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Come fa il triodo ad amplificare un segnale o a generare calore?
L’importanza della griglia
Come fa il triodo ad amplificare un segnale o a generare calore?
L’importanza della griglia
Il TRIODO è un dispositivo elettrico facente parte della famiglia delle valvole termoioniche.
La VALVOLA TERMOIONICA, chiamata anche tubo a vuoto, è stato il primo componente elettronico "attivo" realizzato dall’uomo. Per "attivo" si intende un componente che, grazie ad una fonte esterna di energia, fornisce in uscita un segnale di potenza amplificato.
Esistono moltissime tipologie di valvole termoioniche a seconda del loro scopo di utilizzo. Esse vengono essenzialmente utilizzate per AMPLIFICARE I SEGNALI ELETTRICI. JAES nel suo catalogo è in grado di fornire moltissime tipologie di triodi.
Nei paesi anglosassoni il triodo è chiamato semplicemente valvola, in quanto permette di variare la corrente che lo attraversa. Molto spesso per spiegare il principio base del suo funzionamento, il triodo viene paragonato ad un rubinetto che regola l’afflusso dell’acqua.
Il triodo è nato come naturale evoluzione del diodo.
Come avevamo già spiegato nel nostro precedente video, la funzione del diodo è quella di permettere il flusso di corrente elettrica in una direzione e di bloccarla nell’altra. Il diodo infatti è composto principalmente da due elettrodi chiamati ANODO e CATODO. La corrente scorre dall’anodo al catodo e se si cerca di farla scorrere in direzione opposta il diodo si "blocca".
A differenza del diodo, il triodo, come dice il nome stesso, è provvisto di un terzo elettrodo disposto tra CATODO e ANODO chiamato GRIGLIA. Questi elementi sono disposti all’interno di un tubo in cui è stato creato del vuoto, ovvero sono stati rimossi l’aria e altri gas dal suo interno.
Nei triodi usati attualmente:
Perché il triodo funzioni, occorre per prima cosa che tra anodo e catodo ci sia una forte differenza di potenziale. Per questo motivo il CATODO è collegato a un filamento portato a temperatura elevata, così da emettere elettroni.
Nella versione classica del triodo la GRIGLIA è costituita da un sottile filo metallico avvolto a spirale intorno al catodo, senza però mai toccarlo. La griglia ha la funzione di regolare la corrente e quando viene opportunamente polarizzata può controllare il flusso di elettroni permettendo, di fatto, l’amplificazione del segnale.
Intorno alla griglia è disposto l’ANODO che invece riceve gli elettroni emessi dal catodo.
Questa è una rappresentazione abbastanza semplificata del triodo. Quindi sono stati mostrati soltanto gli elementi essenziali del tubo che sono evidenti anche nel segno grafico con il quale si rappresenta il triodo negli schemi elettrici tradizionali.
Come nel diodo, l’anodo raccoglie gli elettroni emessi dal catodo, i quali non vengono ostacolati dalla griglia, perché possono passare facilmente attraverso le sue spire.
La griglia può influire, tuttavia, sul movimento degli elettroni che si dirigono verso l’anodo se si trova ad un potenziale elettrico diverso da quello del catodo: in questo modo la griglia può servire per far variare la corrente che attraversa il triodo. Vediamo come…
Useremo questo schema per osservare l’effetto della griglia sulla corrente che attraversa il triodo. Questa invece è la curva caratteristica del tubo quando non viene applicata nessuna tensione alla griglia.
Ora è necessario applicare una TENSIONE tra anodo e catodo e misurare per diversi valori di essa la corrispondente CORRENTE che attraversa il tubo. La tensione applicata costituisce la TENSIONE ANODICA, mentre la corrente che attraversa il tubo costituisce la CORRENTE ANODICA.
In questo circuito si vede che la griglia è collegata al catodo, in modo che si trovi allo stesso potenziale elettrico di quest’ultimo. Grazie a questo circuito vedremo come si comporta il triodo quando la tensione tra griglia e catodo (che è chiamata tensione di griglia e si indica con la sigla Vg ) risulta uguale a zero.
La VALVOLA TERMOIONICA, chiamata anche tubo a vuoto, è stato il primo componente elettronico "attivo" realizzato dall’uomo. Per "attivo" si intende un componente che, grazie ad una fonte esterna di energia, fornisce in uscita un segnale di potenza amplificato.
Esistono moltissime tipologie di valvole termoioniche a seconda del loro scopo di utilizzo. Esse vengono essenzialmente utilizzate per AMPLIFICARE I SEGNALI ELETTRICI. JAES nel suo catalogo è in grado di fornire moltissime tipologie di triodi.
Nei paesi anglosassoni il triodo è chiamato semplicemente valvola, in quanto permette di variare la corrente che lo attraversa. Molto spesso per spiegare il principio base del suo funzionamento, il triodo viene paragonato ad un rubinetto che regola l’afflusso dell’acqua.
Il triodo è nato come naturale evoluzione del diodo.
Come avevamo già spiegato nel nostro precedente video, la funzione del diodo è quella di permettere il flusso di corrente elettrica in una direzione e di bloccarla nell’altra. Il diodo infatti è composto principalmente da due elettrodi chiamati ANODO e CATODO. La corrente scorre dall’anodo al catodo e se si cerca di farla scorrere in direzione opposta il diodo si "blocca".
A differenza del diodo, il triodo, come dice il nome stesso, è provvisto di un terzo elettrodo disposto tra CATODO e ANODO chiamato GRIGLIA. Questi elementi sono disposti all’interno di un tubo in cui è stato creato del vuoto, ovvero sono stati rimossi l’aria e altri gas dal suo interno.
Nei triodi usati attualmente:
Perché il triodo funzioni, occorre per prima cosa che tra anodo e catodo ci sia una forte differenza di potenziale. Per questo motivo il CATODO è collegato a un filamento portato a temperatura elevata, così da emettere elettroni.
Nella versione classica del triodo la GRIGLIA è costituita da un sottile filo metallico avvolto a spirale intorno al catodo, senza però mai toccarlo. La griglia ha la funzione di regolare la corrente e quando viene opportunamente polarizzata può controllare il flusso di elettroni permettendo, di fatto, l’amplificazione del segnale.
Intorno alla griglia è disposto l’ANODO che invece riceve gli elettroni emessi dal catodo.
Questa è una rappresentazione abbastanza semplificata del triodo. Quindi sono stati mostrati soltanto gli elementi essenziali del tubo che sono evidenti anche nel segno grafico con il quale si rappresenta il triodo negli schemi elettrici tradizionali.
Come nel diodo, l’anodo raccoglie gli elettroni emessi dal catodo, i quali non vengono ostacolati dalla griglia, perché possono passare facilmente attraverso le sue spire.
La griglia può influire, tuttavia, sul movimento degli elettroni che si dirigono verso l’anodo se si trova ad un potenziale elettrico diverso da quello del catodo: in questo modo la griglia può servire per far variare la corrente che attraversa il triodo. Vediamo come…
Useremo questo schema per osservare l’effetto della griglia sulla corrente che attraversa il triodo. Questa invece è la curva caratteristica del tubo quando non viene applicata nessuna tensione alla griglia.
Ora è necessario applicare una TENSIONE tra anodo e catodo e misurare per diversi valori di essa la corrispondente CORRENTE che attraversa il tubo. La tensione applicata costituisce la TENSIONE ANODICA, mentre la corrente che attraversa il tubo costituisce la CORRENTE ANODICA.
In questo circuito si vede che la griglia è collegata al catodo, in modo che si trovi allo stesso potenziale elettrico di quest’ultimo. Grazie a questo circuito vedremo come si comporta il triodo quando la tensione tra griglia e catodo (che è chiamata tensione di griglia e si indica con la sigla Vg ) risulta uguale a zero.
Quando griglia e catodo hanno lo stesso potenziale elettrico, il triodo può essere paragonato ad un diodo, perché la griglia non influisce sulla corrente anodica: si ottiene, infatti, una curva caratteristica (fig. in alto) il cui andamento è simile a quello della curva caratteristica del diodo.
È necessario portare la griglia ad un potenziale diverso da quello del catodo, per osservare così il suo effetto sulla corrente anodica. Proviamo dunque a connettere una batteria tra i due elettrodi.
La tensione di questa batteria è di 2 V, proviamo a collegare il suo polo positivo al catodo ed il suo polo negativo alla griglia. Ora la griglia si trova ad un potenziale inferiore di 2 V rispetto al potenziale del catodo e quindi la tensione di griglia risulta uguale a -2 V.
Notiamo che la curva caratteristica ottenuta con tensione di griglia negativa risulta alla destra di quella ottenuta con tensione di griglia uguale a zero: possiamo dedurre che con una determinata tensione anodica applicata al triodo, la corrente anodica risulta tanto minore quanto più negativa è la tensione di griglia.
Nello schema (3b) si vede, ad esempio, che quando il triodo funziona nelle condizioni indicate dal punto A, ovvero con TENSIONE ANODICA di 100 V e con TENSIONE DI GRIGLIA di 0 V, la CORRENTE ANODICA risultante sarà di 12 milliampere; quando invece il triodo funziona nelle condizioni indicate dal punto B, ovvero con la STESSA TENSIONE ANODICA di 100 V ma con una TENSIONE DI GRIGLIA di -2 V, la CORRENTE ANODICA risulta di appena 6 milliampere.
Questo esempio ci dimostra chiaramente che la CORRENTE ANODICA di un triodo dipende non soltanto dalla TENSIONE ANODICA (come nel caso del diodo) ma anche dalla TENSIONE DI GRIGLIA. Infatti, lasciando INALTERATA LA TENSIONE ANODICA, si è potuto VARIARE LA CORRENTE ANODICA facendo VARIARE LA TENSIONE DI GRIGLIA.
Questo perché sugli elettroni emessi dal catodo si esercita ora, oltre alla forza di attrazione da parte dell’anodo, anche una forza di repulsione da parte della griglia negativa: di conseguenza, soltanto gli elettroni più rapidi emessi possono passare attraverso la griglia e raggiungere l’anodo, formando così la CORRENTE ANODICA.
In realtà, anche nel triodo, come nel diodo, si forma intorno al catodo una nube di elettroni che, con la sua carica spaziale negativa, concorre con la griglia ad ostacolare il cammino degli elettroni verso l’anodo.
Ma mentre nel diodo non è possibile controllare l’azione di repulsione che la nube elettronica esercita sugli elettroni, ciò è possibile nel triodo grazie alla griglia, perché basta variare la sua tensione.
Osservando lo schema (3b) si può osservare un fatto molto importante:
Come si è visto, è possibile ridurre la corrente anodica da 12 milliampere a 6 milliampere portando la tensione di griglia da 0V a -2V e lasciando inalterato il valore di 100 V della tensione anodica.
Si può però ridurre nello stesso modo la corrente anodica variando la tensione anodica e lasciando invece inalterato il valore di 0 V della tensione di griglia.
In questo caso il triodo deve essere portato a funzionare nelle condizioni indicate dal punto C dello schema, a cui corrisponde appunto una corrente anodica di 6 milliampere ed una tensione di griglia di 0 V: nello schema (3-b) si vede che ciò si può ottenere riducendo la tensione anodica da 100 V a 60 V.
Da queste considerazioni si deduce che SE SI AGISCE SULLA TENSIONE DI GRIGLIA per ridurre la corrente anodica da 12 milliampere a 6 milliampere, basta una variazione di 2 V (ovvero da 0V a -2V), mentre SE SI AGISCE SULLA TENSIONE ANODICA occorre una variazione di ben 40 V (ovvero da 100 V a 60 V), una variazione venti volte maggiore rispetto alla precedente!
Questo fatto è dovuto alla piccola distanza che vi è tra la griglia ed il catodo, per cui la griglia stessa può agire sulla corrente anodica più efficacemente dell’anodo, che si trova più lontano dal catodo.
Si può dunque concludere che la griglia di un triodo è adatta a controllare la corrente anodica mediante le variazioni della sua tensione.
È necessario portare la griglia ad un potenziale diverso da quello del catodo, per osservare così il suo effetto sulla corrente anodica. Proviamo dunque a connettere una batteria tra i due elettrodi.
La tensione di questa batteria è di 2 V, proviamo a collegare il suo polo positivo al catodo ed il suo polo negativo alla griglia. Ora la griglia si trova ad un potenziale inferiore di 2 V rispetto al potenziale del catodo e quindi la tensione di griglia risulta uguale a -2 V.
Notiamo che la curva caratteristica ottenuta con tensione di griglia negativa risulta alla destra di quella ottenuta con tensione di griglia uguale a zero: possiamo dedurre che con una determinata tensione anodica applicata al triodo, la corrente anodica risulta tanto minore quanto più negativa è la tensione di griglia.
Nello schema (3b) si vede, ad esempio, che quando il triodo funziona nelle condizioni indicate dal punto A, ovvero con TENSIONE ANODICA di 100 V e con TENSIONE DI GRIGLIA di 0 V, la CORRENTE ANODICA risultante sarà di 12 milliampere; quando invece il triodo funziona nelle condizioni indicate dal punto B, ovvero con la STESSA TENSIONE ANODICA di 100 V ma con una TENSIONE DI GRIGLIA di -2 V, la CORRENTE ANODICA risulta di appena 6 milliampere.
Questo esempio ci dimostra chiaramente che la CORRENTE ANODICA di un triodo dipende non soltanto dalla TENSIONE ANODICA (come nel caso del diodo) ma anche dalla TENSIONE DI GRIGLIA. Infatti, lasciando INALTERATA LA TENSIONE ANODICA, si è potuto VARIARE LA CORRENTE ANODICA facendo VARIARE LA TENSIONE DI GRIGLIA.
Questo perché sugli elettroni emessi dal catodo si esercita ora, oltre alla forza di attrazione da parte dell’anodo, anche una forza di repulsione da parte della griglia negativa: di conseguenza, soltanto gli elettroni più rapidi emessi possono passare attraverso la griglia e raggiungere l’anodo, formando così la CORRENTE ANODICA.
In realtà, anche nel triodo, come nel diodo, si forma intorno al catodo una nube di elettroni che, con la sua carica spaziale negativa, concorre con la griglia ad ostacolare il cammino degli elettroni verso l’anodo.
Ma mentre nel diodo non è possibile controllare l’azione di repulsione che la nube elettronica esercita sugli elettroni, ciò è possibile nel triodo grazie alla griglia, perché basta variare la sua tensione.
Osservando lo schema (3b) si può osservare un fatto molto importante:
Come si è visto, è possibile ridurre la corrente anodica da 12 milliampere a 6 milliampere portando la tensione di griglia da 0V a -2V e lasciando inalterato il valore di 100 V della tensione anodica.
Si può però ridurre nello stesso modo la corrente anodica variando la tensione anodica e lasciando invece inalterato il valore di 0 V della tensione di griglia.
In questo caso il triodo deve essere portato a funzionare nelle condizioni indicate dal punto C dello schema, a cui corrisponde appunto una corrente anodica di 6 milliampere ed una tensione di griglia di 0 V: nello schema (3-b) si vede che ciò si può ottenere riducendo la tensione anodica da 100 V a 60 V.
Da queste considerazioni si deduce che SE SI AGISCE SULLA TENSIONE DI GRIGLIA per ridurre la corrente anodica da 12 milliampere a 6 milliampere, basta una variazione di 2 V (ovvero da 0V a -2V), mentre SE SI AGISCE SULLA TENSIONE ANODICA occorre una variazione di ben 40 V (ovvero da 100 V a 60 V), una variazione venti volte maggiore rispetto alla precedente!
Questo fatto è dovuto alla piccola distanza che vi è tra la griglia ed il catodo, per cui la griglia stessa può agire sulla corrente anodica più efficacemente dell’anodo, che si trova più lontano dal catodo.
Si può dunque concludere che la griglia di un triodo è adatta a controllare la corrente anodica mediante le variazioni della sua tensione.