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Schaltungsweise für a, us Wechselstromnetzen direkt geheizte Glihkathoden von Elektronenröhren.
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röhren die beiden Enden der Kathode über ein Potentiometer an die Wechselstromquelle anzuschliessen und die Mitte dieses Potentiometers zwecks Anschluss der Gitterspannung und Schliessung des Anodenkreises anzuzapfen. An sich kann man irgend einen Punkt eines solchen Potentiometers oder der Sekundärwicklung eines Transformators beispielsweise durch Erdung mit einem festen Potential versehen.
Der Anschluss in der Mitte des Potentiometers hat indessen den grossen Vorzug, dass ein Weehselpotential wohl eine verschiedene Verteilung der Emission längs der Kathode im Vakuumgefäss hervorrufen kann, dass aber der gesamte, beispielsweise bei negativer Gittervorspannung zur Anode gehende Emissionsstrom durch die Schwankung des Potentials keine Veränderung erfährt. Wenn nämlich infolge der Verkleinerung der Anodenspannung in einem bestimmten Moment zwischen dem einen Ende der Kathode und der Anode eine Verkleinerung des Anodenstromes entsteht, so erhält man im allgemeinen am andern Ende eine entsprechende Vergrösserung der Anodenspannung und somit eine entsprechende Vergrösserung des Anodenstromes.
Die zur Erfüllung dieser Forderung notwendige Bedeutung, dass nämlich die Anodenstromänderungen den Steuerspannungsänderungen proportional sind, ist beim Betrieb der Elektronenröhre als Verstärker ohnedies zu erfüllen, da ja hier im geraden Teil der Kennlinie gearbeitet wird.
Bei Mehrsystemröhren oder Mehrfachröhren kann diese Regel ohne weiteres Anwendung finden, wenn die verschiedenen Kathoden parallel geschaltet sind. Man legt für den Anschluss des Gitters und für die Schliessung des Anodenkreises die elektrische Mitte durch mittlere Anzapfung des Potentiometers fest. In sehr vielen Fällen ist es aber nicht ratsam, die Kathoden verschiedener Systeme einander parallel zu schalten, insbesondere ist es dann nicht empfehlenswert, wenn die Kathoden vollständig andersartig sind und die einen beispielsweise zu einem Endverstärkersystem, die andern zum Spannungsverstärker- system gehören.
In diesem Falle wären nämlich besonder Widerstände zur Stromverteilung notwendig, da die Widerstände der parallel zu schaltenden Kathoden mit Rücksicht auf Konstruktionsdaten nicht beliebig verändert werden können.
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beispielsweise über einen Transformator angeschlossen werden, so kann man die elektrische'Mitte für jede einzelne Kathode nicht mehr durch einen einzigen Abgriff an der Transformatorwicklung bzw. an dem parallel geschalteten Potentiometer festlegen. Aus diesem Grunde war es auch bisher unmöglich, bei derartigen Röhren mit durch Wechselstrom geheizten Kathoden Heiztöne und Anodentöne zu vermeiden.
Der Gegenstand der Erfindung bezweckt nun die Beseitigung dieser Übelstände. Erfindungsgemäss werden an Punkten des Potentials, das der Mitte der einzelnen Kathoden entspricht, auf einem besonderen Potentiometer ebenso viele Abzweigungen für die Gitter-bzw. Anodenkreise vorgenommen. Die Ausführung im einzelnen wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In Fig. 1 ist das Schema für eine Elektronenröhre mit zwei Elektrodensystemen und dem eingebauten Kopplungselement gezeichnet. Im einzelnen sind 1, 2 die beiden Kathoden, 3, 4 die beiden Gitter, 5, 6 die beiden Anoden, 7 der Anoden-
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die beiden in Serie geschalteten Kathoden 1 und 2 einem Transformator 10 entnommen, dem das Potentiometer 11 parallel geschaltet ist.
Dieses besitzt zwei Anzapfungen, deren Potential der elektrischen Mitte der beiden Kathoden 1 und 2 entspricht.
Diese Anordnung bedingt zwei besondere Stromquellen 12 und 13 und, wenn sie überhaupt vorgesehen sind, auch zwei besondere Gitterspannungsbatterien 14 und 1/5. Die Schaltung wird vervollständigt durch ein Telephon oder einen Lautsprecher 16.
Mit dieser getrennten Anordnung der Gitter und Anodenbatterien wird es ermöglicht, durch zwei Anzapfungen an einem einzigen Potentiometer 11 die elektrischen Mitten der Kathoden 1 und 2 festzulegen.
Die Erfindung ist keineswegs auf diese Anordnung beschränkt. In vielen Fällen erweist es sich als schwierig, getrennte Spannungsquellen zu versehaffen. Erfindungsgemäss besteht auch die Möglichkeit, bei zwei und noch mehr Kathoden die elektrischen Mitten derart festzulegen, dass für sämtliche Systeme eine einzige Anodenbatterie und eine einzige Gitterspannungsbatterie notwendig ist. Dazu werden erfindungsgemäss die Kathoden für die einzelnen Systeme derart in Serie geschaltet, dass, ausgehend von den beiden an die äussere Stromquelle angeschlossenen Enden der Heizleitung, je eine zu einem Elektrodensystem gehörige Kathodenhälfte in möglichst gleichem Abstand voneinander folgt. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise schematisch in Fig. 2 gezeigt.
Dort ist 11 das Potentiometer, das entsprechend der Anordnung von Fig. 1 aus einem Ohmschen Widerstand besteht. An Stelle eines solchen in der Mitte angezapften Ohmschen Widerstandes können auch zwei gleich grosse Widerstände Verwendung finden. Ferner steht nicht im Wege, statt Ohmscher Widerstände für das Potentiometer Kondensatoren, beispielsweise einen Differentialkondensator oder zwei einzelne gleich grosse Kondensatoren, zu benutzen.
An die Enden des Potentiometers sind nun die beiden Hälften der Kathode 2 angeschlossen, die ihrerseits miteinander durch die Kathode 1 verbunden sind.
Wenn nun das Potentiometer 11 genau in der Mitte angezapft ist und an dieser Anzapfstelle der
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genau festgestellt und ein Heizton bzw. Anodenton in diesem System beseitigt, sondern es werden auch die elektrischen Mitten der Kathodenhälften 2, 2 festgelegt und in derselben Weise die störenden Nebentöne beseitigt. Zu diesem Zweck ist notwendig und hinreichend, dass die beiden Kathodenhälften 2, 2 denselben Elektrodensystemen zugeordnet sind. Dies ist aus Fig. 3 ersichtlich. Dort ist, entsprechend der Bezeichnung von Fig. 1 und 2, 1 die Kathode eines Elektrodensystems, beispielsweise des Spannungsverstärkersystems bei einer Mehrfachröhre, 2, 2 sind die beiden Hälften der Kathode der Endverstärkerstufen.
Das zur Kathode 1 gehörige Elektrodensystem besteht aus dem Gitter z und der Anode' ?, während zu den beiden Kathodenhälften 2, 2 das Elektrodensystem mit dem Gitter 4 und der Anode 6 gehört.
Wenn die beiden Zweige der Heizleitung dieselben Widerstände besitzen, so besitzt die Mitte der Kathode 1 dasselbe Potential wie die Mitte des Potentiometers 11. Eine an das Potentiometer 11 angelegte Wechselspannung erzeugt also in einem bestimmten Moment an dem einen Ende der Kathode 1 ein Potential, das beispielsweise um ebensoviel höher ist als das Potential am andern Ende tiefer als das der Mitte. Sehreitet man nun von beiden Enden des Potentiometers 11 auf beiden Zweigen gleich schnell zur Mitte vor, so erhält man immer einander zugeordnete Paare von Punkten entgegengesetzt gleichen Potentials. Solche Punkte sind beispielsweise die beiden unteren Enden der Kathodenhälften 2,2.
Entsprechend den oben gegebenen Erläuterungen erhält man also bei den beiden Kathodenhälften 2, 2 dieselben Verhältnisse wie bei der Kathode 1, wie überhaupt bei jeder in der Mitte geschalteten Kathode.
In jedem Moment erhält man nämlich trotz Wechselpotential an dem Potentiometer 11 keine Fluktuation des Emissionsstromes, sondern nur gemäss der Potentialverteilung eine andere Verteilung der Elektronenwolke längs der Kathode. Wenn beispielsweise in einem bestimmten Moment an dem unteren Ende der linken Kathodenhälfte das Potential um einen bestimmten Betrag höher und die Steuerspannung im selben Masse niedriger ist, so ist in demselben Moment um den gleichen Betrag das Potential am unteren Ende der rechten Kathodenhälfte 2 niedriger und die Steuerspannung höher, so dass die Gesamtheit der gesteuerten Elektronen gleichbleibt.
Da die Festlegung der elektrischen Mitte für die mittlere Kathode, also die Kathode 1, nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 und Fig. 3 am genauesten möglich ist, so wird erfindungsgemäss die Anordnung so getroffen, dass die empfindlichste Kathode in die Mitte gelegt wird. Bei einem aus mehreren Stufen bestehenden Verstärker, einer sogenannten Kaskade, ist die empfindlichste Verstärkerstufe stets die erste der Kaskade, so dass also die Kathode dieses Elektrodensystems in die Mitte des Heizkreises gelegt wird und nach Massgabe der Reihenfolge der Stufen in derselben Reihenfolge von der Mitte aus in jedem Zweige die Kathodenhälften aufeinander folgen.
Mit dieser Anordnung wird auch noch ein anderer grosser Vorteil erzielt. Sie trägt nämlich dem verschiedenartigen Heizleistungsverbrauch bei Mehrfaehröhren mit verschiedenartigen Elektrodensystemen weitgehend Rechnung. Besteht nämlich eine solche aus Spannungsverstärkerstufen und einer Endverstärkerstufe, so erweist sieh für letztere im allgemeinen eine grössere Anzahl von parallel geschalteten Fäden als notwendig. Mit der erfindungsgemässen Schaltung erhält man eine Unterteilung in zwei Fäden ganz von selbst. Für die beiden Kathodenhälften 2,2 nach Fig. 2 und 3 wird man im allgemeinen lange
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dünne Fäden wählen, so dass man zwischen den Enden dieser Kathoden einen grossen Spannungsabfall bekommt und bei gegebenem Strom somit eine grosse Leistung.
Die Kathode 1 für das Spannungsverstärkersystem kann aus einem einzigen, u. zw. vorzugsweise dicken und kurzen Faden bestehen, damit aus demselben Grunde für dieses System die Heizleistung klein wird.
Im übrigen kann der Faden 1 auch beispielsweise V-förmig ausgebildet und an den mittleren Punkten an einer Feder aufgehängt werden. Ferner steht nicht im Wege, die beiden Kathodenhälften ihrerseits wieder in mehrere parallel geschaltete Fäden, beispielsweise zwei, drei, vier oder noch mehr, zu unterteilen.
Ausserdem ist die Erfindung keineswegs auf die Serienschaltung von zwei Kathoden beschränkt.
Es können ebensogut drei und noch mehr Kathoden in der erfindungsgemässen Weise hintereinander geschaltet werden. So wird als weiteres Ausführungsbeispiel in Fig. 4 die Anordnung bei drei Elektrodensystemen gezeigt. Die Kathode a des Elektrodensystems I ist in der Mitte des Heizkreises angeordnet.
Von der Mitte aus folgen die beiden Hälften b und c des Elektrodensystems II und hierauf die beiden Kathodenhälften d und e des Elektrodensystems III. Diese sind direkt an den beiden Enden f und g
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Die räumliche Anordnung der verschiedenen Elektrodensysteme kann auf die verschiedenartigste Weise erfolgen. Nach an sich bekannten Gesichtspunkten der Entwicklung von Mehrfachröhren wird die Anordnung so getroffen, dass nach Möglichkeit schädliche Leitungskapazitäten vermieden werden und die Systeme sich gegenseitig möglichst wenig beeinflussen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsweise für aus Wechselstromnetzen direkt geheizte Glühkathode, insbesondere bei Mehrsystemröhren oder Mehrfaehröhren, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem besonderen Potentiometer Abzweigungen für die Gitter-und Anodenanschlüsse vorhanden sind, u. zw. an solchen Stellen des Potentiometers, deren Potential dem mittleren Kathodenpotential für die einzelnen Kathoden entspricht.