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BückgekoppelteVerstärkeranordnungen.
Bei der hochfrequenten Verstärkung breiter Frequenzbänder, wie sie beispielsweise bei der Modulation einer Trägerwelle mit Fernsehimpulsen auftreten, ergibt sich häufig folgende Schwierigkeit : Der Verstärker soll bis zu einer gewissen Frequenzgrenze keine oder nur geringe Verstärkung haben, während oberhalb dieser Ferquenzgrenze über ein breites Frequenzband eine gleichmässige, grosse Verstärkung vorhanden sein soll. Bei Verstärkern, die nur schmale hochfrequente Bänder zu verstärken haben, benutzt man bekanntlich Bandfilteranordnungen, Bandfilter für mehrere 100.000 Hertz Breite, wie sie z. B. beim Fernsehen notwendig wären, werden aber recht kompliziert und verursachen leicht Phasenverzerrungen in dem zu verstärkenden Frequenzband.
Es sind auch Verstärkeranordnungen bekannt, bei denen eine Rückkopplung mit Hilfe einer Brückenschaltung derart vorgenommen wird, dass mit Ausnahme einer Abgleichfrequenz eine negative Rückkopplung stattfindet, oder dass für ein sehr schmales Frequenzgebiet eine positive Rückkopplung stattfindet und im übrigen Frequenzspektrum eine durchwegs negative Rückkopplung vorliegt. In beiden Fällen können aber keine breiten Frequenzbänder verstärkt werden.
Erfindungsgemäss wird das Problem z. B. der Hochfrequenzverstärkung breiter Frequenzbänder nun derart gelöst, dass an Verstärkerschaltungen, die mindestens zwei im Eingang und Ausgang geeignet verbundene Verstärkungswege besitzen, welche bei gleichphasiger Eingangserregung im Ausgang gegenphasige Spannungen erzeugen, eine oder mehrere Rückkopplungen angebracht sind, die im Zusammenwirken mit der Eingangs-, Verstärker-und Ausgangssehaltung auf einer Seite einer durch die Gesamtschaltung bestimmten Frequenzgrenze durchwegs negativ wirken, während diese Rückkopplungen auf der andern Seite der Frequenzgrenze durchwegs positiv wirken.
Fig. 1 zeigt z. B. eine Anordnung nach dem Grundsatz der Erfindung. Die zu verstärkende Spannung
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Kondensatoren Kl und JS sind. An den beiden andern Eckpunkten der Brücke liegen die Gitter der Röhren Rl und Rg. An Rl schliesst sich z. B. in Kapazitätswiderstandskopplung die Röhre jss an. Die Röhren R2 und R3 arbeiten auf den gemeinsamen Ausgangswiderstand Wa, von dem über den Kondensator K3 eine Rückkopplung auf den Eingang a stattfindet. Parallel zum Ausgangswiderstand Wa liegen die Ausgangsklemmen c-d.
Man übersieht nun, dass unterhalb einer gewissen Frequenzgrenze, die durch die Widerstände Wi-W, die Kondensatoren Kl und und die Verstärkungsgrade der Röhren Ru-ruz und der Röher R3 gegeben ist, die verstärkte Spannung am Widerstand Wa durch die Röhre R3 bedingt wird, während oberhalb dieser Frequenzgrenze die durch den oberen Verstärkerweg ssj-jss ; ! bedingte Spannung am Widerstand Wa vorherrscht. Diese Wirkung kommt dadurch zustande, dass die Kapazitäten Kl und K2 für tiefe Frequenzen einen grossen Widerstand und für hohe Frequenzen einen entsprechend niedrigeren Widerstand besitzen.
Da nun die Röhren Rl und R3 praktisch
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stattfindet, während die beiden hintereinander geschalteten Röhren Rl und jssz eine zweimalige Phasenumkehr der zu verstärkenden Spannung vornehmen, so findet am Widerstand Wa eine Phasenumkehr der verstärkten Spannung an der durch die Daten der Anordnung gegebenen Frequenzgrenze statt.
Unterhalb dieser Frequenzgrenze liegt am Widerstand Wa, durch die Röhre R3 bedingt, die verstärkte
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Spannung gegenphasig zur Eingangsspannung an der Klemme a. Oberhalb dieser Frequenzgrenze ist die Spannung an Wa, durch die Röhren. Bi-jBa bedingt, gleichphasig mit der Eingangsspannung an der Klemme a. Die Rückkopplung über den Kondensator Ka ist also bis zur Frequenzgrenze der Anordnung negativ, während sie oberhalb dieser Frequenzgrenze positiv wirkt. Der Verstärker unterdrückt also alle Schwingungen unterhalb der festgelegten Frequenzgrenze, während er oberhalb dieser Grenze hoch verstärkt.
Durch Vertauschen der Gitteranschlüsse von Rl und ssg in Fig. 1 lässt sich auch das Umgekehrte erreichen, dass nämlich der Verstärker unterhalb seiner Frequenzgrenze hoch verstärkt, während er oberhalb der Grenze alle Schwingungen unterdrückt. Die Kopplung der Röhren Rl-R2 könnte gegebenenfalls auch in Gleichstromschaltung erfolgen, wie auch die Brückenschaltung und die Rückkopplung unter Verwendung von Drosseln, Transformatoren und Schwingungskreisen aufgebaut werden kann.
Der Grundsatz der Erfindung erlaubt die verschiedensten Abwandlungen : So ist es möglich, die Phasenumkehr der Rückkopplung durch eine Schaltung im Ausgang der Verstärkeranordnung zu erzeugen oder auch am Eingang und Ausgang einer Verstärkeranordnung eine Schaltung anzubringen, die eine Phasenumkehr der Rückkopplung verursacht. Ebenfalls lässt sich die Rückkopplung in mehrere Rückkopplungen aufteilen, die einzeln oder gemeinsam eine Phasenumkehr der gesamten Rückkopplung- wirkung an einer oder mehreren Frequenzgrenzen der Verstärkeranordnung hervorrufen. Hiebei kann es sich empfehlen, statt Eingitterröhren Mehrgitterröhren zu verwenden und verschiedene Gitter einer Röhre direkt oder durch Rückkopplung verschieden zu steuern.
Fig. 2 zeigt z. B. eine Hexode H, die die Funktionen der drei Röhren in Fig. 1 allein ausübt. Die Hexode besteht aus einer Kathode, dem Steuergitte Gb der Anode Al, dem Steuergitter G2, dem Sehirmgitter SG und der Anoder A2. Die Steuergitter G1 und G2 werden wie bei der Schaltung nach Fig. 1 von zwei Punkten der Eingangbrücke erregt, während die zu verstärkende Spannung an den beiden Punkten a-b der Eingangsbrücke liegt. Die Anode Al arbeitet auf den Widerstand Wa, von dem eine Rückkopplung, z. B. über den Kondensator K an die Eingangsklemmen a geführt ist. Die Gitter Gl und G2 haben auf den Anodenstrom in Al bekanntlich entgegengesetzte Steuereigenschaften.
Dadurch wird die Rückkopplung unterhalb der Frequenzgrenze der Anordnung negatiy, während sie oberhalb dieser Grenze positiv wirkt. An den in Fig. 2 gestrichelt eingezeichneten Widerstand kann noch ein zusätzlicher Nutzkreis angeschlossen werden.
In Fig. 3 ist dann hoch beispielsweise im Eingang und Ausgang eine Schaltung mit zwei Rückkopplungen über die Kondensatoren K, und K gezeigt, die auch nach dem Grundsatz der Erfindung
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verstärken, während sie alle Schwingungen, die über dieser Grenze liegen, unterdrücken. Die Anordnungen erfüllen dann neben der Verstärkung die Funktionen einer Drosselkette.
Für die vielen möglichen Abwandlungen und Kombinationen der Erfindung sind die drei Figuren nur Einzelbeispiele.
Die Schaltung ist besonders für Fernsehsende-und Empfangsgeräte geeignet. Es wird demgemäss der Eingangskreis der Anordnung mit einem oder mehreren Kreisen verbunden, in dem oder in denen eine oder mehrere Photozellenliegen. Der Eingangskreis oder der Ausgangskreis der Anordnung, gegebenenfalls auch beide gemeinsam, steht zweckmässig in Verbindung mit einem oder mehreren Verstärkern oder mit Modulationseinrichtungen an sich bekannter Bauart. Der Eingangskreis kann auch mit Einrichtungen verbunden sein, die in an sich bekannter Weise ein Demodulation einer modulierten Hochfrequenz oder auch die Umwandlung einer modulierten Hochfrequenz in eine andere modulierte Hochfrequenz vornehmen.
Bei Anwendung des Erfindungsgegenstandes in einer Empfangsanordnung steht der Ausgangskreis zweckmässig mit einem oder mehreren Lichtrelais an sich bekannter Bauart, wie z. B. Glimmlampen, Kerrzellen, Braunschen Röhren in Verbindung.
Die Röhren der Verstärkungs-oder Rückkopplungssehaltung haben zweckmässig indirekt geheizte Kathoden und werden von einer oder mehreren Stromquellen gespeist, die in an sich bekannter Weise durch Glimmstreckenspannungsteiler, Eisenwasserstoffwiderstände oder durch Ausgleichsschaltungen mit Elektronenröhren beruhigt sind.
In den besprochenen Schaltungen blieb bisher unberücksichtigt, dass die tiefsten Frequenzen durch die Rückkopplungen nur unzureichend gedämpft werden. Das kann dadurch erreicht werden, dass eine Anordnung nach der Erfindung, z. B. mit einem kapazitätsgekoppelten Verstärker verbunden wird, der seinerseits die tiefsten Frequenzen gänzlich unterdrückt, oder auch durch Anbringung einer zusätzlichen negativen Rückkopplung für die tiefsten Frequenzen.