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Regelbarer Röhrenverstärker Gegenstand der Erfindung ist ein regelbarer
Röhrenverstärker, bei dem eine Verstärkungsänderung in Abhängigkeit von den Eingangsamplituden
vorgenommen wird. Eine Regelung der Verstärkung bzw. Freigabe des Verstärkers findet
erst nach Überschreiten einer Mindesteingangsamplitude statt.
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Regelbare Röhrenverstärker, deren Verstärkungsgrad in Abhängigkeit
von den Eingangsamplituden geändert wird, sind in verschiedenen Ausführungsformen
und für verschiedene Zwecke bekannt. Sie werden als Fernkabelverstärker verwendet
wo sie dazu dienen, das in den Gesprächspausen auftretende soggenannte Leitungssurren
abzuschwächen oder zu unterdrücken. Auch bei der Wiedergabe von Schallplatten hat
man ähnliche Verstärker benutzt. Hier haben sie die Aufgabe, das Nadelgeräusch vor
dem Einsetzen der Darbietung zum Verschwinden zu bringen.
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Die bekannten Röhrenverstärker der genannten Art haben jedoch den
großen Nachteil, daß sie sehr umfangreich und kostspielig sind und meist auch ein
hohes Gewicht besitzen.
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Der Verstärker gemäß vorliegender Erfindung vermeidet diese Nachteile.
Ein an sich bekanntes Merkmal besteht darin, daß er ganz oder teilweise in zwei
parallel laufende Verstärkerkanäle aufgetrennt ist, die nach Erzielung einer gewissen
Verstärkung
wieder zusammengeleitet werden, derart, daß die Wechselspannungen
beider Kanäle gegeneinandergeschaltet sind.
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Ein erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß die Regelung eines
Kanals oder beider Kanäle erst nach Erreichen eines einstellbaren Wertes der Eingangsspannung
erfolgt.
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Im Ruhezustand des Verstärkers arbeiten beispielsweise die regelbarenRöbren
in beidenKanälen mit mittlerer Verstärkungsfähigkeit. Es kann aber auch zweckmäßig
sein, die Grundeinstellung in beiden Kanälen so zu wählen,, daß auch ohne Regelung,
also bei verhältnismälig kleinen Eingangsamplituden, die Röhren mit unterschiedlicher
Verstärkungsfähigkeit arbeiten.
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Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine schnelle
Steuerung der Verstärkerkanäle mit verhältnismäßig kleinen Regelspannungen. Die
Steuerung soll außerdem so vorgenommen werden, daß sie möglichst keine Änderung
der Stromentnahme aus derAnodenspannungsquelle zur Folge hat.
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Der Erfindungsgedanke soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher
erläutert «erden.
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Fig. i gibt die schematische Darstellung eines regelbaren Röhrenverstärkers
bekannter Art; Fig. 2 stellt seine Arbeitskennlinie dar; Fig. 3 und .4 veranschaulichen
schematisch zwei regelbare Röhrenverstärker nach vorliegender Erfindung; in Fig.
ä, 6a und 6b sind einige Kennlinien dieser .neuen Verstärker gezeichnet; Fig. 7
zeigt ein anderes, und zwar ein mit zwei Mikrofonen arbeitendes Ausführungsbeispiel,
das zur Schallaufnahme dient, und Fig.8 schließlich ein Arnplitudendiagramm dieser
in Fig. 7 dargestellten Anlage.
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Die Verstärl;eranordmitig nach Fig. i, die etwa den Grundtyp der l:--kannten
Anordnungen dieser Art wiedergibt, besteht aus einem Vorverstärker l', der mittels
der aus ihni abgeleiteten Regelspannung eines Regelspannungserzeugers R einen Nachverstärker
<1;" aus einem Zustand der Blockierung in den Betriebszustand steuert, sobald
die Eingangsamplituden einen vorgegebenen einstellbaren Mindestwert überschreiten.
Zwischen beiden Verstärkern ist eine Verzögerungskette K angeordnet. Diese ist deshalb
erforderlich, weil die Regelanordnung R eine gewisse Zeitkonstante besitzt, so daß
eine merkbare Zeitspanne vergeht, bis eine genügend hohe Regelspannung zur Verfügung
steht. Alsdann muß der iachverstärlcer 1" aus seinem Zustand der Blockierung in
den Zustand voller Betriebsbereitschaft gebracht werden, d.li. es muß längs seiner
in Fig. 2 dargestellten Kennlinie der Arbeitspunkt verschoben werden. Somit vergeht
eine merkbare Zeit, bis der Nachverstärker X
geöffnet ist. Infolgedessen würde
ohne Verzögerungskette K der Anfang der übertragung v erlorengehen oder zumindest
undeutlich durchgegeben werden. Die Verzögerung der Kette K ist nun so bemessen,
daß die ersten Silben der übertragung :den Nachverstärker erst dann erreichen, wenn
dieser voll betriebsfähig geworden ist. Aus diesem Grunde ist also: in dem beschriebenen.
Fall die Verwendung einer Verzögerungskette K unbedingt erforderlich.
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Zu erwähnen ist ferner, daß mit dem Vorgang der Aufregelung auch die
Stromentnahme aus dem Netz größer wird und daß sich bei einem zögernd geführten
Gespräch eine unwillkommene Schaukelung ergeben kann, da die Anordnung bei jeder
Pause ansprechen will.
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Nun ist eine solche Kette von Verzögerungsgliedern selbst für die
einfachen Ansprüche einer Sprechverständigung teuer und von großem Gewicht, da die
Induktivitäten für die tiefen Frequenzen Eisenkerne enthalten. Eine Kette jedoch
für Musikübertragung, die höheren Ansprüchen genügen muß, ist daher erst recht untragbar
teuer und schwer.
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Die Erfindung verfolgt daher einen anderen Weg zu dem gleichen Ziel.
Sie geht von der Auffassung aus, daß ein Verstärker für den genannten Zweck wohl
eine bestimmte Grundstörung unterdrücken, dann aber sofort und ohne Verzögerung
ansprechen muß, wenn Eingangsamplituden auftreten, die einen bestimmten Schwellwert
überschreiten. Durch ein solches sofortiges Ansprechen wird die Verwendung von Verzögerungsketten
entbehrlich, was eine Einsparung von Kosten und Gewicht bedeutet. Es kommt also
darauf an, einen anderen Weg zur Rufsteuerung des Verstärkers zu wählen, der eine
Schnellsteuerung ermöglicht und auch möglichst keine Änderung der Stromentnahme
zur Folge hat.
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Diese Aufgabe ist durch vorliegende Erfindung gelöst. Dadurch wird
auch das. Anwendungsgebiet solcher regelbaren Röhrenverstärker dem bisherigen Stand
der Technik gegenüber erheblich erweitert. Geräte gemäß vorliegender Erfindung kommen
nicht nur für Fernsprechverstärker und Anordnungen zur Schallplattenwiedergabe in
Frage, sondern sie sind auch sehr gut geeignet für die Übertragung von Konzertdarbietungen
oder Reportagen, bei denen in den Pausen das Geräusch der Umgebung störend empfunden
wird. Ebenso läßt sich der neue Verstärker auch in Fahrzeugen und Flugzeugen mit
starken Eigenstörungen verwenden sowie bei überwachungsanlagen und Meß- oder Steueranlagen,
bei denen mit einem unerwünschten Störpegel zu rechnen ist.
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Die erwähnte grundlegende Forderung einer schnellen Steuerung wird
durch die Ausbildung des Verstärkers nach dem bereits angegebenen Grundgedanken
vorliegender Erfindung erfüllt.
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Bei dieser neuen Anordnung arbeiten beide Kanäle finit beispielsweise
mittlerer Verstärkungsfähigkeit grundsätzlich, auch im sog. Ruhezustand, gegeneinander.
Ihre Ausgangsamplitude würde immer Null bleiben, wenn nicht nach überschreiten einer
Mindestamplitude die Verstärkung in einem oder beiden Kanälen geändert werden würde,
so daß dann die Summe aus beiden Ausgangsamplituden nicht mehr Null ist. Fig.3 veranschaulicht
dieses schematisch an einem Ausführungsbeispiel. Bei der hier dargestellten Anordnung
ist nach einer
Stufe V ein GegentakttransformatorT eingeschaltet,
der die beiden Kanäle A und B mit gegenphasigen Spannungen speist.
Die beiden Kanäle mögen aus je zwei Stufen bestehen. Jedem der beiden Kanäle ist
eine Regelanordnung R zugeordnet. Der Ausgangswiderstand ist beiden Kanälen gemeinsam.
Über die Stufe E werden die Ausgangsamplituden demVerbraucher, beispielsvvei seeinem
Lautsprecher, zugeführt.
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Fig. q. zeigt eine etwas abgewandelte Anordnung gemäß vorliegender
Erfindung, und zwar werden hier die beiden Kanäle mit gleichphasigen Spannungen
gespeist. Dafür wird der Ausgang beider Kanäle mit Hilfe eines Gegentakttransformators
so zusammengefaßt, daß sich Wechselspannungen gleicher Amplitude und Phase aufheben
und die Stufe E nicht erregen.
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Fng. 5 stellt die Kennlinie der geregelten Röhren der Kanäle
A und B dar. Im Ruhezustand arbeiten diese Röhren an Punkten mittlerer
Steilheit. Tritt eine Regelspannung auf, so kann man z. B. in einem Kanal den Arbeitspunkt
nach oben oder unten verschieben. Das Resultat ist eine Ungleichheit der Amplituden,
und die Stufe E wird gesteuert. Vorteilhaft ist es, wenn man einen Kanal zuregelt
und den andern aufregelt. Man kann dann mit verhältnismäßig kleinen Steueramplituden
schon verhältnismäßig große Wirkungen erzielen.
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Erstrebt man eine besonders schnelle und wirksame Auf regelung der
Anordnung, so wird man die Regelspannungen kreuzweise auf die beiden Kanäle wirken
lasserf, derart, daß von der Seite, die aufgeregelt wird und die demzufolge auch
die größere Regelspannung liefert, die Gegenseite zugeregelt wird. Dieses hat auch
noch einen anderen Vorteil. Wählt man den Ruhepunkt der Regelröhre etwa in der Mitte
der Regelcharakteristik, so hat man bezüglich der Vorspannungen nach (der negativen
Seite hin einen großen Bereich und nach der .positiven Seite hin einen verhältnismäßig
nur kleinen Bereich zur Verfügung. Die Regelung in das Positive erfolgt aber bei
der kreuzweisen Regelung mit Hilfe der immer kleiner werdenden Wechselspannung,
so daß die Gefahr eines Eintritts in das Gebiet des Gitterstromes vermieden wird.
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Aus den bisherigen Darlegungen geht hervor, daß man bei der neuen
Anordnung schon mit._verhältnis-_ mäßig kleinen Regelspannungen große Wirkungen
erzielen kann, da man nicht gezwungen ist, zur Freigabe des Verstärkers den Arbeitspunkt
erst längs der ganzen Kennlinie zu verschieben. Geht man von einer vorgegebenen
Regelspannung aus, so kann man sagen, daß die Regelung wesentlich schneller vor
sich geht. Wenn man beide Kanäle regelt, so kann man die Zeitkonstanten der Filterglieder
der Regelkreise. sehr knapp bemessen, da sich etwaige Verzerrungen durch knapp gefilterte
Regelspannungen ganz oder zum Teil in der Anordnung aufheben.
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Sowohl die Schnellregelung als auch die geringen Zeitkonstanten des
Regelspannungs- (Erzeuger-) Kreises machen die Verzögerungskette entbehrlich.
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Aber auch für Meßanordnunagen hat die neue Schaltung Vorteile. Hier
konnte man Schaltungen der bekannten Art nach Fig. i überhaupt nicht verwenden,
weil die dort benutzten Verzögerungsketten die Form der Impulse verzerrt hätten.
Gerade aber bei empfindlichen Meßanordnungen ist es oft erwünscht, den Anfangsstörpegel
gemäß einer Regelkurve ähnlich derjenigen nach Fig. 6 a zu unterdrücken. Die Arbeitskennlinien
schwenken hier etwa fächerartig, so wie es gestrichelt angedeutet ist. .
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Für Meßzwecke ist noch auf einen anderen Vorteil hinzuweisen. Bei
den bekannten Anordnungen nach Fig. i sind alle Röhren in Serie geschaltet. Das
Röhrenrauschen der vielen Stufen addiert sich daher. Ebenso addieren sich die Auswirkungen
von Spannungsschwankungen der Betri-ebsspannungsquellen. Bei den neuen Anordnungen
hingegen, beispielsweise denjenigen nach Fig.3 und q., heben sich die Störungen
zum größten Teil infolge der Gegenschaltung auf. Weiterhin wirken sich Spannungsschwankungen
der Speisequellen in, beiden Kanälen gleichmäßig aus und heben sich bezüglich der
Ausgangsamplitude ebenfalls auf.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in Fig.
7 dargestellt. Rein schaltungsmäßig ist der Unterschied dieser Anordnung gegenüber
den beiden Anordnungen nach Fig. 3 und q. vor allem darin zu sehen, daß die beiden
Kanäle A und B je ein eigenes Mikrofon M besitzen. Diese beiden Mikrofone sind;
in einem gewissen Abstand nebeneinander angeordnet. Serfkrecht zur Verbindungslinie
möge sich die Schallquelle Sch befinden, beispielsweise ein Orchester oder auch
eine Störgeräuschquelle, deren Einwirkung ganz oder teilweise, gegebenenfalls auch
nur zeitweise herabgedrückt werden soll. Seitlich von den beiden Mikrofonen mögen
sich eine oder mehrere andere Schallquellen D, beispielsweise ein S änger, befinden,
dessen Darbietungen bei der gemeinsamen Wiedergabe besonders hervorgehoben werden
sollen. Wählt man den Abstand zwischen den beiden Mikrofonen gleich wobei darunter
die Wellenlänge einer mittleren Frequenz f. in Luft verstanden werden soll, so ergibt
sich bei der Gegenschaltung der Ausgänge der Kanäle A und B ein Amplitudendiagramm
gemäß Fig. B. Die von der Schallquelle Sch erzeugten -Amplituden- heben sich voraussetzungsmäßig
ganz oder weitgehend auf, während die Darbietungen der Solisten D sich addieren.
Infolge der Laufzeitunterschiede der Schallwellen zu den beiden Mikrofonen ergibt
sich für die wählbare mittlere Frequenz f m ein elektrischer Phasenunterschied
von 18o°, so daß die Amplitudenbeiträge der Solisten D sich nicht aufheben, sondern
verdoppeln, da sich die Amplituden addieren.
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In einer Anordnung gemäß Fig.8 nimmt man zweckmäßigerweise die Regelspannung
nicht von einem Kanal, sondern von der Endstufe E ab. Überschreiten dabei die Amplituden
von seiten des Solisten D einen Mindestwert, so wird einer oder werden beide Kanäle
in der angegebenen Weise geregelt, und damit wird der Ausgangsspannung auch ein
größerer Anteil der vom OrchesterSch
ausgehenden Amplituden zugemischt.
Der Solist steuert also das Orchester auf einen größeren Anteil, solange er selbst
mit größerer Lautstärke arbeitet.
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Das Diagramm gemäß Fig. 8 ist zweiseitig. Man ' kann also bei einem
Duett je einen Solisten auf jede Seite stellen, oder man kann auf die andere Seite
Instrumente stellen, die infolge ihres Frequenzbereiches den Solisten nicht verdecken,
also tiefer oder höher liegen. Dies wären Instrumente wie Harfe, Cello, Pikkoloflöte
usw., die den Solisten angenehm stützen.
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ähnliche Anordnungen sind natürlich auch bei einer Reportage in der
Nähe von lärmenden Maschinen geeignet, wenn man den störenden Lärmer an die Stelle
der Schallquelle Sch in Fig. 7 bringt. Der Reporter und der Auskunftgeber sind dann
in den Diagrammflächen D aufzustellen.
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Es sei nochmals erwähnt, daß die beiden Kanäle A und B nicht unbedingt
so eingestellt sein müssen, daß bis zum Regeleinsatz die Ausgangs spannung U" völlig
verschwindet, wie es bei der Kennlinie gemäf Fig.6a der Fall ist. Es wird vielmehr
im allgemeinen zweckmäßig sein, die Grundeinstellung der beiden Kanäle so zu wählen,
daß auch ohne Regelung, also bei verhältnismäßig kleinen Eingangsamplituden Ue die
Ausgangsspannung U" schwach mit der Eingangsspannung U, ansteigt, wie es die in
Fig.6b gezeigte Kennlinie erkennen läßt.