DE663384C

DE663384C - Tube receiving circuit

Info

Publication number: DE663384C
Application number: DEH135716D
Authority: DE
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1932-03-31
Filing date: 1933-03-25
Publication date: 1938-08-05

Description

Röhrenempfangsschaltung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Röhrenempfangsscnaltungen mit einer automatischen Lautstärkeregelung, d. h. auf solche Schaltungen, bei welchen Mittel zur automatischen Regelung der Ausgangsleistung auf einen nahezu konstanten Wert ohne Rücksicht auf in vernünftigen Grenzen liegende Änderungen der Eingangsamplitude vorgesehen sind.Tube Receiving Circuit The present invention relates to Tube reception circuits with automatic volume control, d. H. on such circuits in which means for automatically regulating the output power to an almost constant value regardless of what is within reasonable limits Changes in the input amplitude are provided.

Es ist bereits bekannt, für die Zwecke einer derartigen automatischen Verstärkungsregelung die am Gitterableitewiderstand der Audionröhre auftretende gleichgerichtete Spannung als Regelspannung zu verwenden, indem man sie dem Steuergitter einer vorausgehenden Verstärkerröhre über entsprechende Siebmittel zuleitet. Diese gleichgerichtete Spannung schwankt bekanntlich in der gleichen Weise wie die ankommende Hochfrequenzträgerspannung und kann daher zu einer Verstärkungsregelung mit ausgleichender Wirkung benutzt werden. Auf diese Weise wird ein besonderer Gleichrichter für die Erzeugung der Regelspannung erspart.It is already known for the purposes of such an automatic Gain control that occurs at the grid resistance of the audio tube use rectified voltage as control voltage by adding it to the control grid a preceding intensifier tube via appropriate sieve means. These rectified voltage is known to fluctuate in the same way as the incoming one High-frequency carrier voltage and can therefore lead to a gain control with compensating Effect can be used. This way a special rectifier is made for the Generation of the control voltage is saved.

Es muß jedoch als ein Nachteil dieser Schaltung angesehen werden, daß die am Gitterwiderstand zur Verfügung stehenden gleichgerichteten Regelspannungen bei Verwendung der üblichen Audionröhren verhältnismäßig klein sind. Wollte man sie durch eine Erhöhung der dem Audongitter zugeführten Hochfrequenzwechselspannungen vergrößern, so würden sich infolge von Übersteuerungen der Gitterspannungs-Anodenstrom-Kennlinie bis über den unteren Kennlinienknick hinaus bald starke Verzerrungen der Wiedergabe einstellen. Durch das Übersteuern des unteren Kennlinienknickes tritt nämlich eine zusätzliche Anodengleichrichtung auf, deren Wirkung derjenigen der Gittergleichrichtung bzw. Audiongleichrichtung entgegengesetzt ist. Außer der Güte der Wiedergabe werden daher auch bei gemischter Gleichrichtung die Empfindlichkeit und der Wirkungsgrad der Schaltung erheblich herabgesetzt. Um nun ohne die Notwendigkeit der Übersteuerung doch genügend große Regelspannungen am Gitterwiderstand abnehmen zu können, schien es daher erforderlich zu sein, daß man im Verhältnis zu den normalen Aufgaben der Audionröhre übermäßig große Röhren mit hohen Anodenspannungen an dieser Stelle verwendete, bei denen die ganze Anodenstrornkennlinie so weit ins negative Gitterspannungsgebiet verschoben liegt, daß der untere Kennlinienknick bei der Aussteuerung mit den erhöhten Eingangsspannungen nicht erreicht wird. Diese Notwendigkeit der Verwendung überdimensionierter Röhren stand dem Vorteil der Ersparnis eines besonderen Gleichrichters stark entgegen.However, it must be seen as a disadvantage of this circuit that the rectified control voltages available at the grid resistor are relatively small when using the usual audio tubes. You wanted to by increasing the high-frequency AC voltages supplied to the audio grid would increase as a result of overloading of the grid voltage-anode current characteristic Soon strong distortion of the reproduction up to the lower curve bend to adjust. By overriding the lower bend in the characteristic curve, a additional anode rectification, the effect of which is that of the grid rectification or audio rectification is opposite. Beyond the goodness of reproduction hence the sensitivity and the efficiency even with mixed rectification the circuit is significantly reduced. To now without the need to override but it seemed to be able to pick up sufficiently large control voltages at the grid resistor it is therefore necessary that one is in proportion to the normal duties of the Audio tube used excessively large tubes with high anode voltages at this point, where the entire anode current characteristic is so far into the negative grid voltage area shifted is that the lower curve kink in the control with the increased Input voltages is not reached. This need to use oversized Tubes had the advantage of saving a special rectifier strongly opposed.

DieErfindung ermöglicht es nun, die schädliche Anodengleichrichtung zu vermeiden und Regelspannungen genügender Größe am Gitter-, widerstand zu entnehmen, ohne däß Röhren" von übermäßiger Leistung verwendet werden:' Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, als Audionröhre, von deren Gitterwiderstand die Regelspannung abgenommen wird, eine sogenannte Exponentialröhre, d. h. also eine Röhre mit ungleichmäßigem Durchgriff, zu verwenden. Es ist bekannt, daß bei diesen Röhren durch die Ausbildung einer Gitterelektrode mit ungleichmäßigen Maschen oder Windungsabständen oder durch äquivalente, den Durchgriff beeinflussende Mittel der Durchgriff für die einzelnen Oberflächenelemente der Kathode verschiedene Werte aufweist und daß infolgedessen die Anodenstromkennlinie, bezogen auf die Steuergitterspannung, einen weit auslaufenden, schwach gekrümmten unteren Bogen ohne deutlichen Knick bekommt. Durch die Verwendung einer derartigen Röhre als Gittergleichrichter zur Demodulatiän und gleichzeitigen Regelspannungserzeugung im Gitterkreis kann daher die störendeAnodengleichrichtung am unteren Knick vermieden bzw. auf ein nicht störendes Maß herabgesetzt werden, selbst wenn hohe Eingangswechselspannungen am Audiongitter vorhanden sind.The invention now enables the deleterious anode rectification to avoid and to take control voltages of sufficient size at the grid resistor, without the use of tubes 'of excessive power:' To this end, will proposed, as an audio tube, from whose grid resistance the control voltage is removed becomes, a so-called exponential tube, d. H. so a tube with uneven Penetration to use. It is known that in these tubes by training a grid electrode with uneven meshes or winding spacings or through equivalent means influencing penetration the penetration for the individual Surface elements of the cathode has different values and that as a result the anode current characteristic, based on the control grid voltage, is a widely tapering, slightly curved lower arch without a distinct kink. By using such a tube as a grid rectifier for demodulation and simultaneous Control voltage generation in the grid circuit can therefore cause the disturbing anode rectification be avoided at the lower bend or reduced to a level that is not disturbing, even if there are high AC input voltages at the audio grid.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Verwendang von Röhren mit ungleichmäßigem Durchgriff als Audion für die Zwecke der Demodulation an sich bereits bekannt ist. Nach der Erfindung werden nun die Eigenschaften solcher Röhren in vorteilhafter Weise für die Zwecke der beschriebenen kombinierten Audion- und Regelgleichrichterschaltung benutzt; wobei im Gitterkreis durch die Verwendung erhöhter Eingangswechselspannungen und geeignete Bemessung des Gitterwiderstandes eineRegelspannung genügender Größe erzeugt wird. Da die Audionröhre selbst als Röhre mit ungleichmäßigem Durchgriff eine ungefähr exponentiell verlaufende Kennlinie besitzt, wird durch die an ihrem Steuergitter erzeugte Regelspannung gleichzeitig die Verstärkung der Audionröhre selbst im gleichen Sinne wie die der anderen Röhren geregelt. Dies ist ein weiterer wichtiger Vorteil der Schaltung nach der Erfindung, weil dadurch die Regelwirkung der Schaltung wesentlich erhöht wird, was besonders bei Schaltungen mit nur wenigen regelbaren Röhren sehr erwünscht ist: In der Praxis hat es sich besonders bewährt, eine Vierelektrodenröhre hoher Impedanz mit ungleichmäßigem Durchgriff zu verwenden, wobei Schirmgitter undAnode direkt miteinander verbunden sind, so daß die Röhre wie eine Dreielektrodenröhre arbeitet.It should be noted that the use of tubes with uneven Penetration as an audion for the purpose of demodulation is already known per se. According to the invention, the properties of such tubes are now more advantageous Way for the purposes of the combined audio and regulating rectifier circuit described used; being in the grid circle through the use of increased input AC voltages and suitable dimensioning of the grid resistance, a control voltage of sufficient magnitude is produced. Since the audio tube itself is a tube with uneven penetration has an approximately exponential curve, is determined by the on your Control grid generated control voltage at the same time as the amplification of the audio tube itself regulated in the same sense as that of the other tubes. This is another one important advantage of the circuit according to the invention, because it improves the control effect the circuit is significantly increased, which is especially true for circuits with only a few adjustable tubes is very desirable: In practice, it has proven particularly useful to use a high-impedance four-electrode tube with uneven penetration, the screen grid and anode being connected directly to one another so that the tube like a three-electrode tube works.

Wenn nun beim Betriebe entweder kein Eingangssignal vorhanden oder das dem Eingangskreis des Detektors zugeführte Zeichen ziemlich sehwach ist, bleibt der Anodenstrom Seständig auf seinem Maximalwert: Wenn die dem Gitter des Detektors zugeführte ankommende Signalspannung dann zunimmt, so nimmt das Gitter ein höheres negatives Potential an, wodurch eine Verminderung des Anodenstromes verursacht und somit der Verstärkungsfaktor der Röhre vermindert wird.If now there is either no input signal or the character fed to the input circuit of the detector is rather weak the anode current S is constantly at its maximum value: when the detector grid incoming signal voltage then increases, the grid takes a higher one negative potential, which causes a reduction in the anode current and thus reducing the gain of the tube.

Die Erfindung kann in abgestimmtenHochfrequent- oder Überlagerungsempfängern Anwendung finden. Bei Betrieb in einem Überlagerungsempfänger kann die Schaltung für den ersten oder zweiten Detektor benutzt werden. Bei Verwendung für den ersten Detektor können dem Eingangskreis des Empfängers viel höhere Zeichenspannungen ohne die unerwünschten Verzerrungswirkungen zugeführt werden, auch wenn dieZeichenintensität über den normalen Überlastungspunkt hinaus zunehmen würde.The invention can be used in tuned radio frequency or heterodyne receivers Find application. When operated in a heterodyne receiver, the circuit can be used for the first or second detector. When using for the first Detector can use the input circuit of the receiver much higher character voltages without the undesirable distortion effects are introduced even if the character intensity would increase beyond the normal congestion point.

Infolge der Tatsache, daß die effektive Empfindlichkeit eines oder mehrerer der Detektoren unter ,dem Einflüß der zugeführten Zeichenspannung veränderlich gemacht werden kann, ist es möglich geworden, Rundfunkempfänger mit beispielsweise nur zwei Verstärkerröhren zu konstruieren, welche eine automatische Verstärkungsregelung mit einer ausreichenden Wirkung im Hinblick auf die Schwunderscheinungen besitzen.As a result of the fact that the effective sensitivity of one or several of the detectors under the influence of the supplied character voltage variable can be made, it has become possible to use radio receivers for example only to construct two amplifier tubes which have an automatic gain control with a sufficient effect in terms of shrinkage phenomena.

In Fig. i ist ein überlagerungsempfänger mit automatischer Verstärkungsregelung dargestellt. Die empfangenen Hodlifrequenzschwingüngen werden durch die Hochfrequenzverstärkerröhre io und die zugehörigen Kreise verstärkt. Die verstärkten Schwingungen werden in dem ersten Detektor 12 mit den Überlagerüngsschwingungen gemischt, welche durch die Kreise der Schwingröhre 1q, geliefert werden. Die Zwischenfrequenzschwingungen werden durch die Zwischenfrequenzverstärkerröhre 16 verstärkt und dem abgestimmten Eingangskreis 2o des zweiten Detektors i8 zugeführt. Die Detektorröhren. 12 und 18 mögen beide einen ungleichmäßigen Durchgriff haben. Fig. ia zeigt eine selche Röhre, in der das Gitter 17 in ungleichmäßigen Abständen angeordnete Windungen hat. Es mag auch eine Vierelektrodenröhre mit ungleichmäßigem Durchgriff verwendet iverden, bei welcher Schirmgitter und Anöde miteinander verbunden sind. Eine solche Röhre ist in Fig. ib gezeigt.In Fig. I, a heterodyne receiver with automatic gain control is shown. The received Hodli frequency vibrations are amplified by the high frequency amplifier tube io and the associated circles. The amplified vibrations are mixed in the first detector 12 with the superimposed vibrations which are supplied by the circles of the vibrating tube 1q. The intermediate frequency oscillations are amplified by the intermediate frequency amplifier tube 16 and fed to the tuned input circuit 2o of the second detector i8. The detector tubes. 12 and 18 may both have uneven penetration. Fig. Ia shows the same tube in which the grid 17 has unevenly spaced turns. A four-electrode tube with uneven penetration may also be used, in which the screen grid and anode are connected to one another. Such a tube is shown in Fig. 1b.

Zwischen dem abgestimmten Kreis 2o und j der Kathode der Detektorröhre 18 liegt der Gitterwiderstand 21 mit parallel geschaltetem Gitterkondensator 22. Der Gitterwiderstand 21 und der Kondensator 22 sind so bemessen, daß die Röhre 18 als Gittergleichrichter arbeitet.Between the matched circuit 2o and j of the cathode of the detector tube 18 is the grid resistor 21 connected in parallel Grid capacitor 22. The grid resistor 21 and the capacitor 22 are dimensioned so that the tube 18 works as a grid rectifier.

Die gleichgerichtete Spannung am Widerstand 21 regelt über den Widerstand 26 die Gittervorspannung der Röhre 16 und über den Widerstand 28 die Gittervorspannung der Röhre io und regelt so die Verstärkung des Zwischenfrequenzverstärkers bzw. des Hochfrequenzverstärkers. Die Ruhevorspannungen der Röhren io und 16 aus irgendeiner geeigneten Vorspannungsquelle, wie z. B. den Vorspannungsbatterien ii bzw. 15, sind auf maximale Verstärkung eingestellt.The rectified voltage at resistor 21 regulates via the resistor 26 the grid bias of the tube 16 and via the resistor 28 the grid bias the tube io and thus regulates the gain of the intermediate frequency amplifier or of the high frequency amplifier. The idle biases of tubes io and 16 from any suitable bias source, such as. B. the bias batteries ii and 15 are set to maximum gain.

DerAusgangskreis des Detektors 18 enthält den unteren Teil der Drossel 3o, den Widerstand 32 und die Spannungsquelle 34. Ein Hochfrequenzüberbrückungskondensator 38 liegt zwischen Anode und Kathode der Röhre 18; ein Hörfrequenzüberbrückungskondensator 36 ist so angeordnet, daß die Hörfrequenz nicht die Batterie 34 zu passieren braucht. Die Drosse13o, derenWechselstromwiderstand wenigstens" so groß wie der Wechselstromwiderstand derRöhreseinsollte, wirkt als Autotransformator; die erzeugte Hörfrequenzspannung gelangt über den Widerstand 4o und den Kopplungskondensator 42 auf den -Regelwiderstand 44 und durch die Vorspannbatterie 46 zur Erde. Ein Hochfrequenzüberbrückungskondensatoi 48 verbindet den Punkt zwischen dem Widerstand 40 und dem Kopplungskondensator 42 mit der Erde. Der Widerstand 4o und der Kondensator 48 sind so dimensioniert, daß etwa noch vorhandene Hochfrequenzschwingungen vollständig beseitigt werden. Die veränderliche Anzapfung des Widerstandes 44 ist mit dem Gitter der Verstärkerröhre 49 verbunden, um einen beliebigen Teil des Spannungsabfalls dem Eingang des Niederfrequenzverstärkers zuführen zu können. Der Ausgangskreis des. Verstärkers mag durch die Klemmen 5o nach Wunsch mit einem Lautsprecher oder mit nachfolgenden Niederfrequenzverstärkern verbunden sein.The output circuit of the detector 18 contains the lower part of the choke 3o, the resistor 32 and the voltage source 34. A high frequency bypass capacitor 38 is located between the anode and cathode of the tube 18; an audio frequency bypass capacitor 36 is arranged so that the audio frequency does not have to pass the battery 34. The inductor 13o, the AC resistance of which should be at least " as large as the AC resistance of the tube, acts as an autotransformer; the audio frequency voltage generated passes through the resistor 4o and the coupling capacitor 42 to the variable resistor 44 and through the bias battery 46 to earth. A high frequency bypass capacitor 48 connects the point between the Resistor 40 and the coupling capacitor 42 to earth. Resistor 40 and capacitor 48 are dimensioned so that any remaining high-frequency oscillations are completely eliminated The output circuit of the amplifier may be connected through the terminals 5o to a loudspeaker or to subsequent low-frequency amplifiers as desired.

Es wird nun auf Fig. 2 verwiesen, in der die Ordinaten Strom und die Abszissen Gitterspannung darstellen. Die Kurve 52 ist die Anodenstromkurve einer Verstärkerröhre mit hoher Steilheit, die Kurve 53 ist eine ähnliche Kurve einer Verstärkerröhre mit geringer Steilheit. Die Gitterstromkurve wird in 54 gezeigt. Die auf das Gitter einer Röhre aufgedrückten Spannungen werden unter der Nullinie dargestellt, indem beispielsweise die Kurve 55 eine Periode der Spannungsänderung einer Hochfrequenzschwingung darstellt, die dem Eingangskreis einer Detektorröhre zugeführt wird. Die Kurve 55' ist die sich ergebende Gitterstromkurve des Detektors. Dieser Strom ladet den Gitterkondensator 22 beispielsweise der Fig. i und erzeugt eine negative Gittervorspannung, die die Achse der ankommenden Trägerfrequenzspannung, die auf das Gitter aufgedrückt wird, von 0A nach 0'A' bewegt. Weitere dem Gitter zugeführte Hochfrequenzschwingungen werden dann durch die Kurve 56 wiedergegeben, die eine gleichgerichtete, durch die Kurve 56' dargestellte Gitterspannung hervorbringt. Wenn die Detektorröhre nun eine hohe Steilheit .besitzt, entspricht der aufgedrückten Trägerfrequenzschwingungsspannung der Kurve 56 ein gleichgerichteter Anodenstrom der Kurve 57. Der gleichgerichteteAnodenstrom ist iSo°pliasenverschoben gegen dengleichgerichtetenGitterstrom oder genauer gegen die Wirkung der gleichgerichteten Gitterspannung auf den Anodenstrom der Röhre. Wenn also eine negative Vorspannung an dem Gitterableitungswiderstand hervorgebracht ist, wird, wenn die Röhre eine große Steilheit besitzt, die Anodenstromkennlinie bei einer verhältnismäßig :geringen Eingangsspannung übersteuert. In Fig.3 stellen die Ordinaten die Ausgangsspannung der als Detektor gebrauchten Röhre und die Abszissen die Eingangsspannung dar. Die Kurve 6o zeigt die Überlastungscharakteristik einer Röhre mit hoher Steilheit, die, wie oben erklärt, Überlastung bei einer relativ geringen Eingangsspannung zeigt.Reference is now made to FIG. 2, in which the ordinates represent current and the abscissa represent grid voltage. Curve 52 is the anode current curve of an amplifier tube with a high slope, curve 53 is a similar curve for an amplifier tube with a low slope. The grid current curve is shown in FIG. The voltages impressed on the grid of a tube are represented below the zero line by, for example, curve 55 representing a period of voltage change of a high frequency oscillation which is fed to the input circuit of a detector tube. Curve 55 'is the resulting grid current curve of the detector. This current charges the grid capacitor 22, for example of FIG. I, and creates a negative grid bias which moves the axis of the incoming carrier frequency voltage impressed on the grid from 0A to 0'A '. Further high-frequency oscillations fed to the grid are then reproduced by curve 56, which produces a rectified grid voltage represented by curve 56 '. If the detector tube now has a high slope, the imposed carrier frequency oscillation voltage of curve 56 corresponds to a rectified anode current of curve 57. The rectified anode current is so ° plias-shifted against the rectified grid current or, more precisely, against the effect of the rectified grid voltage on the anode current of the tube. Thus, if a negative bias voltage is produced on the grid leakage resistor, if the tube has a steep slope, the anode current characteristic is overdriven at a relatively low input voltage. In FIG. 3, the ordinates represent the output voltage of the tube used as a detector and the abscissas the input voltage. Curve 6o shows the overload characteristic of a tube with a high slope which, as explained above, shows overload at a relatively low input voltage.

Wenn andererseits die Detektorröhre eine kleinere Steilheit besitzt -und eine Anodencharakteristik wie Kurve 53 in Fig. 2 bat, kann eine beträchtliche negative Gitterv orspannung auftreten, ohne daß irgendeine Anodengleichrichtung stattfindet, so daß keine Überlastung eintritt, bis eine sehr starke Gitterspannung vorbanden ist. Die Überlastungskurve der Röhre mit kleinerer Steilheit ist unter 61 in Fig. 3 gezeigt.On the other hand, when the detector tube has a smaller slope -and an anode characteristic such as curve 53 in Fig. 2 bat, can be a considerable negative grid bias occur without any anode rectification takes place so that no overload occurs until a very strong grid voltage is pre-gang. The overload curve of the tube with the smaller steepness is below 61 shown in FIG. 3.

Bei Verwendung einer Detektorröhre mit ungleichmäßigem Durchgriff, deren Charakteristik in der punktierten Kurve 58 der Fig. dargestellt ist, wird ein viel besserer Verstärkungsfaktor für geringe negative Vorspannung entsprechend einer geringen Eingangsspannung erhalten; außerdem ist die Überlastungscharakteristik einer solchen Röhre so, daß keine Überlastung, außer bei außerordentlich hohen negativen Gittervorspannungen, entsteht. Die Überlastungscharakteristik einer solchen Röhre wird in der punktierten Kurve 62 der Fig. 3 gezeigt.When using a detector tube with uneven penetration, the characteristic of which is shown in the dotted curve 58 of the figure a much better gain for low negative bias accordingly get a low input voltage; also is the overload characteristic such a tube so that no overload, except in the case of extremely high negative Lattice prestressing arises. The overload characteristics of such a tube is shown in dotted curve 62 of FIG.

Es ergibt sich also, daß ohne ein wesentliches Opfer an der Verstärkung der kleinen Eingangsspannungen Übersteuerungen verhindert werden, ausgenommen bei sehr hohen Eingangsspannungen, die die Entstehung einer übermäßigen Vorspannung am Gitterwiderstand 2i veranlassen. Außerdem kann jetzt ein genügender Spannungsabfall erzielt werden, der für die Regelung der Hochfrequent- und Zwischenfrequenzverstärkerröhren io bzw. 16 ausreicht; der Detektor selbst hilft dann noch bei der Regelung mit. Überdies wird eine beträchtliche Verstärkung im Detektor bewirkt.So it turns out that without a major sacrifice in reinforcement of the small input voltages overdrive can be prevented, with the exception of very high Input voltages that cause excessive Apply bias to the grid resistor 2i. In addition, a sufficient Voltage drop can be achieved for the regulation of the high frequency and intermediate frequency amplifier tubes io or 16 is sufficient; the detector itself then helps with the regulation. In addition, there is a considerable gain in the detector.

Claims

PATE.NTANSPRÜ-CIIE: i: tube receiving circuit in which part of the rectified occurring at the grid leakage resistance of the audio tube Voltage to regulate the gain of one or more upstream Amplifier tubes is used, characterized in that; that as an audio tube a Tube is used, the anode current - grid voltage characteristic curve of which is far into the The characteristic curve extending into the area of negative grid voltages is constant decreasing slope, e.g. an exponential tube. Ä. Circuit according to Claim i, characterized in that the upstream amplifier tube or tubes to avoid overloading the rectifier tube other than that of the Grid leakage resistance of the rectifier tube supplied grid bias have a grid pre-tension set or adjustable for maximum reception.