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Un siglo de válvulas ha cambiado el mundo (4) PDF Imprimir E-mail
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Escrito por Helio   
Domingo, 10 de Febrero de 2008 13:24

Hola de nuevo, vamos a entrar de lleno en el concepto de triodo, es decir de Amplificación. Ya hemos explicado anteriormente que un triodo es la base de todo sistema de amplificación valvular, y que ese tercer elemento que da nombre a la válvula es una rejilla (grid) cuya forma es la de un muelle fino que se ubica entre el cátodo y el ánodo con el fin de regular la corriente que circula entre ellos, es decir la llamada corriente de placa. Tal como también hemos explicado previamente, una rejilla SIEMPRE tiene que tener una polarización NEGATIVA en relación al cátodo. Si por las razones que fuera la rejilla fuera positiva en relación al cátodo absorbería electrones y en absoluto cumpliría con su función. Su misión no es otra que mediante unos cambios muy pequeños de tensión en la rejilla, provocar unos cambios GRANDES de tensión entre cátodo y placa, a eso se le llama amplificación.

En las clásicas válvulas de cristal que usamos y conocemos en sistemas de audio, la rejilla es como un muelle de material chapado que tiene dos pivotes soldados en sus laterales, para ofrecer estabilidad. Normalmente ese chapado suele ser de oro. En las válvulas de mucha potencia se llega a usar grafito y materiales distintos ya que en esos casos la rejilla tiene que soportar enormes temperaturas, al igual que todos los componentes de la válvula, pero ese no es el caso de las válvulas de audio. Aquí no etamos hablando de Kilowatios de potencia como en una emisora de radio, sino de 100W a lo sumo, por consiguiente nos centraremos en lo que nos interesa: Las válvulas en amplificadores de audio.

En los amplificadores actuales hay una cosa que se debe de evitar a toda costa y es la llamada emisión secundaria de electrones, ya que al atravesar la rejilla más de un electrón la golpeará, y ese violento golpe podría provocar el desprendimiento de electrones de la rejilla, lo cual inevitablemente llevaría a la emisión secundaria que implica la destrucción de la válvula. Por eso mismo se usa siempre un fino recubrimiento en esa rejilla y se procura que el metal que la recubre no sea en absoluto proclive a emitir electrones al ser golpeado, de ahí el uso de una fina capa de oro, y por supuesto un exquisito pulido y abrillantado del hilo que compone la rejilla para facilitar el deslizamiento en lugar del choque del flujo de electrones.

El triodo:

Una válvula con una sola rejilla se llama TRIODO porque tiene: cátodo, ánodo y rejilla es decir 3 elementos (Además del filamento). Ese triodo es posiblemente una de las válvulas más conocida por los músicos que usan amplificadores de válvulas, ya que todas las pequeñas válvulas de previo son triodos: La más famosa de todas es la 12AX7 o ECC83. Esa válvula tiene como particularidad el hecho de ser un DOBLE-TRIODO porque contiene dos triodos totalmente separados en su interior, con lo cual, habitualmente se suele usar uno de ellos para amplificar los escasos milivoltios que salen del jack de una guitarra, y una vez subida su potencia se amplifican de nuevo mediante el segundo triodo de la misma válvula, pasando a veces a otra 12AX7 que seguirá ajustando y subiendo esa corriente hasta que pueda llegar a un nivel razonable a la etapa de potencia. Una válvula de este tipo tiene una tremenda capacidad de amplificación y por eso se usa para subir muy bajas potencias, sin embargo, no es capaz de amplificar hasta mover un altavoz. Se la suele llamar válvula de previo porque permite amplificar la señal de un instrumento hasta que esa señal tenga el nivel suficiente para entrar en una etapa de potencia.la cual SI es capaz de mover un altavoz. Aunque es obvio, hay que decir que unas buenas válvulas de previo son las que van a marcar la mayor parte del tono de un amplificador, y aunque este tipo de válvula tiene una enorme duración al no ser castigada por altas potencias (a no confundir con su alto poder de amplificación), no dejan de tener un desgaste natural como cualquier otra válvula. En muchos casos una importante mejoría en el sonido de un amplificador se logra cambiando uno o varios de estos triodos. Muchas personas piensan que sus válvulas finales son las que marcan la calidad, pero no es cierto en absoluto: Si los triodos de previo no son capaces de amplificar correctamente la débil señal que sale del instrumento, por mucha calidad que pongan en su válvulas de potencia, el sonido no mejorará.

Aquí tenemos el esquema típico de una válvula doble triodo de zócalo noval tipo 12AX7-ECC83. Las válvulas llamadas de zócalo noval son las pequeñas cuyo zócalo tiene 9 pins. Por ejemplo en ese grupo entran todas las de previo e incluso los famosos pentodos EL84. En este pequeño esquema dibujado tal tal como se hace técnicamente al hacer un layout de amplificador, podemos ver que el filamento que calienta a ambos cátodos está en los pins 5 y 4 y no tiene contacto físico con los cátodos. El cátodo del primer triodo (empezando por la izquierda) es el pin 8, su rejilla el pin 7 y su placa el pin 6. En el segundo triodo tenemos el cátodo en el pin 3, la rejilla en el pin 2 y la placa en el pin 1. En realidad creo que el esquema está invertido, pero da lo mismo. Para el caso son dos triodos, y el concepto de primero o segundo es una soberana tontería: Hay dos triodos dentro de esa válvula, son independientes el uno del otro, y si nos da la gana usar uno u otro, solo tenemos que conectar los pins adecuados a cada electrodo y no hay mucho más que decir.

El Tetrodo (o triodo con rejilla pantalla):

Al pasar a un salto más por encima del triodo, estamos entrando en el mundo de la etapa final de amplificación. Un Tetrodo es una válvula que lleva 2 rejillas, la de control que ya hemos citado anteriormente y una más llamada: Rejilla pantalla que se encuentra situada entre la rejilla de control y la placa. Para que sirve un Tetrodo ? Pues es bastante sencillo de explicar: Esta rejilla pantalla, ejerce, como su nombre indica el rol de pantalla para aislar lo más posible la rejilla de control de la placa. Está ahí para evitar el efecto de capacitancia entre la rejilla de control y la placa. Ese efecto condensador también llamado efecto Miller es perjudicial cuando hablamos ya de válvulas de potencia (aunque solo sean de 5W). Si tenemos en cuenta que la placa se encuentra a cierta distancia del cátodo y con la rejilla en medio, se produce un efecto condensador entre la rejilla y la placa ya que ambas están sometidas a tensiones muy diferentes: La rejilla es muy negativa y la placa es muy positiva (una diferencia de 500v como mínimo), si ponemos esa segunda rejilla cerca de la rejilla de control y le aplicamos una polarización muy positiva, va a atraer a los electrones que pasarán a través de ella y golpearán con mucha más fuerza la placa, por consiguiente la rejilla pantalla de un Tetrodo tiene dos misiones: Evitar el efecto capacidad entre rejilla y placa y al mismo tiempo hacer el papel de acelerador de electrones para que la potencia de amplificación de la válvula sea mayor.

 

El Pentodo:

Ahora ya toca hablar del famoso pentodo que es usado prácticamente siempre en todas las etapas finales de nuestros amplificadores de guitarra. El pentodo, como su nombre indica incorpora una rejilla más la cual se ubica más cerca aún del ánodo o placa. Si miramos la imagen que encabeza este capítulo (de izquierda a derecha) diríamos que tenemos por un lado los dos cables de alimentación del filamento y el filamento, luego el cátodo o emisor de electrones que tal como se aprecia en la foto, no tiene contacto alguno con el filamento, posteriormente la rejilla de control que es la pieza clave de la amplificación al igual que en el triodo y/o el tetrodo, Esa rejilla SIEMPRE es la primera de todas a partir del cátodo y está físicamente muy cerca de él ya que es la que controla y modula los electrones que salen de él, posteriormente tenemos ya algo más alejada (no se ve en el dibujo pero es así en la realidad), luego tenemos la rejilla pantalla que ya comentamos en el Tetrodo, y finalmente aparece una nueva rejilla a la cual se suele llamar supresora. Básicamente y salvo raras excepciones está polarizada a la misma tensión que el cátodo, incluso hay varios modelos de válvulas en las que internamente está conectada al cátodo, es una rejilla de espiral muy fina y de escasas vueltas, y su función principal es la de evitar que se vayan de viaje los electrones que han golpeado la placa con tanta fuerza que han rebotado, ya que ella al ser la más cercana a la placa, y tener una tensión negativa recoge a los pobres electrones extraviados.

Por ejemplo los modelos EL34 y EL84 son verdaderos pentodos y probablemente los más usados en amplificación (también se usan SV83 y EF86 pero en mucho menor porcentaje) . VOX usa las pequeñas EL84 que suele entregar menos de 10W en sus amplificadores mientras Marshall, Mesa y muchas otras marcas, suelen usar las EL34 emparejadas en sus etapas de alta potencia.

El famoso conmutador que llevan algunos amplificadores para convertir un pentodo en triodo y así bajar su potencia consiste generalmente en desactivar la rejilla pantalla dejando en la mayoría de los casos que la rejilla supresora del pentodo haga su papel de recogida de electrones. Esa reducción de potencia es consecuencia directa de la desconexión de la rejilla pantalla, con ello, la aceleración de electrones NO se produce, y por consiguiente la válvula ofrece un rendimiento más bajo.

Como apunte algo especial diremos que en algunos amplificadores de Guitarra de alta gama (muy pocos) se usa la SV83 como válvula de potencia, mientras que la EF86 de escaso uso también, se suele emplear en los previos a válvulas para guitarra o en equipos profesionales de audio, cuando se busca un funcionamiento de muy bajo ruido en etapas hi-fi,. Ambas son válvulas de muy elevada calidad que tienen un uso restringido a profesionales y material de alto coste.

 

El audio-Beam Tetrode:

No sabría exactamente traducir este término, tal vez sería Tetrodo con "haces" de electrones. Digamos que es una válvula que tiene dos placas (unidas eléctricamente entre sí dentro de la misma válvula, y su funcionamiento consiste en lanzar dos haces de electrones (uno hacia cada placa), sus dos rejillas (la de control y la pantalla) tienen sus espiras perfectamente alineadas las unas con las otras, ambas rejillas están muy muy cerca del cátodo de manera a crear una especie de cátodo virtual. Ese peculiar diseño genera un efecto amplificador de alta ganancia y una distorsión mucho más baja que la de un Tetrodo o un Pentodo normal. El primer tetrodo de haces de electrones que se inventó y aún sigue más que vigente entre nosotros es la 6L6 de RCA que nació en 1936 (anda que no tiene años ya ese diseño). Su principal uso se orienta a amplificadores de Guitarra en el modelo 6L6GC o 6L6GB mientras que la 6550C es la válvula más usada en amplificadores de equipos hi-fi a válvulas. Aunque en sus tiempos se uso este diseño para válvulas de alta potencia cerámicas, hoy su uso se han quedado reducido a estos dos ámbitos.

Como todos sabemos, muchos amplificadores actuales las usan como opción alternativa a las EL34. En el mercado hay modelos de amplificadores de boutique que ofrecen la opción 6L6 o EL34 como etapa final de potencia. Si lo que buscamos es un sonido cálido nítido, más limpio y menos rugiente que el de una EL34, esa debe de ser nuestra elección sabiendo que perderemos algo de rendimiento en potencia.

Adjunto diagrama de un amplificador de baja potencia equipado con válvulas que todos conocemos en este artículo:

Una válvula rectificadora: GZ34 ya comentada, una 5751 que es una ECC83 de previo donde incluso en este esquema se percibe que la válvula es tratada como dos triodos diferentes, y finalmente una 6L6 de potencia donde se aprecian solo dos rejillas, es decir el Tetrodo por excelencia.

 

A pesar de que la 6L6 (a secas) sea un tetrodo, las más conocidas 6LGC y 6L6GB tienen un diseño simpliar pero una rejila más, por consiguiente son realmente pentodos, aunque su diseño es similar a la 6L6 inicial por consiguiente ofrecen un rendimiento muy similar al de un pentodo pero con la particularidad de sus dos haces o rayos de electrones y dos placas, además de una disposición especial de sus rejillas que marcan de forma inconfundible su sonido totalmente diferente a muchos otros pentodos.

Personalmente (y eso es una mera cuestión de gustos), prefiero 10 veces más una 6L6 que una EL34, y de hecho en los amplis de alta gama se suele usar mucho más la 6L6 (en sus diversas variantes) que la EL34. Como siempre, es una mera cuestión de gustos.

 

El Filamento dentro de cátodo:

Como ya hemos comentado más arriba, en prácticamente todas las válvulas actuales de vidrio usadas en amplificación de audio, el filamento está aislado totalmente del cátodo, pero como en una válvula estamos bajo un vacío casi perfecto, no resulta nada sencillo transmitir el calor del filamento al cátodo aislado eléctricamente de él. Dicho de otro modo, un cátodo solo puede emitir electrones si está al rojo vivo, y no se puede calentar solo. Se plantea un grave dilema, ya que por diseño, el cátodo es un fino tubo rodeado de sus rejillas y placa, y el filamento tiene que ir dentro del cátodo, no hay escapatoria porque no se puede hacer de otro modo. Así que la solución actualmente al uso consiste en recubrir el filamento con una capa de polvo de óxido de aluminio que es un potente aislante incluso a altísimas temperaturas.

Precisamente este diseño que funciona muy bien, es también el causante de muchos de los problemas en las válvulas actuales y sobre todo en las que más esfuerzo hacen: Las de potencia... No es raro ver como una válvula tiende a emitir ruido de fondo (50hz) porque su filamento empieza a perder su aislamiento, toca el cátodo, y como el filamento suele alimentarse con corriente alterna sin depurar, transmite de inmediato ese molesto ruido de fondo. Sin hablar ya de los posibles problemas derivados de esa especie de corto-circuito valvular que dependiendo del diseño del amplificador, nos puede crear más de un problema serio. Por otra parte esa cercanía entre el filamento y el cátodo crea casi siempre un problema de ruido de fondo porque aunque no se produzca una conexión eléctrica real entre el filamento y el cátodo, el hecho de que apenas les separe una finísima capa de polvo de óxido de aluminio deja pasar ese ronroneo molesto de los 50Hz de la corriente alterna. Para eso hay una solución que muchos amplis de Boutique ya hace años que han adoptado: Alimentar el filamento con sus 6,3v pero con corriente contínua ya rectificada. Con eso por lo menos el amplificador es mucho más silencioso, y se agradece. Wink

 

El Getter:

Aquí nos encontramos con una especie de leyenda urbana que hay que aclarar. Partamos de una base seria: Todas las válvulas están supuestamente vacias de aire. Eso es cierto a medias, porque nunca el vacío es perfecto, es evidente que siempre puede quedar alguna molécula de aire en la válvula (una o varias). Para paliar sus nocivos efectos se suele pintar (interiormente) el vidrio de la parte alta de la válvula con un recubrimiento de una aleación de bario o con bario puro. El bario es un metal que reacciona muy activamente absorbiendo cualquier partícula de oxigeno que encuentre. El bario puro es caro, así que no siempre se usa en el grado de pureza deseado, pero el caso es que no debemos alterarnos ni preocuparnos cuando vemos esa especie de mancha de metal negro irregular en su parte alta. (ver foto izquierda de una 6L6 de Groove-Tubes).

Cuando se fabrica una válvula se la somete a un intenso calentamiento de esa capa de óxido que se convierte en algo así como un metal brillante en la copa de la válvula. Si su color se vuelve blanco es porque hay oxígeno en la válvula, y el bario al absorberlo se ha convertido de inmediato en óxido de bario que cambia su color. Eso cuando pasa en el proceso de construcción, significa que la válvula debe ser desechada de inmediato, pero a veces nos puede pasar a nosotros, y en ese caso ya sabemos que ha entrado algo de aire en ella por un poro en uno de los electrodos que salen de la válvula, son cosas que pueden pasar con el desgaste. Si eso pasa, la válvula debe ser sustituida de inmediato.

La leyenda urbana que circula en algunos ámbitos es que el hecho de ver unas manchas oscuras e irregulares en el Getter nos indica que es una válvula usada, lo cual es totalmente FALSO. Es probable que el proceso de flameado llamado "Getter-Flash" que como he dicho es el proceso final de construcción de una válvula, no se cree una capa de color regular y existan manchas más negras o más brillantes que otras, pero eso no quiere decir absolutamente NADA sobre la salud de una válvula, que solo puede ser determinada con un tester especial que medirá su respuesta a las corrientes a la que se le somete. Cualquier otra elucubración y determinación empírica es una mera leyenda urbana.

Ojo: Algunas válvulas de potencia no llevan ese recubrimiento de Getter flambeado, sino que usan una especie de placa de metal interna que hace la misma función. En cuyo caso el material usado es zirconio o titanio en estado muy puro para que sean muy sensibles a la oxidación. Este sistema de Getter actúa mucho mejor cuando una válvula está muy caliente, pero al usarse en válvulas de potencia, esa condición se cumple sobradamente. Wink He hecho esta aclaración por si algún lector cree que su válvula es una patata al no llevar esa pintura metálica dentro...Sealed


Rarezas:

Por cierto, y como toque de curiosidad para finalizar este tocho infumable, os quiero presentar unos pentodos muy especiales que se usan en emisoras de radio-aficionado de alta gama que a pesar de andar llenas de chips siguen usando (las mas caras) una etapa de potencia de 2 Pentodos emparejados. En este caso son válvulas de zócalo noval (de 9 pins) como las ECC83, las EL84, etc.. la curiosidad de estos pentodos reside en la ubicación de la salida de la placa que se encuentra ubicada arriba del todo como un capuchón. Eso hace que el Getter no sea el convencional sino el alternativo de zirconio o titanio.

Estas válvulas están pensadas y diseñadas para soportar las frecuencias de radio (mucho más elevadas que las de audio)

Las emisoras llamadas de ondas decamétricas que usan estas válvulas tienen este rango de frecuencias: De 1830-1850 Khz en la gama más baja de frecuencias que en la jerga radiofónica se llama 160 metros, hasta 21Khz también llamados 10 metros. Si tenemos en cuenta que las frecuencias de audio que puede soportar el oído humano van de los 20Hz a los 20.000 Hz estamos ante frecuencias mucho más bajas en audio que en radio.

El caso es que en estos pentodos de emisora de radio, la corriente que sale con una frecuencia de hasta a 21Khz debe de salir lo más alejada posible del cátodo negativo so pena de perder gran parte de su potencia por el efecto de radiación por proximidad, así que para sacar la corriente de placa de estas válvulas, se ponen unos capuchones metálicos recubiertos de plástico o goma aislante de los cuales sale un cable que ya irá al transformador para dar salida a la antena. La goma o el plástico es por si algún descuidado mete la mano dentro y toca esos electrodos... La descarga fulminante está asegurada y no es nada agradable. En algunos casos de hipersensibilidad, puede hasta llegar a ser mortal.

Ese es el inconveniente de las válvulas que suelen trabajar a un promedio de 500V mientras que un amplificador de potencia a transistores a penas trabaja a 12V, como siempre pasa en esta vida, todo tiene su coste, y usar válvulas aporta enormes mejoras en la calidad de la amplificación, a cambio de ser más peligroso el manejo de sus circuitos por los cuales siempre pasan altas tensiones . Embarassed

A continuación:

En la siguiente entrega aclararé los conceptos de las diversas clases de amplificación con sus ventajas e inconvenientes. Así que hablaré de como funcionan los amplificadores Clase A (A1 y A2), Clase B, Clase AB y ultralineares. A ver si con eso conseguimos despejar las dudas de muchos usuarios que no saben orientarse en ese ámbito.

Salud !!!

Helio.

PD: Si alguien está interesado en saber más sobre las especificaciones de las diversas variantes de las válvulas 6L6, aquí pongo unos enlaces a sus hojas de especificaciones completas en formato PDF: 6L6 , 6L6-GB y 6L6GC de todos modos, como ya sabéis, en Google se pueden encontrar infinidad de informaciones útiles para todos los que encuentren interesante el estudio del apasionante mundo de las válvulas.

Última actualización el Martes, 12 de Febrero de 2008 09:24
 

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