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SchaltungsanordnungzumAusgleichvonBetriebsspannungsschwankungeninVerstärkern.
Es ist bekannt, dass die elektrischen Eigenschaften eines Verstärkers, in erster Linie dessen
Verstärkungsgrad in starkem Masse von den Betriebsspannungen abhängig sind. Insbesondere be- wirken Schwankungen der Anodenspannung und der Gittervorspannung eine Änderung des Verstärkungs- grades. Ähnlich liegen die Verhältnisse'bei Gleichrichterschaltungen, beispielsweise Trockengleichrichten, und allen übrigen Übertragungsschaltungen, deren Übertragungsmass von den Betriebs- spannungen abhängig ist. Werden die Betriebsspannungen Netzanschlusseinriehtungen entnommen, so können die Spannungssehwankungen so gross werden, dass erhebliche Verzerrungen die Folge sind.
Besonders empfindlich gegen Änderungen der Betriebsspannungen sind Verstärkerschaltungen, die mit selbsttätiger Regelung arbeiten, da die Regeleharakteristik in hohem Masse von den vorhandenen Betriebsspannungen abhängig ist. Bei Verstärkern, die in grosser Anzahl in Fernsprechleitungen eingeschaltet werden müssen, ist es zur Aufrechterhaltung der Stabilität erforderlich, den vorgeschriebenen Verstärkungsgrad in sehr engen Grenzen einzuhalten, es würden sich hier also Spannungsschwankungen sehr unangenehm auswirken.
Es sind bereits zahlreiche Schaltungen bekannt, deren Zweck es ist, eine Stabilisierung der Spannungsquellen herbeizuführen. Es werden dabei zwischen Spannungsquelle und Verbraucher Schaltelemente gelegt, die die Spannungsschwankungen verringern. Diese Einrichtungen erfordern im allgemeinen noch einen erheblichen Aufwand, ohne in der Lage zu sein, die Spannungsschwankungen vollkommen zu beseitigen.
Gemäss der Erfindung wird ein grundsätzlich anderer Weg besehritten, u. zw. werden nicht die dem Verbraucher, beispielsweise einem Verstärker, zugeführten Betriebsspannungen stabilisiert, sondern es werden mit dem Verbraucher spannungs-bzw. stromabhängige Widerstände, die unter dem Einfluss der Betriebsspannungen stehen, derart kombiniert, dass sie die Änderungen des Übertragungsmasses ausgleichen. Durch dieses Kompensationsverfahren ist es möglich. Änderungen des Übertragungmasses infolge von Betriebsspannungsschwankungen praktisch vollkommen zu beseitigen.
Als spannungsabhängige Widerstände, die für den vorliegenden Zweck geeignet sind, kommen in erster Linie Widerstände in Frage, deren Spannungsabhängigkeit auf thermischen Eigenschaften beruht, beispielsweise die bekannten Heissleiter aus Urandioxyd. Diese Widerstände haben ausserdem die vorteilhafte Eigenschaft, dass sie für die zu übertragenden Nutzfrequenzen linear sind, so dass eine Erhöhung des Klirrfaktors durch die Einschaltung dieser Widerstände nicht herbeigeführt wird.
Für die Einschaltung der spannungsabhängigen Widerstände in die Schaltung, deren Übertragungsmass von den Betriebsspannungsschwankungen unabhängig zu machen ist, bestehen die verschiedensten Möglichkeiten. So können beispielsweise in Verstärkerschaltungen die spannungsab- hängigen Widerstände als Anodenwiderstände geschaltet werden. Auch die Kombination dieser Widerstände mit andern konstanten Widerständen zu Spannungsteilern ist zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens geeignet. Es kann auch zweckmässig sein, die Widerstände in den Stromkreis von Hilfsgittern einzuschalten, deren Spannung auf diese Weise derart in Abhängigkeit von den Betriebsschwankungen verlagert wird, dass eine Änderung des Übertragungsmasses nicht stattfindet.
Schliesslich können die Widerstände auch als veränderliehe Dämpfungsglieder zwischen zwei Verstärker- stufen Anwendung finden.
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Es ist im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt erforderlich, Widerstände zu verwenden, die für die Nutzfrequenzen linear sind. Werden die Widerstände an Stellen geringer Aussteuerung eingeschaltet, so sind die entstehenden nichtlinearen Verzerrungen klein genug. Mit derart trägheitlosen Widerständen können dann schnell verlaufende Schwankungen der Betriebssehwankungen ausgeglichen werden, beispielsweise die der Netzspannung überlagerten Wechselströme.
In den Fig. 1 bis 4 sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgedankens dargestellt.
Fig. 5 zeigt die Kennlinie eines Heissleiters.
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grades auszugleichen, ist parallel zum inneren Widerstand der Röhre der Heissleiter H geschaltet, dem die Anodenspannung über den Vorwiderstand tut zugeführt wird. Die in Fig. 5 dargestellten Kurven, die die Abhängigkeit der Spannung E vom Strom J für verschiedene Heissleiter zeigen, lassen erkennen, dass der Widerstand eines Heissleiters oberhalb einer bestimmten Spannung ausserordentlich kleine Werte (unter Umständen sogar negative Werte) annehmen kann.
Bei Wahl eines geeignet bemessenen Vorwiderstandes 1F kann der Widerstand des Heissleiters derart von den Änderungen der Anodenspannungsquelle abhängig gemacht werden, dass das Übertragungsmass zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A konstant bleibt. Der Widerstand des Heissleiters wirkt hier als veränderliche Dämpfung - den Schwankungen des Verstärkungsgrades entgegen.
Fig. 2 zeigt grundsätzlich denselben Aufbau, jedoch ist der Heissleiter hier so bemessen, dass er an dieselbe Spannung angelegt werden kann wie die Anode der Verstärkerröhre V. Der Vorwiderstand 1V und der Bloekierungskondensator C1 kommen daher in Fortfall.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Vereinfachung der Schaltung, u. zw. ist hier der Anodenwiderstand durch den Heissleiter T ? ersetzt worden.
Während in den Schaltungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 der nichtlineare Widerstand das Übertragungsmass der Schaltung unmittelbar beeinflusste, wird bei der Schaltung gemäss Fig. 4 der nichtlineare Widerstand zur Erzeugung einer von den Schwankungen der Anodenspannungsquelle abhängigen Spannung an einem Hilfsgitter der Verstärkerröhre verwendet. Es ist hier eine Verstärkerröhre mit zwei Gittern G und Gy dargestellt. Die Vorspannung für das normale Steuergitter G wird mit Hilfe des im Anodenkreis liegenden Widerstandes R, der durch einen Kondensator C überbrückt ist, erzeugt. Das Hilfsgitter Gui erhält seine Vorspannung von dem aus dem Vorwiderstand Wound dem Heissleiter H gebildeten Spannungsteiler, der parallel zur Anodenstromquelle geschaltet ist.
Wird beispielsweise durch Ansteigen der Anodenspannung der Verstärkungsgrad der Röhre erhöht, so findet eine Verlagerung des Potentials am Hilfsgitter G in negativer Richtung infolge Abnahme des Heiss- leiterwiderstandes statt. Auf diese Weise kann das Übertragungsmass zwischen dem Eingang E und dem Ausgang i unabhängig von den Schwankungen der Anodenspannung konstant gehalten werden. Bei dieser Schaltung wäre es auch möglich, an Stelle des Heissleiters einen trägheitslosen nichtlinearen Widerstand zu verwenden, da dieser Widerstand nicht im Stromkreis der Nutfrequenz liegt.
Die vorstehenden Schaltungen zeigen die Anwendung der nichtlinearen Widerstände im Anodenkreis von Verstärkerrohren. Die Widerstände können jedoch mit gleichem Erfolg auch an beliebiger anderer Stelle der Schaltung verwendet werden, deren Übertragungsmass konstant gehalten werden soll. Erforderlich ist bei den Schaltungen, dass die nichtlinearen Widerstände unter dem Einfluss der Betriebsspannungen stehen, deren schädlicher Einfluss auf das Übertragungsmass ausgeglichen werdpn soll.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Ausgleich von durch Schwankungen der Betriebsspannungen hervorgerufenen Änderungen des Übertragungsmasses von Verstärkern, Gleichrichtern od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass spannungs-bzw. stromabhängige Widerstände, die unter dem Einfluss der Betriebsspannungen stehen, derart mit dem Verstärker oder Gleichrichter beispielsweise als Kopplungwiderstände kombiniert sind, dass sie, ohne die Schwankungen der Betriebsspannungen an sich auszugleichen, ihrerseits eine Änderung des Übertragungsmasses hervorrufen, die der durch die Schwankungen der Betriebsspannungen hervorgerufenen entgegengesetzt ist.
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Circuit arrangement to compensate for operating voltage fluctuations in amplifiers.
It is known that the electrical properties of an amplifier, primarily its
Gain depends to a large extent on the operating voltages. In particular, fluctuations in the anode voltage and the grid bias cause a change in the gain. The situation is similar with rectifier circuits, for example dry rectifiers, and all other transmission circuits, the transmission rate of which depends on the operating voltages. If the operating voltages are taken from the mains connection unit, the voltage fluctuations can become so great that considerable distortions are the result.
Amplifier circuits that work with automatic control are particularly sensitive to changes in the operating voltages, since the control characteristics are largely dependent on the existing operating voltages. In the case of amplifiers that have to be switched on in large numbers in telephone lines, in order to maintain stability it is necessary to keep the prescribed gain within very narrow limits, so voltage fluctuations would have a very unpleasant effect here.
Numerous circuits are already known whose purpose is to stabilize the voltage sources. Switching elements that reduce the voltage fluctuations are placed between the voltage source and the consumer. These devices generally still require a considerable amount of effort without being able to completely eliminate the voltage fluctuations.
According to the invention, a fundamentally different way is besehritten, u. zw. The operating voltages supplied to the consumer, for example an amplifier, are not stabilized. Current-dependent resistances, which are under the influence of the operating voltages, are combined in such a way that they compensate for changes in the transmission rate. This compensation process makes it possible. To virtually completely eliminate changes in the transmission rate due to fluctuations in the operating voltage.
The voltage-dependent resistors that are suitable for the present purpose are primarily resistors whose voltage dependence is based on thermal properties, for example the known hot conductors made of uranium dioxide. These resistors also have the advantageous property that they are linear for the useful frequencies to be transmitted, so that an increase in the distortion factor is not brought about by switching on these resistors.
There are various possibilities for switching on the voltage-dependent resistors in the circuit, the transfer rate of which is to be made independent of the operating voltage fluctuations. For example, in amplifier circuits, the voltage-dependent resistors can be switched as anode resistors. The combination of these resistors with other constant resistors to form voltage dividers is also suitable for implementing the inventive concept. It can also be expedient to switch the resistors into the circuit of auxiliary grids, the voltage of which is shifted in this way depending on the operating fluctuations in such a way that the transmission rate does not change.
Finally, the resistors can also be used as variable attenuators between two amplifier stages.
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In the context of the invention, it is not absolutely necessary to use resistors that are linear for the useful frequencies. If the resistors are switched on at points with less modulation, the resulting non-linear distortions are small enough. With such inertia-free resistors, rapid fluctuations in the operating fluctuations can then be compensated for, for example the alternating currents superimposed on the mains voltage.
In Figs. 1 to 4 different embodiments of the inventive concept are shown.
Fig. 5 shows the characteristic curve of a heat conductor.
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The thermistor H is connected in parallel to the internal resistance of the tube, to which the anode voltage is fed via the series resistor. The curves shown in FIG. 5, which show the dependence of the voltage E on the current J for various hot conductors, show that the resistance of a hot conductor above a certain voltage can assume extremely small values (possibly even negative values).
If a suitably dimensioned series resistor 1F is selected, the resistance of the hot conductor can be made dependent on the changes in the anode voltage source in such a way that the transmission ratio between the input E and the output A remains constant. The resistance of the hot conductor acts here as variable damping - counteracting the fluctuations in the degree of gain.
2 basically shows the same structure, but here the thermistor is dimensioned so that it can be applied to the same voltage as the anode of the amplifier tube V. The series resistor 1V and the blocking capacitor C1 are therefore omitted.
Fig. 3 shows a further simplification of the circuit, u. between here is the anode resistance due to the heat conductor T? been replaced.
While in the circuits according to FIGS. 1 to 3 the non-linear resistance directly influenced the transmission factor of the circuit, in the circuit according to FIG. An amplifier tube with two grids G and Gy is shown here. The bias voltage for the normal control grid G is generated with the help of the resistor R in the anode circuit, which is bridged by a capacitor C. The auxiliary grid Gui receives its bias voltage from the voltage divider formed from the series resistor Wound the hot conductor H, which is connected in parallel to the anode current source.
If, for example, the gain of the tube is increased by increasing the anode voltage, the potential at the auxiliary grid G is shifted in a negative direction as a result of the decrease in the hot conductor resistance. In this way, the transfer rate between the input E and the output i can be kept constant regardless of the fluctuations in the anode voltage. With this circuit it would also be possible to use an inertia-free, non-linear resistor instead of the hot conductor, since this resistor is not in the circuit of the slot frequency.
The above circuits show the application of the non-linear resistances in the anode circuit of amplifier tubes. However, the resistors can also be used with the same success at any other point in the circuit whose transmission factor is to be kept constant. It is necessary for the circuits that the non-linear resistances are under the influence of the operating voltages, whose harmful influence on the transmission rate is to be compensated.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit arrangement for compensating for changes in the transmission rate of amplifiers, rectifiers or the like caused by fluctuations in the operating voltages, characterized in that voltage or. Current-dependent resistors, which are under the influence of the operating voltages, are combined with the amplifier or rectifier, for example as coupling resistors, in such a way that, without compensating for the fluctuations in the operating voltages, they in turn cause a change in the transmission rate that is caused by the fluctuations in the operating voltages is opposite.