Bandbreite des Pentodenverstärkers

Warum ist die Bandbreite des Pentodenverstärkers größer als die Bandbreite des Triodenverstärkers?

Ich habe in folgenden Büchern gesucht, aber keine Antwort gefunden:

  • Elektronische Geräte und Schaltungen von Rajiv Tiwary
  • Schaltung und Theorie elektronischer Geräte von Robert L. Boylestead
  • Allen Motterhead
Ich glaube nicht einmal, dass das stimmt, im Allgemeinen. Es ist nur so, dass Pentoden auf den Markt kamen, als die Nachfrage nach höheren Bandbreiten aufkam.
und, dies könnte ein Scherz sein, wer, der bei klarem Verstand ist, entwickelt heutzutage Breitband-Röhrenverstärker, abgesehen von ein paar sehr speziellen Anwendungen?
(Sie können tendenziell Pentoden mit geringerer Streukapazität bauen, und das könnte sich positiv auf die Gesamtbandbreite des Verstärkers auswirken, aber es ist wirklich nicht selbstverständlich, dass "Bandbreite des Pentodenverstärkers > Bandbreite des Triodenverstärkers")
@MarcusMüller Das Schirmgitter in Tetroden und Pentoden ist normalerweise entkoppelt, wodurch die Gitter-Anoden-Kopplungskapazität und damit der Miller-Effekt verringert werden. Das wirkt sich enorm auf die Bandbreite aus. Seine heutige Bedeutung (abgesehen von den verschwindend seltenen und immer schwieriger zu findenden Tetroden-MOSFETs) ist seine Inspiration für die Kaskodenkonfiguration, die dasselbe tut.
Der Kontext dieser Behauptung kann wichtig sein. Ich hatte die Miller-Kapazität (Plate-to-Grid) als den entscheidenden Faktor angesehen. Viele Hochfrequenzverstärker verwendeten eine geerdete Gitterkonfiguration. Andere machten sich die Mühe, die Platte-zu-Gitter-Kapazität von Trioden zu neutralisieren.
@BrianDrummond Ich lerne jeden Tag etwas Neues :)
@glen_geek hoffen wir, dass Dheeraj sich dieses Zusammenhangs bewusst ist! (Und nicht nur ein Opfer eines Universitätslehrplans, der ~ 50 Jahre veraltet ist.)
@glen_geek: genau richtig bezüglich: Neutralisierung. Dafür und für die Tetrode sucht das OP in den falschen Büchern. Er sollte zum Guru gehen: John Scott-Taggart (Erfinder der Neutrodyne) „The Manual of Modern Radio“. (50 Jahre alt? Meine ist die Ausgabe von 1933 :-)
@ BrianDrummond Nun, 1969 war die Reparatur von Röhrenradios möglicherweise noch ein relevantes Thema, und ich weiß ehrlich gesagt nicht, wann Festkörperverstärker Röhren für Hochleistungsverstärkung übertroffen haben. 50 Jahre waren sozusagen eine „sichere Schätzung“ für das „Thema tot wie ein Nagellack“.
@MarcusMüller Es ist interessant zu lesen, wie teilweise Konzepte wieder auftauchen können, wie Tetrode -> Kaskode. Und wie viele haben kein modernes Halbleiteräquivalent. Ändern Sie die Geometrie des Bildschirmgitters, und Sie können die Transkonduktanz durch Variieren der Spannung des Bildschirmgitters variieren - das Vari-Mu-Ventil ist viel einfacher als unser analoger Multiplikator (der BF981 oder 3N140 kam jedoch ziemlich nahe)
Ich glaube, die Pentode wurde teilweise aufgrund der Notwendigkeit von Hochfrequenz-HF-Übertragungssystemen entwickelt. Es führte ein sogenanntes Screen-and-Suppressor-Grid-Set ein, das im Wesentlichen den größten Teil der internen Kapazität und des Miller-Effekts entfernt, die typische Transistoren oder Trioden plagen. Beispielsweise hört selbst ein trivialer Gitarrenverstärker mit einem Triodeneingang bei etwa 50 Kilohertz auf zu verstärken, während man mit einem Pentodeneingang an der ersten Röhre immer noch über 1 Megahertz Einheitsverstärkung hinauskommt.
Bitte bearbeiten Sie Ihren Beitrag mit Links oder Buchverweisen, um Ihre Behauptung zu untermauern, dass Pentodenverstärker eine höhere Bandbreite haben. Wir können die Aussage eines anderen nicht erklären, wenn wir sie nicht sehen.

Antworten (2)

Geduld mit mir, der Schaltplaneditor wurde nicht wirklich dafür gemacht ...

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

In der Schaltung auf der linken Seite sehen wir eine Rückkopplungskapazität von 10 pF, die einen Bruchteil der Anodenspannung zurück zur Eingangsspannung des Gitters (und gegenphasig zu ihr) führt. Diese Kapazität ergibt sich natürlich aus zwei Leitern in unmittelbarer Nähe. Da die Anodenspannung ein Vielfaches der Eingangsspannung beträgt, zerstört dies praktisch die Verstärkung bei hohen Frequenzen.

Die Schaltung rechts zeigt ein Tetrodenventil, eine natürliche Weiterentwicklung zur Pentode. (Ich kann keinen guten Weg finden, ein Unterdrückungsgitter darzustellen, und FETs haben im Allgemeinen keine Probleme mit Sekundäremission, daher besteht keine Notwendigkeit dafür).

Dabei wird GRID 2 auf eine Gleichspannung vorgespannt, daher wird die Miller-Ladung harmlos gegen Masse geleitet (bei einer AC-Analyse ignorieren wir die DC-Vorspannungen), und GRID 1 sieht nur 10 pF zu GRID 2 = Masse.

Da das zweite Gitter eine offene Struktur ist (eine Spirale aus sehr dünnem Draht), GIBT es noch etwas verbleibende Miller-Kapazität von Anode zu Gitter 1 - der Wert hier (7 Femtofarad) stammt von einer EF50-Pentode aus den 1940er Jahren.

Dies wirkt sich viel weniger auf die Bandbreite aus als die 10 pF der Triode.

Nun, dies ist ein Problem des 21. Jahrhunderts, da wir uns von einer Miller-Kapazität von etwa 10 pF in einer typischen Vakuumröhrentriode auf etwa 2000 pF in einem Leistungs-MOSFET entwickelt haben. Wenn Sie einen MOSFET-Schalter einschalten, während die Anoden- (Husten-) Drain-Spannung zu fallen beginnt, flacht die Gitter- (Husten-) Gate-Spannung für viele Nanosekunden ab, während Sie Strom einpumpen, um der Miller-Kapazität entgegenzuwirken. Dies ist ein bekanntes Problem bei SMPS, Motortreibern, Wechselrichtern usw., das Ampere an Gate-Treiberstrom erfordert, um schnell zu schalten und Schaltverluste zu reduzieren.

Wenn jemand, der dies liest, einen praktischen Weg sehen könnte, einen MOSFET-Schalter zu tetroden, ohne Strom in der Kathode an die Grid2-Spannung zu verschwenden, wäre das ein ziemlich wertvolles Patent!

Danke für diese Diskussion. Ich habe Elektronik auf Vakuumröhren gelernt, da es alles war, was ich wirklich in die Finger bekommen konnte, als ich aufwuchs. (Transistoren waren unglaublich teuer oder einfach nicht verfügbar.) Ich musste lange kämpfen, um die physikalischen Details von Trioden, Tetroden und Pentoden zusammenzutragen. (Der Gitterleck-Selbstvorspannungswiderstand war eine meiner "Hürden", die ich zu Beginn als frühe, schwer zu überwindende Barriere fand, da ich das Ohmsche Gesetz anscheinend nicht darauf anwenden konnte.) Schöne Antwort.

Betrachten Sie den RCA 3N170 Dual-Gate-MOSFET aus den 1970er Jahren.

Der Miller-Effekt wurde stark reduziert, und die kostbare HF-Energie konnte in schmalbandigen High-Q-Verstärkern mit geringerer Kapazität und höherer Induktivität verwendet werden, die viele dB mehr Verstärkung hatten.

Und wie andere andeuten, ändern sich die S-Parameter S12 und S21 dramatisch, was die Stabilitätskreise sinnvoll verändert.

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