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Verstärkeranordnung mit mehreren Dreielektrodenvakuumröhren, deren
Heizdrähte in Reihe in einem gemeinsamen Heizstromkreise liegen. Die Erfindung betrifft
Elektronenröhrenverstärker, insbesondere Apparate und Stromkreise, um Zwischensprechen
durch die Glühdrahtkreise derartiger Vorrichtungen zu verhindern.
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Die Elektronenröhren eines Telephonverstärkers sind oft mit ihren
untereinander in Serie geschalteten Glühdrähten an eine gemeinsame Stromquelle angeschlossen,
-wobei der Ausgangskreis jeder Röhre zwischen der Anode und einer Klemme des Glühdrahtes
angeordnet ist. Wenn die Röhren auf diese Weise verbunden sind, so bewirkt jeder
Glühdraht Veränderungen in der Spannung seines Nachbarn aus Gründen, welche nachstehend
noch beschrieben werden sollen. Sind die Röhren mit voneinander unabhängigen Sprechkreisen
gekuppelt, so verursachen diese Spannungsänderungen unerwünschtes Zwischensprechen,
insbesondere wenn die Gitterkreise mit einer gemeinsamen Quelle konstanten Potentials
verbunden sind. Eine Aufgabe der Erfindung besteht. darin, derartige Störungen durch
Zwischensprechen zu beseitigen, während die Serienverbindung der Glühdrähte in den
Elektronenröhren erhalten bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgangskreis
einer jeden Röhre zwischen die Anode und einen elektrisch zwischen den Klemmenenden
des Glühdrahtes gelegenen Punkt gelegt wird. Eine besondere Ausführungsform des
Erfindungsgedankens besteht darin, daß ein Paar Impedanzen, vorzugsweise Kondensatoren,
in Serie über die Glühdrahtenden einer jeden Röhre gelegt werden, und daß die Glühdrahtleitung
des Ausgangskreises zwischen diesen Impedanzen abgezweigt wird.
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Die irn vorstehenden gekennzeichnete Aufgabe wird in besonders vollständiger
Weise gelöst, wenn der obenerwähnte Abzweigpunkt mit einem zwischen den Enden einer
Induktanz befindlichen Punkt verbunden wird, wobei die Enden dieser Induktanz zwischen
die vom positiven Pol der Anodenstromquelle kommende Leitung und die Anode geschaltet
sind.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung
und der nachstehenden Beschreibung.
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Auf der Zeichnung zeigt: Abb. r eine schematische Ansicht einer normalen
Anordnung von Kreisen für die Elektronenröhren von Telephonverstärkern, Abb. a_
eine schematische Ansicht einer
abgeänderten Ausführungsform der
in Abb. r gezeigten Kreise, Abb.3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform
der Erfindung in Verbindung mit den Verstärkern gemäß Abb. i lind Al;li. - eine
schematische Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform gemäß AN). 3,
Abb.
; und 0 schematische Ansichten verscliie(leiier Abänderungen bestimmter Teile der
in Abb. q. gezeigten Kreise.
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Für (las Verständnis der Erfindung ist es zunächst erforderlich, sich
den Grund des Zwischensprechens iii den üblichen Anordnungen von Verstärkerkreisen,
wie sie in den Abb. i und 2 dargestellt sind, klar zu machen. 7_ii dem "Zweck wird
zunächst auf Abb. i verwiesen, in welcher die Bezugszeichen 1, 2 und 3 Elektronenröhren
bezeichnen, deren Glühdrähte la, 2a, 3` in Reihe geschaltet sind finit
einer den Heizstrona liefernden Batterie A und einer Drosselspule 7, die erfor-(lerlichenfalls
durch einen Kontakt 8 kurzgeschlossen «-erden kann. Jede Elektronenröhre ist finit
einem Sprechstromkreise verbunden, «-elche Kreise in ihrer Gesamtheit nicht dargestellt,
sondern lediglich durch 7_uf ülirluigs- und Ausgangstransformatoren ja, 5, 5a, G
und 6U angegeben sind. Die Anoden der Röhre sind durch Drosselspulen 1'1 mit einer
Batterie B verbunden, wobei Kondensatoren 12 zwischen den Anoden und Primärwicklungen
der Ausgangstransformatoren geschaltet sind, um dein Strom der Batterie B den Durchgang
durch die Tränsformatoren zu verriegeln. Die Gitter der Röhren werden vermittels
besonderer Batterien C, welche zwischen die Glühdrähte und Gitter eingeschaltet
sind, unter mit Bezug auf die Glühdrähte negativer Spannung gehalten.
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Die Stromkreisanordnung gemäß Abb.2 unterscheidet sich von der in
Abb. i lediglich (ladurch, claß die Spannungen für die verschiedenen Gitter einer
gemeinsamen Batterie C" entnommen «-erden, wobei jedes Gitter mit einer anderen
Klemme dieser Batterie verbunden ist, so daß jedes Gitter die gewünschte negative
Spannung finit Bezug auf seinen Glühdraht besitzt.
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In jeder Elektronenröhre gemäß den Abb. i und 2 stellt die Batterie
B eine iiai wesentlicheil konstante Spannung zwischen dem Glühdraht und der Anode
her, so daß ein thermionischer Strom durch die Röhre fließt: (lieser Strom ist ein
Gleichstrom, der so lange in seiner Stärke konstant bleibt, als die Spannung am
Gitter finit Bezug auf den Glühciralit keine Störung erleidet. Sobald jedoch eine
Störung dieser Spannung, beispielsweise durch ankommende Sprechströme hervorgerufen,
eintritt, ändert sich der Strom zwischen der Anode und dem C,lühdraht in Übers einstimmung
mit diesen Spannungsänderungen. Der ganze Elektronenstrom einer jeden Röhre, d.
h. der Strom, welcher zwischen der Anode und dem Glühdraht fließt, kann aufgefaßt
werden als aus zwei Komponenten bestehend, wovon die erste der konstante Gleichstrom
der Batterie B und die zweite der Sprechwechselstrom ist. Eie erste Komponente kann,
da sie konstant ist, keine Störungen hervorrufen und kann daher für die gegenwärtige
Beschreibung vernachlässigt werden. Die zweite Komponente, der Sprechstrom, fließt
durch zwei parallele Wege außerhalb der Röhre. Weitaus -der größte Teil dieses Stromes
fließt von der Kathode der Röhre zu der Anode, über Kondensator 12, über die Primärwicklung
des entsprechenden :Ausgangstransformators 5` zurück zur Kathode; dieser
Strom wird hiermit als Ausgangsstrom bezeichnet. Ein kleiner Teil des Sprechstromes
einer jeden Röhre jedoch fließt vom Glühdraht über die Anode, Spule 11, Batterie
B, Erde zum Glühdraht. Dieser Strom wird hier der Sickerstrom genannt.
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Es soll nunmehr die Art und Weise beschrieben werden, in welcher die
Röhre 2 die anschließenden Röhren stört.
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Der Sprechstrom der Röhre 2 verursacht beim Hindurchgehen durch den
Glühdraht 2a einen Spannungsabfall in demselben und bringt so einen Spannungsunterschied
zwischen den Glühdrahtklenimen 9 und 9a hervor, wobei dieser Spannungsunterschied
in Übereinstimmung mit den Änderungen der Sprechströme sich ändert. Dies übt auf
die benachbarten Röhren die folgende Wirkung aus. Für den Fall, daß Kontakt 8 geschlossen
ist, so daß die Drosselspule 7 kurzgeschlossen ist, fließt infolge der oben Leschriebenen
wechselnden Spannungsunterschiede zwischen den Klemmen des Glühdrahtes ein Strom
durch den Heizstromkreis, wobei dieser Strom in Übereinstimmung mit dem Sprechstrom
wechselt, und da dieser Strom durch die Glühdrähte ja und 3a fließt, verursacht
er entsprechende wechselnde Spannungsabfälle. Das Gitter einer jeden Röhre besitzt
normalerweise, wenn es mit einer Klemme des Glühdrahtes verbunden ist, wie in Abb.
1 gezeigt, einen bestimmten Spannungsunterschied bezüglich des Glühdrahtes, und
dieser Unterschied wird durch den in dein Glühdraht infolge des Sprechstromes hervorgerufenen
Spannungsabfall beeinflußt. Auf diese Weise wird in den Röhren r und 3 durch Röhre
2 Zwischensprechen hervorgerufen. Dies ist in noch größerem Maße der Fall, wenn
die Gitter mit einer besondereal konstanten Poteiltialquelle verbunden sind, wie
in Abb.2 dargestellt, denn in
diesem Fall bleibt die- Gitterspannung
in den Röhren i und 3 ungestört, wogegen die Spannung des Glühdrahtes wechselt.
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Wenn Kontakt 8 geöffnet und Spule 7 auf diese Weise in dem Glühdrahtkreis
eingeschlossen ist, kann der wechselnde, durch den Sprechstrom verursachte Spannungsunterschied
zwischen den Klemmen des Glühdrahtes 2a keinen entsprechenden Wechselstrom in dem
Heizkreis hervorrufen infolge der Drosselwirkung der Drosselspule 7. Hingegen verursacht
er Fluktuationen in dem Potential des Glühdiahtes ja mit Bezug auf Erde; diese Fluktuationen
üben jedoch keinerlei Wirkung aus, wenn das Gitter, wie in Abb. i, direkt mit einer
Klemme des Glühdrahtes ja verbunden ist, weil bei einer solchen Verbindung die Gitterspannung
zunimmt und abnimmt zusammen mit dem Glühdraht. Wo jedoch die gemeinsame Batterie
C verwendet wird, bleibt die Gitterspannung stationär, während die Glühdrahtspannung
fluktuiert, und in diesem Falle wird Zwischensprechen vorn der Röhre 2 in der Röhre
i bewirkt. Da die Spannung des Glühdrahtes 3a nicht gestört ist, wenn Spule 7 im
Stromkreis sich befindet, so verursacht die Röhre 2 kein Zwischensprechen bezüglich
Röhre 3.
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Um nun die Wirkung desjenigen Teiles des Sprechstromes der Röhre 2
zu bestimmen, welcher durch die Drosselspule ii sikkert, sei zuerst angenommen,
daß die Drosselspule 7 durch Kontakt 8 wieder kurzgeschlossen ist, - so daß der
vorher erwähnte Sickerstrom in wesentlich gleicher Stärke durch die Glühdrähte ja
und 3` zur Batterie B und Drosselspule i i fließt. Dieser Strom verursacht
Spannungsabfall in den Glühdrähten ja und 3a und -ruft infolgedessen Zwischensprechen
in den Röhren i und 3 hervor. Für den Fall, daß Kontakt 8 offen ist, so daß die
Drosselspule 7 in dem Glühdrahtkreis eingeschlossen ist, muß der Sikkerstrom im
wesentlichen durch denjenigen Teil des Glühdrahtkreises fließen, welcher die Spule
7 nicht' einschließt, d. h. durch die Glühdrähte 2a und 3a, und ruft auf diese Weise
einen Spannungsabfall in diesen Glühdrähten und Zwischensprechen in den Röhren i
und 3 hervor.
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Die obige Beschreibung beschränkt sich auf eine Erklärung der Art
und Weise, in welcher die Röhre 2 Zwischensprechen in ihren benachbarten Röhren
hervorruft, es ist aber leicht zu verstehen, daß die Röhren i und 3 Zwischensprechen
in gleicher Weise in den Röhren an ihrer rechten bzw. linken Seite hervorrufen.
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Nachdem die Ursache des Zwischensprechens nunmehr auseinandergesetzt
ist, soll im folgenden gezeigt werden, -wie dieser Übelstand durch die Erfindung,
von welcher eine Ausführungsform in Abb.3 dargestellt ist, vermieden werden kann.
Die Primärwicklung des Ausgangstransformators 5` ist mit einem zwischen den
Enden des Glühdrahtes :211 gelegenen Punkt 15 verbunden, so daß der Sprechstrom
nunmehr von beiden Teilen des Glühdrahtes zu Punkt 15 fließt, hierbei an Stärke
allmählich zunehmend, bis er diesen Punkt erreicht. Von dort fließt er durch den
Ausgangsstromkreis, ähnlich wie in Abb. i und 2. Wenn nun Punkt 15 am Glühdraht
2 so angeordnet ist, daß der durch den Sprechstrom bewirkte Spannungsabfall von
jeder der Klemmen zu Punkt 15 derselbe ist, dann ist der resultierende Spannungsunterschied
zwischen den Klemmen gleich Null, und dessen Wirkung auf die anderen Röhren ist
aufgehoben. Die richtige Placierung des Punktes 15 hängt von; dem Bau der Röhre
ab; man legt ihn gewöhnlich nicht in den Mittelpunkt des - Glühdrahtes, und zwar
deshalb, weil die eine Klemme des Glühdrahtes niedrigere Spannungen aufweist mit
Bezug auf die Anode als die andere entsprechend der Richtung des Heizstromes. Da
die Elektronenentladung, die von irgendeinem Punkt des Glühdrahtes ausgeht, von
dessen Spannung mit Bezug auf die Anode abhängt, so ist der Sprechstrom in einer
Hälfte des Glühdrahtes dem Strom in der anderen Hälfte nicht gleich. Um gleiche
und entgegengesetzte Spannungsabfälle zu erhalten, wird Punkt i5 daher in einem
kleinen Abstand vom Mittelpunkt angeordnet. So weisen bei einer Röhrentype die Längen
der Teile des Glühdrahtes vom Punkt 15 zu Klemmen 9 und 9a das Verhältnis i zu 1,23
auf. Die Wirkung des Spannungsabfalles in dem Glühdraht, hervorgerufen durch den
Sprechstrom, wird also aufgehoben, doch die Wirkung des Sickerstromes bleibt noch
bestehen.
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Dieser Strom wird erfindungsgemäß von dem Glühdrahtkreis durch einen
niedrigen Impedanznebenschluß ferngehalten, welcher einen Kondensator 18 enthält,
dessen eine Klemme vermittels eines Drahtes 37 mit dem Punkt 15 und dessen andere
Klemme mit der Klemme 38 der Drosselspule i i verbunden ist. Eine zweite Drosselspule
1 ja ist mit Spule i i, wie dargestellt, in Serie geschaltet. Der Wechselstrom,
welcher durch Spule i i entweicht, hat auf diese Weise zwei parallele Wege. Einer
führt vom Punkt 15 des Glühdrahtes durch Draht 37 und Kondensator 18 zu Klemme 38,
und der andere führt von den Klemmen des Glühdrahtes durch den Glühdrahtkreis, Batterie
B und Drosselspule 11a. Der erste dieser Wege besitzt im Vergleich zum zweiten derartig
geringe Impedanz, daß er praktisch den ganzen Wechselstrom, we1-eher
durch
Spule i i entweicht, aufnimmt und so "diesen Strom am Fließen durch den Glühdrahtstromkreis
und infolgedessen das Verursachen von Zwischensprechen in den anderen Röhren hindert.
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Die Erfindung beseitigt auf diese Art vollständig Zwischensprechen
von Röhre 2 aus und durch gleiche Apparate von Gien Röhren i und 3 aus. Es soll
hier hervorgehoben werden, daß die Gitterkreise in Abb. 3 nicht dargestellt worden
sind, um unnötige Komplikationen zu vermeiden.
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Es ist im allgemeinen schwierig, Röhren herzustellen, die eine Verbindung
zu einem zwischen den Enden liegenden Punkt des Glühdrahtes besitzen. Ein gleiches
Ergebnis, wie das Abb. 4. veranschaulicht, wird dadurch erreicht, daß die Leitung
36 des Ausgangstransformators mit einem neutralen Punkt i5a verbunden wird, welcher
durch ein Paar von Kondensatoren 16 und 17, die an die Glühdrahtklemmen gelegt sind,
erhalten wird. Um völligen Ausgleich zu erreichen, «-eisen die Kondensatoren das
Verhältnis 1,23 zu 1 auf, wobei der größere Kondensator mit der Klemme 9 verbunden
ist. Die Kondensatoren 12 der Abb. 1, 2 und 3 können fortgelassen werden, weil deren
Funktion nunmehr in der gleichen Weise durch Kondensatoren 16 und 17 ausgeübt wird.
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Neutrale Punkte i5a können auch durch Überbrücken der Glühdrahtklemmen
mit anderen Impedanzen erreicht werden, beispielsweise mit Widerständen .I8 und
¢9 gemäß Abb.5 oder mit einem Selbsttransformator mit Wicklungen 2o und 21 gemäß
Abb.6, dessen Verhältnis die Teile umgekehrt zum Verhältnis der Kondensatorenkapazitäten
ist, damit die entsprechenden Verhältnisse der Impedanzen dieselben bleiben. Wenn
ein Selbsttransformator verwendet wird, ist es im allgemeinen erforderlich, ein
Paar von in Reihe mit ihm geschalteten Kondensatoren 22 und 23 einzuschalten, um
zu verhindern, daß der Heizstrom durch die Wicklungen fließt.
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Bei praktischen Anlagen ist ein geringes Maß von Zwischensprechen
zwischen den Röhren nicht schädlich, und es hat sich herausgestellt, daß unter gewöhnlichen
Verhältnissen der Kondensator 18 und die Hilfsdrosselspule I 1 ia fortgelassen werden
können, da das Zwischensprechen, welches durch den geringen I Sickerstrom verursacht
wird, vernachlässigt ;' werden kann. Aus gleichen Gründen ist es nicht erforderlich,
völligen Ausgleich des Spannungsabfalles in dem Glühdraht herzustellen, und die
Impedanzen, die über den Glühdraht verbunden sind, können gewöhnlich einander gleichgemacht
werden, ohne daß hierdurch ein beträchtliches Zwischensprechen hervorgerufen würde.