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Schaltungsanordnung zur regelbaren verzerrungsfreien Verstärkung von
elektrischen Schwingungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur regelbaren
und verzerrungsfreien Verstärkung von elektrischen Schwingungen, insbesondere von
Schwingungen, die zwei oder mehreren verschiedenen Frequenzbändern zugehören; mittels
einer Entladungsröhre, die mit wenigstens zwei Steuergittern und einem oder mehreren
zwischen diesen Gittern liegenden Schirmgittern ausgestattet ist.
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Bei Schaltungen zur Verstärkung von Schwingungen, die zwei oder mehreren
verschiedenen Frequenzbändern zugehören (sog. Reflexschaltungen), bietet die Verstärkungsregelung
Schwierigkeiten, weil zur Verhütung gegenseitiger Beeinflussung der verschiedenen
Frequenzbänder eine lineare Kennlinie, zur Verstärkungsregelung hingegen eine gekrümmte
Kennlinie erforderlich ist.
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Die Erfindung schafft nun eine Schaltung, mit der eine regelbare und
zugleich verzerrungsfreie Verstärkung erzielbar ist und die insbesondere die Verstärkungsregelung
bei Reflexschaltungen ohne gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen Schwingungen
möglich macht. Der Erfindung liegt u. a. die Erkenntnis zugrunde, daß es durch Regelung
auf zwei verschiedenen Steuergittern einer Entladungsröhre möglich ist, ein System
linearer oder nahezu linearer Kennlinien mit verschiedenen Steilheiten zu erhalten.
Zu jedem wert der Regelspannung gehört dann eine nahezu lineare Kennlinie bestimmter
Steilheit; durch Änderung der Regelspannung wird jeweils auf eine Kennlinie mit
einer anderen, entweder größeren oder geringeren Steilheit eingestellt, wodurch
also die Verstärkung der Schaltung gesteigert bzw. herabgesetzt wird.
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Gemäß der Erfindung werden die Schwingungen dem von der Kathode aus
gerechnet zweiten Steuer-
Bitter der Entladungsröhre zugeführt;
die beiden Schirmgitter sind über einen gemeinsamen Widerstand mit einer Quelle
positiver Spannung verbunden, und die Regelspannung wird in einem derartigen Verhältnis
dem ersten und dem zweiten Steuergitter zugeführt, daß der Arbeitspunkt der Röhre
sich bei der Regelung etwa über die Mitte der Kennlinien verschiebt, welche die
Beziehung zwischen dem Anodengleichstrom und der Gleichspannung am zweiten Steuergitter
bei verschiedenen Werten der Gleichspannung am ersten Steuergitter angeben.
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Vorzügliche Ergebnisse werden bei Verwendung einer Hexode oder Heptode
erzielt, deren Schirmgitter kurzgeschlossen sind.
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Bei Reflexschaltungen bei denen die Erfindung besonders wichtig ist,
führt man dem zweiten Steuergitter der Entladungsröhre sowohl Zwischenfrequenzsch
wingungen als auch die daraus nach Verstärkung und Gleichrichtung abgeleiteten Niederfrequenzschwingungen
zu.
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Falls eine sehr große Verstärkung erwünscht ist, können die Schwingungen
zur Vorverstärkung zunächst dem ersten Steuergitter zugeführt werden; die infolgedessen
im Schirmgitterkreis auftretenden vorverstärkten Schwingungen werden dann über eine
Impedanz dem zweiten Steuergitter übertragen.
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Die Regelung der Vorverstärkung erfolgt zweckmäßig durch Gegenkopplung
vom Schirmgitter aus nach dem ersten Steuergitter.
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Bei Reflexschaltungen, bei denen sowohl Zwischenfrequenzschwingungen
als auch die daraus nach Verstärkung und Gleichrichtung abgeleiteten Niederfrequenzschwingungen
gleichzeitig verstärkt -werden, empfiehlt es sich, ausschließlich die Niederfrequenzschwingungen
auf die vorgenannte Art und Weise, gegebenenfalls unter Anwendung von Gegenkopplung,
vorzuverstärken.
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Manchmal ist es erwünscht, zwischen dem ersten Steuergitter und dem
Schirmgitter eine Impedanz anzuordnen, die derart bemessen ist, daß die Verstärkung
von gegebenenfalls auftretenden Schirmgitterwechselspannungen ganz oder nahezu ganz
vermieden wird. Eine derartige Schaltung ist z. B. zur Unterdrückung von am Schirmgitter
vorhandenen Brummspannungen wichtig.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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In Fig. i ist schematisch eine Reflexschaltung dargestellt, bei der
Zivischenfrequenzschwingungen und die daraus nach Verstärkung und Gleichrichtung
abgeleiteten Niederfrequenzschwingung:en gleichzeitig verstärkt werden. Die Zwischenfrequenzschw
ingungen werden den in der Figur mit MF bezeichneten Klemmen, die Niederfrequenzschwingungen
den mit LF bezeichneten Klemmen zugeführt.
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Die Zwischenfrequenzschwingungen werden über ein aus zwei Kreisen
i und 2 bestehendes Zwis.chenfrequenzbandfilter dem zweiten Steuergitter einer Heptode
3 zugeführt, Die verstärkten Schwingungen können einem in den Anodenkreis der Entladungsröhre
aufgenommenen Zwischenfrequenzkreis q. entnommen und, nachdem sie gegebenenfalls
nochmals verstärkt worden sind, gleichgerichtet wenden.
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Die letztgenannten Maßnahmen sind in der Figur nicht veranschaulicht.
Die nach Gleichrichtung erhaltenen Niederfrequenzschwingungen werden dann den Klemmen
LF zugeführt. Zwischen diesen Klemmen ist ein Spannungsteiler 5 angeordnet, von
dem die zu verstärkende Niederfrequenzspannung abgegriffen werden kann; diese Spannung
wind über einen Kondensator 6 und einen Widerstand 7 ebenfalls dem zweiten Steuergitter
zugeführt. Die Verstärkung von gegebenenfalls zwischen den Klemmen LF vorhandenen
Zwischenfrequenzschwingungen wird von einem aus einem Widerstand 7 und einem Kondensator
8 bestehenden Filter verhindert; hierdurch wird Unstabilität der Schaltung vermieden.
Die verstärkten Niederfrequenzschwingungen werden von einem in den Anodenkreis der
Heptode 3 aufgenommenen Widerstand 9 abgegriffen und einem Niederfrequenzverstärker
übertragen.
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Der einen Widerstand io in der Kathodenleitung der Röhre durchfließende
Gleichstrom liefert über eine aus Widerständen. 11, 12, 13 und 14. bestehende Spannungsteilerschaltung
die feste negative Vorspannung für die zwei Steuergitter. Das erste Steuergitter
ist dabei zwischen den Widerständen 13 und 14 und das zweite Steuergitter zwischen
den Widerständen i i und 12 angeschlossen.
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Die Regelspannung kann z. B. dadurch der verstärkten Zwischenfrequenzspannung
entnommen werden, daß diese mittels einer Diode 15 und eines Kondensators 16 gleichgerichtet
wird; Abflachung dieser Spannung erfolgt mittels eines Widerstandes 17 und eines
Kondensators 18. Die vorgenannte Spannungsteilerschaltung wird im vorliegenden Fall
gleichzeitig zur Verteilung der Regelspannung über die beiden Steuergitter verwendet;
die Regelspannung ist dazu an -ednen Punkt zwischen den Widerständen 12 und 13 angeschlossen.
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Gewünschtenfalls kann die Regelung der zwei Steuergitter aber auch
getrennt, z. B. mittels zweier Regeldioden, ausgeführt werden.
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Die beiden Schirmgitter der Heptode sind miteinander verbunden, und
in dem gemeinsamen Schirmgitter-kreis ist ein Widerstand i9 angeordnet. Die Heptode
3 kann z. B. aus dem Heptodenteil einer Triode-Heptode bestehen.
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Die Wirkungsweise der Schaltung wird an Hand von Fig.2 .erläutert.
In dieser Figur ist längs der senkrechten Achse der Wert des Anodengleichstroms
i" in Milliampere und längs der waagerechtenAchse der Wert der negativen Gleichspannung
des zweiten Steuergitters Vg. in Volt aufgetragen. Die dargestellten Kennlinien
zeigen den Zusammenhang zwischen i" und TTg. für verschiedene Werte der Gleichspannung
des ersten Steuergitters Vgi in Volt. Jede dieser Kennlinien erstreckt sich über
einen hinreichend großen Bcreich
linear, so daß bei richtiger Wahl
des Arbeitspunktes eine verzerrungsfreie Verstärkung möglich ist. Weiter zeigen
die verschiedenen Kennlinien eine nach links abnehmende Steilheit, so daß bei einer
Zunahme der Regelspannung, bei der sich sowohl die Gleichspannung des ersten Steuergitters
als auch die des zweiten Steuergitters ändert, die Verstärkung der Schaltung abnimmt.
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Man führt nun vorzugsweise den Steuergittern die Regelspannung in
einem derartigen Verhältnis zu, daß der Arbeitspunkt der Schaltung sich bei Regelung
über die Mitten der Kennlinien verstellt, also z. B. längs der in der Figur gestrichelt
angedeuteten Linie. Dabei ist es natürlich ebenfalls erforderlich, die Steuergitter
mit geeignet gewählten festen Vorspannungen zu beaufschlagen. Wenn man die Regelung
auf die vorgeschilderte Weise ausführt, so kann man die Röhre fortwährend über die
ganze Länge der Kennlinie steuern, ohne daß Verzerrung eintritt.
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Wenn die Anode und die Schirmgitter ihre positive Spannung aus einem
Netzanschlußgerät erhalten, ist es häufig notwendig, daß etwaige Brummspannungen
auf den Schirmgittern nicht weiterverstärkt werden. Das erreicht man, wenn eine
(in der Figur nicht dargestellte) Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Trennungskondensators
zwischen das Schirmgitter und das erste Steuergitter aufgenommen wird.
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In Fig.3 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung
dargestellt. Die Schaltung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. i, indem
die Niederfrequenzschwingungen zur Vorverstärkung dem ersten Steuergitter und die
im Schirmgitterkreis auftretenden verstärkten Schwingungen über einen Kondensator
2o dem zweiten Steuergitter übertragen werden.
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Durchweg ist es aber erforderlich, das Maß der Vorverstärkung innerhalb
bestimmter Grenzen zu halten, um Selbsterregung der Schaltung zu verhüten. Die Beschränkung
der Vorvers.tärkung kann auf verschiedene Weise stattfinden, z. B. mittels einer
Spannungsteilerschaltung oder aber durch Anwendung von Gegenkopplung. Letzteres
ist zu bevorzugen und ist in der Schaltung nach Fiel- 3 veranschaulicht. Eine Spannungsgegenkopplung
aus dem Schirmgitter nach dem ersten Steuergitter wird in diesem Fall mittels einer
aus einem Widerstand 21 und einem Trennungskondensator 22 bestehenden Reihenschaltung
erzielt.