नियंत्रण ग्रिड

एक निर्वात ट्यूब के लिए सर्किट आरेखों में प्रयुक्त योजनाबद्ध प्रतीक, नियंत्रण ग्रिड दिखा रहा है

नियंत्रण ग्रिड एक इलेक्ट्रोड है जिसका उपयोग वेक्यूम - ट्यूब (वैक्यूम ट्यूब) जैसे ट्रायोड, टेट्रोड और एक कलम के साथ को बढ़ाने में किया जाता है, जिसका उपयोग कैथोड से प्लेट इलेक्ट्रोड (प्लेट) इलेक्ट्रोड तक इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। नियंत्रण ग्रिड में आमतौर पर कैथोड के चारों ओर एक बेलनाकार स्क्रीन या महीन तार का हेलिक्स होता है, और यह एनोड द्वारा बारी-बारी से घिरा होता है। नियंत्रण ग्रिड का आविष्कार ली डे फॉरेस्ट द्वारा किया गया था, जिन्होंने 1906 में फ्लेमिंग वाल्व (थर्मिओनिक डायोड) में एक ग्रिड जोड़ा, जिससे पहला एम्पलीफायर वैक्यूम ट्यूब, ऑडियोन (ट्रायोड) बनाया गया।

ऑपरेशन

एक वाल्व में, गर्म कैथोड नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है, जो एनोड द्वारा आकर्षित और कब्जा कर लिया जाता है, जिसे बिजली की आपूर्ति द्वारा एक सकारात्मक वोल्टेज दिया जाता है। कैथोड और एनोड के बीच नियंत्रण ग्रिड एनोड तक पहुंचने वाले इलेक्ट्रॉनों की धारा को नियंत्रित करने के लिए गेट के रूप में कार्य करता है। ग्रिड पर एक अधिक नकारात्मक वोल्टेज इलेक्ट्रॉनों को कैथोड की ओर पीछे हटा देगा, इसलिए एनोड के माध्यम से बहुत कम मिलता है। ग्रिड पर एक कम नकारात्मक, या सकारात्मक, वोल्टेज एनोड करंट को बढ़ाते हुए अधिक इलेक्ट्रॉनों की अनुमति देगा। ग्रिड वोल्टेज में दिया गया परिवर्तन प्लेट करंट में आनुपातिक परिवर्तन का कारण बनता है, इसलिए यदि समय-भिन्न वोल्टेज को ग्रिड पर लागू किया जाता है, तो प्लेट करंट वेवफॉर्म लागू ग्रिड वोल्टेज की एक प्रति होगी।

नियंत्रण ग्रिड पर वोल्टेज में अपेक्षाकृत कम भिन्नता एनोड करंट में काफी बड़े बदलाव का कारण बनती है। एनोड सर्किट में एक प्रतिरोधक की उपस्थिति एनोड पर वोल्टेज में बड़े बदलाव का कारण बनती है। एनोड वोल्टेज में भिन्नता ग्रिड वोल्टेज में भिन्नता की तुलना में बहुत अधिक हो सकती है, और इस प्रकार ट्यूब प्रवर्धक के रूप में कार्य कर सकती है।

निर्माण

एक आधुनिक कम-शक्ति ट्रायोड वैक्यूम ट्यूब की संरचना। निर्माण को प्रकट करने के लिए कांच और बाहरी इलेक्ट्रोड को आंशिक रूप से काट दिया जाता है।

पहले ट्रायोड वाल्व में ग्रिड में फिलामेंट और एनोड के बीच तार का एक ज़िग-ज़ैग टुकड़ा होता है। यह जल्दी से एकल स्ट्रैंड फिलामेंट (या बाद में, एक बेलनाकार कैथोड) और एक बेलनाकार एनोड के बीच रखे गए महीन तार के हेलिक्स या बेलनाकार स्क्रीन में विकसित हुआ। ग्रिड आमतौर पर एक बहुत पतले तार से बना होता है जो उच्च तापमान का प्रतिरोध कर सकता है और स्वयं इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए प्रवण नहीं होता है। सोना चढ़ाना के साथ मोलिब्डेनम मिश्र धातु का अक्सर उपयोग किया जाता है। यह नरम तांबे के साइडपोस्ट पर लपेटा जाता है, जो ग्रिड वाइंडिंग पर उन्हें जगह में रखने के लिए घुमाए जाते हैं। 1950 के दशक की भिन्नता फ्रेम ग्रिड है, जो एक कठोर मुद्रांकित धातु फ्रेम पर बहुत महीन तार लपेटती है। यह बहुत करीबी सहनशीलता रखने की अनुमति देता है, इसलिए ग्रिड को फिलामेंट (या कैथोड) के करीब रखा जा सकता है।

ग्रिड स्थिति का प्रभाव

नियंत्रण ग्रिड को एनोड के सापेक्ष फिलामेंट/कैथोड के करीब रखने से, एक बड़ा प्रवर्धक परिणाम मिलता है। प्रवर्धन की इस डिग्री को वाल्व डेटा शीट में प्रवर्धन कारक या mu के रूप में संदर्भित किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप उच्च transconductance भी होता है, जो एनोड वर्तमान परिवर्तन बनाम ग्रिड वोल्टेज परिवर्तन का एक उपाय है। एक वाल्व का शोर आंकड़ा इसके ट्रांसकंडक्शन के व्युत्क्रमानुपाती होता है; उच्च ट्रांसकंडक्शन का मतलब आमतौर पर कम शोर का आंकड़ा होता है। रेडियो या टेलीविज़न रिसीवर डिज़ाइन करते समय कम शोर बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है।

एकाधिक नियंत्रण ग्रिड

एक वाल्व में एक से अधिक नियंत्रण ग्रिड हो सकते हैं। हेक्सोड में दो ऐसे ग्रिड होते हैं, एक प्राप्त सिग्नल के लिए और एक स्थानीय ऑसिलेटर से सिग्नल के लिए। वाल्व की अंतर्निहित गैर-रैखिकता न केवल दोनों मूल संकेतों को एनोड सर्किट में प्रकट होने का कारण बनती है, बल्कि उन संकेतों का योग और अंतर भी होता है। सुपरहेट्रोडाइन रिसीवर्स में फ्रीक्वेंसी-चेंजर के रूप में इसका फायदा उठाया जा सकता है।

ग्रिड विविधताएं

विभिन्न नियंत्रण ग्रिड विन्यासों का प्रतिनिधित्व करने वाला चित्रण

नियंत्रण ग्रिड की एक भिन्नता एक चर पिच के साथ हेलिक्स का निर्माण करना है। यह परिणामी वाल्व को एक विशिष्ट गैर-रैखिक विशेषता देता है। यह अक्सर आरएफ में शोषण किया जाता है। एम्पलीफायर जहां ग्रिड पूर्वाग्रह में परिवर्तन से पारस्परिक चालन में परिवर्तन होता है और इसलिए डिवाइस का लाभ होता है। यह भिन्नता आमतौर पर वाल्व के पेंटोड रूप में प्रकट होती है, जहां इसे तब चर-म्यू पेंटोड या रिमोट-कटऑफ पेंटोड कहा जाता है।

ट्रायोड वाल्व की प्रमुख सीमाओं में से एक यह है कि ग्रिड और एनोड (सी_ag). मिलर प्रभाव के रूप में जानी जाने वाली घटना सी के उत्पाद होने के लिए एक एम्पलीफायर के इनपुट कैपेसिटेंस का कारण बनती है_ag और वाल्व का प्रवर्धन कारक। यह, और ट्यून किए गए इनपुट और आउटपुट के साथ एक एम्पलीफायर की अस्थिरता जब सी_ag बड़ा है ऊपरी ऑपरेटिंग आवृत्ति को गंभीर रूप से सीमित कर सकता है। एक स्क्रीन ग्रिड के अतिरिक्त इन प्रभावों को दूर किया जा सकता है, हालांकि ट्यूब युग के बाद के वर्षों में, निर्माण तकनीक विकसित की गई थी जिसने इस 'परजीवी समाई' को इतना कम कर दिया कि ऊपरी बहुत उच्च आवृत्ति (वीएचएफ) बैंड में काम करने वाले ट्रायोड बन गए। मुमकिन। मुलर्ड EC91 250 मेगाहर्ट्ज तक संचालित होता है। EC91 की एनोड-ग्रिड कैपेसिटेंस को निर्माता के साहित्य में 2.5 pF के रूप में उद्धृत किया गया है, जो उस युग के कई अन्य ट्रायोड से अधिक है, जबकि 1920 के दशक के कई ट्रायोड में आंकड़े थे जो कड़ाई से तुलनीय थे, इसलिए इस क्षेत्र में कोई प्रगति नहीं हुई थी। हालाँकि, 1920 के शुरुआती स्क्रीन-ग्रिड टेट्रोड्स में C_ag केवल 1 या 2 fF का, लगभग एक हजार गुना कम। 'आधुनिक' पेंटोड्स में सी के तुलनीय मूल्य हैं_ag. वीएचएफ एम्पलीफायरों में ट्रायोड्स का उपयोग 'ग्राउंडेड-ग्रिड' कॉन्फ़िगरेशन में किया गया था, एक सर्किट व्यवस्था जो मिलर फीडबैक को रोकती है।