Parameter Kinerja Utama Tabung Elektron

Tabung elektron—perangkat vakum klasik yang曾 mendorong radio, televisi, dan komputer awal—masih dihargai dalam penguat audio high-end, RF, dan spesialisasi. Memahami parameter intrinsicnya esensial untuk merancang rangkaian yang andal dan berkinerja tinggi.

Untuk transistor bipolar juncit, ukuran merit yang paling banyak dikutip adalah gain arus, atau β, didefinisikan sebagai rasio arus kolektor terhadap arus basis (– I_C/I_B). Tabung elektron memiliki karakteristik yang setara dan terdokumentasi dengan baik yang telah diukur oleh insinyur listrik selama bertahun-tahun.

Sebelum membahas karakteristik ini, kita perlu mendefinisikan variabel kunci yang menggambarkan tegangan, arus, dan resistansi dalam penguat tabung. Diagram berikut mencantumkan istilah yang paling umum digunakan dalam analisis:

ukuran dasar untuk performa tabung amplifikasi adalah faktor amplifikasi, μ, dan transmutansi, g_m (juga disebut transkonduktansi). Transkonduktansi didefinisikan dengan cara yang sama untuk perangkat yang dikontrol tegangan seperti transistor efek medan. Persamaan ditunjukkan di bawah ini:

Metrik penting lainnya, namun lebih abstrak, adalah resistansi plat, r_p. Ia mewakili perubahan tegangan plat per perubahan arus plat sambil menjaga tegangan grid tetap. Dengan kata lain, ini memberitahu kita bagaimana tabung berperilaku seperti resistor untuk bias grid tertentu, analog dengan JFET yang bekerja di wilayah ohmiknya:

Perhatikan bahwa resistansi plat dapat diturunkan dengan membagi faktor amplifikasi dengan transmutansi:

Ketiga parameter ini bervariasi dari tabung ke tabung—sama seperti rasio β bervariasi antara transistor bipolar yang nominal identik—dan mereka berubah dengan titik operasi. Variabilitas ini berasal dari non-linieritas inherent aliran elektron dan dari definisi ukuran merit itu sendiri. Bahkan tabung ideal yang sepenuhnya linier tidak dapat mempertahankan μ, μ, dan r_p yang konstan di seluruh rentang operasi yang dapat diizinkan. Misalnya, tabung yang mengatur arus dengan sempurna untuk tegangan grid tertentu (seperti transistor dengan β konstan) masih harus menunjukkan resistansi plat yang berubah dengan tegangan plat, karena arus plat tetap tidak berubah sementara tegangan plat bervariasi.

Meskipun variabilitas inherent ini, produsen menyediakan rating standar untuk μ, g_m, dan r_p pada kondisi operasi yang ditentukan, dan banyak tabung mempublikasikan kurva karakteristik detail yang mirip dengan yang tersedia untuk transistor. Data ini memberdayakan desainer untuk memodelkan dan memprediksi perilaku tabung dengan akurat dalam sistem analog dan RF yang kompleks.