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Entladungsröhrenanordnung zur Erzeugung negativer Widerstände und Kapazitäten.
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Raumladungsdichte p im Entladungsraum abhängig. In einer ebenen Elektrodenanordnung mit einer
Ladungsverteilung entsprechend der Schottky-Langmuirschen Raumladungsgleichung ist p in jeder
Entfernung a : von der Kathode direkt proportional zu dem Potential U an der Stelle x. Daraus folgt, dass die insgesamt von den Elektronen auf dem Gitter influenzierte Ladung proportional zum Effektiv- , potential des Gitters, d. h. also auch zur Gitterspannung, sein muss. Die gesamte Gitterladung ist dabei grösser als die ohne Raumladung vorhandene statische Gitterladung.
In Fig. la-le sind diese Zusammenhänge graphisch dargestellt. Fig. la zeigt die Ja/Cy-
Kennlinien einer Röhre für zwei verschiedene Anodenspannungen.
Die voll ausgezogenen Kurven der Fig. 1 b zeigen die negative Gitterladung zufolge der statischen Gitterkapazität und die gestrichelten Kurven die gesamte Gitterladung beim Vorhandensein des Elek- tronenstroms. Die wirksame Kapazität zwischen Gitter und Kathode ist definiert als
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Die Kapazität, die zwischen Gitter und Kathode mit Wechselspannung gemessen wird, muss also am Fusspunkt der Kennlinie eine sprunghafte Änderung um einen Betrag Ll Cg aufweisen, an allen übrigen Stellen aber konstant bleiben, wie Fig. le zeigt.
Praktisch erfolgt wegen der unvermeidlichen Inhomogenität des Steuergitters die Änderung A C g nicht so sprunghaft, u. zw. um so flauer, je weiter die Kennlinien nach negativen Gitterspannungen zu verschoben sind, da ja dann auch die Kennlinien selbst immer stärker von der idealen U3/2-kennlinie abweichen.
Weicht die Kennlinie vom ü-Gesetz ab, so ist die auf dem Gitter influenzierte Ladung nicht mehr proportional zur Gitterspannung, u. zw. wird A Cg mit zunehmendem Anodenstrom grösser für n # # und kleiner für n # #, wobei n den Exponenten der Kennliniengleiehung (Ja = k Un) bedeutet.
Betreibt man eine Röhre derart, dass sich in der Nähe des Gitters eine virtuelle Kathode ausbildet (vgl. die Kennlinie in Fig. 2a), so entsteht bei Veränderung der Gitterspannung infolge Ausbildung und Wiederauflösung der virtuellen Kathode auf dem Gitter eine zusätzliche influenzierte Ladung entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 2b. Durch Differentiation ergibt sich daraus die Kapazität
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der sich aus zwei Komponenten znsammensetzt : a) der Komponente, die durch die statische Gitterkapazität entsteht, b) der Komponente, die durch den schwankenden Elektronenfluss influenziert wird.
Genauere Überlegungen zeigen, dass für alle weiteren Betrachtungen nur die Differenz des Gesamtstromes gegenüber dem Strom des rein statischen Falles massgebend ist, d. h. der Strom
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In einer Triode, bei der entsprechend Fig. lc A Cg stets positiv ist, ist bei genügend niedrigen Fre- quenzen (t zirka 1 MH2) der Elektronenlaufzeitwinkel r, das ist der Winkel, um den der Elektronenwechselstrom in der Gitterfläche gegen die Gitterwechselspannung nacheilt, genügend klein, so dass Jg um fast genau 900 gegen Ug voreilt (Fig. 3a) und der Widerstand der Gitter-Kathodenstrecke rein kapazitiv ist.
Bei steigender Frequenz ist nun wohl die Kennliniensteilheit der Röhre, d. h. der Elektronenwechselstrom, der bei einer bestimmten Gitterwechselspannung die Gitterebene durchsetzt, bis zu sehr hohen Frequenzen (f > 3003lHz) konstant, jedoch hat wegen der Laufzeit der Elektronen dieser Elektronenweehselstrom gegenüber der Gitterwechselspannung eine nacheilende Phasenverschiebung um den laufzeitwinkel #. Der auf dem Gittter influenzierte Wechselstrom muss daher in erster Näherung linear mit der Frequenz CI) ansteigen : Jg = =ACg MA sin t, erhält aber eine Nacheilung um den Laufzeitwinkel t gegenüber einem reinen Verschiebungsstrom.
Wie die Fig. 3b zeigt, ist die Phasenverschiebung zwischen J und Ug geringer als 90 . Der Wechselstrom im Gitterkreis erhält also eine reelle positive Komponente, während die kapazitive Komponente abnimmt. Es muss daher auch die messbare Gitter-Kapazitätsänderung A Cg mit steigender Frequenz unter den bei niedrigen Frequenzen gemessenen Betrag sinken.
Die beiden Stromkomponenten (reell und kapazitiv) lassen sich einfach berechnen.
Während im Kennlinienfeld nach Fig. 1a einer Triode mit Elektronen ohne Anfangsgeschwindig- keit A C* positiv und konstant ist, nimmt die Elektronenlaufzeit vom Fusspunkt der Kurve (ja=0) an mit steigenden Strömen vom Wert Unendlich stetig ab. Die Ohmsche Komponente des Widerstandes Rg muss daher am Fusspunkt der Kennlinie gleich Null sein, und mit wachsendem Strom zunehmen.
Der gemessene Wert der Ohmschen Komponente des Widerstandes der Gitter-Kathoden-
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das Vektorbild der Fig. 4 ist dieser Zusammenhang ausserordentlich einfach zu überschauen. Bei negativem A Cg besitzt der Strom J,, für sehr niedrige Frequenzen eine nacheilende Phasenverschiebung von etwa 900 gegen Ug. Bei höheren Frequenzen wird dieser Vektor durch den Laufzeitwinkel im nacheilenden Sinne weiter verdreht, so dass eine negative reelle Stromkomponente und damit eine negative Ohmsche Leitfähigkeit der Gitter-Kathodenstrecke entsteht.
In Fig. 5 sind Messungen einer Raumladegitterröhre zusammengestellt. Aufgetragen ist dabei die Ja/Ug-Kennlinie (Fig. 5a), die Ohmsche Komponente Rg des Widerstandes der Gitter-Kathodenstrecke (Fig. 5c), sowie A Cg (Fig. 5b), u. zw. gemessen bei einer Frequenz von 40 MHz für zwei verschiedene Anodenspannungen. Das Auftreten der negativen Widerstände äussert sich in einer sehr intensiven Selbsterregung, die in dem Gebiete der negativen A C-Werte einsetzt, wenn in die Gitterzuleitung bei hochfrequenzmässiger Erdung der übrigen Elektroden ein Schwingungskreis eingeschaltet wird, der auf Frequenzen zirka 15MHz abgestimmt ist.
Führt man die Messungen bei verschiedenen Frequenzen aus, so ändert sich sowohl als auch A C.., u. zw. völlig in dem von der Theorie geforderten Sinne.
Betrachtet man die Kennlinie einer normalen Eingitterröhre Fig. la mit einer Kathode geringer Emission, z. B. mit einer Wolfram-Kathode, so zeigt sieh, dass bei genügend hohen Anodenspannungen diese Kennlinie genau den gleichen Verlauf wie die Kennlinie (Fig. 2a) der Raumladegitterröhre besitzt.
Bei kleinem Anodenstrom verläuft sie angenähert nach dem Raumladegesetz, besitzt ungefähr in ihrem mittleren Teil einen Wendepunkt und geht dann in den Sättigungsstrom über. Aus dieser Ähnlichkeit der Kennlinie muss sich zwangsläufig ergeben, dass beide Röhren auch den gleichen Verlauf von A C" und längs der Kennlinie besitzen müssen. Durch Messungen wurde dies in der Tat auch bestätigt.
Es ist grundsätzlich möglich, den Teil der kinetischen Energie der Elektronen, der nicht in Schwingenergie umgesetzt wird, zurückzugewinnen, d. h. die Beschleunigung der Elektronen ohne merk-
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bei Empfangssehaltungen die Dämpfung des Eingangskreises durch die angeschlossene Gitter-Kathodenstrecke unangenehm aus.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, in Verstärker-und Empfangsgeräten für hohe Frequenzen, insbesondere für Wellen von weniger als 5 m Länge, den Arbeitspunkt auf der Kennlinie der Rohre zu wählen, dass der Anodenstrom grösser als Null ist, aber die durch Influenzwirkung erzeugte dynamische Gitterkapazität A Ce wenigstens angenähert den Wert Null erreicht. Wie man aus Fig. 2c sieht, durchläuft die Kurve für A C, zweimal den Wert Null. Diese Punkte sind dadurch ausgezeichnet, dass die Gesamtkapazität zwischen Steuergitter und Kathode gleich der statischen Kapazität ist.
Wie weiter oben erläutert, besitzt der Gitter-Kathodenwiderstand der Röhre eine Ohmsche Komponente, die umgekehrt proportional zum dynamischen Kapazitätsanteil A Cg ist, also an den
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standskomponente ein, solange die Frequenz so hoch ist, dass der Laufzeitwinkel der Elektronen von der Kathode bis zum Gitter zwischen 0 und 180 liegt. Gemäss der weiteren Erfindung wird der Arbeits- punkt auf der Kennlinie so weit in den Bereich negativer dynamischer Kapazitäten A Cg (vgl. Fig. 2e) verschoben, dass zwar eine Entdämpfung des Gitterkreises, aber keine Selbsterregung eintritt. Gleichzeitig wird durch diese Massnahme erreicht, dass die wirksame Gitter-Kathodenkapazität sogar noch kleiner wird als der statische Wert.
Die Einstellung des gewünschten Betriebszustandes erfolgt einfach durch Wahl einer entsprechenden Gittervorspannung der Röhre, in deren Gitterkreis die Dämpfungsverminderung vorzunehmen ist ; deshalb erscheinen Schaltungsbeispiele entbehrlich.
Betrachtet man eine Röhre mit Kathode, Gitter und Anode, deren Kennlinie durch die ex-
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konkav wird (vgl. Fig. a a und sac). Da die Kennlinien von Röhren mit Stromverteilungssteuerung, insbesondere bei kleinen Stromdichten und solange keine Raumladungswirkungen vorhanden sind, mit einem Exponenten von n = Vs verlaufen, sind diese zur Erzeugung eines negativen Widerstandes geeignet. Durch Messungen lässt sich nachweisen, dass an dem Steuergitter von Raumladegitterröhren und an den hinteren Steuergittern von Hexoden, Oxtoden usw. die erwähnten negativen Widerstände auftreten.
Erfindungsgemäss wird der an einem eine Stromteilung bewirkenden Steuergitter einer als mischrohr verwendeten Mehrgitterröhre auftretende negative Widerstand zur Erzeugung der Überlagerungssehwingung verwendet.
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strom darstellenden Kennlinie liegt, in dem der Eingangswiderstand dieses Gitters negativ ist. Dann wird der auf die Überlagerungsfrequenz abgestimmte Resonanzkreis Ss zu Schwingungen angefacht, die in der Röhre multiplikativ mit den Eingangsschwingungen zusammenwirken und die Zwischenfrequenz ergeben, die in dem Anodenkreis Sa auftritt und von den Klemmen e, d abgenommen werden kann. Die beiden Gitter G2 und G4 dienen als Schirmgitter und liegen auf konstanten positiven Potentialen.
Die Anwesenheit eines Schirmgitters zwischen der Gitterelektrode mit dem negativen Eingangswiderstand und der Anode ist zweckmässig, damit die Influenzladungen nicht durch die Einwirkung der Anodenwechselspannungen gestört werden können.
Die beschriebene Anordnung bewährt sich insbesondere bei der Erzeugung kurzwelliger Über-
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frequenz bzw. Eigenfrequenz des angeschlossenen Kreises). Aber auch bei längeren Wellen bietet die Anordnung Vorteile, zumal besondere Rüekkopplungselemente und die dadurch bedingten Frequenzverwerfungen vermieden werden.
Gemäss der weiteren Erfindung werden Röhren mit Stromverteilungssteuerung zur Erzeugung von Schwingungen in der Weise verwendet, dass der Arbeitspunkt auf der Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen der Spannung des Stromverteilungssteuergitters und dem Anodenstrom angibt, derart gewählt wird, dass ein negativer Widerstand zwischen dieser Elektrode und der Kathode auftritt, und an diese Elektrode der frequenzbestimmende Kreis angeschlossen wird. Die Entnahme der erzeugten Schwingungsleistung erfolgt an einer anderen Elektrode als derjenigen, an welcher der negative Widerstand auftritt, z. B. an der die Entladungsbahn begrenzenden Anode.
Da die Elektrode, an welcher der negative Widerstand auftritt, negativ vorgespannt ist, nimmt sie keine Elektronen auf und arbeitet daher leistungslos..
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und eine Anode 11 enthält. Das zweite und vierte Gitter erhalten eine konstante positive Vorspannung.
Die Vorspannungen können für beide Gitter gleich gross sein, das Gitter G2 kann aber auch eine etwas niedrigere Spannung erhalten. Das dritte Gitter arbeitet als Stromverteilungselektrode, indem es die
Verteilung des durch das zweite Gitter hindurchgetretenen Elektrodenstromes auf die Gitter G2 und G4 bzw. die Anode A regelt. Dem Gitter ssg wird eine so grosse negative Vorspannung erteilt, dass der
Eingangswiderstand zwischen G'a und K einen negativen Wert annimmt und den auf die zu erzeugende
Frequenz abgestimmten Schwingungskreis Se zu stationären Schwingungen anfacht. Die Schwingungsleistung wird nicht an der Elektrode mit dem negativen Widerstand G3 sondern an der Anode. A, an die der Ausgangskreis S angeschlossen ist, abgenommen.
Die Elektrode G4 wird zweckmässig als Schirmgitter ausgebildet, so dass sie jegliche Rückwirkung des Anodenpotentials auf das Gitter ( ? ;, verhindert.
Zur Einstellung des günstigsten Arbeitspunktes für das Gitter G3 stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl. Man kann zunächst die dem Gitter G, selbst erteilte Vorspannung einstellen, wodurch sich der Arbeitspunkt auf der Kennlinie Ja =f(U93) verschiebt (ja = Anodenstrom, Ug2 = Spannung des dritten Gitters). Man kann aber auch die Elektronenlaufzeit ändern, indem man die Spannung des zweiten Gitters 6's regelt. Je grösser diese Spannung ist, desto grösser ist auch die elektronengeschwindigkeit. Da der negative Widerstand frequenzabhängig und proportional i : o (m = Eigenfrequenz des angeschlossenen Kreises) ist, hat man um so grössere Beschleunigungsspannungen am zweiten Gitter zu wählen, je kürzer die zu erregende Welle ist.
Eine dritte Möglichkeit der Einflussnahme auf den negativen Widerstand ist die Einstellung der Entladungsstromstärke, wozu man sich zweckmässig der Regelung der Spannung des ersten Gitters ssi bedient. Dieses Gitter kann ebensogut positives wie schwach negatives Potential erhalten und regelt die Zahl der Elektronen, die an dem gesteuerten Entladungsvorgang teilnehmen, während ihre Geschwindigkeit durch die Spannung des zweiten Gitters bestimmt wird. Um mit Stromverteilung arbeiten zu können und die daraus folgende günstige Kennlinienform zu erhalten, könnte man an sich auf das Gitter GI verzichten, jedoch rechtfertigt der Vorteil einer leichten Stromeinstellung den Mehraufwand für diese Elektrode.
Die in Fig. 7 dargestellte Schaltung lässt sich auf einfache Weise zu einer Modulationsanordnung erweitern, wie die Fig. 8 zeigt. Neu hinzugekommen ist ein Übertrager Ü, der dem ersten Gitter Gy die Modulationsspannung aufdrückt. Da die Grösse des negativen Widerstandes am Gitter G's mit der Spannung des ersten Gitters schwankt, entstehen im Ausgangskreis Sa modulierte Schwingungen, deren Trägerfrequenz durch die Abstimmung des Kreises Se bestimmt ist.
Selbstverständlich kann
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positiven Potential U1. Das Potential U2 der Elektrode 77 sei ebenfalls positiv, aber veränderlich. Ist zuerst U1 = E/s ; so bildet sieh zwischen den Elektroden 1 und 11 eine Potentialverteilung entsprechend der gestrichelten Kurve 1 aus. Vor der Elektrode 11 besteht eine positive, d. h. für Elektronen beschleunigende Feldstärke. Wird das Potential U2 verringert, so ist bei einer bestimmten Spannung U2' die Feldstärke vor der Elektrode 11 gerade gleich Null (Kurve 2).
Beim weiteren Sinken des Potentials der Elektrode II, etwa auf U211, bildet sich eine Potentialverteilung entsprechend Kurve 3 aus, d. h. die Feldstärke wird wieder positiv. Die Ladung Q auf der Oberfläche der Elektrode II verläuft also als Funktion von U2 entspreehend Fig. 12. Diese Kurve soll dabei nur eine qualitative tbersieht geben.
Die genaue Berechnung ist ziemlich verwickelt und undurchsichtig. Die Kapazität der Elektrode II gegen die Elektrode 1 ist
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das Steuergitter. Es kann also die Kapazität zwischen der Elektrode I und dem Steuergitter auf Null absinken und sogar negativ werden. Das gleiche gilt aber auch für die Kapazität zwischen dem Steuergitter und der dahinter liegenden positiven Elektrode, so dass unter geeigneten Betriebsbedingungen die gesamte Eingangskapazität eines Steuergitters bis auf Null absinken und sogar negativ werden kann. Messungen, z.
B. an der Telefunkenröhre SF 1, haben ergeben, dass die Änderung A C k der Gitterkathodenkapazität für die übrigen Elektrodensysteme bis zu Wellenlängen von etwa 5111 herunter frequenzunabhängig ist und erst bei noch kürzeren Wellen eine unwesentliche Abnahme zeigt.
Die negative Kapazität kann ohne weiteres mehrere pF betragen und damit auch dem Betrage # nach grösser werden als die Kaltkapazität zwischen den betreffenden Elektroden. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese Kapazität an dem dritten oder einem weiteren Gitter einer mit Stromverteilungs- steuerung arbeitenden Röhre erzeugt wird, da die Influenzerscheinungen dann besonders stark sind.
Meist tritt in demselben Bereich wie die negative Kapazität auch eine negative Wirkkomponente des Eingangswiderstandes auf, daher kann auch eine mit der Frequenz ansteigende Erhöhung des Anodenwiderstandes der Vorstufe erzielt werden, woraus sieh ein vielfach erwünschtes Anheben des
Verstärkungsgrades für die hohen Frequenzen ergibt.
Für die Ausnutzung der negativen Kapazität ergeben sieh zahlreiche Möglichkeiten. In Fig. 13 ist eine Schaltung der Frequenzmodulation dargestellt. Die Röhre R enthält eine sättigungsfÅahige
Kathode, z. B. eine Wolfram-oder Thoriumkathode, ein Gitter G und eine Anode A. Zwischen
Gitter und Kathode ist der auf die Trägersehwingung abgestimmte Resonanzkreis LC angeschlossen.
Dem Gitter G wird mittels einer Gleichspannungsquelle üy eine solche Vorspannung erteilt, dass der
Arbeitspunkt in einem Gebiet der Kennlinie liegt, in dem sowohl der Eingangswiderstand 14 als auch A negative Werte annehmen. Infolgedessen wird der Kreis LC zu Schwingungen angeregt, die durch die Röhre verstärkt werden und an der Anodenkreisimpedanz La verstärkte Wechselspannungen hervorrufen, die von den Klemmen a, b abgenommen und weiteren Verstärkerstufen oder einem Nutz- widerstand (Antenne) zugeführt werden.
Wenn man nun die Gitterspannung Ut in einem Modulations- rhythmus schwanken lässt oder in einer Reihe mit der konstant gehaltenen Spannung Ut mittels eines
Ubertragers T eine Modulationsspannung einführt, dann ändert sich A Ggk, also eine zu C parallel liegende Kapazität, und damit die Frequenz der erzeugten Schwingungen. Wenn man die Modulations- spannung den Bereich, in welchem der Gitterwiderstand negativ und zur Anfachung des angeschlossenen
Sehwingungskreises LC fähig ist, nicht übersehreiten lässt, ergibt sich eine stetige Erzeugung einer frequenzmodulierten Schwingung.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für die negative Kapazität sind Kurzwellel1schaltungen aller
Art, bei denen bisher die Eingangskapazität der Röhre störend empfunden wurde. Da es ohne weiteres möglich ist, negative Kapazitäten von der Grösse der Kaltkapazität zwischen den Eingangselektroden einer Röhre zu erzeugen, kann man z. B. die Einstellung so treffen, dass die Kapazität durch die negative
Kapazität gerade aufgehoben wird. Infolgedessen wird die Eigenschwingungszahl eines frequenz- bestimmenden Gitterkreises durch die Ansehaltung der Röhre geändert. Es ist dann möglich, ein
Frequenznormal, z.
B. einen Schwingkristall oder einen schwach gedämpften Kreis, tatsächlich mit seiner Eigenfrequenz wirken zu lassen, ohne dass man deshalb wie bisher auf eine feste Ankopplung
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in vielen Fällen unterbleiben musste. Die Sockelverluste kann man durch Wahl eines keramischen Werkstoffes mit kleinem Verlustwinkel so klein halten, dass sie vernachlässigbar werden.
Wenn die negative Kapazität die Kaltkapazität der Eingangselektroden dem Werte nach übersteigt, bietet sich die Möglichkeit, einen Teil der Kapazität des Eingangskreises aufzuheben. Bei Kurz-
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wellenschaltungen verwendet man z. B. als Eingangskreis lediglich eine Selbstinduktionsspule oder - windung, deren Eigenschwingungszahl durch die verteilte Kapazität der Wicklung und der Zuleitungen gegeben ist. Es war bisher ausgeschlossen, die Frequenz der in einer Schaltung erzeugten Schwingungen unter die Eigenfrequenz des aussen angeschlossenen Schwingungsgebildes herabzudrücken. Mit Hilfe der negativen Kapazität ist dies aber möglich geworden, so dass die untere Frequenzgrenze der Schwingungserzeugung gesenkt werden kann.
Es ist hiefür gleichgültig, ob die Erregung des Sehwingungsgebildes durch den negativen Eingangswiderstand der Röhre oder durch die bekannten Mittel, wie z. B. Rückkopplung usw., erfolgt.
Eine weitere Möglichkeit zur Ausnutzung der Veränderlichkeit der Kapazität zwischen den Eingangselektroden einer Röhre bietet sich bei der sogenannten Scharfabstimmung eines Empfängers oder Schwingungserzeugers. Bei neuzeitlichen hochempfindlichen und trennscharfen Empfängern kommt es sehr darauf an, dass genau auf die Trägerschwingung des zu empfangenden Senders abgestimmt wird, da sonst ein Teil des einen Seitenbandes abgeschnitten bzw. ein Teil eines fremden Seitenbandes durchgelassen wird. Es sind schon Vorschläge bekannt, die darauf hinausgehen, dem Hörer die Arbeit der genauen Einstellung auf die zu empfangende Trägerschwingung abzunehmen.
In diesem Falle hat der Hörer nur die Grobeinstellung zu treffen, während sich der Empfänger selbst in die Mitte des zu empfangenden Frequenzbandes hineinschiebt. Diese Selbstabstimmung erforderte jedoch bisher die Betätigung mechanischer Antriebe für die Abstimmittel und war infolgedessen sehr verwickelt im Aufbau. Die Ausnutzung der negativen Kapazität im Sinne der Erfindung bringt hier eine wesentliche Erleichterung und Vereinfachung. Man sieht aus der Fig. 2e, dass die Kapazitätsänderung von einem positiven Höchstwert zu einem negativen Höchstwert übergeht und dann wieder gegen Null abnimmt. Das durch die Punkte p, q, r begrenzte Gebiet soll zur Scharfabstimmung eines Kreises ausgenutzt werden, wobei der Ruhepunkt nach r verlegt wird.
In Fig. 14 ist ein Ausführungsbeispiel eines Empfängers mit Scharfabstimmung schematisch dargestellt. Die von der Antenne Ant aufgenommenen Schwingungen werden dem Eingangskreis einer Misehstufe M zugeführt und in diesem kombiniert mit den von einem Überlagerer Ü gelieferten Schwin- gungen, deren Frequenz durch einen Resonanzkreis LU bestimmt wird.
Dieser Resonanzkreis möge zwischen Gitter und Kathode einer Röhre angeschlossen werden, deren Kapazitätsänderung A Cgk der in Fig. 2c gezeigten Kurve entspricht. Es ist dabei nebensächlich, ob die Schwingungserzeugung gleichfalls durch diese Röhre bewirkt wird oder ob die Röhre lediglich zur Erzeugung der veränderlichen Kapazität dient. Die in der Misehstufe gebildete Zwischenfrequenz wird einem Zwischenfrequenzverstärker Zw zugeführt, der scharf abgestimmte Bandfilterkreise enthält.
Die Zwischenfrequenz wird in bekannter Weise in einem nachgeschalteten Gleichrichter demoduliert und in einem Niederfrequenzverstärker Nt verstärkt, an den ein Lautsprecher Lsp angeschlossen ist.
An den Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers sind zwei Resonanzkreis Krl und Kr2 angekoppelt, von denen der eine auf eine etwas höhere und der andere auf eine um denselben Betrag niedrigere Frequenz als die Zwischenfrequenz fest abgestimmt ist. Jeder Resonanzkreis speist einen Gleichrichter G und Gl., deren Riehtströme einen Widerstand W in entgegengesetzter Richtung durehfliessen. Entspricht die gebildete Zwischenfrequenz dem vorgeschriebenen Wert, so hebt sieh die Wirkung der den Widerstand W durchfliessenden Ströme auf. Weicht die Zwischenfrequenz jedoch infolge ungenauer Abstimmung des Schwingungskreises LC im Überlagerer von dem Sollwert ab, so überwiegt einer der beiden Gleichriehterströme und es entsteht am Widerstand W ein Spannungsabfall bestimmter Richtung.
Führt man diesen Spannungsabfall dem Gitterkreis der den negativen Widerstand liefernden Röhre zu, so verschiebt sich der Arbeitspunkt entweder in der Richtung von p oder von q (Fig. 4) und bewirkt, dass der Kapazität C entweder eine positive oder eine negative Kapazität parallel geschaltet wird, was einer Vergrösserung oder Verkleinerung der Überlagerungsfrequenz entspricht.
Schliesslich soll auch noch eine Ausnutzung der durch Influenzerscheinungen erzeugten Kapazitätsverringerung für Verstärkerschaltungen besprochen werden. Bei Widerstandsverstärkern, die ein breites Frequenzband verstärken sollen, ist immer die Forderung vorhanden, dass die Verstärkung bei hohen Frequenzen möglichst wenig absinkt. Ursache dieser Verstärkungsabnahme mit wachsender Frequenz sind die dem Aussenwiderstand parallel liegenden Röhren-und Schaltungskapazitäten. Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, in einer, mehreren oder allen Stufen eines Widerstandsverstärkers, insbesondere eines Breitbandverstärkers, Röhren zu verwenden, die unter solchen Bedingungen betrieben werden, dass durch die Influenzwirkung der Elektronen die einem Aussenwiderstand parallel liegende Eingangskapazität der folgenden Stufen vermindert wird.
Dadurch wird der kapazitive Nebenschluss des Aussenwiderstandes vermindert und somit der Frequenzgang verbessert bzw. es kann bei gleichbleibendem Frequenzgang ein höherer Aussenwiderstand gewählt und somit höhere Verstärkung erzielt werden.-Es ist sinnvoll, für diesen Zweck Röhren zu verwenden, bei denen die Kapazitätsverminderung möglichst stark ist, die resultierende dynamische Eingangskapazität der
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Verwendung von Röhren, deren resultierende Eingangskapazität infolge des beschriebenen Influenzeffektes negativ ist, da ja dieser Eingangskapazität noch die Leitungskapazitäten und die Ausgangs-
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Kapazität der Vorröhre parallel liegen und es für den Frequenzgang der Verstärkung allein darauf ankommt,
dass die Summe dieser Kapazitäten möglichst klein oder auch etwas negativ ist.
Allen Erfahrungen nach lässt sich dieser Effekt besser als mit Eingitterrohren erzielen mit Röhren, bei denen die Steuerung der Elektronen erfolgt, nachdem sie bereits durch ein auf positivem Potential
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für den gewünschten Zweck Röhrentypen, wie Raumladegitterröhre, Hexode, Heptode, Oktode u. ähnl., besonders gut geeignet, wobei die zu verstärkende Wechselspannung auf das hintere Steuergitter gegeben wird.
In Fig. 15 ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Schaltung dargestellt. Im Anodenkreis der V orröhre R1, deren Gitter die zu verstärkende Spannung bei a, b zugeführt wird, liegt der Widerstand Ra, zu dem die den Frequenzgang ungünstig beeinflussende Kapazität Cp im Nebenschluss liegt. Die folgende Röhre R2 arbeitet mit Stromverteilungssteuerung und enthält ausser der Kathode E und der Anode A, deren Stromkreis die verstärkten Spannungen bei e, d entnommen werden, vier Gitter GC--G4 ; dem dritten Gitter Cg wird die Ausgangsspannung der Vorrohre zugeführt. Die Gitter C2 und G4 erhalten konstante negative oder schwach positive Spannung.
Die Einstellung der Entladungsbedingungen erfolgt gemäss den früher gegebenen Vorschriften derart, dass sie zwischen dem Steuer- gitter G'g und der Kathode wirksame Eingangskapazität Ce kleiner als die Kaltkapazität zwischen
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Entladungsröhrenanordnung zur Erzeugung negativer Widerstände und Kapazitäten unter Verwendung einer Röhre mit einer Kathode und mindestens zwei weiteren Elektroden, von denen eine an eine positive Spannungsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Elektrode (Influenzelektrode), auf welcher der Entladungsstrom durch Influenz Ladungen erzeugt, mit dem Kreis, in dem der negative Widerstand bzw. die negative Kapazität wirksam sein soll, verbunden ist und eine solche Vorspannung erhält, dass der Arbeitspunkt in einem Kennlinienbereich liegt, in dem der Strom weniger als linear mit der effektiven Spannung zunimmt.