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Schaltung mit Sehirmgitterröhre.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit einer Schirmgitterröhre, das ist eine Elektronenröhre, in welcher in an sich bekannter Weise zwischen Anode und Steuerelektrode ein auf positivem Potential gehaltenes Schirmgitter angeordnet ist, das die Anode gegen den Steuerraum abschirmen soll. Der Zweck dieser Abschirmung ist die Erhöhung des Innenwiderstandes bzw. Verkleinerung des Durchgriff s. Diesem Bestreben sind Grenzen gesetzt, da bei zunehmender Abschirmung ein immer grösserer Stromanteil vom Schirmgitter aufgenommen wird, wodurch die Steilheit der Anodenstromkennlinien sich verringert.
Man muss daher bei den bekannten Schirmgitterröhren stets einen gewissen Betrag der unerwünschten Anodenrückwirkung in Kauf nehmen, so dass mit Zunahme der Anodenspannung auch eine Zunahme des Anodenstromes verbunden ist.
Zweck der Erfindung ist, die noch vorhandene Anodenrückwirkung bei Sehirmgitterröhren zu beseitigen, u. zw. durch Ausbildung einer Elektronenraumladung hinter der durchbrochen ausgeführten Anode. Dazu wird zwischen der durchbrochenen Anode und einer weiteren von der Kathode aus gesehen dahinter liegenden Elektrode (Stauelektrode) ein zurücktreibendes Feld ausgebildet, so dass die durchgelassenen Elektronen sich hinter der Anode stauen. Die Ausbildung dieses entgegenwirkenden Feldes geschieht dabei in der Weise, dass die Anode vorzugsweise die höchste positive Spannung in der Röhre, jedenfalls aber eine höhere Spannung gegen die Kathode erhält als die Stauelektrode. Die Spannung dieser Stauelektrode kann mit besonderem Vorteil gleich der Spannung des Schirmgitters gemacht werden.
Die Elektronenraumladung beeinflusst den Verlauf der Anodenstromkennlinie im Sinne einer negativen Steilheit bzw. fallenden Charakteristik. Je höher nämlich die Anodenspannung ist, desto schneller fliegen die Elektronen durch deren Maschen hindurch und desto später werden sie in dem zurücktreibenden Feld umkehren, also ihren Weg bis zur Stauelektrode fortsetzen. Diese Massnahme bewirkt demnach bei entsprechender Bemessung des Elektrodensystems und geeigneter Einstellung der Spannungen, dass der Anodenstrom mit zunehmender Anodenspannung weniger stark oder gar nicht mehr steigt bzw. sogar sinkt.
Man kann diese Erscheinung auch so auffassen, dass der infolge der Anodenrückwirkung vorhandene positive Innenwiderstand der Röhre durch einen negativen, d. h. im Vorzeichen um 180
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Diese Massnahme, die zunächst auch ohne Vorhandensein eines Schirmgitters anwendbar erscheint, hat gerade bei Schirmgitterröhren grosse Bedeutung. Es ist nämlich viel leichter, die beim Vorhandensein eines Schirmgitters noch bestehende geringe Anodenrüekwirkung durch eine Elektronenstauung hinter der Anode zu kompensieren, als dies bei der grossen Anodenrückwirkung gewöhnlicher Röhren möglich ist. Ausserdem birgt dort das Verfahren die Gefahr einer grösseren Labilität in sich.
Die Ausbildung von Raumladungen hinter einer durchbrochenen Anode kann naturgemäss nicht nur zur Kompensation der Anodenrückwirkung verwendet werden, sondern bietet ganz allgemein die Möglichkeit, eine fallende Charakteristik, d. h. einen negativen Widerstand einer Entladungsstrecke hervorzubringen. Die Methode der Raumladungsstauung bietet vor andern mit Sekundäremission der Anode arbeitenden Anordnungen beträchtliche Vorteile, da es schwierig ist, die Sekundäremission von Elektroden gleichmässig zu reproduzieren. Die zur Erzeugung eines negativen Widerstandes erforderliche Raumladungsstauung lässt sich jedoch stets durch Spannungseinregelung leicht und sicher realisieren.
Erfindungsgemäss kann auch ein unendlich grosser Innenwiderstand einer Schirmgitterröhre in der beschriebenen Schaltung erzeugt werden, wenn die Spannung der Stauelektrode so gewählt ist, dass eine voll-
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kommene Kompensation der Anodenrückwirkung erfolgt. Diese Massnahme hat besondere Vorteile, wenn im Anodenkreis ein elektrischer Schwingungskreis liegt, dessen Dämpfung klein gehalten werden soll. Für diesen Kreis stellt der innere Röhrenwiderstand eine Belastung dar, die im Falle des unendlich grossen Widerstandes verschwindet.
Zwecks Durchführung des Erfindungsgedankens genügt es an sich, die Anode der bisher verwendeten Elektrodensysteme durchbrochen, also beispielsweise als Metallnetz, auszubilden und dahinter eine weitere Elektrode, welche vollwandig oder durchbrochen ausgeführt sein kann, anzuordnen. Um den Staueffekt hervorzubringen, darf die Stromdichte hinter der Anode einen gewissen Wert nicht unterschreiten, der u. a. von der Formgebung und dem Durchmesser der hinter der Anode befindlichen Stauelektrode abhängt und durch das Verhältnis der Spannung dieser Elektrode zur Anodenspannung bestimmt wird.
Die Erfindung erstreckt sich weiter auf eine derartige Formgebung der Hilfselektrode (Stauelektrode), welche es ermöglicht, bereits mit schwachen Strömen den benötigten Raumladeeffekt hervorzubringen. Es wurde als wichtiger Gesichtspunkt erkannt, dass die Stauelektrode Hohlräume einschliessen soll. Zum Unterschied von bekannten Elektrodenformen, welche als zylindrische oder ebene Flächen mit muldenförmigen Vertiefungen ausgebildet sind, werden erfindungsgemäss zwei oder mehr hintereinander gestellte Elektroden verwendet, die aus sieb-oder netzartigen Flächen bestehen. Die äusserste Elektrode kann, aber muss nicht, auch aus einem Vollblech angefertigt werden.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt. Es bedeutet K die Kathode, G ein Steuergitter, S ein Schirmgitter und A die durchbrochene Anode. Die Stauelektrode besteht in
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Fig. 2 sind K, G, S und A in gleicher Weise angeordnet ; die Stauelektrode besteht jedoch hier aus drei siebförmigen Elektroden H3, H4, H5. Es ist für die Wirkungsweise der Röhre unwesentlich, ob die einzelnen Elemente der Stauelektrode innerhalb der Röhre miteinander verbunden oder mit getrennten Zuführungen versehen sind.
Die Potentiale der Kathode K und der Stauelektrode H seien beispielsweise 0 bzw. + 10 Volt, das Potential der Anode A schwanke zwischen 30 und 100 Volt. Die Ströme seien dabei etwa in der Grössenordnung von 10 mA für den Strom zwischen Kathode und Anode und etwa 3 ma. four den durch die Anode hindurchgehenden Strom. Werden bei dieser Festsetzung von Spannung und Strom die Abstände zwischen den Elektroden nicht sehr gross gewählt, so würden sich nennenswerte Raumladungen nicht ausbilden, falls eine glatte oder einfachgitterförmige Fläche als Elektrode verwendet würde.
Infolge der erfindungsgemässen Ausbildung der Stauelektrode ergibt sich ein Effekt, der die beab- sichtigte Erzeugung eines negativen Widerstandes unterstützt. Je grösser die Spannung der Anode gemacht wird, bei sonst festen Elektrodenpotentialen, um so grösser wird die Geschwindigkeit der durch die Anoden- löcher fliegenden Elektronen. Sie werden gegen das zurücktreibende Feld zwischen Anode und Stauelektrode daher weiter anlaufen als bei kleinerer Anodenspannung. Damit werden die Umkehrpunkte bzw. die Raumladung von der Anode weiter entfernt.
Die Bahn des einzelnen Elektrons in dem Wirkungsbereich der Steuerelektrode wird also länger und die Wahrscheinlichkeit grösser, dass es an den schwach positiven Gitterdrähten oder Flächen der Stauelektrode hängen bleibt. Um so kleiner wird aber der Anteil des zur Anode zurückkehrende Stromes. Es besteht also für diesen Anodenstromanteil die Tendenz, dass er mit steigender Anodenspannung kleiner wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung mit Verwendung einer Schirmgitterröhre, insbesondere für die Zwecke der Verstärkung oder Gleichrichtung elektrischer Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Schirmgitterröhre eine durchbrochene Anode enthält und von der Kathode aus gesehen hinter der Anode wenigstens eine weitere Elektrode (Stauelektrode) vorhanden ist.