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Gegentaktverstärker.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verstärkerkreise und insbesondere auf Gegentaktverstärker der Klasse A.
Eine der Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Gegentaktverstärkeranordnung der Klasse A zu schaffen, bei der nicht weniger als Nullvorspannung für die Steuerelektroden der Gegentaktröhren verwendet wird.
Eine andere wichtige Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gegentaktschaltung mit Pentoden in Klasse A-Anordnung mit Nullvorspannung vorzusehen, die unmittelbar auf einen Kraftdetektor folgt, wobei die Impedanzen zwischen dem Ausgangskreis des Detektors und dem gemeinsamen Eingangskreis der Gegentaktröhren derart bemessen sind, dass der günstigste Wirkungsgrad erhalten wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Empfänger mit einem Kraftdetektor und einem Wiedergabeapparat und einer einzigen Kraftverstärkerstufe zwischen den beiden, welche Kraftverstärkerstufe aus einem in Klasse A-Anordnung mit Nullvorspannung arbeitenden Gegentaktkreis mit einem Paar Pentoden besteht, dessen Ausgangsleistung doppelt so gross wie die mit nur einer einzigen Pentodenstufe verfügbare ist, wobei überdies Verzerrung durch die dritte Harmonische äusserst verringert und Niederfrequenzentartung vermieden ist.
Durch die Erfindung wird die Einfachheit und der Wirkungsgrad von Kraftverstärkerkreisen erhöht und insbesondere ein Gegentaktverstärker geschaffen, der nicht nur dauerhaft, verlässlich und wirtschaftlich im Betrieb ist, sondern auch wirtschaftlich in der Herstellung und im Einbau in Radioempfänger.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung durch Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht, wobei gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Fig. l zeigt schematisch einen üblichen Radioempfänger, bei dem die Erfindung in der Form eines Gegentaktverstärkers der Klasse A angewendet ist ; die Fig. 2 veranschaulicht in Form eines Diagramms die Wirkungsweise der Erfindung in der Anordnung nach Fig. 1. Die Fig. 3 stellt eine abgeänderte Form des Gegentaktkreises dar, der als Klasse B-Stufe mit Nullvorspannung arbeitet ; die Fig. 4 gibt ein Diagramm der Wirkungsweise dieser Anordnung. Die Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Form eines für die Verwendung mit dem Gegenstand der Erfindung geeigneten Kraftdetektorkreises.
In Fig. 1 weist der Empfänger einen geerdeten Antennenkreis A, G auf. Dieser Kreis ist mit irgendeinem bekannten mehrstufigen Radio-oder Hochfrequenzverstärker j ! gekoppelt, dessen Ausgangskreis, bei M, mit dem abstimmbaren Eingangskreis einer Detektorröhre 2 gekoppelt ist, der einen veränderbaren Abstimmkondensator 3 enthält. Es versteht sich, dass dieser Kondensator durch Einknopfbedienung zugleich mit einem oder mehreren der in der üblichen Weise in den Hochfrequenzverstärkerstufen angeordneten Abstimmkondensatoren betätigt werden kann.
Die die Röhre 2 enthaltende Detektorstufe arbeitet mit Anodengleichrichtung, wobei negative Vorspannung für das Gitter der Röhre 2 vermittels eines Wiederstandes 4 vorgesehen ist, der in dem negativen Zweig der indirekt-geheizten Kathode der Röhre 2 angeordnet und mit einem üblichen Neben- schluss-oder Überbrüekungskondensator 5 für Hochfrequenz versehen ist.
Die Stromquelle B liefert das geeignete positive Potential für die Anode der Röhre 2 ; ihr positiver Pol ist durch die Primärwicklung eines Audio- oder Niederfrequenztransformators 8 mit der Anode det
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Röhre 2 verbunden, während ihr negativer Pol an das Niederspannungsende des Widerstandes 4 angeschlossen ist. Ein Hoehfrequenz-Nebenwegkondensator 7 von ungefähr 0'002 Mikrofarad liegt im Nebenschluss zur Wicklung 6, der Stromquelle B und dem Widerstand 4, der zweckmässig eine Grösse von ungefähr 5'000 Ohm hat.
Um die Detektorröhre als Kraftdetektor zu betreiben, ist die Stromquelle B so gewählt, dass sie die Anode der Röhre 2 mit einem Potential von ungefähr 250 Volt versorgt.
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und 11 verbunden, wobei der Mittelpunkt der Wicklung 9 in der üblichen Weise an den Vereinigungspunkt der Kathoden der Röhren 10 und 11 angeschlossen ist. Der negative Pol der Stromquelle B'ist mit dem Vereinigungspunkt der Kathoden der Röhren 10 und 11 verbunden und der positive Pol mit dem Mittelpunkt der Primärwicklung 12 des Ausgangstransformators 13, wie es bei einem Gegentaktausgangskreis üblich ist. Die Stromquelle B'versorgt jede der Anoden der Röhren 10 und 11 mit einem Potential von 250 Volt ; und die Schirmgitter der Röhren 10 und 11 sind mit der Stromquelle B'derart verbunden, dass jedes Gitter ein Potential von ungefähr 116 Volt erhält.
Die Sekundärwicklung 14 des Ausgangstrans-
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oder einem elektrodynamischen Lautsprecher, verbunden werden.
Jede der Röhren 10 und 11 enthält ein Hilfsgitter zwischen dem Schirmgitter und der Anode, das innerhalb der Röhre mit der Kathode verbunden ist. Es, ist, besonders auch aus dem Diagramm der Fig. 2, ersichtlich, dass die Steuergitter der Röhren 10 und 11 keine Vorspannung mit Bezug auf die Kathoden haben. Jede Pentode ist auf den Arbeitspunkt der voll ausgezogenen Kennlinie A eingestellt. Mit dieser Einstellung der Gitter der Pentoden arbeitet die diese enthaltende Gegentakt-Kraftverstärkerstufe als Klasse A-Gegentaktverstärker mit Gitternullvorspannung.-
Die Fig. 2 zeigt mit gestrichelter Linie den Gitterstrom G, wenn die den Gittern der Röhren 10 und 11 aufgedrückten Signale oder Zeichen Strom zu verursachen beginnen.
Die resultierende oder dynamische Anodenstrom-Gitterspannungskurve ist in Fig. 2 strichpunktiert gezeichnet. Es wurde gefunden, dass die beste Wirkung eintritt, wenn das Verhältnis der Wirktingszahlen NIN, zwischen der Primärwicklung 6 und jeder Hälfte der Sekundärwicklung 9 des Transformators 8 ungefähr 3 beträgt. Mit anderen Worten, es soll ein Abtransformator mit dem angegebenen Windungszahlverhältnis angewendet werden, um die Impedanz des Ausgangskreises der Röhre 2 dem gemeinsamen Eingangskreis der Pentoden 10 und 11 anzupassen.
Durch die Verwendung des Gegentaktverstärkers gemäss Fig. l werden gegenüber einer Verstärkerstufe mit nur'einer Pentode folgende Vorteile erzielt :
1. Es ist eine doppelt so grosse Ausgangsleistung wie die übliche verfügbar.
2. Für eine gegebene Energiehöhe arbeiten die Röhren mit geringerem Gitterspannungsausschlag mit beträchtlich geringerer harmonischer Verzerrung.
3. Der Fortfall jedes Widerstandes für die Gittervorspannung in dem gemeinsamen Eingangskreis der Gegentaktstufe beseitigt die Niederfrequenzverzerrung, die oft eintritt, wenn eine ungenügende Über- brückung an den Spannungswiderstand einer Pentode gelegt ist. (Es hat sich gezeigt, dass die meisten der im Handel erhältlichen Empfänger eine ungenügende Überbrückung an der erwähnten Stelle aufweisen ; u. zw. liegt der Grund darin, dass für eine gute Wirkung ein hoher Betrag von Kapazität erforderlich wäre und dieser eine erhebliche Erhöhung der Kosten verursachen würde. )
4.
Die Anordnung der Kraftdetektorstufe und der Gegentaktschaltung mit Nullvorspannung ist besonders geeignet für die so wohlgefügte und wirtschaftliche"Midget"-Type der Radioempfänger, und sie vermeidet die sonst notwendige, negative Gittervorspannung in den Niederfrequenzstufen.
Es versteht sich, dass der dem Eingangskreis der Kraftdetektorstufe vorgehende Kreis kein abgestimmter Hochfrequenzverstärker zu sein braucht, sondern auch der übliche Frequenzwandler, erste Detektor oder Zwischenfrequenzverstärker für einen Superheterodynempfänger sein kann. In diesem Falle arbeitet die Röhre 2 als der zweite Detektor des Superheterodynempfängers. Die Sekundärwicklung des Transformators 8 muss. eine niedrige Impedanz haben, um die Gitterverzerrung möglichst gering zu halten ; und es wurde gefunden, dass mit dem oben angegebenen Windungsverhältnis für den Transformator Verzerrung infolge von Gitterstrom nicht auftritt.
Es versteht sich auch, dass, falls erwünscht, die Röhren 10 und 11 als Klasse B-Gegentaktverstärker betrieben werden können, indem die Gitter der Röhren bis zu dem Punkt der Kurve A in Fig. 2 vorgespannt werden, wo sie den Strom unterdrücken.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist wieder der Transformator 8 mit seiner Primärwicklung 6 mit den Ausgangselektroden des Kraftdetektors verbunden, während die Enden seiner Sekundärwicklung 9 je mit einem Paar der Zwillingsgitter 20,21 der Röhren 10', 11'verbunden
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so hoch ist, dass bei Nullspannung wenig Anodenstrom fliesst. Daher ist es überflüssig, eine Vorspannung vorzusehen, und der ganze Spannungsausgang des Gleichrichterfiltersystems ist ausnützbar.
Die Anodenstrom-Gitterspannungseharakteristik ist in Fig. 4 durch die Kurve A'dargestellt, der zugleich auftretende Gitterstrom durch die Kurve'und die resultierende dynamische Charakteristik
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durch die gestrichelte Linie. Die Stromquelle B'soll so bemessen sein, dass eine Spannung von ungefähr 300 Volt an jede der Röhren 10'und 11'zu liegen kommt. Die Röhren 10'und 11'brauchen nicht näher beschrieben zu werden, da sie keinen Teil der Erfindung bilden ; es sei nur erwähnt, dass sie zwei konzentrische Gitter haben, von denen das innere Gitter 21 gröber ist als das äussere 20.
Der in Fig. 3 dargestellte Gegentaktverstärker ist also grundsätzlich der Anordnung der Fig. 1 darin gleich, dass Gitter-Nullvorspannung bei den Kraftverstärkerröhren verwendet wird, da es nicht notwendig ist, negative Gittervorspannung in der Niederfrequenzverstärkerstufe anzuwenden. Es ist ferner ersichtlich, dass zugleich Klasse B-Gegentaktverstärkung in der Ausführungsform der Fig. 3 erzielt wird mit dem sehr wünschenswerten Ergebnis, dass bei Batterie-Empfängern die Anodenstromquellen geschont werden. Da die Röhren 10'und 11'mit Gitter-Nullspannung arbeiten, so sind keine Widerstände od. dgl. erforderlich, um Vorspannung von dem Anoden-oder einem anderen Strom zuzuführen, und es treten keine Verzerrungen od. dgl. infolge solcher Widerstände auf.
In Fig. 5 ist eine abgeänderte Form der Antriebsstufe veranschaulicht, die jeder der beiden in Fig. 1 bzw. 3 dargestellten Gegentaktstufen vorangehen kann. Bei dieser Ausführungsform der Kraftdetektorstufe kommt ein Paar von Röhren 30, 31 in Parallelschaltung zur Anwendung mit einer gemeinsamen Gittervorspannungsquelle 31 für das Gitter der beiden Röhren. Eine gemeinsame Anodenspannungsquelle 33 versorgt die Anoden der beiden Röhren mit dem für Kraftdetektorzweeke erforderlichen hohen Anodenpotential.
Der übliche Hoehfrequenzüberbrückungskondensator 34 ist parallel zur Primärwicklung 6 und Quelle 33 geschaltet, und die Sekundärwicklung 9 des Transformators 8 ist mit den Eingangselektroden der in Fig. 1 gezeigten Gegentaktstufe oder den Eingangselektroden der Röhren der in Fig. 3 dargestellten Kraftverstärkerstufe verbunden. Der Vorteil der Verwendung von Detektoren in Parallelschaltung in einer Kraftdetektorstufe ist in dem Umstand gelegen, dass die Impedanz des Detektorausgangskreises verringert wird und daher ein geringeres Untersetzungsverhältnis für den Transformator 8 erforderlich ist.
Wenn auch in den Fig. 1 und 3 die Gegentaktverstärkerstufe mit dem Ausgangskreis einer Kraftdetektorstufe verbunden ist, so versteht es sich doch, dass die Erfindung nicht auf diese Verbindung beschränkt ist. Es kann vielmehr jede beliebige Antriebsstufe der Gegentaktstufe vorausgehen ; es muss nur das geeignete Untersetzungsverhältnis zwischen demAusgangskreis der Antriebstufe und demEingangskreis der Gegentaktstufe angewendet werden, da die Gitter der Gegentaktstufe mit Nullvorspannung arbeiten und Verzerrung infolge von Gitterstrom, veranlasst durch Überlastung des Gegentakteingangskreises, bei entsprechendem Betrieb der Kraftverstärkerstufe vermieden werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung einer aus einem Kraftdetektor und einem mit diesem gekoppelten Gegentaktverstärker bestehenden Anordnung mit Röhren, die Anodenstrom-Gitterspannungscharakteristiken mit negativen und positiven Bereichen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsübertragung zwischen dem Kraftdetektorausgang und dem Gegentaktverstärkereingang mit Untersetzung bewirkt wird und zugleich die Steuergitter des Gegentaktverstärkers auf Nullvorspannung mit Bezug auf die Kathoden desselben gehalten werden.