DE624390C - Schaltungsanordnung fuer mit pulsierendem Strom geheizte Verstaerkerroehren - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 22. JANUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M624390 KLASSE 21 a⁴ GRUPPE 35 is

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt *)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Februar Ϊ933 ab

Zur Beseitigung der durch die Heizung von Verstärkerröhren mit pulsierendem Strom hervorgerufenen Störungen werden die verschiedensten Mittel verwendet. Am häufigsten wird die Mittelpunktschaltung benutzt, bei der Gitter- und Anodenkreis an einen gemeinsamen oder an getrennte/ zu den Heizfadenenden parallel geschaltete Widerstände angeschlossen sind. Während diese Mittelpunktschaltungen geeignet sind, bei Einröhrenverstärkern eine vollkommen ausreichende Beruhigung herbeizuführen, treten bei Kaskadenschaltungen trotz der für jede Röhre durch die Mittelpunktschaltungen herbeige-

ig führten Symmetrierung Störungen auf, die darauf zurückzuführen sind, daß die Symmetriepunkte der einzelnen Röhren ein verschiedenes Störpotential aufweisen. 'Derartige Potentialunterschiede der Symmetriepunkte

ao entstehen, wenn mehrere Röhren in Reihe aus derselben Stromquelle geheizt werden oder Röhren verschiedener Heizspannung parallel geschaltet sind. Aber auch bei Röhren mit gleicher Heizung zeigt sich diese Erscheinung, wenn infolge von Abweichungen im Systemaufbau die Symmetriepotentiale verschieden zu den Potentialen der Heizleitungen liegen. Schließlich können derartige Unterschiede der Symmetriepotentiale auch bei vollkommen gleichartigen Röhren mit parallel geschalteten Heizfäden gleicher Spannung entstehen, wenn im Laufe des Betriebes der Röhren infolge ungleichmäßiger Fadenabnutzung eine Verschiebung der Symmetriepunkte stattfindet. Werden dann die Mittenabgriffe auf den riehtigen Wert nachreguliert, so entstehen die durch die Potentialdifferenz der Symmetriepunkte bedingten Störungen.

Die Auswirkung der durch die Verschiedenheit der Symmetriepotentiale herbeigeführten Störungen soll im folgenden an Hand der Fig. ι und 2 näher untersucht werden. Yig. 1 zeigt eine normale Verstärkerschaltung, bei der zwei Verstärkerröhren V₁ und F₂ in bekannter Weise über Widerstände und Kapazitäten miteinander gekoppelt sind. Die Heizung der Röhren erfolgt in Parallelschaltung aus einer gemeinsamen Stromquelle W, die pulsierenden Strom liefert. Durch die Symmetriewiderstände R₁ und R₂ sind die Heizfadenmittelpunkte M₁ und M₂ nachgebildet, an die die Gitter- und Anodenkreise der Röhren wechselstrommäßig angeschlossen sind. Zur Beruhigung des Heizstromes sind Drosselspulen D₁ und D₂ in die Heizstromzuführungen eingeschaltet.

Ist nun aus irgendeinem Grunde eine Potentialdifferenz zwischen den Symmetriepunkten M₁ und M₂ vorhanden, so fließt der Strom von der Störfrequenz über die Kopplungswiderstände. Der Stromlauf erstreckt sich über die folgenden Schaltungselemente: Sym-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Hermann Bendel in Berlin-Charlottenburg.

metriepunkt M₁, Kondensator C_a, Anodenwiderstand iRaj-Koppteingswiderstand C_k, Gitterwiderstand R_g, Kondensator C_s, Symme- triepunktMacSy'nimetrievviderständeR₂, Heizstromzuführungen, Symmetriewiderstände JS₁, Symmetriepunkt JIi₁. Zu erwähnen ist noch, daß in diesem Stromkreis parallel zum Anodenwiderstand R_a der innere Widerstand R₁ liegt.. Da der Gitterwiderstand R_g im allgemeinen wesentlich größer als die Parallelschaltung, aus R_a und R₁ ist, liegt die Störspannung praktisch in voller Größe an dem Eingangskreis der Röhre V₂-

Das Ersatzschaltbild der Verstärkerschaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Es zeigt eine Brückenschaltung, die sich bezüglich der Heizstörspannung im Gleichgewicht befindet, wenn die Heizfadenmitten JJi₁ und Ji₂ der Röhren das gleiche Störpotential besitzen. Ist dies nicht der Fall, so liegt an dem Widerstand R_s, wie schon erwähnt, die Störspannung.

Zur Beseitigung der Störungen wurde bereits vorgeschlagen, durch Einschaltung von Widerständen in den Heizstromkreis bzw. durch geeignete Bemessung der Heizdrossel den Symmetriepunkten das gleiche Potential zu geben. Eine derartige Lösung ist beispielsweise bei der Reihenheizung nicht anwendbar, da in diesem Fall die Heizfadenmitten nicht auf gleiches Potential gebracht werden können. ". Außerdem ist dieser Vorschlag insofern nachteilig, als durch die zusätzlichen Widerstände im Heizkreis ein verhältnismäßig großer Spannungsverlust herbeigeführt wird, da der Heizstrom einer Röhre durch den Zusatzwiderstand hindurchfließen muß. ,

■ Gemäß der Erfindung wird zur Vermeidung dieser Nachteile vorgeschlagen, auf die Herstellung gleicher Symmetriepotentiale zu verziehten und die Schaltung so zu treffen, daß den Anoden wechselstrommäßig ein Potential erteilt wird, das gleich oder wenigstens angenähert gleich dem Potential des Symmetriepunktes der nächsten Röhre ist. Das würde bedeuten, daß der Punkt A in Fig. 2 dasselbe Potential erhält wie der Symmetriepunkt M₂, so daß über den Kopplungswiderstand R_g ein Störstrom nicht fließen kann. Schaltungstechnisch bestehen verschiedene Möglichkeiten, um der Anode wechselstrommäßig das gewünschte Potential zu erteilen. So kann z. B. die Anode einer Röhre über einen zusätzlichen Widerstand oder einen bereits im Anodenkreis liegenden Kopplungswiderstand an ein geeignetes Potential eines im Heizkreis liegenden Spannungsteilers angeschlossen werden.

Es ist bei Verstärkerkaskaden bekannt, die Symmetriepotentiale, die gleichstrommäßig verschieden sind, wechselstrommäßig dadurch gleichzumachen, daß sie durch ausreichend große Kondensatoren miteinander verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich zwar auch die durch die Verschiedenheit der Symmetriepotentiale hervorgerufenen Störungen beseitigen. Die Schaltung hat aber den Nachteil, daß es nunmehr nicht möglich ist, bei sämtlichen Röhren die Symmetriepotentiale so verschieden einzustellen, wie es mit Rücksicht auf eine möglichst weitgehende Störbefreiung an jeder einzelnen Röhre wünschenswert wäre. Bei der Schaltung gemäß der Erfindung werden die Symmetriepotentiale als solche nicht geändert, sondern lediglich ihre schädliche Wirkung beseitigt, indem verhindert wird, daß Störströme über die Kopplungsmittel fließen können.

Bei der Herstellung des Anschlußpotentials für die Anode im Heizkreis ist darauf Rücksicht zu nehmen, daß die Punkte A und JJi₂ in Fig. 2 auch bezüglich der Phasenlage übereinstimmen. Es ist daher unter Umständen erforderlich, den Anschluß der Anode an den Heizkreis über Scheinwiderstände vorzunehmen. Bei der Anwendung von Scheinwiderständen kann auch durch geeignete Bemessung erreicht werden, daß für verschiedene Störfrequenzen (Oberwellen) Potentialgleichheit besteht.

Wird eine Regelung des Verstärkungsgrades zwischen zwei Röhren vorgenommen, so ist bei der Schaltung gemäß der Erfindung darauf zu achten, daß durch die Verstellung des Regelgliedes die hergestellten Potentialverhältnisse nicht geändert werden. SS

In den Fig. 3 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt. Die Fig. 4 und 7 zeigen die zugehörigen Ersatzschaltbilder und Fig. 5 ein entsprechendes Ersatzschaltbild für Reihenheizung der Verstärkerröhren.

Die in Fig. 3 dargestellte Verstärkerschaltung zeigt dieselben Kopplungsmittel wie die Schaltung nach Fig. i. Gemäß der Erfindung ist jedoch der Anodenkopplungswiderstand R_a über den Kondensator C_a nicht an den Symmetriepunkt M₁ der Verstärkerröhre V₁ angeschlossen, sondern an einem Abgriffpunkt der im Heizkreis dieser Röhre liegenden Drossel D₁. Durch geeignete Wahl dieses Abgriffpunktes ist es möglich, durch die Spannungsteilung über den äußeren Widerstand R₀ und den inneren Widerstand E₁. der Röhre ein Potential im Punkte herzustellen, das dem Potential des Symmetriepunktes der Röhre V» gleich ist.

Aus dem Ersatzschaltbild in Fig. 4 sind die Potentialverhältnisse ersichtlich. Die mit den Heizdrosseln in Reihe geschalteten Symmetriewiderstände R₁ und R₂ liegen parallel an der Heizspannungsquelle'PF. Die Reihenschaltung aus dem äußeren Widerstand^ und dem

inneren Widerstand R_it liegt zwischen dem Abgriffpunkt der Drossel D₁ und den Symmetriepunkten M₁-. An dem Gitterwiderstand R_s der Röhre V₂ treten keine Störspannungen auf, wenn durch geeignete Wahl des Abgriffes an der Drossel D₁ dem Punkt A das gleiche Störpotential erteilt ist" wie dem Symmetriepunkt Ai₂ der Verstärkerröhre V₂.

In Fig. 5 ist ein Ersatzschaltbild für ίο Reihenheizung der Verstärkerröhren dargestellt.Es ist im übrigen dieselbe Schaltung vorausgesetzt wie nach Fig, 3. Der Anoden-. widerstand R₀ ist hier an den Abgriffpunkt der Drossel D₂ geführt. Die Enden der Reihenschaltung aus dem inneren Widerstand R_t und dem äußeren Widerstand R₀ liegen an zwei Potentialen, die das Potential des Symmetriepunktes M₂ einschließen. Es muß sich daher durch geeignete Wahl des Abgriffpunktes an D₂ erreichen lassen, daß der Punkte dasselbe Potential erhält wie der Punkt M₂, so daß Störspannungen an dem Gitterwiderstand R_g nicht auftreten können.

Bei den bisher beschriebenen Schaltungen wurde der Anodenwiderstand an einen im Heizkreis liegenden Widerstand angeschlossen. Sind derartige Widerstände in Form von Heizdrosseln nicht vorhanden und soll der durch die Einschaltung eines besonderen Widerstandes hervorgerufene Spannungsabfall vermieden werden, so empfiehlt es sich, die Schaltung nach Fig. 6 auszuführen. In diesem Falle wird die Anode der Verstärkerröhre V₁ über einen hochohmigen Widerstand R an ein parallel zur HeizstromquellePF geschaltetes Potentiometer. W₁, W₂ angeschlossen. Auf diese Weise ist es möglich, dem Punkt A das gewünschte Potential zu erteilen. Der Anschluß der Anode der Verstärkerröhre V₁ an ein geeignetes Potential im Heizstromkreis erfolgt bei dieser Schaltung nicht wie bei der vorhergehenden über den normalen Kopplungswiderstand R₀, sondern über einen besonderen Widerstand. Das ist mit Rücksicht auf die Regelung des Verstärkungsgrades geschehen. Diese erfolgt mit Hilfe eines veränderlichen Abgriffes an den normalen Anodenkopplungswiderstand R_a. Über diesen Widerstand wird auch die Gleichspannung der Anode zugeführt. Der Anschluß von Gitter- und Anodenkreis an die Röhre V₂ geschieht über zwei getrennte Symmetriewiderstände, um eine Kopplung zwischen Gitter- und Anodenkreis in den Symmetriewiderständen zu vermeiden. An sich könnte mit Rücksicht auf die Ausführung des Erfindungsgedankens der Anschluß auch an' einen gemeinsamen Symmetriewiderstand erfolgen. Fig. 7 zeigt das zugehörige Ersatzschaltbild. Die Symmetriewiderstände R₁ und R₂ liegen parallel an der Heizstromquelle, ebenso das Potentiometer W₁, W₂. Die Reihenschaltung aus dem inneren Widerstand R₁ und dem Zusatzwiderstand R liegt zwischen M₁ und dem Abgriffpunkt des Potentiometers W₁, W₂. Durch geeignete Einstellung dieses Punktes kann der Anödet wechselstrommäßig das Potential des Punktes M₂ erteilt werden, so daß der Kopplungswiderstand R_g störstromfrei gehalten wird.

Gemäß eines weiteren Gedankens der Erfindung läßt sich eine Verminderung der Störwirkung ungleicher Symmetriepotentiale ohne Mehraufwand an Schaltmitteln dadurch herbeiführen, daß der Anodenwiderstand R_a (beispielsweise in Fig. 1), nicht wie dargestellt, an den Symmetriepunkt der Röhre V₁, sondern an den Symmetriepunkt M₂ der Röhre V₂ angeschlossen wird. Dies hat zur Folge, daß die Störspannung zwischen M₁ und M₂ sich nicht mehr zwischen den Widerständen R_s und der Parallelschaltung aus R₁ und R_a aufteilt, sondern zwischen Ri und R₀. Bei der normalen Dimensionierung R₁ gleich R₀ würde sich eine Verbesserung um etwa 0,7 Neper •ergeben. Bei dem Ersatzschaltbild nach Fig. 2 müßte für diese Schaltungsart der Anodenwiderstand R₀ zwischen den Punkten A und M₂ angeschlossen werden. Da R_g im allgemeinen groß gegen R_a ist, teilt sich, wie schon erwähnt, die Störspannung an den Widerständen Ri und R_n.

Der Erfindungsgedanke wurde an Hand von Verstärkerschaltungen erläutert, bei denen die Röhren über Ohmsche Widerstände und Kapazitäten gekoppelt sind. Der Erfindungsgedanke ist naturgemäß auch für Verstärkerschaltungen mit anderen Kopplungsmitteln anwendbar. Es ergeben sich für solche Schaltungen nur geringfügige Unterschiede in der Bemessung der einzelnen Schaltelemente. Selbstverständlich kann der Erfindungsgedanke auch für Verstärkerröhren mit indirekter Heizung der Kathode benutzt werden, da bei diesen Röhren dieselben Störwirkungen entstehen können.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verstärkerkaskadenschaltung, deren no Röhren mit pulsierendem Strom geheizt werden und verschiedene Symmetriepotentiale der Heizkreise aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung derart getroffen ist, daß den Anoden wechselstrommäßig ein Potential erteilt wird, das gleich (oder angenähert gleich) dem Potential des Symmetriepunktes der nächsten Röhre ist.

2. Verstärkerkaskadenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode einer Röhre über einen zusatz-

lichen Widerstand oder einen bereits im Anodenkreis liegenden Kopplungswiderstand an ein geeignetes Potential eines im Heizkreis liegenden Spannungsteilers angeschlossen ist.

3. Verstärkerkaskadenschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Regelung des Verstärkungsgrades erforderlichen Schaltmittel in den Gitterkreis eingeschaltet sind.

4. Verstärkerkaskadenschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Widerstand (bzw. eine zusätzliche Widerstandskombination) unter Berücksichtigung der übrigen Widerstände derart frequenzabhängig ausgebildet ist, daß die Anode unabhängig von der Frequenz des Störpotentials dasselbe Potential -wie der Symmetriepunkt der folgenden Röhre hat.

5. Verstärkerkaskadenschaltung, deren Röhren, mit pulsierendem Strom geheizt werden und verschiedene S3^rmmetriepotentiale aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das der Anode abgekehrte Ende des Anodenwiderstandes einer Röhre wechselstrommäßig an den Symmetriepunkt der nächsten Röhre derart angeschlossen ist, daß ein wesentlicher Störspannungsabfall zwischen diesem Ende des Anodenwider-Standes und dem Symmetriepunkt nicht vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen