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Verstärkerröhrenschaltung zur Vermeidung der Anodenrückwirkung Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkerröhrenschaltung, bei der eine
Erhöhung der Verstärkung unter' Zuhilfenahme der Sekundärelektronenemission der
Anode dadurch erreicht wird; daß die Röhre praktisch auf der statischen Kennlinie
arbeitet.
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Bekanntlich ist diese Aufgabe bereits seit langer Zeit bis zu einem
gewissen Grade durch die Schaffung der Schirmgitterröhre gelöst. Das Ziel ist jeweils
die Beseitigung oder Verminderung -der Anodenrückwirkung. Diese kommt bekanntlich
durch den wechselnden Spannungsabfall an dem im Anodenstromkreis liegenden Nutzwiderstand
zustande, demzufolge das Potential der Artode schwankt, so daß eine dynamische Kennlinie
der Röhre entsteht. Diese verläuft stets erheblich flacher als die statische Kennlinie.
Entsprechend werden die an das Steuergitter gebrachten Eingangsspannungen wesentlich
schwächer verstärkt, als sich theoretisch aus der statischen Kennlinie ergibt.
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Die Schirmgitterröhre konnte diese Verhältnisse beträchtlich günstiger
gestalten. Gänzlich beseitigen konnte sie den Einfluß der Anodenrückwirkung jedoch
aus verschiedenen Gründen nicht. Die Wirkungsweise des Schirmgitters ist bekanntlich
die eines Faradaykäfigs. Sein Sinn ist, daß das schwankende Anodenpotential lediglich
Schwankungen des elektrischen Feldes in dem Raum zwischen Anode und Schirmgitter
hervorruft. Diese Wirkung kann nur dann in ausreichendem Maße eintreten, wenn die
Schirmgitter-Steuergitter-Kapazität jene zwischen der Anode und der oder den Steuerelektroden#erheblich
überwiegt. Mit anderen Worten: Der Durchgriff der Anode muß möglichst gering sein.
Dies wird durch zwei Tatsachen kompliziert: i. soll sich das Schirmgitter auf einem
Potential unterhalb dem der Anode befinden, damit einerseits der Schirmgitterstrom,
der ungenutzt bleibt, nicht zu groß wird, andererseits keine Sekundärelektronen
von der Anode zum Schirmgitter gelangen können; 2. soll das Schirmgitter möglichst
weitmaschig sein, damit der ungenutzte Schirmgitterstrom gering bleibt. Aus dem
ersten Punkt ergibt sich notwendig ein restlicher Durchgriff der Anode, aus dem
zweiten Punkt ebenfalls. Man ist daher gezwungen, einen Mittehveg zu beschreiten,
und wählt ihn im allgemeinen in der Weise, daß das
Schirmgitter
weitmaschig, die Anode relativ weit von ihm entfernt und zwischen ihr und dem Schirmgitter
ein Bremsgitter angeordnet ist. Die hierdurch bedingte Erhöhung des inneren Widerstandes
der Röhre, die im wesentlichen auf Kosten des Anodendurchgriffs erfolgt, kann dennoch
selbst im Idealfall nicht dazu führen, daß die Schirmgitterröhre die statische Steilheit
einer sonst gleichartigen Röhre ohne Schirmgitter erreicht, da der Schirmgitterverluststrom
bleibt. Abgesehen davon ist die Erhöhung des inneren Widerstandes nicht in allen
Fällen erwünscht.
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Gegenüber den Verhältnissen in den bisher bekanntgewordenen Schaltungen
weist die vorliegende Erfindung der Anode und dem Schirmgitter gänzlich anders geartete
Aufgaben zu. Erfindungsgemäß ist bei einer Verstärkerröhrenschaltung zur Vermeidung
der Anodenrückwirkung unter Verwendung von V erstärkerröhren mit einer der Anode
zugeordneten und gegen diese vorgespannten Elektrode, in deren Stromkreis sich der
Arbeitswiderstand befindet, die Spannung der Anode derart bemessen, daß an der Anode
ein Sekundärelektron je auftreffendes Primärelektron ausgelöst wird, und der Durchgriffder
Anode derart groß gegenüber dem der zugehörigen Elektrode gewählt, daß der Anodenstrom
praktisch nur von der Anodenspannung bestimmt ist. Die zugeordnete Elektrode ist
hierbei derart angeordiiet,7 daß sie die an der Elektrode ausgelösten Sekundärelektronen
aufnimmt.
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Dann ergibt sich die im folgenden an Hand der Abb. i beschriebene
WirlcungsN%-eise. Dabei ist die zugeordnete Elektrode sinngemäß als Fanggitter bezeichnet.
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Die von der Kathode ausgehenden Elektronen werden in üblicher Weise
gesteuert und treffen nach Passieren des Fanggitters F zum weitaus größten Teil
auf der Anode A mit einer Geschwindigkeit auf, die durch das an der Anode liegende
konstante Potential bestimmt ist. Die Spannungsverteilung ist in der Abb. i durch
den Spannungsteiler P angedeutet. Die Anode liegt auf einer solchen Spannung, daß
gerade ein Sekundärelektron je Primärelektron ausgelöst wird. Die Sekundärelektronen
werden zum Fanggitter beschleunigt und durchfließen den Arbeitswiderstand LT' gemeinsam
mit dein vom Fanggitter abgefangenen Bruchteil des Primärstroms. Im Gegensatz zur
Schiringitterröhre läßt somit die Fanggitterröhre diesen Bruchteil des Kathodenstromes
nicht ungenutzt. Da das Fanggitter F sehr weitmaschig ausgebildet ist, haben seine
durch den Spannungsabfall längs des Widerstandes Tf." hervorgerufenen Potentialänderungen
keinen nennenswerten linfluf auf den Steuerungsvorgang, da der # Durchgriff der
dicht hinter ihm liegenden Anode den des Fanggitters weitaus überwiegt. Ist der
Sekundäremissionsfaktor etwas größer als i, so kann auch dieser geringfügige Einfluß
im übrigen noch dadurch kompensiert werden, daß die Anode mit dem Spannungsabgriff
über einen weiteren Widerstand verbunden wird (vgl. Abb. 2). Hierdurch entstehen
Potentialschwankungen an der Anode, die jenen am Fanggitter bezüglich der Sekundäremission
entgegenwirken. In der gleichen Weise wie bei der normalen Schirmgitterrölire bann
auch bei der erfindungsgemäßen Röhre die abschirmende Wirkung des Faradaykäfigs
verwertet werden. In diesem Falle wird die Anode als Käfig ausgebildet, der auf
der der Kathode zugewandten Seite durchbrochen und in dessen Innern das Fanggitter
angeordnet ist (Abb. 3).
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Es trifft sich besonders günstig, daß die üblichen Werkstoffe für
Anoden sämtlich den Sekundäremissionsfaktor i bei Spannungen in. der Größenordnung
ioo Volt erreichen. Somit lassen sich die günstigsten Arbeitsverhältnisse der Röhre
auch bei günstigsten Betriebswerten erzielen.
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Obwohl die Anordnung aus verschiedenen Gründen am vorteilhaftesten
in der beschriebenen Weise arbeitet, kann man den Vorgang der Auslösung von Sekundärelektronen
an der Anode zugleich zu einer Vervielfachung verwenden. Allein es muß betont «erden,
daß hierbei einige Komplikationen in Kauf genommen «erden müssen. Dies gilt in erster
Linie für die schwer reproduzierbar Herzustellenden hochemittierenden Schichten
und die notwendigen hohen Spannungen im Ausbeutemaximum. Demgegenüber bietet die
Anwendung des Emissionsfaktors i neben der Tatsache, nur geringe Betriebsspannungen
und keine anderen als die üblichen Anodenbaumaterialien zu erfordern, den weiteren
Vorteil der iin-folgenden an Hand der Abb. 2 und 3 beschriebenen Schaltung.
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Bekanntlich ist die Stärke des Auftretens eines Netztones in aus einem
'\Wecliselstromnetz gespeisten Schaltungen von der Belastung des Gleichrichterteils
abhängig. je geringer diese ist, um so weniger braucht der gleichgerichtete Netzstrom
beruhigt zu werden. Von dieser Tatsache wird z. B. b;:i dun Kathodenstrahlröhren
mit ihrem meist geringen Strombedarf vielfach Gebrauch gemacht. Nun wird eine Spannungsquelle,
die in der erfindungsgemäßen Anordnung an der Anode liegt, bei einem Emissionsfaktor
i und bei geeigneter Schaltung überhaupt nicht belastet. Die Abb. 2 diene hierfür
zur Erläuterung. Die Batterie B1 ergibt die Anodenspannung, die Batterie B. die
Spannung am Fanggitter. Es erhellt ohne weiteres, daß
bei einem
Emissionsfaktor i der bereits obenerwähnte Kompensationswiderstand Wk ohne Strom
ist und die Batterie B1 also nicht belastet wird. Somit kann zunächst diese theoretisch
durch einen lediglich auf die gewünschte Spannung aufgeladenen Kondensator ersetzt
werden. Die ohne Sekundäremission vorhandene Belastung der Batterie Bi überträgt
sich bei der geschilderten Arbeitsweise restlos auf die Batterie B.. Da aber der
Durchgriff der Anode den des Fanggitters weit überwiegen soll, ist es in gewissen
Grenzen unwesentlich, wie stark die Belastung der Batterie B2 ist. Diese kann. vielmehr
durch einen relativ schwach beruhigten Netzgleichrichterteil ersetzt werden. Dies
trifft erst recht auf die Batterie B1 zu. Hieraus ergibt sich die Anordnung der
Abb. 3, die infolge der fehlenden Anodenbelastung und des geringen Durchgriffs des-Fanggitters
mit nur schwach beruhigtem, gleichgerichtetem Netzstrom arbeitet. In dieser wird
dem großen Kondensator Ct die ' Fanggitt:erspannung und dem aus den kleinen und
nahezu gleich großen Kondensatoren Ca, Cä bestehenden kapazitiven Spannungsteiler
die Anodenspannung entnommen. Die richtige Anodenspannung kann mit der veränderlichen
Kapazität Cd eingestellt werden. Die Kondensatoren Ca und Cd sind zweckmäßig
für jede Röhrenstufe andere. Naturgemäß kann der Netztransformator auch einen Abgriff
oder eine besondere Wicklung für die Anodenspannung haben.