dacă conectăm un ohmmetru între oricare două terminale ale unui tub electronic (exceptând bornele filamentului de încălzire) valoarea afişată de acesta este infinită, deoarece între oricare doi electrozi ai acelui tub, nu există altceva decât vid. Rezistenţa r_p figurată în aceste circuite, este rezistenţa (virtuală) internă dintre catodul K şi anodul P al tubului, măsurată într-un anumit punct static de funcţionare. În schimb, rezistenţele care apar în schemele echivalente ale tranzistoarelor bipolare sunt rezistenţe fizice (măsurabile la „rece”) rezultate din procesele de conducţie între diferitele joncţiuni. Din aceste cauze, chiar dacă s-ar dori o unificare a teoriilor între schemele cu tuburi şi cele cu tranzistoare bipolare, acest lucru nu ar fi posibil, tocmai din cauza aceastei deosebiri esenţiale între cele două tipuri de dispozitive electronice.

            Pentru o explicaţie mai intuitivă, hai sa consideram un tranzistor bipolar în conexiune colector comun (repetor pe emitor) versus o triodă cu vid în conexiune anod la masă (repetor catodic). Sursa de semnal, suprapusă peste polarizarea fixă bază-emitor a tranzistorului, dă naştere unui curent nenul prin circuitul de intrare (bază-emitor) al tranzistorului. Semnalul amplificat (cules între emitor şi masă) suprapus de asemenea peste tensiunea de polarizare colector-emitor, determină de asemenea un curent nenul prin circuitul de ieşire. Cei doi curenţi, se combină, în conformitate cu legile lui Kirchhoff în nodul corespunzător colectorului, care devine astfel nodul de mixaj (comun) al acestora. La trioda cu vid, semnalul util, se suprapune peste negativarea grilei şi în consecinţa nu există un curent grilă-catod nenul, precum la tranzistor. Semnalul amplificat şi preluat de pe catodul triodei, datermină în schimb un curent nenul în circuitul de ieşire, datorat rezistenţei interne a tubului electronic din etajul următor, ca parte a rezistenţei de sarcina pentru etajul considerat. Aşadar în nodul determinat de anodul triodei nu intră decât un singur curent, şi deci nu are loc un micsaj, neputând a se defini acest nod ca unul „comun”.

            Iata în atasamentul 4, textul original din lucrarea lui M. Berladski si R. Piringer – Culegere de probleme de tuburi electronice, aparută în anul 1959 în litografia Institutului Politehnic Bucuresti – Facultatea de Electronica si Telecomunicaţii, care atestă faptul că în cazul tuburilor electronice, nu se iau în calcul curenţii corespunzători circuitelor de intrare şi / sau ieşire recombinaţi într-un anumit nod al circuitului (care devine astfel comun) ci se ia în consideraţie potenţialul fix al masei (pământului) la care este conectat acel electrod. Astfel, prin intermediul rezistenţei fixe a sursei de alimentare, anodul este practic conectat la potentialul fix al masei.

Ataşamentul 4 – Menţiuni din literatura în limba română despre schemele de conectare ale tuburilor electronice.

Dincolo de glumele care s-ar putea face pe marginea unor asemenea situații, am întocmit şi publicat acest articol, spre a sluji celor în cauză, pentru a se auto-corecta în ceea ce priveşte terminologia circuitelor cu tuburi electronice, dacă vor într-adevar să abordeze această pasionantă latură a electronicii – electronica cu tuburi.