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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bei Radioapparaten, Verstärkern od. dgl., die mit Anodenstrom und unter Umständen auch mit Gitterspannung von einer pulsierenden Gleichstromquelle, z. B. einem Gleichrichter, aus gespeist werden. Damit in solchen Fällen die Spannungsschwankungen nicht störend auf die normale Arbeitsweise des Apparates einwirken sollen, müssen im allgemeinen besondere Vorkehrungen getroffen werden, u. zw. entweder in der Form eines zwischen der Stromquelle und dem Apparat eingeschalteten Siebkreises oder auch in der Weise, dass die an verschiedene Teile des Apparates gelangenden Spannungsschwankungen in solcher Weise im Verhältnis zueinander reguliert werden, dass eine Kompensierung der Schwankungen im Ausgangskreis der Endrohre bewirkt wird. Die im folgenden beschriebene Einrichtung gehört zu den Anordnungen der letztgenannten Art.
Die Erfindung findet in erster Linie für den Fall Anwendung, wo der Strombedarf mittels Gleichrichters einem Wechselstromnetz entnommen wird. Dabei ist es einerseits erwünscht, den Stromverbrauch nicht durch einen Spannungsteiler, an dem die einander kompensierenden Spannungen abgegriffen werden, zu vermehren, und anderseits ist es erforderlich, im Anodenkreis der Röhre einen Brückenkondensator vorzusehen, der die verhältnismässig hohe Impedanz der Gleichrichtervorrichtung überbrückt. Diese beiden Anforderungen werden durch vorliegende Erfindung erfüllt.
Die Erfindung gründet sich auf die bekannte Erscheinung, dass die Schwankungen des Anodenstromes in einer Röhre dadurch beseitigt werden können, dass dem Gitter eine Wechselspannung aufgedrückt wird, die im Verhältnis zur Anodenwechselspannung entgegengesetzte Phase hat und der Grösse
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der Anordnung zum Erzeugen einer solchen Gitterwechselspannung unter denjenigen Bedingungen, die nach dem Obigen bei der Stromentnahme mittels Gleichrichters vorhanden sind. Diese Anordnung besteht aus einer Kombination von Widerständen und Kondensatoren. In gewissen Fällen können zu diesem Zweck diejenigen Kondensatoren und Widerstände verwendet werden, die sowieso bei der betreffenden Apparatschaltung erforderlich sind, wobei also die Erfindung in der Bemessung dieser Teile besteht.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Anordnung für die Ausführung der Kompensierung. Fig. 2 und 3 zeigen zwei Abänderungen, bei welchen ausser der Anodenspannung auch die Gitterspannung der Röhre der pulsierenden Gleichstromquelle entnommen wird. Fig. 4 und 5 zeigen zwei verschiedene Methoden zur Anordnung des Eingangskreises der Röhre. Fig. 6 und 7 zeigen Schaltungsschemata für einen 1-Röhren- Verstärker bzw. einen l-Röhren-Radioempfänger und Fig. 8 schliesslich zeigt ein vollständiges Schaltungs- schema für einen widerstandsgekoppelten 3-Röhren-Empfänger.
Die Klemmen + und - in Fig. 1 stellen die Entnahmeklemmen der pulsierenden Gleichstromquelle dar. Von diesen Klemmen aus wird die Elektronenröhre mit Anodenstrom gespeist. Die Elektroden der Röhre sind mit F, G und P gezeichnet. In den Anodenkreis ist ein Lautsprecher S oder eine andere damit vergleichbare Anordnung eingeschaltet. Der Kondensator 0 bildet für den Anodenwechselstrom eine Überbrückung niedriger Impedanz über den Gleichrichter. Es ist für die Erfindung gleichgültig, in welcher Weise die Kathode F geheizt wird. Zwischen der Kathode F und dem negativen Pol der Stromquelle ist ein Widerstand eingeschaltet, u. zw. parallel zu einem Kreis, der aus einem Kondensator K, einem Widerstand R und einer Gitterbatterie E besteht.
Im Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator Fund dem Widerstand R ist das Gitter G angeschlossen. Bezüglich der Grössenverhältnisse der beiden genannten Schaltelemente wird vorausgesetzt, dass der Widerstand R höherer Grössenordnung ist im Verhältnis zum Widerstand r und auch im Verhältnis zur Impedanz des Kondensators K bei der Frequenz der Pulsationen. Man kann nun zeigen, dass es möglich ist, die Grössen 0, 1', Kund R in solcher Weise zu bemessen, dass der Lautsprecher S nicht von den Schwankungen der Stromquelle beeinflusst wird.
Bei der Berechnung der hiezu erforderlichen Werte der genannten Grössen soll der Einfachheit wegen nur die Grundperiode der Schwankungen, deren Winkelfrequenz mit 00 bezeichnet wird, in Betracht gezogen werden.
Wenn wir davon ausgehen, dass der kompensierte Zustand verwirklicht ist, so wird die ganze von der Stromquelle abgegebene Wechselstromkomponente I durch den Kondensator 0 und durch den Widerstand r fliessen. Der Spannungsabfall im Kondensator, d. h. die Anodenwechselspannung der Röhre, wird dann :
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tauschtem Vorzeichen ist eben die Gitterwechselspannung der Röhre, die also den Wert
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annimmt.
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ihre Wikungen im Anodenkreis aufheben sollen, ist, wie schon erwähnt,
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woraus folgt,
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oder
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offenbar die Gitterbatterie K überflüssig. Auch wenn es nicht möglich ist, den Widerstand r in dieser Weise zu bemessen, kann man, wie Fig. 2 und 3 zeigen, den Anodengleichstrom ausnutzen, um die gewünschte Gitterspannung zu erhalten.
Die Figuren stellen die beiden Fälle dar, dass der Widerstand r entweder zu klein oder zu gross ist. Der Kondensator C'muss natürlich so gross gewählt werden, dass dessen Impedanz von kleiner Grössenordnung ist im Verhältnis zu den beiden Widerständen R und R'.
Bisher ist nichts darüber gesagt worden, ob die Röhre als Verstärker oder als Gleichrichter wirkt, und es ist angenommen worden, dass es freisteht die Schaltung auf der Gitterseite nach Belieben aus-
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von welchem die zu verstärkenden bzw. gleichzurichtenden Wechselströme einkommen. Eine einfache Untersuchung zeigt, dass dies am zweckmässigsten entweder nach der in Fig. 4 oder der in Fig. 5 angegebenen Weise erfolgt. Der Einfachheit wegen ist hier angenommen worden, dass besondere Anordnungen nach Fig. 2 und 3 zur Herstellung der Gitterspannung nicht erforderlich sind. Wenn die innere Impedanz des Eingangskreises gross ist, so sollte womöglich die Anordnung nach Fig. 4 zur Anwendung kommen, sonst sind beide Schaltungen verwendbar.
Bei der Wahl zwischen den beiden Schaltungsmethoden kommt eine ganze Reihe von Umständen in Betracht, worauf hier nicht näher eingegangen werden soll.
Fig. 6 und 7 erläutern die praktische Verwendung der beiden Schaltungsmethoden in einigen ein-
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Wechselstrom wird an den beiden Eingangsklemmen In eines Transformators T zugeführt, dessen Sekun- därwicklung in bekannter Weise eine ziemlich hohe Impedanz besitzt. In Fig. 7 dagegen wirkt die Röhre als Gleichrichter für die hochfrequenten Schwingungen, die vom Antennenkreis ALE aus in dem Resonanz-
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in diesem Zusammenhang kein besonderes Interesse. Die Glühstromquelle besteht in beiden Schaltungen aus einer Batterie B, aber natürlich kann ebensogut Wechselstrom in bekannter Weise für die Heizung verwendet werden.
Wegen der Toleranzen, die immer in der Grösse von Kondensatoren und Widerständen sowie auch in der Grösse des Verstärkungsfaktors der Röhren zugelassen werden müssen, kann es in manchen Fällen wünschenswert sein, eine Regulierungsmöglichkeit zu besitzen, um unter allen Umständen die Kompen- sierung auf ein Optimum einstellen zu können. Diese Feineinstellung kann natürlich, vom theoretischen
Standpunkt aus, an eine beliebige der Grössen R, K, R und T verlegt werden. Die letztgenannte Grösse dürfte jedoch in der Praxis am wenigsten hiezu passen.
Bei Mehrröhrenapparaten sind mehrere Möglichkeiten für die Ausführung der Erfindung denkbar.
Man kann entweder nur eine einzige Röhre kompensieren, u. zw. z. B. bei widerstandsgekoppelten
Apparaten die Endröhre, deren Anodenstromstärke verhältnismässig gross ist, so dass es teurer wird, diesen
Strom zu filtrieren als den schwachen Strom der Widerstandskopplungsröhren, oder auch kann man die
Kompensierungsschaltung bei mehreren Röhren zugleich benutzen. Ferner ist es denkbar, die Kompen-
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sierung so auszuführen, dass auch von den andern Röhren einkommende Pulsationen aufgehoben werden, so dass also der Apparat im Ganzen kompensiert wird. Manchmal ist es zweckmässig, der Kompensierung eine leichte Filtrierung vorangehen zu lassen.
Fig. 8 zeigt ein vollständiges Schaltungsschema für einen widerstandsgekoppelten Dreiröhrenempfänger. Da dasselbe im grossen undganzenmitgewöhnlichen Standardsehaltungenübereinstimmt, dürfte eine mehr eingehende Beschreibung nicht erforderlich sein. Die Widerstandkondensatorfiltrierung ist hier zur Anwendung gekommen, u. zw. teils für den gesamten gleichgerichteten Strom (mittels 94 und CJ, teils für den Anodenstrom der beiden ersten Röhren (mittels fg und 05), teils schliesslich für die Gitterspannung der zweiten Röhre (mittels und C. Der Eopplungskondensator Cg und die Gitterableitung jBa für die Endröhre Vs dienten ebenso wie die im vorhergehenden mit K bzw.
R bezeichneten Schaltelemente zur Herstellung der Kompensierung. In Reihe mit dem Kondensator Cg zwischen dem Gitter der Röhre und der Kathode liegt ein Widerstand, der aus dem inneren und dem damit parallel geschalteten äusseren Anodenwiderstand der vorhergehenden Röhre besteht. Dieser reduzierte Widerstand sollte klein gehalten werden im Verhältnis zur Impedanz des Kondensators Cg, was wiederum durch passende Wahl des Röhrentyps und durch Anwendung eines verhältnismässig niedrigen äusseren Anodenwiderstandes rs und verhältnismässig hoher Anodenspannung bewirkt werden kann.
Wenn man die grösstmögliche Störungsfreiheit erreichen will, kann man übrigens einen solchen Widerstand in Reihe mit dem Gitterkondensator durch Einführung eines Korrektionswiderstandes in Reihe mit dem Überbrückungskondensator C, des Anodenkreises kompensieren. Es ist leicht, die oben gemachten Berechnungen mit dieser Korrektion zu ergänzen. Verwendet man dieselben Bezeichnungen wie vorher und ausserdem noch die Bezeichnung p = dem Widerstand in Reihe mit dem Gitterkondensator und die Bezeichnung rc = dem Korrektionswiderstand in Reihe mit dem Kondensator des Anodenkreises einführt, so findet man die Beziehung
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Die Erfindung kann man in mannigfacher Weise zur praktischen Ausführung bringen, ohne den in der vorstehenden Beschreibung erläuterten Grundgedanken zu verlassen. Z.
B. kann eine Korrektion auch für diejenige Abweichung von den idealischen Verhältnissen eingeführt werden, die entsteht, wenn die Impedanz des Kondensators K nicht sehr klein ist im Verhältnis zum Widerstand R. Ferner können auch andere Anordnungen als die in Fig. 2 und 3 gezeigten für die Entnahme der Gitterspannung verwendet werden, wenn der Widerstand l'nicht eine hiezu passende Grösse besitzt. Diese sowie auch andere Abänderungen sind natürlich durch den beanspruchten Patentschutz umfasst.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Speisen von Elektronenröhren mit Anodenstrom und unter Umständen auch mit Gittervorspannung von einer pulsierenden Gleichstromquelle aus, wobei ein Kondensator (0) zwischen dem positiven Pol der Stromquelle und der Kathode der Röhre parallel zur Röhre nebst angeschlossenem Lautsprecher oder anderm Indikator eingeschaltet ist und die Kathode der Röhre mit dem negativen Pol der Stromquelle über einen Widerstand (r) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter der Röhre einerseits mit dem negativen Pol der Stromquelle über einen Widerstand (R) hoher Grössenordnung, anderseits mit der Kathode verbunden ist über einen Kreis, der bei der Frequenz der Stromschwankungen sich im wesentlichen wie ein Kondensator (K)
mit kleiner Impedanz im Verhältnis zum letztgenannten Widerstand (R) verhält, und dass die Sehaltelemente (0, r, R, K) derart im Verhältnis zueinander und zum Verstärkungsfaktor (p.) der Röhre bemessen sind, dass die Schwankungen des Anodenstromes der Röhre praktisch genommen ausgeglichen sind.