Buizenversterkers
De staafpentode is een speciale pentode
Staafpentode

De staafpentode (rod pentode) is een speciaal uitgevoerde pentode. De electronenstroom wordt niet geregeld door roosters, maar door fijne staven.
-

-

De staafpentode werd bijna gelijktijdig ontwikkeld samen de de normale pentodes (vooral in de Verenigde Staten). De buis werd echter vooral in Rusland gebruikt vanaf de jaren 1950, als men in de westerse wereld geleidelijk overschakelde naar transistoren. In Rusland verliep de ontwikkeling van de transistor meer moeizaam en men bleef aangewezen op electronenbuizen. De staaptentodes werden vooral gebruikt in draagbara apparatuur (draagbare radio zender,...). De eerste Spoetnik satelliet gebruikte dergelijke buizen, die steviger waren dan standaard buizen.

De roosters hebben niet het uitzicht van normale roosters, maar het zijn fijne vertikale staven die de electronenstroom min of meer afbuigen. De werking van de buis lijkt meer op die van een electronencanon in een cathodestraalbuis (wehnelt van een televisie). Omdat de werking van de buis berust op de electrostatische afbuiging van de electronenstroom kunnen deze buizen niet gebruikt worden op plaatsen met een sterk magnetisch veld.

Op de tekening rechts is één van de anodes in het rood (de constructie is symmetrisch en de andere anode staat aan de andere kant). G3 is in cyan en g2 in magenta gekleurd.

Het zijn direct verhitte buizen, met de gloeidraad die als cathode dient. De buizen worden in draagbare apparaten met ene gloeispanning van 1.2V gebruikt (een NiCd accu). Het eerste rooster en de anode zijn fijne platen (over de ganse lengte van de buis) terwijl de roosters 2 en 3 dunne staven zijn. De aansluiting van de anode is op de bovenkant van de buis. De buizen hebben geen buisvoeten maar worden gesoldeerd op de print. De gloeidraad wordt gespannen gehouden door twee kleine ressorts aan beide kanten van de buis. De buizen hebben doorgaans 3 micas, de middenste is extra voorzien voor de stevigheid.


De electronenstroom is in orange en het electrostatisch veld in cyan

De staven buigen de electronenstraal af en concentreren die op de anode, zoals de wehnelt canon in een cathodestraalbuis (televisie of oscilloscoop).

Stuurelectrode

De stuurelectrode regelt hier ook de electronenstroom zoals het stuurrooster van een normale pentode. De anodespanning bedraagt 60V, de spanning op g2 40V en g3 zit op 0V. De spanning op de stuurelectrode mag lichtjes positief worden en indien het te versterken signaal zwak is moet er geen negatieve polarisatiespanning voorzien worden. De twee stuurelectrodes worden dicht bij de gloeidraad geplaatst (op minder dan 1mm). In electronisch opzicht is de werking van de staafpentode vergelijkbaar met die van een gewone pentode, maar de buis kan anders gebruikt worden. Bepaalde schakelingen zijn niet mogelijk (zoals de cathodyne), maar andere schakelingen zijn dan weer gemakkelijk te realiseren met de staafpentodes.

Bepaalde buizen hebben twee onafhankelijke stuurelectrodes en de buis kan als een bi-grille buis gebruikt worden in meng-toepassingen.

De interne capaciteiten zijn minder dan bij een normale pentode (20% van de capaciteiten van een DF96) en de hoogfrekwente werking is veel beter dan die van de transistoren van die tijd. Zenders konden tot 60MHz gaan en ontvangerbuizen tot meer dan 300MHz. De buizen werden geproduceerd tot in de jaren 1990.

Het ruisniveau is zeer laag want er is geen partitieruis zoals bij een normale pentode (g2 zit niet in de electronenstroom en vangt geen electronen op). Dit heeft ook als voordeel dat de buis een hoog rendement heeft. Het rendement van een normale pentode bedraagt 65 à 85% (percentage van electronen die tot aan de anode geraken), het rendement van een staafpentode is 98%.

De twee foto's rechts tonen de plaatsing van de staven (de twee anodes werden verwijderd). De stuurelectrode is nauwelijks zichtbaar op de afbeelding, maar de staven 2 en 3 zijn wel goed zichtbaar. Het is niet duidelijk dat de staven dubbel aanwezig zijn: er zijn 4 g2 staven en 4 g3 staven. De gloeidraad wordt gespannen gehouden door een kleine veer (de tweede veer zit aan de onderkant van de buis, bevestigd aan de extra staaf rechts boven).

Pentodes met vaste en variabele steilheid

De staafpentodes hebben een vaste steilheid, maar sommige buizen hebben twee stuurelectrodes en men kan de versterking regelen door een gelijkspanning aan te leggen aan één van de stuurelectrodes. Het bereik is echter beperkt en doorgaans wordt de evrsterking ingesteld door de spanning op g2 te wijzigen (positief) of de spanning op g2 (negatief). Om de beste werking te bekomen wordt de wisselspanning aangesloten op de stuurelectrode en de AVR (automatische volumeregeling, negatiefgaande regelspanning) op g3.

Deze regelmogelijkheden zijn veel meer lineair dan bij een normale pentode vet variabele steilheid. In een normale pentode is de curve zeer krom en de buis kan enkel gebruikt worden bij zwakke signalemen (microfoonniveau). Met een staafpentode is de curve lineair en de hoek van de volledige curve wordt gewijzigd door de g2 of g3 spanning te wijzigen.

Het conversierendement is hoger als de buis als mengtrap gebruikt wordt (oscillatorsignaal op g2 of g3).

Voorbeeld

De 1P24B heeft een gloeistroom van 198mA voor een spanning van 1.2V. De maximale anodestroom bedraagt 25mA en de hoogspanning bedraagt 150V. De buis kan een vermogen van 3W leveren in zenders (werking in classe C). De anode stroom is vooral beperkt door de maximale stroom door de gleoidraad en deze stroom kan overschreden worden in hoogfrekwente pulsbedrijf waarbij de gloeidraad niet oververhit kan worden.

Men kan een kleine push pull versterker bouwen voor een vermogen van 4W (en 1W in single ended). De uitgangsimpedantie van de buis is redelijk hoog en de normale outputtransformatoren kunnen niet gebruikt worden.

Publicités - Reklame

-