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Verstärker für photoelektrische Zellen u. dgl.
Die Erfindung richtet sich auf Verstärker, insbesondere auf mehrstufige Verstärkerkaskaden für Photozellen, die zur Verstärkung von Impulsen verschiedener Frequenzen, wie sie z. B. beim Fernsehen auftreten, bestimmt sind.
Photoelektrische Zellen und deren Leitungsdrähte besitzen eine verhältnismässig hohe verteilte Kapazität. Bei Verbindung solcher photoelektrischer Zellen od. dgl. Einrichtungen mit Verstärkern
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sind. Diese Kapazität setzt sieh aus der Kapazität der photoelektrischen Zelle, des Verstärkergitters und der Verbindungsleitungen zusammen.
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu beheben und einen Verstärker vorzusehen, bei dem die Effekte einer verteilten oder einer sonstigen Kapazität kompensiert werden. Dadurch ist eine lineare Verstärkung und eine verzerrungsfreie Übertragung in einem gegebenen Frequenzbereich gewährleistet.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, die das Schaltungsschema eines Photozellenverstärkers gemäss der Erfindung darstellt, erläutert werden.
In der Figur ist 5 eine photoelektrische Zelle, die einen Verstärker steuert. Sie besitzt eine verhältnismässig hohe verteilte Kapazität, die bei 6 angedeutet ist. Diese Kapazität setzt sich aus der Kapazität der photoelektrischen Zelle und ihrer Zuleitungen 7, 8 und 12 zusammen. Die Photozelle wird von einer geeigneten, in bekannter Weise in Serie geschalteten Batterie gespeist.
Der angeschlossene Verstärker kann beliebig ausgebildet sein. In dem vorliegenden Beispiel wird ein normaler widerstandsgekoppelter Verstärker verwendet, der aus den Entladungsröhren 10 und 11 besteht. Zwecks Erhöhung der Verzerrungsfreiheit ist im Eingangskreis der ersten Stufe ein Gitter-
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u. zw. dienen hiefür die Batterien 20,21 und 22.
Die beiden Verstärkerstufen sind durch eine geeignete Kapazität 23 gekoppelt. Eine ähnliche Kapazität 24 koppelt die zweite Stufe über Leitungen 25 und 26 an eine nachfolgende Stufe bzw. einen Lautsprecher. Die Leitung 26 geht in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den ganzen Verstärker hindurch.
Die Leitungen 7 und 8 der photoelektrischen Zelle und die verteilte Kapazität 6 sind bei 27 bzw.
28 an den Eingangskreis des Verstärkers angeschlossen. Bei dieser Schaltung liegt die verteilte Kapazität 6 im Verstärkerkreis. Die Folge davon ist eine Verminderung der Steuerspannungen. Im vorliegenden Beispiel sinkt die Spannung zwischen Kathode und Gitter. Dieser Spannungsverlust wächst mit steigender Frequenz, anders ausgedrückt : Die verteilte Kapazität 6 wird mit einem der photoelektrischen Zelle-oder einem sonstigen Steuerorgan-entnommenen Strom aufgeladen. Infolgedessen sinkt bei den höheren Frequenzen die Gitterspannung der ersten Röhre bzw. die Spannung im Eingangskreis des Verstärkers. Dieser Spannungsverlust ist höchst unerwünscht ; denn die Steuerspannungen sind schon gewöhnlich sehr gering und es ist äusserst wichtig, an dieser Stelle Verluste zu vermeiden.
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Gemäss der Erfindung werden derartige Spannungsverluste und entsprechende Verzerrungen durch einen Kompensationsstrom verhindert. Dieser Strom wird zweckmässig einer folgenden Verstärkerstufe entnommen und dem Kreis zugeführt, indem sich die absorbierende Kapazität befindet.
Man nimmt für diesen Zweck eine solche Stufe, dass der dem Kreis zugeführte Hilfsstrom die richtige Phase besitzt. Man kann gemäss der Erfindung diesen Hilfsstrom einem ganz beliebig gearteten Verstärkerkreis zuführen, wenn in diesem Stromkreis eine Kapazität vorhanden ist, die normalerweise bei bestimmten Frequenzen Spannungsverluste zur Folge hat. Der Kompensationsstrom lässt sich auch dem Aussenkreis einer ganz beliebigen, geeigneten Verstärkerstufe entnehmen. Im vorliegenden Falle ist es der Ausgangskreis der zweiten Verstärkerstufe. Der Strom dieses Kreises steht mit dem Eingangsstrom der ersten Verstärkerstufe in der richtigen Phasenbeziehung.
Der Kompensationsstrom wird dem Eingangskreis an der Seite der höheren Spannung und über eine Kopplungskapazität 20 sowie eine Leitung 30 zugeführt. Die Kapazität 29 ist vorzugsweise-wie gezeichnet-variabel, kann jedoch auch fest sein. In dem Ausgangskreise des zweiten Verstärkers ist zweckmässig ein Widerstand 19 eingeschaltet. Dieser Widerstand kann als Potentiometer ausgebildet sein. Die Speiseleitung 30 des Kompensationsstromes wird dann zweckmässig an den Schiebekontakt 31 angeschlossen und von diesem der kompensierende Strom abgenommen und dem Eingangskreis des ersten Verstärkers zugeführt.
Bei dieser Schaltung kann die Kompensation in der Weise erfolgen, dass zunächst die Kopplungkapazität 29 auf einem solchen Wert gehalten wird, dass sie einen zur Kompensation ausreichenden Strom durchlässt. Durch Verschieben des Kontaktes 31 wird alsdann der richtige Wert der Spannung eingestellt, die erforderlich ist, damit der Eingangskreis und die verteilte Kapazität 6 einen Kompensationsstrom der gewünschten Grösse erhält. Gegebenenfalls kann man auch die Spannung bei 19 konstant halten und
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typen kann man auch andere geeignete Einrichtungen vorsehen, um den Kompensationsstrom von dem Ausgangskreis einer Verstärkerstufe abzuleiten.
Es wird also erfindungsgemäss von dem Potentiometer 19 des Ausgangskreises der zweiten Verstärkerstufe eine der EMK des Photozellenkreises gleichsinnige Spannung abgenommen. Dadurch erhält
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Ladespannung. Ein Ladestrom und damit ein Spannungsabfall in der Photozelle oder dem Eingangskreis tritt dann nicht mehr auf. Dadurch sind die von der verteilten Photozellenkapazität herrührenden Spannungsverluste vermieden. Der Verstärker wird also empfindlicher, was insbesondere bei Fernsehapparaturen mit Tageslichtabtastung von Wichtigkeit ist. Für derartige Anordnungen erweist sich die erfindungsgemässe Kompensation als besonders geeignet.
Kompensiert man die Wirkung der Kapazität im Eingangskreis eines Verstärkers mittels eines Ausgleichsstromes, dann werden die Steuerspannungen dieses Kreises um ein Vielfaches grösser sein als ohne Kompensation. Ohne Kompensationsstrom müsste der Gitterwiderstand gering sein, wenn man lineare Verstärkung erhalten will ; denn bei den hohen Frequenzen werden durch die Kapazität des Ein- gangskreises dessen Spannungen verhältnismässig stärker verringert und die von der Photozelle gelieferten Impulse verzerrt.
Bei dem Verstärker, wie er im vorstehenden beschrieben ist, hat der Widerstand 13 normalerweise, d. h. ohne Anwendung einer Kompensation, eine Grösse von etwa ein Viertel Megohm. Bei einem solchen Widerstandswerte werden die von der photoelektrischen Zelle gelieferten Frequenzen im wesentlichen noch linear verstärkt. Bei Anwendung einer Kompensation gemäss der Erfindung kann dagegen der Widerstand 1. 3 einen Wert von mehreren Megohm erhalten.
Da dieser Wert nicht mehr durch den kapazitiven Nebenschluss 6 beeinträchtigt wird, sind die nutzbaren Eingangsspannungen wesentlich grosser, ohne dass dabei die Liniarität der Verstärkung für die in Frage kommenden Frequenzen verloren geht,
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Photozellenverstärker zur Verstärkung wechselnder Frequenzen, insbesondere für die Zwecke des Fernsehen, dadurch gekennzeichnet, dass die verteilte Photozellenkapazität durch einen dem Eingangskreis der ersten Verstärkerstufe zugeführten Teil der verstärkten Spannung kompensiert ist.